(57)【要約】【課題】各移動相供給部からの移動相の供給・停止を制御する電磁弁内に塩が進入しないようにする。【解決手段】移動相供給流路３ａ上のポンプ入口１６の近傍に逆流防止弁１４ａが設けられており、移動相供給流路３ｂ上のポンプ入口１６の近傍に逆流防止弁１４ｂが設けられている。逆流防止弁１４ａは、移動相供給部６ａから移動相８ａをポンプ室２ａへ供給するときのみ弁を開いて移動相８ａを流し、移動相供給部６ａの移動相供給を停止しているときは弁を閉じて移動相供給部６ａ側への液体流入を防止する。逆流防止弁１４ｂは、移動相供給部６ｂから移動相８ｂをポンプ室２ａへ供給するときのみ弁を開いて移動相８ｂを流し、移動相供給部６ｂの移動相供給を停止しているときは弁を閉じて移動相供給部６ｂ側への液体流入を防止する。【選択図】  図１
2010156660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定方向に往復運動を行なうプランジャと、
前記プランジャを内部で摺動させるポンプ室、前記ポンプ室内に移動相を吸入するためのポンプ入口及び前記ポンプ室から移動相を吐出するためのポンプ出口を備えたポンプヘッドと、
それぞれが出口側に設けられた開閉弁によって前記ポンプ室への移動相の供給と停止が制御され、前記ポンプ入口に合流点を介して接続された移動相供給部と、
各移動相供給部の前記開閉弁と前記合流点の間に設けられた移動相の逆流を防止する逆流防止弁と、を備えている移動相供給装置。
【請求項２】
請求項１に記載の移動相供給装置と、
前記移動相供給装置のポンプ出口に接続された分析流路と、
前記分析流路中に試料を注入するためのインジェクションポートと、
前記分析流路上の前記インジェクションポートよりも下流側に設けられて試料を成分ごとに分離する分離カラムと、
前記分析流路上の前記分離カラムよりもさらに下流側に設けられて前記分離カラムで分離された成分を検出する検出器と、を備えた液体クロマトグラフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の移動相の混合比率を変化させて移動相の組成を変化させながら供給するグラジエント方式の移動相供給装置とそのような移動相供給装置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。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフの分析流路に移動相を供給する移動相供給装置として、従来から種々のものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図４は一般的な移動相供給装置の一例を概略的に示したものである。
ここに示した移動相供給装置は、種類の異なる２種類の移動相８ａ，８ｂをそれぞれ供給する移動相供給部６ａ，６ｂを備えている。移動相供給部６ａ，６ｂは電磁弁１２ａ，１２ｂの開閉によって各移動相８ａ，８ｂの供給・停止が制御されている。移動相供給部６ａからの移動相８ａが流れる流路３ａと移動相供給部６ｂからの移動相８ｂが流れる流路３ｂは合流点１７で合流している。合流点１７の下流側の混合流路２６は送液ポンプのポンプヘッド２の入口１６に入口側チェック弁２８を介して接続されている。ポンプヘッド２の出口１８には出口側チェック弁１９を介して出口流路２０が接続されている。
【０００３】
