WO2013140917A1 - 液体クロマトグラフ分析装置及びその温度制御方法 - Google Patents

液体クロマトグラフ分析装置及びその温度制御方法 Download PDF

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WO2013140917A1
WO2013140917A1 PCT/JP2013/054014 JP2013054014W WO2013140917A1 WO 2013140917 A1 WO2013140917 A1 WO 2013140917A1 JP 2013054014 W JP2013054014 W JP 2013054014W WO 2013140917 A1 WO2013140917 A1 WO 2013140917A1
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WO
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temperature
separation column
temperature control
wall
wall surface
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Application number
PCT/JP2013/054014
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Inventor
弓子 小野
晋太郎 久保
伊藤　正人
公彦 石井
Original Assignee
株式会社日立ハイテクノロジーズ
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    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28—Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/30—Control of physical parameters of the fluid carrier of temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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    • G01N30/02—Column chromatography
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    • G—PHYSICS
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    • G01N30/86—Signal analysis
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    • G01N30/8631—Peaks
    • G01N30/8637—Peak shape
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    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/86—Signal analysis
    • G01N30/8658—Optimising operation parameters

Definitions

  • the present invention relates to a liquid chromatograph, and more particularly to temperature control.
  • FIG. 17 As a conventional liquid chromatograph analyzer, for example, there is one as shown in FIG. 17 (see FIG. 1 of Patent Document 1).
  • this conventional analyzer the eluent in the reservoirs 51 and 52 is sent to the separation column 56 by the pump 53.
  • an autosampler (injector) 54 As a sample introduction unit. The sample is injected into the eluent being fed, separated into components in the separation column 56, and a detection unit 58. The sample after separation is detected.
  • the separation column 56 may be used in a room temperature environment, that is, in a state of being exposed to an indoor space, there are sufficient cases, but temperature control is required to obtain highly reproducible data. Since there are many cases, the mode of storing and using in the column oven 57 as a thermostat is the mainstream.
  • the control unit 59 controls the pump 53, the autosampler 54, the column oven 57, and the detection unit 58.
  • the air circulation method is a method of adjusting the temperature in the column oven 57 by stirring the air heated (or cooled) by a heat source such as a heater using a Peltier element or the like with a fan.
  • the liquid circulation method uses a liquid such as water as a heat exchange medium instead of air in the air circulation method.
  • an object (separation column 56, piping, etc.) to be temperature-controlled is brought into close contact with a block formed of a metal having good thermal conductivity such as aluminum, and the metal block is heated with a heater or the like ( (Or cooling) and temperature control.
  • the current temperature of air, liquid, or heat block in the thermostat is detected by a temperature sensor, and the result is the amount of power supplied to a heating element such as a heater. Temperature control is also performed, such as feedback to.
  • the preheating unit 55 is used as a means for heating the eluent sent from the pump 53 to the column oven 57 of the liquid chromatograph analyzer before introducing it into the separation column 56.
  • the preheating unit 55 is used as a means for heating the eluent sent from the pump 53 to the column oven 57 of the liquid chromatograph analyzer before introducing it into the separation column 56.
  • patent document 2 patent document 3, etc. as what was equipped with such a preheating means, for example.
  • the purpose of providing the preheating section 55 is to make the eluent before being introduced into the separation column 56 match the temperature of the separation column 56 as much as possible. Matching the temperature of the eluent and the separation column 56 in this manner provides good results for the reproducibility of the separation peak retention time. However, depending on the type of the separation column 56, the coincidence of the temperatures may adversely deteriorate the shape of the separation peak and impair the peak separation degree.
  • Patent Document 1 also describes the following.
  • the peak shape of the chromatogram obtained by the analysis without preheating is leading (with a tail before the peak)
  • preheating and raising the temperature will result in the peak shape of the resulting chromatogram.
  • Can be observed in the direction of tailing (a state in which the tail is pulled after the peak).
  • This phenomenon is due to a change in linear flow velocity due to a temperature difference between the center portion of the column and the wall surface portion and a column wall surface effect on the fluid. That is, when the “change in linear flow velocity” and the “column wall surface effect” cancel each other, the best peak shape is obtained.
  • the temperature of the eluent that most affects the temperature at the center of the separation column 56.
  • matching the temperature of the eluent (center portion of the separation column 56) with the temperature of the wall surface of the separation column 56 (outer wall of the separation column 56) improves the reproducibility of the separation peak retention time. It gives good results.
  • the coincidence of these temperatures may adversely deteriorate the shape of the separation peak, resulting in a loss of the peak separation degree.
  • the present invention has been made in view of the circumstances as described above, and an object of the present invention is to provide a liquid chromatograph analyzer capable of improving the peak shape of a chromatogram and a temperature control method thereof.
  • the present invention detects a separation column, a preheating unit that controls the temperature of the sample solution before flowing into the separation column, the temperature of the outer wall of the preheating unit, and the temperature of the outer wall of the separation column.
  • Temperature detecting means for controlling, a first temperature control means for controlling the temperature of the preheating portion based on the detection result of the temperature detecting means, and a second temperature for controlling the temperature of the separation column based on the detection result of the temperature detecting means.
  • a control means for controlling the temperature of the preheating portion based on the detection result of the temperature detecting means.
  • liquid chromatograph analyzer capable of improving the peak shape of a chromatogram and a temperature control method thereof.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid chromatograph analyzer according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. It is a more specific block diagram inside the column oven of the first embodiment. It is a flowchart (temperature control of a preheating part) explaining the temperature control method of the liquid chromatograph analyzer of 1st Embodiment. It is a flowchart (temperature control of a separation column) explaining the temperature control method of the liquid chromatograph analyzer of 1st Embodiment. It is a more specific block diagram inside the column oven of the second embodiment. It is a flowchart (temperature control of a preheating part) explaining the temperature control method of the liquid chromatograph analyzer of 2nd Embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a temperature distribution in a separation column obtained by temperature control based on the setting of FIG.
  • FIG. 8 (a) is a diagram showing the positional relationship between the separation column and the first to fourth temperature control blocks; (B) is a diagram showing a temperature distribution in the major axis direction of the separation column, (c) is a diagram showing a temperature distribution in the minor axis direction of the separation column, and (d) is a two-dimensional temperature in the separation column. It is a figure which shows distribution. It is explanatory drawing which illustrates the setting screen via a GUI display part at the time of setting high center part temperature in a separation column.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining the temperature distribution in the separation column obtained by temperature control based on the setting of FIG.
  • (a) is a diagram showing the positional relationship between the separation column and the first to fourth temperature control blocks;
  • (B) is a diagram showing a temperature distribution in the major axis direction of the separation column,
  • (c) is a diagram showing a temperature distribution in the minor axis direction of the separation column, and
  • (d) is a two-dimensional temperature in the separation column. It is a figure which shows distribution. It is explanatory drawing which illustrates the setting screen via a GUI display part at the time of setting the partial temperature of the outer wall part of a separation column high.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the temperature distribution in the separation column obtained by the temperature control based on the setting of FIG.
  • (a) is a diagram showing the positional relationship between the separation column and the first to fourth temperature control blocks;
  • (B) is a diagram showing a temperature distribution in the major axis direction of the separation column,
  • (c) is a diagram showing a temperature distribution in the minor axis direction of the separation column, and
  • (d) is a two-dimensional temperature in the separation column. It is a figure which shows distribution. It is explanatory drawing explaining the outer wall temperature detection of the separation column at the time of using a heat block system. It is a block diagram of the conventional liquid chromatograph analyzer.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a liquid chromatograph analyzer according to a first embodiment of the present invention.
  • the liquid chromatograph analyzer of the present embodiment has a configuration including reservoirs 1 and 2, a pump 3, an autosampler (injector) 4, a column oven 7, a detector 9, and a data processing unit 10.
  • the column oven 7 includes a preheating unit 5, a separation column 6 and a postcool unit 8.
  • the separation column 6 has a long cylindrical shape in one direction.
  • the sample solutions A and B in the reservoirs 1 and 2 are fed by the pump 3 while changing the mixed composition with time. Thereafter, a sample to be analyzed is added to the sample solution by an injector in the autosampler 4.
  • the sample solution to which the sample has been added passes through the preheating unit 5 and is then introduced into the separation column 6 where it is separated for each component.
  • Each component separated by the separation column 6 is detected by a detector 9.
  • a chromatogram is created by the data processor 10 and stored in a memory or the like (not shown).
  • the data processing unit 10 controls each unit in addition to the chromatogram creation process.
  • a broken line in the figure is a control signal line for performing the control.
  • the separation column 6 is installed in a column oven 7 maintained at a constant temperature.
  • the apparatus further has the following characteristic configuration. That is, the liquid chromatograph analyzer of this embodiment includes a thermography camera (temperature detection means) 13, a first temperature control unit 12, and a second temperature control unit 11, and the data processing unit 10 includes a temperature setting unit 16. And an input / output unit 18 having a temperature control unit 17 and a GUI (Graphical User Interface) display unit 19.
  • the first temperature control means in the claims is realized by the first temperature control unit 12 and the temperature control unit 17, and the second temperature control means is realized by the second temperature control unit 11 and the temperature control unit 17.
  • the thermography camera (infrared camera) 13 detects the temperature of the pipe outer wall of the preheating unit 5 and the outer wall temperature of the separation column 6.
  • the first temperature control unit 12 adjusts the temperature of the preheating unit 5 based on the control instruction of the temperature control unit 17, and the second temperature control unit 11 controls the temperature of the separation column 6 based on the control instruction of the temperature control unit 17. Make adjustments.
  • the temperature setting unit 16 determines the center temperature of the separation column 6 (the temperature of the preheating unit 5) based on the user setting input via the display screen of the GUI display unit 19 of the input / output unit 18.
  • the inner wall surface temperature of the separation column 6 is set.
  • the display screen of the GUI display unit 19 is configured on a display medium such as a liquid crystal display panel included in the input / output unit 18.
  • the temperature control unit 17 adjusts the temperature of the preheating unit 5 by the first temperature control unit 12 according to the difference between the center set temperature of the separation column 6 and the detected pipe outer wall temperature of the preheating unit 5. Furthermore, the temperature control unit 17 controls the temperature of the separation column 6 by the second temperature control unit 11 according to the difference between the inner wall surface set temperature of the separation column 6 and the detected outer wall temperature of the separation column 6.
  • the temperature setting unit 16 and the temperature control unit 17 are functional groups of programs executed on a processor such as an MPU (Micro-Processing Unit) or a DSP (Digital Signal Processor) included in the data processing unit 10. It is embodied as
  • the setting target in the temperature setting unit 16 and the detection target by the thermography camera 13 are different because it is difficult in terms of implementation to accurately detect the center temperature and the inner wall surface temperature of the separation column 6.
  • detection of the center temperature and the inner wall surface temperature of the separation column 6 is replaced by detection of the temperature of the outer wall of the pipe of the preheating unit 5 and the temperature of the outer wall of the separation column 6, respectively.
  • a one-dot chain line represents a detection signal line input to the data processing unit 10 from various detection means
  • a broken line represents a control signal line output from the data processing unit 10.
  • the preheat unit 5 includes a heat block 5a, a preheat pipe 21, a temperature sensor 14, and a first temperature control unit 12.
  • One of the preheat pipes 21 is connected to a pipe from the autosampler 4 and the other is connected to a separation column 6.
  • the preheat pipe 21 is made of a stainless steel pipe having good heat conduction. Moreover, what is necessary is just to use a Peltier device etc. for the 1st temperature control unit 12, for example.
  • the preheat pipe 21 of the preheat unit 5 to which the sample solution passed through the autosampler 4 is fed is fitted into the heat block 5a.
  • the first temperature control unit 12 for heating or cooling the heat block 5a is thermally coupled to the heat block 5a.
