(57)【要約】  示差屈折率検出器と吸光度検出器の2つの検出器を用いる場合に、両者の検出結果にできるだけ差が生じないようにした液体クロマトグラフ用検出器を提供する。筐体内１５４に収容された示差屈折率検出器１５２と、筐体１５４内に収容された吸光度検出器１５１と、筐体１５４内に収容された示差屈折率検出器１５２と吸光度検出器１５１を接続する流路である接続配管１５３とを備える液体クロマトグラフ用検出器１５０を用いることで、接続配管１５３の長さを短くすることができ、目的成分の拡散を小さくすることができる。また、2つの検出器と接続配管１５３が同じ筐体１５４に収容されることで筐体１５４外部の試料の温度変化の影響が排除されるため、2つの検出器の検出結果の差を低減することができる。
2017029712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 筐体内に収容された吸光度検出器と、
b) 前記筐体内に収容された示差屈折率検出器と、
c) 前記筐体内に収容された前記吸光度検出器と前記示差屈折率検出器を接続する流路である接続配管と
を備えることを特徴とする液体クロマトグラフ用検出器。
【請求項２】
前記吸光度検出器に使用される光源がＬＥＤであ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用検出器。
【請求項３】
前記吸光度検出器が前記示差屈折率検出器よりも上流に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体クロマトグラフ用検出器。
【請求項４】
更に、
前記筐体内の温度を調整する温度調整手段と
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体クロマトグラフ用検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、示差屈折率検出器及び吸光度検出器を有する液体クロマトグラフ用検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフは、液体試料に含まれる1乃至複数の成分をカラムで時間的に分離し、分離された成分を後段の検出器で検出することで、液体試料中の成分の定量、定性分析を行う。【０００３】
液体クロマトグラフを用いて液体試料中の高分子成分を測定する場合、目的成分の屈折率変化が大きいことから、示差屈折率検出器が用いられる。また、液体試料が可塑剤などの少量の添加剤を含む場合、添加剤の分析を行うために、示差屈折率検出器よりも感度が高い吸光度検出器が併用される（例えば特許文献１）。【０００４】
特許文献１には、示差屈折率検出器と吸光度検出器を直列に接続した液体クロマトグラフが記載されている。この液体クロマトグラフは、液体試料がカラムによって高分子成分と添加剤などの低分子成分に分離され、分離されたそれらの成分が示差屈折率検出器と吸光度検出器に順次導入され、それぞれの検出器で高分子成分と添加剤のクロマトグラムがそれぞれ作成される。【０００５】
また、添加剤が示差屈折率検出器でも低感度ではあるが検出可能である場合は、このクロマトグラムと吸光度検出器のクロマトグラムを比較することで、両検出器のデータの妥当性を検証することができる。この他にも、示差屈折率検出器と吸光度検出器の両方の検出器で検出可能な試料のクロマトグラムは、クロマトピークの純度の確認や、検出器の故障探求等に利用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平05-307001号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】松下至著「液体クロマトグラフィーQ&A100」技報堂, 2000年6月, ISBN 4-7655-0387-9, p. 229
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
2つの検出器を直列に接続した場合、1つめの検出器を通過した目的成分は、配管内を流れて2つ目の検出器に到達するまでの間、移動相の中で拡散する（非特許文献１）。そのため、後段の検出器におけるクロマトグラムは前段の検出器と比較してピークが広がってしまい、2つのクロマトグラムの比較結果に差が生じるという問題があった。【０００９】