この移動相供給装置では、プランジャポンプのプランジャ４が後退することによってポンプ室２ａ内に移動相８ａ又は８ｂが吸引され、プランジャ４が前進することによって移動相８ａと８ｂの混合液からなる移動相が出口側流路２０へ送液される。各移動相供給部６ａ，６ｂの出口側に設けられている電磁弁１２ａ，１２ｂはプランジャポンプの動作に同期しながら任意のタイミングで開閉することができる。すなわち、プランジャ４が後退している間における各電磁弁１２ａ，１２ｂの開放時間の比率を調節することによってポンプ室２ａ内に吸引される移動相８ａ，８ｂの容積比が調整され、ポンプ室２ａから出口側流路２０側に送液される移動相の組成が決定される。なお、この例は２種類の移動相８ａ，８ｂの混合液を移動相として送液するものであるが、さらに多種類の移動相を混合して送液することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２６６９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
液体クロマトグラフでは、塩を溶解した緩衝液と有機溶媒との混合液を移動相にすることがしばしばあり、塩濃度の高い緩衝液と有機溶媒とが混合された場合に有機溶媒の比率が高いと塩が析出することがある。
【０００６】
図４の例において移動相８ａ，８ｂがそれぞれ塩濃度の高い緩衝液と有機溶媒であった場合、電磁弁１２ａと１２ｂが交互に短時間で切り替えられているときは、一方の移動相が他方の移動相側へ拡散する前に供給する移動相が切り替えられるため、これらの移動相が混合されて塩が析出したとしても合流点１７付近である。ところが、両電磁弁１２ａ，１２ｂの切替え時間の間隔が大きくなってくると、送液中の移動相が送液を行なっていない他方の移動相供給部側の流路へ拡散し、電磁弁の近傍まで達してそこで塩が析出することがある。電磁弁の近傍で塩が析出した場合、電磁弁が次に開放されたときに弁体の動きによって塩が逆流して電磁弁内に進入してしまうことがある。
【０００７】
液体クロマトグラフでは、酸やアルカリ、有機溶媒など多種の液体が移動相として使用されるため、電磁弁１２ａ，１２ｂとして接液部に耐薬品性に優れたＰＴＦＥなどのフッ素樹脂からなる材質の部材で構成されているダイヤフラム弁がよく用いられる。ダイヤフラム弁が開放しているときに塩が進入すると、閉じたときに弁体であるダイヤフラムと弁座であるバルブボディとの間で塩を噛んでしまい、塩よりも柔らかいダイヤフラムやバルブボディに傷がつくという問題があった。ダイヤフラムやバルブボディに傷がつくと、弁を閉じても傷のところから液漏れが発生してしまい、ポンプ室２ａから送液される移動相の組成を正確に制御することができなくなる。
【０００８】
そこで本発明は、各移動相供給部からの移動相の供給・停止を制御する電磁弁内に塩が進入しないようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の移動相供給装置は、一定方向に往復運動を行なうプランジャと、プランジャを内部で摺動させるポンプ室、ポンプ室内に移動相を吸入するためのポンプ入口及びポンプ室から移動相を吐出するためのポンプ出口を備えたポンプヘッドと、それぞれが出口側に設けられた開閉弁によってポンプ室への移動相の供給と停止が制御され、ポンプ入口に合流点を介して接続された移動相供給部と、各移動相供給部の開閉弁と合流点の間に設けられた移動相の逆流を防止する逆流防止弁と、を備えているものである。
【００１０】
上記の構成によれば、各移動相供給部の開閉弁からポンプ入口までの流路上でそれらの流路の合流点よりも上流側に、合流点側から移動相供給部側への移動相の逆流を防止する逆流防止弁がそれぞれ設けられているので、合流点で接液している移動相が他の移動相側へ拡散することを逆流防止弁で堰き止めることができ、逆流防止弁よりも上流側にある開閉弁の近傍で塩が析出することを防止できる。
【００１１】
ところで、各移動相供給部からの流路が合流する合流点では、異なる種類の移動相どおしが常時接しており、送液中の移動相が送液停止中の移動相で満たされた流路内へ拡散すし、その流路の距離が長ければ、同じ移動相供給部からの移動相供給時間が長くなるほど送液中の移動相の拡散距離も長くなる。移動相供給部から送液した移動相を全てポンプ室に供給するには、移動相が拡散していった流路側の移動相も全てポンプ室に供給する必要があるが、その距離が長いほどその流路内の移動相を全てポンプ室に移動させるのに時間がかかるため、ポンプ室内の移動相を所望の組成（濃度）に調整するまでの時間が長くなる。液体クロマトグラフでは、移動相の組成を変化させながら試料成分の分離を行なうことがあるが、その場合には移動相の組成変化の追従が遅れて、分析時間が長くなってしまうという問題がある。