  • the first temperature control unit 12 allows the preheat pipe 21, That is, the temperature of the sample solution before flowing into the separation column 6 is controlled.
  • FIG. 2 exemplifies a configuration of temperature adjustment by air circulation, and the second temperature control unit 11 includes a heater 11a and M fans 11b-1 to 11b-M.
  • a Peltier element or the like may be used as the heater 11a.
  • the outer wall of the preheating unit 5 and the outer wall of the separation column 6 are monitored by the thermography camera 13 installed in the column oven 7.
  • the temperature data obtained by the thermography camera 13 is sent to the data processing unit 10, and after data processing, the pipe outer wall temperature of the preheating unit 5 and the outer wall temperature of the separation column 6 are specified as detection results.
  • the pipe outer wall of the preheating section 5 means the outer wall of the preheating pipe 21 in the section before the connection location with the separation column 6 after passing through the temperature control heat block 5 a of the preheating section 5.
  • FIG. 3 is a flowchart for explaining the temperature control procedure of the preheating section 5
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining the temperature control procedure of the separation column 6.
  • the user previously sets the center setting temperature and the wall surface setting temperature of the separation column 6 in the temperature setting unit 16 of the data processing unit 10, respectively. deep. And if the thermography camera 13 detects the pipe outer wall temperature of the preheating part 5 and the outer wall temperature of the separation column 6, the temperature control of the preheating part 5 and the temperature control of the separation column 6 will be independently processed in parallel.
  • the temperature setting unit 16 acquires the center set temperature of the separation column 6 based on a user input via the GUI display unit 19 of the input / output unit 18 (step). S101). And the temperature control part 17 specifies the pipe outer wall temperature of the preheating part 5 from the temperature data obtained with the thermography camera 13, and acquires it as center part detection temperature of the separation column 6 (step S102).
  • step S103 the difference between the two, that is, “set temperature ⁇ detected temperature” is set as a difference ⁇ TP (step S103), and it is determined whether the difference ⁇ TP is a zero value, a positive value, or a negative value (step S104). ). Note that it is not necessary to strictly determine whether or not the difference ⁇ TP is a zero value, and it may be a determination that a temperature error tolerance ( ⁇ ) is provided and is regarded as a zero value when included in the tolerance. .
  • step S105 the current control by the first temperature control unit 12 is maintained (step S105), and the center temperature of the separation column 6 (the pipe outer wall temperature of the preheating unit 5) is currently equal to the center set temperature. Is displayed via the GUI display unit 19 of the input / output unit 18 to notify the user (step S108).
  • step S106 If the difference ⁇ TP> 0, the temperature rise control is performed by the first temperature control unit 12 (step S106), and after time adjustment (step S109), the process returns to step 102 and a series of processes is repeated. Further, when the difference ⁇ TP ⁇ 0, the temperature lowering control is performed by the first temperature control unit 12 (step S107), and after time adjustment (step S109), the process returns to step S102 to repeat the series of processes. By repeating such a series of processes, the pipe outer wall temperature of the preheating section 5, that is, the center temperature of the separation column 6 is adjusted to a temperature desired by the user.
  • the time adjustment in step S109 is to adjust the interval until the next temperature detection, and can be either a method of performing a series of processing at a constant cycle interval or a method of changing the execution interval. May be.
  • the variable interval for example, based on the difference between the current detected temperature and the set temperature, the structure of the preheating unit 5, and the control amount in the temperature increase or decrease control, the pipe outer wall temperature of the preheating unit 5 is set to the set temperature by the control.
  • the time until reaching the time is estimated, and a time slightly shorter than the estimated time is set as an execution interval in consideration of the time delay (hysteresis) of heat exchange.
  • the process of step S102 may be performed when the execution interval has elapsed.
  • the temperature setting unit 16 acquires the inner wall surface set temperature of the separation column 6 based on the user input via the GUI display unit 19 of the input / output unit 18. (Step S201). And the temperature control part 17 specifies the outer wall temperature of the separation column 6 from the temperature data obtained with the thermography camera 13, and acquires it as detection temperature (step S202).
  • the difference between the two that is, “set temperature ⁇ detected temperature” is set as a difference ⁇ TC (step S203), and it is determined whether the difference ⁇ TC is a zero value, a positive value, or a negative value (step S204). ).
  • the determination of the zero value of the difference ⁇ TC is the same as the determination of the zero value of the difference ⁇ TP.
  • step S205 the current control by the second temperature control unit 11 is maintained (step S205), and the inner wall surface temperature (outer wall temperature) of the separation column 6 is currently set to the inner wall surface temperature setting.
  • the message is displayed via the GUI display unit 19 of the input / output unit 18 to notify the user (step S208).
  • step S206 If the difference ⁇ TC> 0, the temperature rise control is performed by the second temperature control unit 11 (step S206), and after time adjustment (step S209), the process returns to step S202 to repeat the series of processes. Further, when the difference ⁇ TC ⁇ 0, the temperature lowering control is performed by the second temperature control unit 11 (step S207), and after time adjustment (step S209), the process returns to step 202 to repeat a series of processes. By repeating such a series of processes, the inner wall surface temperature of the separation column 6 is adjusted to the desired inner wall surface temperature set by the user.
  • the time adjustment in step S209 is the same as the temperature control of the preheating unit 5 (see FIG. 3).
  • the configuration on the outlet side of the separation column 6 will be described. It is known that the solution temperature after passing through the separation column 6 affects the detection result. That is, when the solution that has come out of the column oven 7 enters the detector 9 with a liquid temperature that is too high, the noise and drift of the detector 9 increase, leading to a decrease in detection sensitivity. Therefore, before the solution exiting from the column oven 7 reaches the detector 9, it is necessary to perform a so-called post-cooling in which the temperature of the solution is returned to room temperature or the temperature in the detector 9.
  • the liquid chromatograph analyzer and the temperature control method thereof include the separation column 6 and the preheating unit 5 that controls the temperature of the sample solution before flowing into the separation column 6.
  • the thermography camera (temperature detection means) 13 detects the temperature of the outer wall of the pipe of the preheating unit 5 and the temperature of the outer wall of the separation column 6 (temperature detection step), and the first temperature control unit 12 and the temperature control unit. 17 (first temperature control means) controls the temperature of the preheating unit 5 based on the detection result of the thermographic camera 13 (first temperature control step), and the second temperature control unit 11 and the temperature control unit 17 (second temperature control). Means) to control the temperature of the separation column 6 based on the detection result of the thermographic camera 13 (second temperature control). Step).
  • the temperature setting unit 16 sets the center temperature and the inner wall surface temperature of the separation column 6 (temperature setting step), respectively, and the first temperature control unit 12 and the temperature control unit 17 (first control unit).
  • 1 temperature control means controls the temperature of the preheating unit 5 in accordance with the difference between the center set temperature of the separation column 6 and the pipe outer wall temperature of the preheating unit 5 detected by the thermography camera 13 (first temperature control).
  • the second temperature control unit 11 and the temperature control unit 17 second temperature control means
  • the difference between the inner wall surface set temperature of the separation column 6 and the outer wall temperature of the separation column 6 detected by the thermography camera 13 Accordingly, the temperature of the separation column 6 is controlled (second temperature control step).
  • independent feedback control is performed in parallel for each of the center temperature and the inner wall surface temperature of the separation column 6, so that the center portion of the separation column 6 in the short axis direction from the center portion to the wall surface portion.
  • the temperature distribution can be arbitrarily set to a uniform distribution having a temperature gradient.
  • the long axis is an axis in the direction in which the solution flows from the inlet to the outlet of the separation column 6, and the short axis is an axis that intersects the long axis perpendicularly and passes through the central portion and the outer wall of the separation column 6.
  • the method of grasping and managing the temperature gradient in the short axis direction is the one-dimensionally grasping and managing the temperature gradient in the long axis direction of the separation column 6 from the inlet to the outlet of the separation column 6.
  • the temperature gradient of the separation column 6 can be grasped and managed two-dimensionally.
  • the uniform temperature distribution in the short axis direction may deteriorate the shape of the separation peak and impair the peak separation degree.
  • the one-dimensional temperature gradient in the short axis direction of the separation column 6 can be grasped and managed, or the two-dimensional temperature gradient in the short and long axes of the separation column 6 can be grasped and managed.
  • the temperature distribution in the minor axis direction is made uniform, and when the diameter is relatively large, the center of the separation column 6 is It has been experimentally confirmed that the peak shape can be improved with respect to the reproducibility and symmetry of the chromatogram if the temperature gradient is such that the temperature is high and the temperature near the inner wall is low. .
  • the center temperature and the inner wall surface temperature of the separation column 6 from which a better peak shape can be obtained are obtained by preliminary experiments or the like conducted in advance by the manufacturer or the user.
  • the reproducibility and symmetry of the chromatogram can be obtained by presetting the center temperature and the inner wall surface temperature of the separation column 6 via the temperature setting unit 16 of the data processing unit 10. Etc., the peak shape can be improved.
  • the liquid chromatograph analyzer uses the second temperature control unit 11 according to the first embodiment in the first to Nth temperature control blocks (N is an integer equal to or greater than 2) along the major axis direction of the separation column 6. And the temperature of the separation column 6 is controlled by dividing it into first to Nth temperature control zones along the long axis direction of the separation column 6.
  • N is an integer equal to or greater than 2
  • the temperature of the separation column 6 is controlled by dividing it into first to Nth temperature control zones along the long axis direction of the separation column 6.
  • the temperature distribution in the major axis direction of the separation column 6 can be arbitrarily set in the configuration of the first embodiment in which the temperature distribution in the minor axis direction of the separation column 6 can be arbitrarily set. Is added.
  • FIG. 5 shows a more specific configuration diagram inside the column oven 37 in the present embodiment.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the alternate long and short dash line in the figure represents a detection signal line input to the data processing unit 20 from various detection means, and the broken line represents a control signal line output from the data processing unit 20. .
  • thermographic camera (temperature detection means) 13 a first temperature control unit 12, and a second temperature control unit 23 are provided.
  • the data processing unit 20 includes an input / output unit 28 having a temperature setting unit 26, a temperature control unit 27, and a GUI display unit 29.
  • the first temperature control means described in the claims is realized by the first temperature control unit 12 and the temperature control unit 27, and the second temperature control means is realized by the second temperature control unit 23 and the temperature control unit 27.
  • the first temperature control unit 12 adjusts the temperature of the preheating unit 5 based on the control instruction of the temperature control unit 27, and the second temperature control unit 23 adjusts the temperature of the separation column 6 based on the control instruction of the temperature control unit 27.
  • the second temperature control unit 11 includes N temperature control blocks, that is, the first temperature control block 11a-1 to the N-th number along the long axis direction of the separation column 6.
  • a temperature control block 11a-N and M fans 11b-1 to 11b-M are provided.
  • N and M are integers, and N> M in FIG.
  • a Peltier element may be used for the first temperature control unit 12 and the first temperature control block 11a-1 to the Nth temperature control block 11a-N.
  • thermography camera 13 is provided with the pipe outer wall temperature of the preheating unit 5 and the first position to the Nth position of the outer wall of the separation column 6 facing the first to Nth temperature control blocks 11a-1 to 11a-N. Each temperature is detected.
  • the temperature setting unit 26 is based on the setting input via the display screen of the GUI display unit 29 of the input / output unit 28, and the center temperature of the separation column 6 (the temperature of the preheating unit 5), First to Nth temperatures of the inner wall surface of the separation column 6 facing the first to Nth temperature control blocks 11a-1 to 11a-N are set, respectively.
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining the temperature control procedure of the preheating unit 5
  • FIG. 7 is a flowchart for explaining the temperature control procedure of the separation column 6.
  • the user preliminarily separates the center temperature of the separation column 6 and the first to Nth temperature control blocks 11a-1 to 11a-N. 6 are set in the temperature setting unit 26 of the data processing unit 20, respectively. At this time, a temperature error allowable range is also set for each setting item.