また、示差屈折率検出器と吸光度検出器は共に、試料の温度の影響を受けやすい。従って、2つの検出器を結ぶ配管を流れる間に試料の温度が変化してしまうと、2つの検出器におけるクロマトグラムの比較結果に差が生じるという問題があった。【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、示差屈折率検出器と吸光度検出器の2つの検出器を用いる場合に、両者の検出結果にできるだけ差が生じないようにした液体クロマトグラフ用検出器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明に係る液体クロマトグラフ用検出器は、
a) 筐体内に収容された吸光度検出器と、
b) 前記筐体内に収容された示差屈折率検出器と、
c) 前記筐体内に収容された前記吸光度検出器と前記示差屈折率検出器を接続する流路である接続配管と
を備えることを特徴とする。【００１２】
従来の液体クロマトグラフでは、示差屈折率検出器と吸光度検出器はそれぞれ別の筐体に収容されており、これらの筐体を接続するように配管が設けられていた。そのため、両筐体の配置によってはそれらをつなぐ配管の長さが長くなり、配管内での成分の拡散が大きくなっていた。これに対し、本発明に係る液体クロマトグラフでは、示差屈折率検出器と吸光度検出器が同一の筐体内に収容されているため、標準的に接続配管の長さを従来の配管よりも短くすることができる。これにより従来の液体クロマトグラフに比べて目的成分の拡散が抑えられるため、それぞれの検出器において、略同一の状態で測定を行うことができる。さらに、配管が筐体外を経由することによる温度変化の影響を排除することができる。【００１３】
前記吸光度検出器の光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を好適に用いることができる。【００１４】
従来の液体クロマトグラフの吸光度検出器では、重水素ランプなどの白色光源が用いられている。そのため、所望の光を取り出すための回折格子及び該回折格子を駆動するモータを有する分光部を用いる必要があり、吸光度検出器と示差屈折率検出器を同一の筐体内に収容することが難しい。一方、発光波長の範囲が狭いＬＥＤ光源を用いると分光部が不要になる。従って、吸光度検出器を小型化して前記筐体内に収容することができる。【００１５】
上記液体クロマトグラフ用検出器は、前記筐体内の温度を調整する温度調整手段を備えることが好ましい。【００１６】
示差屈折率検出器及び吸光度検出器は共に、試料及び検出器の周囲環境の温度による影響を受け易い。温度調整手段により筐体内の温度を調整することで、それぞれの検出器の周囲環境温度や試料、接続配管の温度を一定に保ち、測定精度を安定させることができる。温度調整手段には、筐体内を加熱するヒータや、加熱及び冷却を行うペルチエ素子を用いることができる。【００１７】
上記液体クロマトグラフ用検出器は、前記吸光度検出器が前記示差屈折率検出器よりも上流に配置されることが好ましい。【００１８】
通常、示差屈折率検出器に使用されるセルの容積は、吸光度検出器のセルの容積よりも大きい。そのため、示差屈折率検出器を上流側に配置すると、示差屈折率検出器のセルを通過する際に目的成分が拡散してしまい、その後の吸光度検出器の測定において、拡散量が大きい試料を測定することになるため好ましくない。これに対し、吸光度検出器を上流に配置する構成では、吸光度検出器のセルの容積が小さいため、該セル内における目的成分の拡散量が小さい状態で測定することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る液体クロマトグラフ用検出器を用いることにより、示差屈折率検出器と吸光度検出器の2つの検出器間の接続配管の長さを短くすることができ、目的成分の拡散を小さくすることができる。また、2つの検出器と接続配管が同じ筐体に収容されることで筐体外部の試料の温度変化の影響が排除されるため、2つの検出器の検出結果の差を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体クロマトグラフの概略構成図。
【図２】本発明に係る液体クロマトグラフにより測定した、クロマトグラムの例。(a)は成分が分離した試料の吸光度特性、(b)は成分が分離した試料の示差屈折率特性、(c)は上記(a)、(b)の信号強度比、(d)は成分が未分離の試料の吸光度特性、(e)は成分が未分離の試料の示差屈折率特性、(f)は上記(d)、(e)の信号強度比の図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態による液体クロマトグラフの概略構成図である。この液体クロマトグラフは、移動相が貯められた移動相容器１１０と、送液ポンプ１２０と、該移動相に試料を注入するインジェクタ１３０と、カラム１４０と、液体クロマトグラフ用検出器１５０と、データ処理装置１６０と、廃液流路１７０で構成されている。