【００１２】
本発明では、各移動相供給部の開閉弁と合流点の間に逆流防止弁が設けられていることによって、送液中の移動相の拡散が逆流防止弁で堰き止められるため、拡散距離が短くなるという効果もある。さらには、各逆流防止弁をできるだけ合流点に近い位置に設けることで、移動相の拡散距離をより短くすることができる。
【００１３】
本発明の液体クロマトグラフは、上記の移動相供給装置と、その移動相供給装置のポンプ出口に接続された分析流路と、分析流路中に試料を注入するためのインジェクションポートと、分析流路上のインジェクションポートよりも下流側に設けられて試料を成分ごとに分離する分離カラムと、分析流路上の分離カラムよりもさらに下流側に設けられて分離カラムで分離された成分を検出する検出器と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の移動相供給装置は、プランジャとポンプヘッドからなる送液ポンプのポンプ入口に、合流点を介して複数の移動相供給部が接続され、各移動相供給部の開閉弁と合流点の間に移動相の逆流を防止する逆流防止弁が設けられているので、ポンプ室へ供給中の移動相が合流点から供給を停止している移動相供給部側への拡散による移動を逆流防止弁で止めることができ、移動相供給部の開閉弁近傍で塩が析出することを防止できる。これにより、析出した塩による開閉弁内への進入がなくなるので、開閉弁の弁体や弁座に傷がつくことを防止でき、開閉弁による移動相の供給と停止の制御の制度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】移動相供給装置の一実施例を示す概略構成図である。
【図２】移動相供給装置の他の実施例を示す概略構成図である。
【図３】低圧グラジエント方式の液体クロマトグラフの一実施例を概略的に示す流路図である。
【図４】従来の移動相供給装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
移動相供給装置の一実施例の構成を図１を参照しながら説明する。図１は移動相供給装置の一実施例を示す概略構成図である。
この実施例の移動相供給装置１は、送液ポンプ５のポンプ室２ａ内で２種類の移動相８ａ，８ｂを所定の組成（濃度）になるように混合し、その混合液を移動相として液体クロマトグラフの分析流路へ供給するものである。ポンプ室２ａはポンプヘッド２内に設けられている。ポンプヘッド２内にはプランジャ４が先端から挿入されており、プランジャ４の基端部がバネなどの弾性部材によって常時カム２４側に押されることによりカム２４の周面に追従する。カム２４はモータ２２によって回転駆動され、カム２４の回転によりプランジャ４の先端部がポンプヘッド２内において一定方向に摺動する。
【００１７】
ポンプヘッド２にはポンプ室２ａへ通じるポンプ入口１６とポンプ出口１８が設けられている。ポンプ入口１６は２つの移動相供給流路３ａ，３ｂが合流する合流点ともなっている。ポンプ出口１８にはポンプ室２ａから移動相を送液するときのみ開く出口側チェック弁１９が設けられており、開閉弁１９を介して例えば液体クロマトグラフの分析流路となる出口流路２０が接続されている。
【００１８】