  • a temperature error allowable range is also set for each setting item.
  • thermography camera 13 causes the pipe outer wall temperature of the preheating unit 5 and the temperatures of the first position to the Nth position of the outer wall of the separation column 6 facing the first to Nth temperature control blocks 11a-1 to 11a-N. Is detected, the temperature control of the preheating section 5 and the temperature control of the separation column 6 are independently performed in parallel.
  • the temperature setting unit 26 first sets the center set temperature of the separation column 6 (setting of the preheating unit 5) based on a user input via the GUI display unit 29 of the input / output unit 28. Temperature) is acquired (step S301). And the temperature control part 17 specifies the pipe outer wall temperature of the preheating part 5 from the temperature data obtained with the thermography camera 13, and acquires it as center part detection temperature of the separation column 6 (step S302).
  • step S303 the difference between the two, that is, “set temperature ⁇ detected temperature” is set as a difference ⁇ TP (step S303), and the absolute value of the difference ⁇ TP is equal to or less than the temperature error allowable range ⁇ Ter for the set temperature of the preheating unit 5. Whether or not (step S304).
  • step S305 determines whether the difference ⁇ TP is a positive value or a negative value.
  • the temperature rise control is performed by the first temperature control unit 12 (step S307), and after the time adjustment (step S310), the process returns to step S302 to repeat the series of processes.
  • step S308 the temperature lowering control is performed by the first temperature control unit 12 (step S308), and after time adjustment (step S310), the process returns to step 302 to repeat a series of processes.
  • the pipe outer wall temperature of the preheating section 5, that is, the center temperature of the separation column 6 is adjusted to a temperature desired by the user.
  • the time adjustment in step S310 is the same as in the first embodiment (step S109 in FIG. 3).
  • the temperature control is as follows. The temperature control by the first to Nth temperature control blocks 11a-1 to 11a-N of the second temperature control unit 23 is performed independently.
  • the temperature setting unit 26 acquires the k-th set temperature on the inner wall surface of the separation column 6 facing the k-th temperature control block 11a-k based on the user input via the GUI display unit 29 of the input / output unit 28. (Step S401). Then, the temperature control unit 27 specifies the temperature at the kth position of the outer wall of the separation column 6 facing the kth temperature control block 11a-k from the temperature data obtained by the thermographic camera 13, and the kth position Obtained as the detected temperature (step S402).
  • the difference between the two that is, “the kth set temperature ⁇ the detected temperature at the kth position” is set as a difference ⁇ TCk (step S403), and the absolute value of the difference ⁇ TCk is an allowable temperature error for the kth set temperature. It is determined whether or not it is within the range ⁇ Tker (step S404). If it is not within the temperature error allowable range ⁇ Tker, it is determined whether the difference ⁇ TCk is a positive value or a negative value (step S405).
  • step S406 If the absolute value of the difference ⁇ TCk is within the temperature error allowable range ⁇ Tker for the kth set temperature, the current control by the kth temperature control block 11a-k of the second temperature control unit 23 is maintained (step S406). Currently, a message that the k-th position temperature of the outer wall of the separation column 6 is almost the k-th set temperature is displayed via the GUI display unit 29 of the input / output unit 28 to notify the user (step S409). ).
  • step S407 the temperature increase control is performed by the kth temperature control block 11a-k of the second temperature control unit 11 (step S407), and after the time adjustment (step S410), the process proceeds to step 402. Go back and repeat the process. Further, if the difference ⁇ TCk ⁇ 0, the temperature drop control is performed by the kth temperature control block 11a-k of the second temperature control unit 11 (step S408), and after time adjustment (step S410), the process returns to step S402. Repeat the series of processes. By repeating such a series of processes, the k-th position temperature of the outer wall of the separation column 6 is adjusted to a temperature desired by the user.
  • the time adjustment in step S410 is equivalent to the first embodiment (step S209 in FIG. 4).
  • the second temperature control unit 11 is composed of first to fourth temperature control blocks 11a-1 to 11a-4, and the first to fourth temperature control blocks 11a-1 to 11a-4 are arranged along the major axis direction of the separation column 6. It is assumed that temperature control is performed by dividing into temperature control zones.
  • the display screen 101 includes a column temperature setting area 102 for setting the temperature of the separation column 6 and an in-column temperature distribution area 105 for displaying the estimated temperature distribution in the separation column 6.
  • the column temperature setting area 102 includes a column center temperature setting area 103 for setting the center temperature of the separation column 6 (preheat part temperature in the figure), and first to fourth temperature control blocks 11a-1 to 11a. -4, the column wall surface temperature setting region 104 for setting the first temperature to the fourth temperature (in the figure, the column wall surface first temperature to the column wall surface fourth temperature) of the inner wall surface of the separation column 6 facing the -4.
  • a temperature error allowable range can be set for each temperature setting of the central portion and the inner wall surface portion of the separation column 6.
  • the preheating portion temperature and the column wall surface first temperature to the column wall surface fourth temperature are set by the user setting in the column temperature setting region 102. Based on these set temperatures, the major axis direction of the separation column 6 is set. And a temperature distribution in a two-dimensional plane of the short axis direction orthogonal to the long axis direction are estimated. The temperature distribution is estimated by, for example, simulation or table reference. When estimating by simulation, a simulator having an equivalent thermal model of the separation column 6 is prepared separately, and a set temperature is input to the simulator to obtain a simulation experiment result.
  • a table in which a temperature distribution corresponding to a combination of a set temperature and a temperature error allowable range is registered in advance in a storage unit (not shown) of the data processing unit 20 is prepared.
  • the method of referring to is adopted.
  • the temperature distribution in the separation column 6 estimated in this way is displayed in the column temperature distribution area 105.
  • each set temperature is 50 ° C. and the temperature error allowable range is ⁇ 2 ° C.
  • the major axis direction of the separation column 6 is x, and the first position to the fourth position of the separation column 6 facing the first to fourth temperature control blocks 11a-1 to 11a-4.
  • the minor axis directions at are defined as y1 to y4, respectively.
  • the temperature distribution in the major axis x direction of the separation column 6 is constant as shown in FIG. 9B, and the temperature distribution in the minor axis y1 to y4 direction of the separation column 6 is shown in FIG. 9C. It is constant as shown in (c-1) to (c-4).
  • the two-dimensional temperature distribution in the separation column 6 is estimated to be uniform as shown in FIG. 9D, and the uniform distribution is also displayed in the column temperature distribution region 105 in FIG. It will be.
  • the setting of the preheating portion temperature is 50 ° C.
  • each setting of the column wall surface first temperature to the column wall surface fourth temperature is 60 ° C.
  • the temperature error allowable range for each setting is ⁇ 2 ° C.
  • the temperature distribution in the major axis x direction of the separation column 6 is approximately 50 ° C. on the inlet side as shown in FIG. 11B. However, as it goes to the outlet side, it has a temperature gradient that approaches 60 ° C. due to the influence of the inner wall surface of the separation column 6. Further, the temperature distributions in the minor axis y1 to y4 directions at the first position to the fourth position of the separation column 6 are respectively from the central portion as shown in (c-1) to (c-4) of FIG. The temperature gradient increases toward the inner wall surfaces on both sides, and the temperature gradient gradually decreases from the first position toward the fourth position.
  • the two-dimensional temperature distribution in the separation column 6 has a temperature gradient that rises from the center toward both inner wall surfaces in the minor axis direction, as shown in FIG. It is estimated that the distribution becomes gentle from the inlet side to the outlet side in the long axis direction, and a similar distribution is displayed in the in-column temperature distribution region 105 of FIG.
  • the setting of the preheating portion temperature is 60 ° C.
  • each setting of the column wall surface first temperature to the column wall surface fourth temperature is 50 ° C.
  • the temperature error allowable range for each setting is ⁇ 2 ° C.
  • the temperature distribution in the major axis x direction of the separation column 6 is approximately 60 ° C. on the inlet side as shown in FIG. 13B. However, as it goes to the outlet side, it has a temperature gradient that approaches 50 ° C. due to the influence of the inner wall surface of the separation column 6. Further, the temperature distributions in the minor axis y1 to y4 directions at the first position to the fourth position of the separation column 6 are respectively from the central portion as shown in (c-1) to (c-4) of FIG. There is a temperature gradient in which the temperature decreases toward both inner wall surfaces, and the temperature gradient gradually decreases from the first position toward the fourth position.
  • the two-dimensional temperature distribution in the separation column 6 has a temperature gradient that falls from the center toward both inner wall surfaces in the minor axis direction, as shown in FIG. It is estimated that the distribution becomes gentle from the inlet side to the outlet side in the long axis direction, and a similar distribution is displayed in the in-column temperature distribution region 105 of FIG.
  • the setting of the preheating part temperature and the column wall surface second temperature is 60 ° C.
  • the setting of the other column wall surface first temperature, the column wall surface third temperature, and the column wall surface fourth temperature is 50 ° C.
  • the allowable temperature error range for the setting is ⁇ 2 ° C.
  • the temperature distribution in the major axis x direction of the separation column 6 is approximately 60 ° C. on the inlet side as shown in FIG. 15B. However, as it goes to the outlet side, it has a temperature gradient that approaches 50 ° C. due to the influence of the column wall near the outlet. Further, the temperature distributions in the minor axis y1 to y4 directions at the first position to the fourth position of the separation column 6 are as shown in (c-1) to (c-4) of FIG.
  • the temperature distribution in the minor axis y1, y3, y4 direction at the first position, the third position, and the fourth position has a temperature gradient in which the temperature drops from the center toward both inner wall surfaces, from the inlet side to the outlet side.
  • the temperature distribution in the direction of the minor axis y2 at the second position has a temperature gradient in which the temperature once decreases from the center toward both inner wall surfaces and then increases again. .
  • the two-dimensional temperature distribution in the separation column 6 generally has a temperature gradient that falls from the center toward both inner wall surfaces in the minor axis direction, as shown in FIG. 15 (d).
  • the temperature gradient has a gentle distribution from the inlet side to the outlet side in the long axis direction, but it is estimated that the vicinity of the second position has a locally different distribution.
  • a similar distribution is displayed in the in-column temperature distribution region 105 of FIG.
  • the second temperature control unit 23 and the temperature control unit 27 are arranged in the major axis direction of the separation column 6.
  • the temperature of the separation column 6 is controlled by dividing it into first to Nth temperature control zones (N is an integer of 2 or more), and the center of the separation column 6 is controlled by the temperature setting unit 26 (temperature setting means).
  • first temperature control unit 12 and the temperature control unit 27 (first temperature control means)
  • second temperature control unit 23 and the temperature control section 27 (second temperature control means) are used for the inner wall surface section kth set temperature and thermography of the separation column 6.
  • the temperature of the kth temperature control zone is controlled according to the difference from the kth position temperature of the outer wall of the separation column 6 detected by the camera 13 (second temperature control step).
  • independent feedback control is performed in parallel for each of the center temperature and the inner wall surface temperature of the separation column 6, and the inner wall surface temperature of the separation column 6 is divided into first to Nth temperature control zones. Since the independent feedback control is performed in parallel, the temperature distribution from the central portion of the separation column 6 to the inner wall surface in the short axis direction of the separation column 6 is uniform or has a temperature gradient. The temperature distribution from the inlet side to the outlet side of the separation column 6 in the major axis direction of the separation column 6 can be arbitrarily set to a uniform or distribution having a temperature gradient.
  • the temperature gradient of the separation column 6 can be grasped and managed in two dimensions in the major axis direction and the minor axis direction of the separation column 6 from the inlet to the outlet of the separation column 6, and also in the first embodiment.
  • the peak shape can be improved with respect to the reproducibility and symmetry of the chromatogram.