【００２３】
カラム１４０にはＧＰＣ（Gel Permeation Chromatography：ゲル浸透クロマトグラフィー）用のカラムが用いられている。ＧＰＣ用カラムでは、試料中の目的成分が分子量の大きさに応じて時間的に分離され溶出する。なお、使用するカラムの種類はＧＰＣ用に限らず、分析する試料の種類に応じて適宜選定することが可能である。
【００２４】
液体クロマトグラフ用検出器１５０は、筐体１５４内に、紫外吸光度検出器１５１と、示差屈折率検出器１５２と、これら2つの検出器を接続する接続配管１５３と、電源部１５５と、データ処理装置１６０と通信を行う通信部１５６とを収容して構成されている。
【００２５】
紫外吸光度検出器１５１は、カラム１４０の出口部に（流路を介して）接続された吸光度計用フローセル１５１ｂと、該フローセル１５１ｂに紫外光を照射する紫外ＬＥＤ光源１５１ａと、吸光度計用フローセル１５１ｂを通過した紫外光を検出する紫外光検出素子１５１ｃからなる。
【００２６】
示差屈折率検出器１５２は、吸光度計用フローセル１５１ｂに接続配管１５３を介して接続された示差屈折率用フローセル１５２ｂと、該フローセル１５２ｂに光を照射する示差屈折率用光源１５２ａと、示差屈折率用フローセル１５２ｂを通過した光を検出する示差屈折率用検出素子１５２ｃからなる。示差屈折率用フローセル１５２ｂはカラム１４０からの試料が流れる試料用セルと対照用試料（移動相）が流れる対照用セルを備えている。示差屈折率用光源１５２ａから発せられた光は、示差屈折率用フローセル１５２ｂ内を通過する際に、その光路に試料用セル中を流れる試料と対照用セルを流れる移動相の屈折率の差に応じたズレが生じるため、示差屈折率用検出素子１５２ｃの検出結果から前記ズレ量を求め、該ズレ量から試料の成分濃度を算出する。
【００２７】
筐体１５４はその内側に断熱材１５４ａが設けられており、筐体１５４外部の温度変化が筐体１５４内部に伝達されにくい構造となっている。また、断熱材１５４ａの内側にヒータ１５４ｂが設けられており、筐体１５４内部の温度が一定になるように図示しない制御部により制御される。
【００２８】
電源部１５５は液体クロマトグラフ用検出器１５０の紫外吸光度検出器１５１、示差屈折率検出器１５２、ヒータ１５４ｂ等の各部に接続され（図示略）、それぞれの機器に電力の供給を行う。通信部１５６は、紫外吸光度検出器１５１、示差屈折率検出器１５２、データ処理装置１６０に接続され（図示略）、データ処理装置１６０と筐体１５４内の各機器の間で送受信されるデータの中継を行う。
【００２９】
データ処理装置１６０は通信部１５６に接続されており、通信部１５６を経由して紫外吸光度検出器１５１、示差屈折率検出器１５２への制御信号の送信と、これらの検出器の検出信号の受信を行う。また、各検出器から送られるデータを基にクロマトグラムの作成を行う。
【００３０】
本実施形態に係る液体クロマトグラフを用いた試料の分析手順について図１を参照しつつ説明する。ここでは、高分子成分と添加剤などの低分子成分を含む試料を分析するものとする。
【００３１】
送液ポンプ１２０は移動相容器１１０内の移動相をカラム１４０に向けて送液する。インジェクタ１３０はこの移動相中に試料を注入する。試料を含む移動相はカラム１４０において、分子量に応じて時間的に高分子成分と添加剤などの低分子成分に分離される。
【００３２】
分離された試料は紫外吸光度検出器１５１のフローセル１５１ｂに流れ込む。紫外ＬＥＤ光源１５１ａから発せられた紫外光は、吸光度計用フローセル１５１ｂ中を流れる試料に応じて吸収され、フローセル１５１ｂを通過した紫外光が紫外光検出素子１５１ｃで検出される。この検出結果が通信部１５６を経由してデータ処理装置１６０に送られ、該検出結果に基づいてクロマトグラムが作成される。
【００３３】
紫外吸光度検出器１５１を通過した試料は、接続配管１５３を経由して、示差屈折率検出器１５２のフローセル１５２ｂに流れ込む。フローセル１５２ｂを通過する際に示差屈折率用光源１５２ａと示差屈折率用検出素子１５２ｃにより示差屈折率が測定され、この測定結果が通信部１５６を経由してデータ処理装置１６０に送られ、この測定結果に基づいてクロマトグラムが作成される。