移動相供給流路３ａは移動相供給部６ａによって供給される移動相８ａをポンプ室２ａに供給するための流路である。移動相供給流路３ｂは移動相供給部６ｂによって供給される移動相８ｂをポンプ室２ａに供給するための流路である。移動相供給部６ａは移動相８ａが貯留された貯留タンク、脱気装置１０ａ及び電磁弁（開閉弁）１２ａを備え、電磁弁１２ａの開閉によって移動相８ａの供給及び供給停止が制御されている。同様に、移動相供給部６ｂは移動相８ｂが貯留された貯留タンク、脱気装置１０ｂ及び電磁弁（開閉弁）１２ｂを備え、電磁弁１２ｂの開閉によって移動相８ｂの供給及び供給停止が制御されている。電磁弁１２ａ，１２ｂの開閉は図示されていない制御装置によってプランジャ４の動作に同期するように制御されている。電磁弁１２ａ，１２ｂは例えばダイヤフラム弁である。
【００１９】
移動相供給流路３ａ上のポンプ入口１６の近傍に逆流防止弁１４ａが設けられており、移動相供給流路３ｂ上のポンプ入口１６の近傍に逆流防止弁１４ｂが設けられている。逆流防止弁１４ａは、移動相供給部６ａからポンプ入口１６への方向へは液体を流すがその逆への方向へは液体を流さない。すなわち、逆流防止弁１４ａは、移動相供給部６ａから移動相８ａをポンプ室２ａへ供給するときのみ弁を開いて移動相８ａを流し、移動相供給部６ａの移動相供給を停止しているときは弁を閉じて移動相供給部６ａ側への液体流入を防止する。逆流防止弁１４ｂも同様であり、移動相供給部６ｂから移動相８ｂをポンプ室２ａへ供給するときのみ弁を開いて移動相８ｂを流し、移動相供給部６ｂの移動相供給を停止しているときは弁を閉じて移動相供給部６ｂ側への液体流入を防止する。
【００２０】
この移動相供給装置１の動作を説明する。
送液ポンプ５のプランジャ４が後退する（図では右側へ移動する）際は、電磁弁１２ａ，１２ｂのいずれかが又は両方が開き、移動相８ａ，８ｂのいずれか又は両方が移動相供給流路３ａ，３ｂを介してポンプ室２ａに吸引されて混合される。このとき出口側チェック弁１９は閉じており、出口側流路２０からの液体の逆流を防止している。
【００２１】
ポンプ室２ａにおける移動相の組成（移動相８ａと８ｂの混合比）はプランジャ４が後退している間の各電磁弁１２ａ，１２ｂの開放時間によって決定されるため、分析で求められる移動相の組成に応じた各電磁弁１２ａ，１２ｂの開放時間の制御がなされる。
【００２２】
移動相８ａのみをポンプ室２ａに吸引する際、電磁弁１２ａを開放されることによってポンプ室２ａ側と移動相８ａの容器側で圧力差が生じ、それによって逆流防止弁１４ａが開放され、脱気装置１０ａで脱気された移動相８ａがポンプ室２ａに吸引される。このとき電磁弁１２ｂは閉じられているために逆流防止弁１４ｂも開放されず、逆流防止弁１４ｂよりもポンプ入口１６側の液体が移動相供給部６ｂ側へ流れることはない。移動相８ｂのみをポンプ室２ａに吸引する際も同様であり、このときは電磁弁１２ａが閉じられているために逆流防止弁１４ａも開放されず、逆流防止弁１４ａよりもポンプ入口１６側の液体が移動相供給部６ａ側へ流れることはない。
【００２３】
このようにしてポンプ室２ａ内に吸引された移動相８ａと８ｂの混合液は、プランジャ４が前進する（図では左側へ移動する）ことにより、出口側チェック弁１９が開放されて出口流路２０へ送液される。
【００２４】
この実施例の移動相供給装置１では、移動相供給流路３ａ，３ｂの下流側に逆流防止弁１４ａ，１４ｂが設けられているため、電磁弁１２ａ，１２ｂの一方が開放し他方が閉じているときでも、閉じている電磁弁側へ移動相が流れ込むことがない。例えば移動相８ａが塩を溶解した緩衝液、移動相８ｂが有機溶媒として送液する場合、移動相供給流路３ａは緩衝液、移動相供給流路３ｂは有機溶媒で常時満たされているが、緩衝液のみの吸引時間が長くなってくると、緩衝液が移動相供給流路３ｂへ拡散し、移動相供給流路３ｂ内で塩が析出することもありうる。しかし、逆流防止弁１４ｂが閉じているため、緩衝液はそれよりもさらに移動相供給部６ｂ側へは拡散することができず、塩が析出しうる場所は逆流防止弁１４ｂからポンプ入口１６までの間に限られる。したがって、電磁弁１２ｂの近傍には塩が析出せず、電磁弁１２ｂ内への塩の進入を防止できる。
【００２５】