  • the temperature can be individually controlled by dividing into N temperature control zones along the long axis direction of the separation column 6. The temperature distribution can be locally controlled, and the temperature distribution can be set more finely than in the first embodiment.
  • the second temperature control unit 11 includes first to Nth temperature control blocks 11a-1 to 11a-N and M fans 11b-1 to 11b-M.
  • the present invention is not limited to this configuration, and any other device may be used as long as the temperature of the separation column 6 is individually controlled by dividing it into a plurality of temperature control zones along the long axis direction of the separation column 6.
  • the configuration / method may be used.
  • a method of individually adjusting the rotational speed of the fans 11b-1 to 11b-M arranged in the major axis direction of the separation column 6 can be considered.
  • the rotational speed of the fans 11b-1 to 11b-M can be adjusted stepwise to provide a gentle temperature gradient in the major axis direction of the separation column 6, but as in the second embodiment. It is difficult to arbitrarily set a temperature distribution having local changes.
  • the air circulation type second temperature control unit 11 or 23 provided with a heater and a fan is used, but other liquid circulation method or heat block method may be used. Moreover, it is not limited to such a well-known technique, The thing of the system which is not used for the conventional column oven, such as what used a far-infrared lamp, may be used.
  • FIG. 16 is an explanatory diagram for explaining the detection of the outer wall temperature of the separation column 6 when the heat block method is used.
  • the heat block method the outer periphery of the separation column 6 is covered with the heat block 31, but an open section is partially formed in the heat block 31, and the separation column 6 is formed by the thermography camera 13. It is desirable to detect the temperature of the outer wall.
  • thermography camera 13 is used as the temperature detection means as the non-contact type sensor.
  • a contact type may be used, and a temperature sensor such as a thermocouple may be used.
  • a temperature sensor is installed in close contact with the outer wall surface of the preheat pipe 21 to constitute the first temperature detection means, and the temperature of the pipe outer wall of the preheat unit 5 is detected.
  • a temperature sensor is installed in close contact with the outer wall surface of the separation column 6 to constitute a second temperature detection means, and the outer wall temperature of the separation column 6 is detected.
  • the temperature sensor 14 is installed in the preheating part 5 in order to perform the temperature control by the first temperature control unit 12, this is treated as the second temperature detecting means, and the temperature sensor 14 is detected.
  • the center temperature of the separation column 6 may be estimated by performing a predetermined correction on the value. That is, the outer wall temperature of the preheat pipe 21 at the connection point with the separation column 6 is obtained by a predetermined correction, and the center temperature of the separation column 6 is estimated from the outer wall temperature. According to this modification, although the accuracy of temperature detection is slightly lowered, the number of parts can be reduced and the device cost can be reduced.
  • the preheating unit 5 is installed in the column oven 7 or 37.
  • the present invention is not limited to this, and the preheating unit 5 may be installed in the autosampler 4.
  • the column oven 7 or 37 and the autosampler 4 may be configured as separate units.
  • the post-cool unit 8 is similarly installed in the column oven 7 or 37.
  • the post-cool unit 8 may be installed in the detector 9 without being limited thereto.
  • the column oven 7 or 37 and the detector 9 may be configured as separate units.

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Abstract

　クロマトグラムのピーク形状の向上を図り得る液体クロマトグラフ分析装置を提供する。サーモグラフィカメラ１３により、プレヒート部５の配管外壁温度並びに分離カラム６の外壁温度を検出し、温度設定部１６により、分離カラム６の中心部温度と内壁面部温度とをそれぞれ予め設定しておき、温度制御部１７は、分離カラム６の中心部設定温度と検出されたプレヒート部５の配管外壁温度との差分に応じて、第１温度制御ユニット１２によってプレヒート部５の温度調節を行い、温度制御部１７は、分離カラム６の内壁面部設定温度と検出された分離カラム６の外壁温度との差分に応じて、第２温度制御ユニット１１によって分離カラム６の温度を制御する。

Description

液体クロマトグラフ分析装置及びその温度制御方法
　本発明は液体クロマトグラフに係り、特に、温度制御に関する。
　従来の液体クロマトグラフ分析装置としては、例えば図１７に示すようなもの（特許文献１の図１参照）がある。この従来の分析装置では、リザーバ５１，５２の溶離液は、ポンプ５３により分離カラム５６へ送液される。分離カラム５６の前には、試料導入部としてオートサンプラ（インジェクタ）５４があり、送液されている溶離液中に試料が注入され、分離カラム５６中にて成分毎に分離され、検出部５８により分離後の試料が検出される。また、分離カラム５６は、室温環境下、即ち室内空間に露出した状況下で使用する態様であっても十分なケースもあるが、再現性の高いデータを得るためには温度コントロールが必要となる場合が多いため、恒温槽としてのカラムオーブン５７に格納して使用する態様が主流となっている。制御部５９は、ポンプ５３、オートサンプラ５４、カラムオーブン５７および検出部５８を制御する。
　液体クロマトグラフ分析装置のカラムオーブン５７の温調方式として、空気循環方式、液循環方式またはヒートブロック方式等がある。ここで、空気循環方式は、ペルチェ素子等を用いたヒータ等の熱源によって加熱（或いは冷却）された空気をファンで攪拌してカラムオーブン５７内の気温を調節する方式である。また、液循環方式は、空気循環方式における空気の代わりに、水等の液体を熱交換の媒体として用いるものである。さらに、ヒートブロック方式は、アルミニウム等の熱伝導率の良い金属を用いて形成されたブロックに、温調したい物体（分離カラム５６、配管等）を密着させ、該金属ブロックをヒータ等で加熱（或いは冷却）し、温調する方式である。
　また、このようなカラムオーブン５７の温調方式の種類に関わらず、恒温槽内の空気または液体或いはヒートブロックの現在温度を温度センサで検知し、その結果をヒータ等の発熱体に対する電力供給量にフィードバックするといった温度制御も行われている。
　また、図１７に示した従来例では、液体クロマトグラフ分析装置のカラムオーブン５７に、ポンプ５３から送液されてくる溶離液を分離カラム５６に導入する前に加熱する手段として、プレヒート部５５を備えている。なお、このようなプレヒート手段を備えたものとしては、例えば、特許文献２、特許文献３等がある。
　プレヒート部５５を具備する目的は、分離カラム５６に導入する前の溶離液を分離カラム５６の温度にできるだけ一致させるようにすることである。このように溶離液と分離カラム５６の温度を一致させることは、分離ピークの保持時間の再現性に対しては良い結果をもたらす。しかし、分離カラム５６のタイプによっては、この温度の一致が逆に分離ピークの形状を悪くし、ピークの分離度を損なう結果となることもある。