【００３４】
それぞれの検出器における測定が完了した試料は廃液流路１７０を経由して廃棄される。
【００３５】
本発明に係る液体クロマトグラフ用検出器１５０では、紫外吸光度検出器１５１及び示差屈折率検出器１５２を同じ筐体１５４に収容しているため、接続配管１５３を標準的に短くすることができる。また、従来技術では紫外吸光度検出器と示差屈折率検出器のそれぞれに筐体、断熱材、ヒータを設けていたため、液体クロマトグラフ全体のサイズが大きくなっていた。本発明に係る液体クロマトグラフ用検出器１５０は、筐体１５４、断熱材１５４ａ、ヒータ１５４ｂを2つの検出器で共用しているため、接続配管１５３を短くするとともに、液体クロマトグラフ全体を小型化することができる。また、電源部１５５、通信部１５６も共用できるため、さらに小型化することができる。
【００３６】
さらに、断熱材１５４ａ、ヒータ１５４ｂといった温度の保持や調整を行うための構成を2つの検出器で共用しているため、2つの検出器の周囲環境の温度が均一になり、試料の温度も一定に保つことができる。
【００３７】
以下、本発明に係る液体クロマトグラフ用検出器を使用することで得られるデータについて説明する。
【００３８】
紫外吸光度検出器と示差屈折率検出器の出力比を計算することで、以下に説明するようにクロマトグラムのピークの純度を確認することができる。クロマトグラムのピークが完全に分離している場合には、紫外吸光度と屈折率が測定した成分の濃度に比例する。従って、吸光度検出器、示差屈折率検出器の測定結果から、それぞれ図２(a)、図２(b)に示すように略相似なクロマトグラムのピークが得られる。これらの信号強度比は、図２(c)に示すようにピーク付近において一定となる。一方でピークが未分離の場合、紫外吸光度と屈折率は検出する成分によって濃度あたりの吸光度と屈折率変化に差が発生し、それぞれ図２(d)、図２(e)に示すように形状の異なるクロマトグラムが得られる。これらの信号強度比は図２(f)に示すように一定とはならない。このように検出方法の異なる2つの検出器の信号強度比を算出することで、クロマトピークの純度を確認することができる。従来技術では試料が拡散し易いため、ピークの分離の判断が困難であったが、本発明に係る液体クロマトグラフでは、試料の拡散量や温度が略同一な状態で測定できるため、精度良く判断することが可能である。
【００３９】
紫外吸光度検出器は、示差屈折率検出器と比較して、検出器を起動してからベースラインが安定するまでの時間が短い。従って、液体クロマトグラフの点検等において、クロマトグラフ部分の性能（注入再現性等）を確認する際には紫外吸光度検出器を用いることで、示差屈折率検出器のみを備える液体クロマトグラフと比較して、クロマトグラフ部分の性能の確認に要する時間を短縮することができる。
【００４０】
本発明に係る液体クロマトグラフ用検出器は、液体クロマトグラフのトラブルの原因究明に使用することができる。紫外吸光度検出器と示差屈折率検出器の両方で検出可能で、且つ測定結果が既知の試料を、該液体クロマトグラフに注入して測定を行い、2つの検出器の測定結果を比較することで次の様な情報を得ることが可能である。例えば、両方の検出器の信号にノイズが発生している場合には、検出器由来のノイズではなく、試料中に何らかの成分が溶出している可能性が高いことがわかる。また、一方の検出器の信号のみにノイズが発生している場合には、その検出器の故障等の可能性があることがわかる。
【００４１】
上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。例えば、上記実施例では高分子試料を分析する構成としたが、示差屈折率検出器又は紫外吸光度検出器のいずれか一方で検出可能な成分を含む試料であれば、高分子試料以外でも分析することができる。
【００４２】
また、吸光度検出器の光源として紫外光を発するＬＥＤを用いたが、ＬＥＤと同様に狭スペクトルである水銀ランプを用いても良い。また、紫外光以外に可視光、赤外光等の光源及び検出器を用いることができる。従来同様に白色光源を用いてもよい。その場合は、フローセルのみを示差屈折率検出器と同じ筐体内に収容し、該白色光源から発せられる白色光から単色光を取り出す分光部は前記筐体内外の任意の位置に配置する。そして分光部において取り出した単色光を光ファイバにより輸送して吸光度検出器用のフローセルに照射すればよい。