さらに、各逆流防止弁１４ａ，１４ｂは移動相供給流路ポンプ入口１６の近傍に設けられていることにより、送液中の移動相の拡散はポンプ入口１６から各逆流防止弁１４ａ，１４ｂまでの短い区間に限定されるため、デッドボリュームが小さくなる。したがって、ポンプ室２ａに吸引したい量の移動相が全て吸引されるまでの時間が短くなり、ポンプ室２ａ内の移動相の組成の追従性が高まる。
【００２６】
なお、上記の実施例では、移動相供給流路３ａと３ｂをポンプ入口１６に直接的に接続する構造となっているが、ポンプヘッド２の構造上、移動相供給流路３ａと３ｂをポンプ入口１６に直接的に接続することができない場合には、図２に示すように、移動相供給流路３ａと３ｂを別の合流点１７において合流させ、その下流側の混合流路２６をポンプ入口１６に接続する構造が考えられる。図２に示した移動相供給装置１ａでは、逆流防止弁１４ａ，１４ｂが合流点１７の近傍に設けられて各移動相供給部６ａ，６ｂ側への移動相の逆流と拡散を防止している。また、この例では、ポンプ入口１６に入口側チェック弁２８が設けられており、ポンプ室２ａから出口流路２０側への送液時にポンプ室２ａの移動相が混合流路２６側へ逆流することを防止している。この構造は、図４に示す従来の移動相供給装置の入口側チェック弁２８よりも上流側の部分を変更するだけで構成でき、従来の送液ポンプをそのまま利用することができる。
【００２７】
なお、図１及び図２においては、逆流防止弁１４ａ，１４ｂ、出口側チェック弁１９、入口側チェック弁２８として、その弁機構の上流と下流の圧力差を利用して球状の弁体が弁座の穴を閉じる方式のものが図示されているが、弁機構の構造はこれに限定されるものではなく、弁を閉じる際に弁体をより確実に弁座に着座させるバネなどの弾性部材を組み込んだもののほか、電磁弁など弁を強制的に閉じる方式のものであってもよい。弁体を確実に着座させる弾性部材を組み込んだ弁機構を用いれば、弁体の重力方向を考慮して弁機構の入口側を下側にして出口側を上側にする必要がなくなり、弁機構の配置方向に自由度をもたせることができる。
【００２８】
また、以上の移動相供給装置の実施例では、２種類の移動相をポンプ室２ａで混合して送液する方式のものについて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、３種類以上の移動相を混合するように３つ以上の移動相供給部を配置してこれらをポンプヘッド２に接続してもよい。
【００２９】
図３は上記実施例で示した移動相供給装置１，１ａを備えた低圧グラジエント方式の液体クロマトグラフの一実施例を概略的に示す流路図である。
移動相供給装置１，１ａの送液ポンプ５の出口側に分析流路２０が接続されている。分析流路２０上には、サンプルを注入するためのインジェクションポート３０が設けられ、さらにその下流側にサンプルを分離するための分離カラム３２及び分離された成分を検出する検出器３４が設けられている。分析流路２０を流れる移動相は、検出器３４で検出する成分に応じたものとなるように移動相供給装置１又は１ａによって調整されながら供給されている。
【符号の説明】
【００３０】
１，１ａ  移動相供給装置
２    ポンプヘッド
３ａ，３ｂ  移動相供給流路
４    プランジャ
５    送液ポンプ
６ａ，６ｂ  移動相供給部
８ａ，８ｂ  移動相
１０ａ，１０ｂ  脱気装置
１２ａ，１２ｂ  電磁弁
１４ａ，１４ｂ  逆流防止弁
１６  ポンプ入口
１７  合流点
１８  ポンプ出口
１９  出口側チェック弁
２０  出口流路
２２  モータ
２４  カム
２６  混合流路
２８  入口側チェック弁
３０  インジェクションポート
３２  分離カラム
３４  検出器
【図１】
2010156660.tif 000003
【図２】
2010156660.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010156660.tif 000006