　また、特許文献１では、以下のことも記載されている。すなわち、プレヒート無しの分析で得られたクロマトグラムのピーク形状がリーディング気味（ピークの前に尾を引く状態）だった場合、プレヒートを行いその温度を上げていくと、得られるクロマトグラムのピーク形状がテーリング（ピークの後に尾を引く状態）の方向へと変わっていく様子が観察できる。この現象は、カラム中心部と壁面部との温度差による線流速の変化と流体に対するカラム壁面効果によるものである。すなわち、この「線流速の変化」と「カラム壁面効果」が相殺した時、最も良いピーク形状になる。
特許第４１１０１４２号公報 特許第３８４６０１３号公報 特開２０００－１１１５３６号公報
　ところで、分離カラム５６の中心部温度に最も影響を与えるものは、溶離液の温度である。同様に、分離カラム５６の壁面部温度を最も反映していると考えられるのは、分離カラム５６の外壁部温度である。また、上述した通り、溶離液（分離カラム５６の中心部）の温度と、分離カラム５６の壁面（分離カラム５６の外壁）の温度とを一致させることは、分離ピークの保持時間の再現性に対しては良い結果をもたらす。しかしながら、分離カラム５６のタイプによっては、これら温度の一致が逆に分離ピークの形状を悪くし、ピークの分離度を損なう結果となることがあるという事情があることが分かった。
　本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであって、クロマトグラムのピーク形状の向上を図り得る液体クロマトグラフ分析装置及びその温度制御方法を提供することを目的としている。
　上記課題を解決するため、本発明は、分離カラムと、前記分離カラムへ流入前の試料溶液の温度を制御するプレヒート部と、前記プレヒート部の外壁の温度及び前記分離カラムの外壁の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づき前記プレヒート部の温度を制御する第１温度制御手段と、前記温度検出手段の検出結果に基づき前記分離カラムの温度を制御する第２温度制御手段と、を備えることを特徴とする。
　本発明によれば、クロマトグラムのピーク形状の向上を図り得る液体クロマトグラフ分析装置及びその温度制御方法を実現することができる。
本発明の第１実施形態に係る液体クロマトグラフ分析装置の構成図である。 第１実施形態のカラムオーブン内部のより具体的な構成図である。 第１実施形態の液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法を説明するフローチャート（プレヒート部の温度制御）である。 第１実施形態の液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法を説明するフローチャート（分離カラムの温度制御）である。 第２実施形態のカラムオーブン内部のより具体的な構成図である。 第２実施形態の液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法を説明するフローチャート（プレヒート部の温度制御）である。 第１実施形態の液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法を説明するフローチャート（分離カラムの温度制御）である。 分離カラム内の温度分布を一様に設定する際のＧＵＩ表示部を介した設定画面を例示する説明図である。 図６の設定に基づく温度制御によって得られる分離カラム内の温度分布を説明する説明図であり、（ａ）は、分離カラムと第１～第４の温度制御ブロックの位置関係を示す図で、（ｂ）は、分離カラムの長軸方向の温度分布を示す図で、（ｃ）は、分離カラムの短軸方向の温度分布を示す図で、（ｄ）は、分離カラム内の２次元温度分布を示す図である。 分離カラム内の中心部温度を低く設定する際のＧＵＩ表示部を介した設定画面を例示する説明図である。 図８の設定に基づく温度制御によって得られる分離カラム内の温度分布を説明する説明図であり、（ａ）は、分離カラムと第１～第４の温度制御ブロックの位置関係を示す図で、（ｂ）は、分離カラムの長軸方向の温度分布を示す図で、（ｃ）は、分離カラムの短軸方向の温度分布を示す図で、（ｄ）は、分離カラム内の２次元温度分布を示す図である。 分離カラム内の中心部温度を高く設定する際のＧＵＩ表示部を介した設定画面を例示する説明図である。 図１０の設定に基づく温度制御によって得られる分離カラム内の温度分布を説明する説明図であり、（ａ）は、分離カラムと第１～第４の温度制御ブロックの位置関係を示す図で、（ｂ）は、分離カラムの長軸方向の温度分布を示す図で、（ｃ）は、分離カラムの短軸方向の温度分布を示す図で、（ｄ）は、分離カラム内の２次元温度分布を示す図である。 分離カラムの外壁部の一部温度を高く設定する際のＧＵＩ表示部を介した設定画面を例示する説明図である。 図１２の設定に基づく温度制御によって得られる分離カラム内の温度分布を説明する説明図であり、（ａ）は、分離カラムと第１～第４の温度制御ブロックの位置関係を示す図で、（ｂ）は、分離カラムの長軸方向の温度分布を示す図で、（ｃ）は、分離カラムの短軸方向の温度分布を示す図で、（ｄ）は、分離カラム内の２次元温度分布を示す図である。 ヒートブロック方式を使用した場合の分離カラムの外壁温度検出を説明する説明図である。 従来の液体クロマトグラフ分析装置の構成図である。
　以下、本発明の液体クロマトグラフ分析装置の実施形態について、第１実施形態、第２実施形態の順に図面を参照して詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
　図１は本発明の第１実施形態に係る液体クロマトグラフ分析装置の構成図である。同図において、本実施形態の液体クロマトグラフ分析装置は、リザーバ１及び２、ポンプ３、オートサンプラ（インジェクタ）４、カラムオーブン７、検出器９並びにデータ処理部１０を備えた構成である。また、カラムオーブン７には、プレヒート部５、分離カラム６及びポストクール部８を備えている。なお、本実施形態において、分離カラム６は一方向に長い円筒形状を持つ。
　リザーバ１，２内の試料溶液Ａ，Ｂは、ポンプ３により、その混合組成を時間と共に変えながら送液される。その後、オートサンプラ４内のインジェクタにより、分析を行うサンプルが試料溶液中に添加される。サンプルが添加された試料溶液は、プレヒート部５を通過した後、分離カラム６に導入され、成分毎に分離される。分離カラム６で分離された各成分は、検出器９により検知される。検出器９で検知されたデータに基づき、データ処理部１０によりクロマトグラムが作成され、メモリ等（図示せず）に保存される。なお、データ処理部１０は、クロマトグラム作成処理の他に各部の制御を行う。図中の破線は該制御を行う制御信号線である。
　従来例と同様に、分離カラム６における多成分の分離を再現良く行うために、分離カラム６は一定温度に保たれたカラムオーブン７内に設置されているが、本実施形態の液体クロマトグラフ分析装置は、さらに以下のような特徴的な構成を備えている。すなわち、本実施形態の液体クロマトグラフ分析装置は、サーモグラフィカメラ（温度検出手段）１３、第１温度制御ユニット１２及び第２温度制御ユニット１１を備え、また、データ処理部１０は、温度設定部１６、温度制御部１７並びにＧＵＩ（Graphical User Interface）表示部１９を持つ入出力部１８を備える。ここで、特許請求の範囲にいう第１温度制御手段は第１温度制御ユニット１２及び温度制御部１７で実現され、第２温度制御手段は第２温度制御ユニット１１及び温度制御部１７で実現される。
　サーモグラフィカメラ（赤外線カメラ）１３は、プレヒート部５の配管外壁の温度並びに分離カラム６の外壁温度を検出する。また、第１温度制御ユニット１２は、温度制御部１７の制御指示に基づきプレヒート部５の温度調節を行い、第２温度制御ユニット１１は、温度制御部１７の制御指示に基づき分離カラム６の温度調節を行う。
　また、データ処理部１０において、温度設定部１６は、入出力部１８のＧＵＩ表示部１９の表示画面を介したユーザ設定入力に基づき、分離カラム６の中心部温度（プレヒート部５の温度）と、分離カラム６の内壁面部温度とをそれぞれ設定する。なお、ＧＵＩ表示部１９の表示画面は、入出力部１８が持つ液晶表示パネル等の表示媒体上に構成される。
　また、温度制御部１７は、分離カラム６の中心部設定温度と検出されたプレヒート部５の配管外壁温度との差分に応じて、第１温度制御ユニット１２によりプレヒート部５の温度調節を行う。さらに、温度制御部１７は、分離カラム６の内壁面部設定温度と検出された分離カラム６の外壁温度との差分に応じて、第２温度制御ユニット１１により分離カラム６の温度を制御する。なお、温度設定部１６及び温度制御部１７は、データ処理部１０内に持つＭＰＵ（Micro-Processing Unit；マイクロプロセッサ）やＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ上で実行されるプログラムの機能的まとまりとして具現されるものである。
　ここで、温度設定部１６における設定対象とサーモグラフィカメラ１３による検出対象とが異なるのは、分離カラム６の中心部温度及び内壁面部温度を厳密に検出することが具現性において難しいからであり、本実施形態では、分離カラム６の中心部温度及び内壁面部温度の検出をそれぞれプレヒート部５の配管外壁の温度並びに分離カラム６の外壁温度の検出で代替することとしている。
　次に、図２に示すカラムオーブン７内部の構成図を参照して、上記特徴的構成を備えたカラムオーブン７内部の温度制御について詳細に説明する。なお、図中の一点鎖線は各種検出手段からのデータ処理部１０へ入力される検出信号線を表し、破線はデータ処理部１０から出力される制御信号線を表している。
　まず、プレヒート部５には、ヒートブロック５ａ、プレヒート管２１、温度センサ１４及び第１温度制御ユニット１２を備える。プレヒート管２１の一方はオートサンプラ４からの配管が接続され、他方には分離カラム６が接続されている。なお、プレヒート管２１には熱伝導の良いステンレス材質の管等を用いている。また、第１温度制御ユニット１２には、例えばペルチェ素子等を用いれば良い。
　また、オートサンプラ４を経た試料溶液が送液されてくるプレヒート部５のプレヒート管２１は、ヒートブロック５ａにはめ込まれた形になっている。また、ヒートブロック５ａに対して、ヒートブロック５ａの加熱または冷却を行うための第１温度制御ユニット１２が熱結合された構造となっており、この第１温度制御ユニット１２により、プレヒート管２１、即ち分離カラム６へ流入前の試料溶液の温度が制御されることとなる。
　他方、分離カラム６の温度調節は第２温度制御ユニット１１によって行われる。図２では空気循環による温度調節の構成を例示しており、第２温度制御ユニット１１は、ヒータ１１ａ及びＭ個のファン１１ｂ－１～１１ｂ－Ｍを備えている。なお、ヒータ１１ａには例えばペルチェ素子等を用いれば良い。
　また、カラムオーブン７に設置されているサーモグラフィカメラ１３により、プレヒート部５の配管外壁並びに分離カラム６の外壁が監視される。サーモグラフィカメラ１３により得られた温度データはデータ処理部１０に送られ、データ処理された後、検出結果としてプレヒート部５の配管外壁温度並びに分離カラム６の外壁温度が特定される。ここで、プレヒート部５の配管外壁とは、プレヒート部５の温調用のヒートブロック５ａを抜けた後から、分離カラム６との接続箇所以前の区間におけるプレヒート管２１の外壁を意味する。
　次に、以上のような構成要素を備えた液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法について、図３及び図４を参照して説明する。ここで、図３はプレヒート部５の温度制御の手順を、図４は分離カラム６の温度制御の手順をそれぞれ説明するフローチャートである。
　本実施形態の液体クロマトグラフ分析装置を用いた分析に際しては、ユーザは、予め分離カラム６の中心部設定温度と壁面部設定温度とを、それぞれデータ処理部１０の温度設定部１６に設定しておく。そして、サーモグラフィカメラ１３によりプレヒート部５の配管外壁温度及び分離カラム６の外壁温度を検出すると、プレヒート部５の温度制御並びに分離カラム６の温度制御がそれぞれ独立して並行処理されることになる。
　図３に示すプレヒート部５の温度制御において、まず、温度設定部１６は、入出力部１８のＧＵＩ表示部１９を介したユーザ入力に基づき、分離カラム６の中心部設定温度を取得する（ステップＳ１０１）。そして、温度制御部１７は、サーモグラフィカメラ１３により得られた温度データからプレヒート部５の配管外壁温度を特定し、分離カラム６の中心部検出温度として取得する（ステップＳ１０２）。