【００４３】
また、上記実施例では吸光度検出器、示差屈折率検出器の順に配置したが、示差屈折率検出器を上流側に配置しても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１１０…移動相容器
１２０…送液ポンプ
１３０…インジェクタ
１４０…カラム
１５０…液体クロマトグラフ用検出器
１５１…紫外吸光度検出器
１５１ａ…紫外ＬＥＤ光源
１５１ｂ…吸光度計用フローセル
１５１ｃ…紫外光検出素子
１５２…示差屈折率検出器
１５２ａ…示差屈折率用光源
１５２ｂ…示差屈折率用フローセル
１５２ｃ…示差屈折率用検出素子
１５３…接続配管
１５４…筐体
１５４ａ…断熱材
１５４ｂ…ヒータ
１５５ …電源部
１５６…通信部
１６０…データ処理装置
１７０…廃液流路
【図１】
2017029712.tif 000003
【図２】
2017029712.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月12日(2017.12.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a) 筐体内に収容された吸光度検出器と、
b) 前記筐体内に収容された示差屈折率検出器と、
c) 前記筐体内に収容された前記吸光度検出器と前記示差屈折率検出器を接続する流路である接続配管とを備え、
前記筐体が１又は複数の内部空間を備えており、前記吸光度検出器、前記示差屈折率検出器、及び、前記接続配管が、共通の内部空間に配置されていることを特徴とする液体クロマトグラフ用検出器。
【請求項２】
前記吸光度検出器に使用される光源がＬＥＤであり、
前記ＬＥＤが、前記吸光度検出器、前記示差屈折率検出器、及び、前記接続配管と共通の内部空間に配置されてい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用検出器。
【請求項３】
前記吸光度検出器が前記示差屈折率検出器よりも上流に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の液体クロマトグラフ用検出器。
【請求項４】
さらに、
前記筐体の前記共通の内部空間の温度を調整する温度調整手段と
を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の液体クロマトグラフ用検出器。
【請求項５】
前記温度調整手段が、前記吸光度検出器、及び、前記示差屈折率検出器に対して共通に設けられており、前記吸光度検出器の周囲の温度、及び、前記示差屈折率検出器の周囲の温度が均等になるよう調整する、請求項４に記載の液体クロマトグラフ用検出器。
【請求項６】
前記筐体が、前記共通の内部空間のうち、少なくとも前記吸光度検出器及び前記示差屈折率検出器を含む範囲に設けられた断熱材を有する、請求項１から５のいずれかに記載の液体クロマトグラフ用検出器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
紫外吸光度検出器と示差屈折率検出器の出力比を計算することで、以下に説明するようにクロマトグラムのピークの純度を確認することができる。クロマトグラムのピークが完全に分離している場合には、紫外吸光度と屈折率が測定した成分の濃度に比例する。従って、吸光度検出器、示差屈折率検出器の測定結果から、それぞれ図２(a)、図２(b)に示すように強度軸（縦軸）方向に拡大・縮小されたようなクロマトグラムのピークが得られる。これらの信号強度比は、図２(c)に示すようにピーク付近において一定となる。一方でピークが未分離の場合、紫外吸光度と屈折率は検出する成分によって濃度あたりの吸光度と屈折率変化に差が発生し、それぞれ図２(d)、図２(e)に示すように形状の異なるクロマトグラムが得られる。これらの信号強度比は図２(f)に示すように一定とはならない。このように検出方法の異なる2つの検出器の信号強度比を算出することで、クロマトグラムのピークの純度を確認することができる。従来技術では試料が拡散し易いため、ピークの分離の判断が困難であったが、本発明に係る液体クロマトグラフでは、試料の拡散量や温度が略同一な状態で測定できるため、精度良く判断することが可能である。
【国際調査報告】
2017029712.tif 000005
2017029712.tif 000006
2017029712.tif 000007
2017029712.tif 000008