　次に、こうして取得した両者の差、即ち「設定温度－検出温度」を差分ΔＴＰとし（ステップＳ１０３）、該差分ΔＴＰがゼロ値、正値または負値の何れであるかを判断する（ステップＳ１０４）。なお、差分ΔＴＰがゼロ値か否かの判断は厳密に行う必要はなく、温度誤差の許容範囲（±）を設けて該許容範囲に含まれるときはゼロ値とみなすような判断であって良い。
　差分ΔＴＰ＝０の場合には、第１温度制御ユニット１２による現制御を維持し（ステップＳ１０５）、現在、分離カラム６の中心部温度（プレヒート部５の配管外壁温度）が中心部設定温度となっている旨のメッセージを、入出力部１８のＧＵＩ表示部１９を介して表示し、ユーザに報知する（ステップＳ１０８）。
　また、差分ΔＴＰ＞０の場合には、第１温度制御ユニット１２による昇温制御を行い（ステップＳ１０６）、時間調整（ステップＳ１０９）の後、ステップ１０２に戻って一連の処理を繰り返す。さらに、差分ΔＴＰ＜０の場合には、第１温度制御ユニット１２による降温制御を行い（ステップＳ１０７）、時間調整（ステップＳ１０９）の後、ステップＳ１０２に戻って一連の処理を繰り返す。このような一連の処理の繰り返しにより、プレヒート部５の配管外壁温度、即ち分離カラム６の中心部温度がユーザ所望の温度に調整されることとなる。
　ここで、ステップＳ１０９における時間調整は、次の温度検出を行うまでの間隔を調整するもので、一定周期間隔で一連の処理を行う手法、或いは、実行間隔を可変にして行う手法の何れであっても良い。可変間隔とする場合、例えば、現検出温度と設定温度との差分、プレヒート部５の構造、並びに、昇温または降温制御における制御量に基づき、当該制御によってプレヒート部５の配管外壁温度が設定温度に達するまでの時間を推定し、熱交換の時間遅れ（ヒステリシス）を考慮に入れて該推定時間よりも少し短い時間を実行間隔として設定する。そして、タイマ等による経過判断に基づき、該実行間隔が経過したときにステップＳ１０２の処理を行うようにすれば良い。
　なお、温度誤差の許容範囲（±）を設ける場合には、差分ΔＴＰのゼロ値判断がなされて以降に熱交換の時間遅れが該温度誤差の許容範囲によって吸収されていくと考えられるので、実行間隔の設定にあたって熱交換の時間遅れによる影響が軽減されるものとして良く、推定された時間をそのまま設定して良い。
　次に、図４に示す分離カラム６の温度制御において、まず、温度設定部１６は、入出力部１８のＧＵＩ表示部１９を介したユーザ入力に基づき、分離カラム６の内壁面部設定温度を取得する（ステップＳ２０１）。そして、温度制御部１７は、サーモグラフィカメラ１３により得られた温度データから分離カラム６の外壁温度を特定し、検出温度として取得する（ステップＳ２０２）。
　次に、こうして取得した両者の差、即ち「設定温度－検出温度」を差分ΔＴＣとし（ステップＳ２０３）、該差分ΔＴＣがゼロ値、正値または負値の何れであるかを判断する（ステップＳ２０４）。なお、差分ΔＴＣのゼロ値判断についても、前記した差分ΔＴＰのゼロ値判断と同様である。
　差分ΔＴＣ＝０の場合には、第２温度制御ユニット１１による現制御を維持し（ステップＳ２０５）、現在、分離カラム６の内壁面部温度（外壁温度）が内壁面部設定温度となっている旨のメッセージを、入出力部１８のＧＵＩ表示部１９を介して表示してユーザに報知する（ステップＳ２０８）。
　また、差分ΔＴＣ＞０の場合には、第２温度制御ユニット１１による昇温制御を行い（ステップＳ２０６）、時間調整（ステップＳ２０９）の後、ステップＳ２０２に戻って一連の処理を繰り返す。さらに、差分ΔＴＣ＜０の場合には、第２温度制御ユニット１１による降温制御を行い（ステップＳ２０７）、時間調整（ステップＳ２０９）の後、ステップ２０２に戻って一連の処理を繰り返す。このような一連の処理の繰り返しにより、分離カラム６の内壁面部温度がユーザ所望の内壁面部設定温度に調整されることとなる。ここで、ステップＳ２０９における時間調整は、プレヒート部５の温度制御（図３参照）と同様である。
　さらに、分離カラム６の出口側の構成について説明する。分離カラム６を通過後の溶液温度は検出結果に影響することが知られている。つまり、カラムオーブン７から出た溶液が、高すぎる液温のまま検出器９に入ると、検出器９のノイズ及びドリフトが大きくなり、検出感度の低下を招くといった事情がある。したがって、カラムオーブン７から出た溶液が検出器９に到達する前に、溶液の温度を室温または検出器９内の温度に戻す、所謂ポストクールを行う必要がある。
　一般的には、分離カラム６と検出器９間を結ぶ流路（チューブ）を長くすることで対応する手法が知られている。しかしながら、この方法では、チューブ内での層流によるバンドの拡がりにより、分離カラム６の分離度を損なう結果となるため、分離カラム６と検出器９の間にポストクール機構を入れる構成が提案されている。本実施形態は、このようなポストクール部８を備える構成とし、分離カラム６の通過後にポストクール管２２を配置し、ポストクール管２２をヒートブロック８ａにはめ込んで温調する構成とした。
　以上説明したように、本実施形態の液体クロマトグラフ分析装置及びその温度制御方法では、分離カラム６と、分離カラム６へ流入する前の試料溶液の温度を制御するプレヒート部５と、を備えた液体クロマトグラフ分析装置において、サーモグラフィカメラ（温度検出手段）１３によりプレヒート部５の配管外壁温度及び分離カラム６の外壁の温度を検出し（温度検出ステップ）、第１温度制御ユニット１２及び温度制御部１７（第１温度制御手段）により、サーモグラフィカメラ１３の検出結果に基づきプレヒート部５の温度を制御し（第１温度制御ステップ）、第２温度制御ユニット１１及び温度制御部１７（第２温度制御手段）により、サーモグラフィカメラ１３の検出結果に基づき分離カラム６の温度を制御する（第２温度制御ステップ）。
　具体的には、温度設定部１６（温度設定手段）により分離カラム６の中心部温度と内壁面部温度とをそれぞれ設定し（温度設定ステップ）、第１温度制御ユニット１２及び温度制御部１７（第１温度制御手段）では、分離カラム６の中心部設定温度とサーモグラフィカメラ１３で検出されたプレヒート部５の配管外壁温度との差分に応じて、プレヒート部５の温度を制御し（第１温度制御ステップ）、また、第２温度制御ユニット１１及び温度制御部１７（第２温度制御手段）では、分離カラム６の内壁面部設定温度とサーモグラフィカメラ１３で検出された分離カラム６の外壁温度との差分に応じて、分離カラム６の温度を制御する（第２温度制御ステップ）。
　このように、分離カラム６の中心部温度及び内壁面部温度のそれぞれについて、独立したフィードバック制御を並行して行うことにより、分離カラム６の短軸方向における該分離カラム６の中心部から壁面部への温度分布を、一様または温度勾配を持つ分布に任意設定可能となる。ここで、長軸は分離カラム６の入口から出口までの溶液が流れる方向の軸であり、短軸は該長軸と垂直に交わって分離カラム６の中心部及び外壁を通る軸である。
　したがって、分離カラム６の入口から出口までの分離カラム６の長軸方向について、1次元的に温度勾配を把握して管理する手法に、本実施形態による短軸方向についての温度勾配の把握・管理手法を組み合わせることにより、分離カラム６の温度勾配を２次元的に把握・管理することができる。
　また、前記したように、分離カラム６のタイプによっては、短軸方向の温度分布が一様であることが分離ピークの形状を悪くし、ピークの分離度を損なう結果となり得る事情があった。このような事情に対しても、分離カラム６の短軸方向についての1次元的な温度勾配の把握・管理、或いは、分離カラム６の短軸及び長軸の２次元的な温度勾配の把握・管理を行うことによって、クロマトグラムの再現性だけでなく、対称度等についてもピーク形状の向上を図ることができる。
　より具体的に、例えば、分離カラム６の径が相対的に小さい場合には、短軸方向についての温度分布を一様にし、また、径が相対的に大きい場合には、分離カラム６の中心部が高く内壁面部近傍が低い温度分布となるような温度勾配を持たせるようにすれば、クロマトグラムの再現性や対称度等についてピーク形状の向上を図り得ることが実験的に確認されている。
　したがって、分離カラム６の径等のタイプ毎に、メーカーまたはユーザが予め行う予備実験等によって、より良いピーク形状が得られる分離カラム６の中心部温度と内壁面部温度とを求めておき、液体クロマトグラフ分析装置を用いた分析に際し、データ処理部１０の温度設定部１６を介して、分離カラム６の中心部温度と内壁面部温度とをそれぞれ予め設定することにより、クロマトグラムの再現性や対称度等についてピーク形状を向上させることができる。
〔第２実施形態〕
　次に、本発明の第２実施形態に係る液体クロマトグラフ分析装置及びその温度制御方法について説明する。本実施形態の液体クロマトグラフ分析装置は、第１実施形態における第２温度制御ユニット１１を、分離カラム６の長軸方向に沿って第１～第Ｎの温度制御ブロック（Ｎは２以上の整数）に分割して構成し、分離カラム６の長軸方向に沿って第１～第Ｎの温度制御区域に分割して分離カラム６の温度を制御するものであり、全体的な構成は第１実施形態（図１）と同等である。つまり、本実施形態は、分離カラム６の短軸方向についての温度分布を任意設定可能とした第１実施形態の構成に、分離カラム６の長軸方向についての温度分布を任意設定可能とする構成を加えたものである。
　本実施形態におけるカラムオーブン３７内部のより具体的な構成図を図５に示す。なお、同図において、第１実施形態（図１及び図２）と同等の構成要素については同一の参照符号を附して詳細な説明を省略する。また、図２と同様に、図中の一点鎖線は各種検出手段からのデータ処理部２０へ入力される検出信号線を表し、破線はデータ処理部２０から出力される制御信号線を表している。
　本実施形態の液体クロマトグラフ分析装置における特徴的な構成として、第１実施形態と同様に、サーモグラフィカメラ（温度検出手段）１３、第１温度制御ユニット１２及び第２温度制御ユニット２３を備え、また、データ処理部２０は、温度設定部２６、温度制御部２７並びにＧＵＩ表示部２９を持つ入出力部２８を備える。ここで、特許請求の範囲にいう第１温度制御手段は第１温度制御ユニット１２及び温度制御部２７で実現され、第２温度制御手段は第２温度制御ユニット２３及び温度制御部２７で実現される。
　また、第１温度制御ユニット１２は温度制御部２７の制御指示に基づきプレヒート部５の温度調節を行い、第２温度制御ユニット２３は温度制御部２７の制御指示に基づき分離カラム６の温度調節を行う。また、第２温度制御ユニット１１は、第１実施形態とは異なり、分離カラム６の長軸方向に沿って、Ｎ個の温度制御ブロック、即ち第１の温度制御ブロック１１ａ－１～第Ｎの温度制御ブロック１１ａ－Ｎ、並びに、Ｍ個のファン１１ｂ－１～１１ｂ－Ｍを備えている。ここで、Ｎ，Ｍは整数であり、図５ではＮ＞Ｍとしている。なお、第１温度制御ユニット１２及び第１の温度制御ブロック１１ａ－１～第Ｎの温度制御ブロック１１ａ－Ｎには、例えばペルチェ素子等を用いれば良い。
　また、サーモグラフィカメラ１３は、プレヒート部５の配管外壁温度、並びに、第１～第Ｎの温度制御ブロック１１ａ－１～１１ａ－Ｎに対向する分離カラム６の外壁の第１位置～第Ｎ位置の温度をそれぞれ検出する。
　また、データ処理部２０において、温度設定部２６は、入出力部２８のＧＵＩ表示部２９の表示画面を介した設定入力に基づき、分離カラム６の中心部温度（プレヒート部５の温度）と、第１～第Ｎの温度制御ブロック１１ａ－１～１１ａ－Ｎに対向する分離カラム６の内壁面部の第１温度～第Ｎ温度と、をそれぞれ設定する。
　また、温度制御部２７は、分離カラム６の中心部設定温度とサーモグラフィカメラ１３によって検出されたプレヒート部５の配管外壁温度との差分に応じて、第１温度制御ユニット１２によりプレヒート部５の温度調節を行う。さらに、温度制御部２７は、ｋ＝１～Ｎとするとき、分離カラム６の内壁面部の第ｋ設定温度とサーモグラフィカメラ１３によって検出された分離カラム６の外壁の第ｋ温度との差分に応じて、第ｋ温度制御ブロックにより分離カラム６の温度を制御する。
　次に、以上のような構成要素を備えた液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法について、図６及び図７を参照して説明する。ここで、図６はプレヒート部５の温度制御の手順を、図７は分離カラム６の温度制御の手順をそれぞれ説明するフローチャートである。
　本実施形態の液体クロマトグラフ分析装置を用いた分析に際しては、ユーザは、予め分離カラム６の中心部温度と、第１～第Ｎの温度制御ブロック１１ａ－１～１１ａ－Ｎに対向する分離カラム６の内壁面部の第１温度～第Ｎ温度と、をそれぞれデータ処理部２０の温度設定部２６に設定する。このとき、設定項目毎に温度誤差許容範囲も設定する。なお、全設定値（温度誤差許容範囲を含む）の相対的数値関係から、当該液体クロマトグラフ分析装置の温度制御特性に照らして、ユーザ設定が実現可能かどうかを判断し、実現不能な場合には、該当箇所の識別表示、ガイダンスメッセージ等により、ユーザにその旨を報知するような構成とするのが望ましい。
　そして、サーモグラフィカメラ１３によりプレヒート部５の配管外壁温度、並びに、第１～第Ｎの温度制御ブロック１１ａ－１～１１ａ－Ｎに対向する分離カラム６の外壁の第１位置～第Ｎ位置の温度を検出すると、プレヒート部５の温度制御並びに分離カラム６の温度制御がそれぞれ独立して並行処理されることになる。
　図６のプレヒート部５の温度制御において、まず、温度設定部２６は、入出力部２８のＧＵＩ表示部２９を介したユーザ入力に基づき、分離カラム６の中心部設定温度（プレヒート部５の設定温度）を取得する（ステップＳ３０１）。そして、温度制御部１７は、サーモグラフィカメラ１３により得られた温度データからプレヒート部５の配管外壁温度を特定し、分離カラム６の中心部検出温度として取得する（ステップＳ３０２）。
　次に、こうして取得した両者の差、即ち「設定温度－検出温度」を差分ΔＴＰとし（ステップＳ３０３）、該差分ΔＴＰの絶対値がプレヒート部５の設定温度についての温度誤差許容範囲ΔＴｅｒ以下であるか否かを判断する（ステップＳ３０４）。
　差分ΔＴＰの絶対値が温度誤差許容範囲ΔＴｅｒ以下である場合には、分離カラム６の中心部温度（プレヒート部５の配管外壁温度）がほぼ設定温度となっているので、第１温度制御ユニット１２による現制御を維持する（ステップＳ３０６）。そして、現在、分離カラム６の中心部温度がほぼ設定温度となっている旨のメッセージを、入出力部２８のＧＵＩ表示部２９を介して表示してユーザに報知する（ステップＳ３０９）。
　また、差分ΔＴＰの絶対値が温度誤差許容範囲ΔＴｅｒを超えている場合には、ステップＳ３０５に進んで、差分ΔＴＰが正値または負値の何れであるかを判断する。差分ΔＴＰ＞０の場合には、第１温度制御ユニット１２による昇温制御を行い（ステップＳ３０７）、時間調整（ステップＳ３１０）の後、ステップＳ３０２に戻って一連の処理を繰り返す。
　また、差分ΔＴＰ＜０の場合には、第１温度制御ユニット１２による降温制御を行い（ステップＳ３０８）、時間調整（ステップＳ３１０）の後、ステップ３０２に戻って一連の処理を繰り返す。このような一連の処理の繰り返しにより、プレヒート部５の配管外壁温度、即ち分離カラム６の中心部温度がユーザ所望の温度に調整されることとなる。ここで、ステップＳ３１０における時間調整については、第１実施形態（図３におけるステップＳ１０９）と同様である。
　次に、図７の分離カラム６の温度制御において、第２温度制御ユニット２３の第ｋの温度制御ブロック１１ａ－ｋ（ｋ＝１～Ｎ）によって行われる分離カラム６の第ｋの温度制御区域の温度制御は、以下の通りである。なお、第２温度制御ユニット２３の第１～第Ｎの温度制御ブロック１１ａ－１～１１ａ－Ｎによる温度制御は、それぞれ独立して行われる。
　まず、温度設定部２６は、入出力部２８のＧＵＩ表示部２９を介したユーザ入力に基づき、第ｋの温度制御ブロック１１ａ－ｋに対向する分離カラム６の内壁面部第ｋ設定温度を取得する（ステップＳ４０１）。そして、温度制御部２７は、サーモグラフィカメラ１３により得られた温度データから、第ｋの温度制御ブロック１１ａ－ｋに対向する分離カラム６の外壁の第ｋ位置の温度を特定し、第ｋ位置の検出温度として取得する（ステップＳ４０２）。
　次に、こうして取得した両者の差、即ち、「第ｋ設定温度－第ｋ位置の検出温度」を差分ΔＴＣｋとし（ステップＳ４０３）、該差分ΔＴＣｋの絶対値が第ｋ設定温度についての温度誤差許容範囲ΔＴｋｅｒ内であるか否かを判断し（ステップＳ４０４）、また、温度誤差許容範囲ΔＴｋｅｒ内でない場合には、差分ΔＴＣｋが正値または負値の何れであるかを判断する（ステップＳ４０５）。
　差分ΔＴＣｋの絶対値が第ｋ設定温度についての温度誤差許容範囲ΔＴｋｅｒ内である場合には、第２温度制御ユニット２３の第ｋの温度制御ブロック１１ａ－ｋによる現制御を維持し（ステップＳ４０６）、現在、分離カラム６の外壁の第ｋ位置温度がほぼ第ｋ設定温度となっている旨のメッセージを、入出力部２８のＧＵＩ表示部２９を介して表示してユーザに報知する（ステップＳ４０９）。
　また、差分ΔＴＣｋ＞０の場合には、第２温度制御ユニット１１の第ｋの温度制御ブロック１１ａ－ｋによる昇温制御を行い（ステップＳ４０７）、時間調整（ステップＳ４１０）の後、ステップ４０２に戻って一連の処理を繰り返す。さらに、差分ΔＴＣｋ＜０の場合には、第２温度制御ユニット１１の第ｋの温度制御ブロック１１ａ－ｋによる降温制御を行い（ステップＳ４０８）、時間調整（ステップＳ４１０）の後、ステップＳ４０２に戻って一連の処理を繰り返す。このような一連の処理の繰り返しにより、分離カラム６の外壁の第ｋ位置温度がユーザ所望の温度に調整されることとなる。ここで、ステップＳ４１０における時間調整は、第１実施形態（図４におけるステップＳ２０９）と同等である。
　次に、入出力部２８のＧＵＩ表示部２９の表示画面を介した温度設定部２６への入力設定について、図８～図１５に示す具体例を参照して説明する。なお、以下の説明では、第２温度制御ユニット１１を第１～第４の温度制御ブロック１１ａ－１～１１ａ－４で構成し、分離カラム６の長軸方向に沿って第１～第４の温度制御区域に分割して温度制御を行うものとする。
　図８、図１０、図１２及び図１４には、それぞれ異なるケースでの入出力部２８のＧＵＩ表示部２９の表示画面１０１を例示する。表示画面１０１は、分離カラム６の温度設定を行うカラム温度設定領域１０２と、推定された分離カラム６内の温度分布を表示するカラム内温度分布領域１０５と、を備えた構成である。
　さらに、カラム温度設定領域１０２は、分離カラム６の中心部温度（図中、プレヒート部温度）を設定するカラム中心部温度設定領域１０３と、第１～第４の温度制御ブロック１１ａ－１～１１ａ－４に対向する分離カラム６の内壁面部の第１温度～第４温度（図中、カラム壁面第１温度～カラム壁面第４温度）を設定するカラム壁面部温度設定領域１０４と、を備える。また、分離カラム６の中心部及び内壁面部の各温度設定について、温度誤差許容範囲を設定可能である。
　温度設定部２６では、カラム温度設定領域１０２のユーザ設定により、プレヒート部温度及びカラム壁面第１温度～カラム壁面第４温度が設定されるが、これら設定温度に基づき、分離カラム６の長軸方向と該長軸方向に直交する短軸方向との２次元平面における温度分布を推定している。なお、温度分布の推定は、例えば、シミュレーションやテーブル参照により行われる。シミュレーションにより推定する場合、分離カラム６の等価熱モデルを持つシミュレータが別途用意され、該シミュレータに設定温度を入力してシミュレーション実験結果を得ることになる。また、テーブル参照による推定では、データ処理部２０が持つ記憶部（図示せず）内に、設定温度及び温度誤差許容範囲の組合せに応じた温度分布を予め登録したテーブルを用意しておき、これを参照する手法が採られる。そして、このようにして推定された分離カラム６内の温度分布が、カラム内温度分布領域１０５に表示される。
　まず、分離カラム６内の長軸方向と短軸方向の２次元平面における温度分布を一様に設定するケースについて図８及び図９を参照して説明する。温度分布を一様に設定する場合、プレヒート部温度及びカラム壁面第１温度～カラム壁面第４温度には、同一温度が設定される。図８の例では、各設定温度を５０℃、温度誤差許容範囲を±２℃としている。
　図９（ａ）に示すように、分離カラム６の長軸方向をｘ、第１～第４の温度制御ブロック１１ａ－１～１１ａ－４に対向する分離カラム６の第１位置～第４位置における短軸方向をそれぞれｙ１～ｙ４と定義する。この場合、分離カラム６の長軸ｘ方向の温度分布は図９（ｂ）に示す如く一定であり、また、分離カラム６の短軸ｙ１～ｙ４方向の温度分布は、それぞれ図９（ｃ）の（ｃ－１）～（ｃ－４）に示す如く一定である。これらの結果として、分離カラム６内の２次元温度分布は、図９（ｄ）に示す如く一様分布となると推定され、図８のカラム内温度分布領域１０５にも一様分布が表示されることとなる。
　次に、分離カラム６内の中心部温度を内壁面部温度より低く設定するケースについて図１０及び図１１を参照して説明する。図１０の例では、プレヒート部温度の設定を５０℃とし、カラム壁面第１温度～カラム壁面第４温度の各設定を６０℃とし、各設定についての温度誤差許容範囲を±２℃としている。
　各軸を図１１（ａ）に示す如く図９（ａ）と同等に定義すると、分離カラム６の長軸ｘ方向の温度分布は、図１１（ｂ）に示す如く、入口側ではほぼ５０℃であるが、出口側に進むにつれて分離カラム６の内壁面部の影響を受けて６０℃に近づいていくような温度勾配を持つこととなる。また、分離カラム６の第１位置～第４位置における短軸ｙ１～ｙ４方向の温度分布は、それぞれ図１１（ｃ）の（ｃ－１）～（ｃ－４）に示す如く、中心部から両側の内壁面部に向けて温度が上昇する温度勾配を持ち、第１位置から第４位置に向けて徐々にその温度勾配が緩やかとなる。これらの結果として、分離カラム６内の２次元温度分布は、図１１（ｄ）に示す如く、短軸方向について中心部から両内壁面部に向けて上昇する温度勾配を持つと共に、その温度勾配が長軸方向の入口側から出口側に向けて緩やかとなる分布となると推定され、図１０のカラム内温度分布領域１０５に同様な分布が表示されることとなる。
　次に、分離カラム６内の中心部温度を内壁面部温度より高く設定するケースについて図１２及び図１３を参照して説明する。図１２の例では、プレヒート部温度の設定を６０℃とし、カラム壁面第１温度～カラム壁面第４温度の各設定を５０℃とし、各設定についての温度誤差許容範囲を±２℃としている。
　各軸を図１３（ａ）に示す如く図９（ａ）と同等に定義すると、分離カラム６の長軸ｘ方向の温度分布は、図１３（ｂ）に示す如く、入口側ではほぼ６０℃であるが、出口側に進むにつれて分離カラム６の内壁面部の影響を受けて５０℃に近づいていくような温度勾配を持つこととなる。また、分離カラム６の第１位置～第４位置における短軸ｙ１～ｙ４方向の温度分布は、それぞれ図１３（ｃ）の（ｃ－１）～（ｃ－４）に示す如く、中心部から両内壁面部に向けて温度が降下する温度勾配を持ち、第１位置から第４位置に向けて徐々にその温度勾配が緩やかとなる。これらの結果として、分離カラム６内の２次元温度分布は、図１３（ｄ）に示す如く、短軸方向について中心部から両内壁面部に向けて降下する温度勾配を持つと共に、その温度勾配が長軸方向の入口側から出口側に向けて緩やかとなる分布となると推定され、図１２のカラム内温度分布領域１０５に同様な分布が表示されることとなる。
　次に、分離カラム６の外壁部の一部温度を外壁部の他部温度及び中心部温度より高く設定するケースについて図１４及び図１５を参照して説明する。図１４の例では、プレヒート部温度及びカラム壁面第２温度の設定を６０℃とし、他のカラム壁面第１温度、カラム壁面第３温度及びカラム壁面第４温度の各設定を５０℃とし、各設定についての温度誤差許容範囲を±２℃としている。
　各軸を図１５（ａ）に示す如く図９（ａ）と同等に定義すると、分離カラム６の長軸ｘ方向の温度分布は、図１５（ｂ）に示す如く、入口側ではほぼ６０℃であるが、出口側に進むにつれて出口付近のカラム壁面部の影響を受けて５０℃に近づいていくような温度勾配を持つこととなる。また、分離カラム６の第１位置～第４位置における短軸ｙ１～ｙ４方向の温度分布は、それぞれ図１５（ｃ）の（ｃ－１）～（ｃ－４）に示す如くなる。第１位置、第３位置及び第４位置における短軸ｙ１，ｙ３，ｙ４方向の温度分布については、中心部から両内壁面部に向けて温度が降下する温度勾配を持ち、入口側から出口側に向けて徐々にその温度勾配が緩やかとなるが、第２位置における短軸ｙ２方向の温度分布については、中心部から両内壁面部に向けて温度が一旦降下してその後再び上昇する温度勾配を持つ。
　これらの結果として、分離カラム６内の２次元温度分布は、図１５（ｄ）に示す如く、全体的には、短軸方向について中心部から両内壁面部に向けて降下する温度勾配を持つと共に、その温度勾配が長軸方向の入口側から出口側に向けて緩やかとなる分布となるが、第２位置近傍については局所的に異なる分布になると推定される。また、図１２のカラム内温度分布領域１０５に同様な分布が表示されることとなる。
　以上説明したように、本実施形態の液体クロマトグラフ分析装置及びその温度制御方法では、第２温度制御ユニット２３及び温度制御部２７（第２温度制御手段）では、分離カラム６の長軸方向に沿って第１から第Ｎの温度制御区域（Ｎは２以上の整数）に分割して分離カラム６の温度を制御するものとし、温度設定部２６（温度設定手段）により、分離カラム６の中心部温度と第ｋ温度制御区域（ｋ＝１～Ｎ）の分離カラム６の内壁面部第ｋ温度とをそれぞれ設定する（温度設定ステップ）。また、第１温度制御ユニット１２及び温度制御部２７（第１温度制御手段）では、分離カラム６の中心部設定温度とサーモグラフィカメラ１３で検出されたプレヒート部５の外壁の温度との差分に応じて、プレヒート部５の温度を制御し（第１温度制御ステップ）、第２温度制御ユニット２３及び温度制御部２７（第２温度制御手段）では、分離カラム６の内壁面部第ｋ設定温度とサーモグラフィカメラ１３で検出された分離カラム６の外壁の第ｋ位置温度との差分に応じて、第ｋ温度制御区域の温度を制御する（第２温度制御ステップ）。
　このように、分離カラム６の中心部温度及び内壁面部温度のそれぞれについて、独立したフィードバック制御を並行して行うと共に、分離カラム６の内壁面部温度については第１から第Ｎの温度制御区域に分割して個々に独立したフィードバック制御を並行して行うこととしたので、分離カラム６の短軸方向における該分離カラム６の中心部から内壁面部への温度分布を、一様または温度勾配を持つ分布に任意設定可能であると共に、分離カラム６の長軸方向における該分離カラム６の入口側から出口側への温度分布を、一様または温度勾配を持つ分布に任意設定可能である。その結果として、分離カラム６の入口から出口までの分離カラム６の長軸方向並びに短軸方向についての２次元について、分離カラム６の温度勾配を把握・管理することができ、第１実施形態でも言及したように、クロマトグラムの再現性や対称度等についてピーク形状を向上させることができる。また、本実施形態の液体クロマトグラフ分析装置及びその温度制御方法によれば、分離カラム６の長軸方向に沿ってＮ個の温度制御区域に分割して、個々に温度制御可能であるので、温度分布の局所的制御が可能であり、第１実施形態と比べてよりきめの細かい温度分布の設定を行うことができる。
　以上説明した第２実施形態では、第２温度制御ユニット１１を、第１～第Ｎの温度制御ブロック１１ａ－１～１１ａ－Ｎと、Ｍ個のファン１１ｂ－１～１１ｂ－Ｍと、を備えた構成としたが、この構成に限定されることなく、分離カラム６の長軸方向に沿って複数の温度制御区域に分割して分離カラム６の温度を個々に制御するものであれば、他の構成・手法を用いても良い。
　例えば、第１実施形態と同等の構成において、分離カラム６の長軸方向に複数配置されたファン１１ｂ－１～１１ｂ－Ｍの回転速度を個々に調整する手法が考えられる。但し、本手法は、ファン１１ｂ－１～１１ｂ－Ｍの回転速度を段階的に調整して分離カラム６の長軸方向に緩やかな温度勾配を持たせることができるが、第２実施形態のように局所的な変化を持つ温度分布を任意設定することは難しい。
　また、他の構成として、温度制御ブロック及びファンを組として、分離カラム６の長軸方向に該組を複数個並べて配置する構成も考えられる。すなわち、第ｋ（ｋ＝１～Ｎ）の温度制御ブロックの温度（発熱量）を調整すると共に、第ｋのファンの回転速度を調整することにより、第２実施形態よりもさらに局所的な変化を持つ温度分布についても任意設定することが可能となる。
（変形例）
　以上、第１実施形態及び第２実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。以下では、本発明の変形例について説明する。
　上述した実施形態では、ヒータ及びファンを備えた空気循環方式の第２温度制御ユニット１１または２３を使用したが、他の液循環方式またはヒートブロック方式を用いても良い。また、このような周知技術に限定されることなく、遠赤外線ランプを用いたもの等、従来のカラムオーブンには使用されていない方式のものであっても良い。
　また、空気循環方式の代わりにヒートブロック方式を使用するとき、サーモグラフィカメラ１３のように非接触で分離カラム６の外壁温度を検出する場合には、検出精度を高めるための構造上の工夫が必要となる。図１６は、ヒートブロック方式を使用した場合の分離カラム６の外壁温度検出を説明する説明図である。同図に示すように、ヒートブロック方式では、分離カラム６の外周がヒートブロック３１で覆われることとなるが、そのヒートブロック３１に部分的に開放区間を形成し、サーモグラフィカメラ１３によって分離カラム６の外壁温度が検出されるようにするのが望ましい。
　また、上述した実施形態では、温度検出手段に、非接触型センサとしてサーモグラフィカメラ１３を用いる構成としたが、接触型のものであっても良く、例えば熱電対等の温度センサを使用しても良い。この場合、プレヒート管２１の外壁面に温度センサを密着設置して第１温度検出手段を構成し、プレヒート部５の配管外壁の温度を検出する。また、分離カラム６の外壁面に温度センサを密着設置して第２温度検出手段を構成し、分離カラム６の外壁温度を検出する。
　なお、プレヒート部５には、第１温度制御ユニット１２による温調制御を行うために、温度センサ１４が設置されているが、これを上記第２温度検出手段として扱い、該温度センサ１４の検出値に所定の補正を行って分離カラム６の中心部温度を推定するようにしても良い。すなわち、分離カラム６との接続箇所のプレヒート管２１の外壁温度を所定の補正によって求め、該外壁温度から分離カラム６の中心部温度を推定するものである。この変形によれば、温度検出の精度はやや低下するものの、部品点数を削減して装置コストの低減を図ることができる。
　また、上述した実施形態では、プレヒート部５をカラムオーブン７または３７内に設置する構成としたが、これに限定されることなく、プレヒート部５をオートサンプラ４内に設置しても良く、さらに、カラムオーブン７または３７及びオートサンプラ４とは独立した別ユニットとして構成しても良い。
　さらに、ポストクール部８についても同様に、カラムオーブン７または３７内に設置する構成としたが、これに限定されることなく、ポストクール部８を検出器９内に設置しても良く、さらに、カラムオーブン７または３７及び検出器９とは独立した別ユニットとして構成しても良い。
　　１，２　リザーバ
　　３　ポンプ
　　４　オートサンプラ
　　５　プレヒート部
　　５ａ，８ａ，３１　ヒートブロック
　　６　分離カラム
　　７，３７　カラムオーブン
　　８　ポストクール部
　　９　検出器
　　１０，２０　データ処理部
　　１１　第２温度制御ユニット（第２温度制御手段）
　　１１ａ　ヒータ
　　１１ａ－１～１１ａ－Ｎ　温度制御ブロック
　　１１ｂ－１～１１ｂ－ｎ　ファン
　　１２　第１温度制御ユニット（第１温度制御手段）
　　１３　サーモグラフィカメラ（赤外線カメラ）（温度検出手段）
　　１４，１５　温度センサ
　　１６，２６　温度設定部（温度設定手段）
　　１７，２７　温度制御部（制御手段）
　　１８，２８　入出力部（入出力手段）
　　１９，２９　ＧＵＩ表示部
　　２１　プレヒート管
　　２２　ポストクール管

Claims (10)

  1. 　分離カラムと、
    　前記分離カラムへ流入前の試料溶液の温度を制御するプレヒート部と、
    　前記プレヒート部の外壁の温度及び前記分離カラムの外壁の温度を検出する温度検出手段と、
    　前記温度検出手段の検出結果に基づき前記プレヒート部の温度を制御する第１温度制御手段と、
    　前記温度検出手段の検出結果に基づき前記分離カラムの温度を制御する第２温度制御手段と、
    を有することを特徴とする液体クロマトグラフ分析装置。
  2. 　前記分離カラムの中心部温度と内壁面部温度とをそれぞれ設定する温度設定手段を有し、
    　前記第１温度制御手段は、前記分離カラムの中心部設定温度と前記温度検出手段で検出されたプレヒート部の外壁の温度との差分に応じて、前記プレヒート部の温度を制御し、
    　前記第２温度制御手段は、前記分離カラムの内壁面部設定温度と前記温度検出手段で検出された分離カラムの外壁の温度との差分に応じて、前記分離カラムの温度を制御することを特徴とする請求項１に記載の液体クロマトグラフ分析装置。
  3. 　前記温度検出手段は、前記プレヒート部の外壁の温度を検出する第１温度検出手段と、前記分離カラムの外壁の温度を検出する第２温度検出手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の液体クロマトグラフ分析装置。
  4. 　前記温度検出手段、前記第１温度検出手段および／または前記第２温度検出手段は、非接触型センサであることを特徴とする請求項３に記載の液体クロマトグラフ分析装置。
  5. 　前記第２温度制御手段は、前記分離カラムの長軸方向に沿って第１～第Ｎの温度制御ブロック（Ｎは２以上の整数）に分割され、
    　前記温度検出手段または前記第２温度検出手段は、第ｋ温度制御ブロック（ｋ＝１～Ｎ）に対向する分離カラム外壁の第ｋ位置の温度をそれぞれ検出し、
    　前記温度設定手段は、第ｋ温度制御ブロックに対向する分離カラムの内壁面部第ｋ温度をそれぞれ設定し、
    　前記第２温度制御手段は、前記分離カラムの内壁面部第ｋ設定温度と前記温度検出手段で検出された分離カラム外壁の第ｋ位置の温度との差分に応じて、第ｋ温度制御ブロックにより前記分離カラムの温度を制御することを特徴とする請求項３に記載の液体クロマトグラフ分析装置。
  6. 　入出力手段を有し、
    　前記温度設定手段は、前記入出力手段を介して前記分離カラムの中心部温度と、前記分離カラムの内壁面部温度または内壁面部第ｋ温度とを設定し、これら分離カラムの中心部設定温度及び分離カラムの内壁面部設定温度または内壁面部第ｋ設定温度に基づき、前記分離カラムの長軸方向と該長軸方向に直交する短軸方向との２次元における温度分布を推定し、前記入出力手段を介して推定した温度分布を出力することを特徴とする請求項２に記載の液体クロマトグラフ分析装置。
  7. 　分離カラムと、前記分離カラムへ流入前の試料溶液の温度を制御するプレヒート部と、を有する液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法であって、
    　前記プレヒート部の外壁の温度及び前記分離カラムの外壁の温度を検出する温度検出ステップと、
    　前記温度検出ステップの検出結果に基づき前記プレヒート部の温度を制御する第１温度制御ステップと、
    　前記温度検出ステップの検出結果に基づき前記分離カラムの温度を制御する第２温度制御ステップと、
    を有することを特徴とする液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法。
  8. 　前記分離カラムの中心部温度と内壁面部温度とをそれぞれ設定する温度設定ステップを有し、
    　前記第１温度制御ステップは、前記分離カラムの中心部設定温度と前記温度検出ステップで検出されたプレヒート部の外壁の温度との差分に応じて、前記プレヒート部の温度を制御し、
    　前記第２温度制御ステップは、前記分離カラムの内壁面部設定温度と前記温度検出ステップで検出された分離カラムの外壁の温度との差分に応じて、前記分離カラムの温度を制御することを特徴とする請求項７に記載の液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法。
  9. 　前記第２温度制御ステップは、前記分離カラムの長軸方向に沿って第１～第Ｎの温度制御区域（Ｎは２以上の整数）に分割して前記分離カラムの温度を制御するものとし、
    　前記温度検出ステップは、第ｋ温度制御区域（ｋ＝１～Ｎ）の分離カラムの外壁の第ｋ位置温度をそれぞれ検出し、
    　前記温度設定ステップは、第ｋ温度制御区域の分離カラムの内壁面部の第ｋ温度をそれぞれ設定し、
    　前記第２温度制御ステップは、前記分離カラムの内壁面部の第ｋ設定温度と前記温度検出ステップで検出された分離カラムの外壁の第ｋ位置温度との差分に応じて、第ｋ温度制御区域の温度を制御することを特徴とする請求項８に記載の液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法。
  10. 　前記液体クロマトグラフ分析装置は入出力手段を有し、
    　前記温度設定ステップは、前記入出力手段を介して前記分離カラムの中心部温度と、前記分離カラムの内壁面部温度または内壁面部第ｋ温度とを設定する設定ステップと、
    　前記分離カラムの中心部設定温度及び前記分離カラムの内壁面部設定温度または内壁面部第ｋ設定温度に基づき、前記分離カラムの長軸方向と該長軸方向に直交する短軸方向との２次元における温度分布を推定する推定ステップと、
    　前記入出力手段を介して推定した温度分布を出力する出力ステップと、を有することを特徴とする請求項８に記載の液体クロマトグラフ分析装置の温度制御方法。
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