(57)【要約】【課題】  移動相混合装置をＨＰＬＣに設置するにあたって送液ポンプの交換を要せず、また、移動相混合装置を用いてもリサイクル分析を行うことの出来る移動相混合装置を提供する。【解決手段】  ＨＰＬＣ用移動相混合装置の移動相流出口をＨＰＬＣの送液ポンプの移動相流入口に連結してＨＰＬＣの送液ポンプを作動させることにより、前記複数の溶媒吸引管から吸引する溶媒をミキサーで混合して所定の組成の移動相を製造して送液ポンプに供給するＨＰＬＣ用移動相混合装置であって、前記電磁弁開閉制御装置における電磁弁の開閉制御が、移動相の溶媒組成に応じて各電磁弁の開閉時間比を設定し、移動相を構成する溶媒毎に設置される全ての電磁弁が１回ずつ開閉するサイクルを複数回繰返すことにより、各溶媒の一定量をミキサーに繰返し供給するとともに、単位時間あたりのサイクル数が移動相の流速に比例するように制御する。【選択図】図１
2011107004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＨＰＬＣの送液ポンプに連結して、送液ポンプに所定の組成の移動相を供給するＨＰＬＣ用移動相混合装置であって、
（Ａ）ＨＰＬＣの送液ポンプの移動相流入口と連結する移動相流出口を有するミキサーと、
（Ｂ）一端から溶媒を吸引して他端から前記ミキサーの流入口に溶媒を供給する複数の溶媒吸引管と、
（Ｃ）前記各溶媒吸引管のそれぞれに介装され、電気信号により開閉を行う電磁弁と、
（Ｄ）前記複数の電磁弁の開閉を制御する電磁弁開閉制御装置と、
からなり、
ＨＰＬＣ用移動相混合装置の移動相流出口をＨＰＬＣの送液ポンプの移動相流入口に連結してＨＰＬＣの送液ポンプを作動させることにより、前記複数の溶媒吸引管から吸引する溶媒をミキサーで混合して所定の組成の移動相を製造して送液ポンプに供給するＨＰＬＣ用移動相混合装置であって、
前記電磁弁開閉制御装置における電磁弁の開閉制御が、
移動相の溶媒組成に応じて各電磁弁の開閉時間比を設定し、
移動相を構成する溶媒毎に設置される全ての電磁弁が１回ずつ開閉するサイクルを複数回繰返すことにより、各溶媒の一定量をミキサーに繰返し供給するとともに、
単位時間あたりのサイクル数が移動相の流速に比例するように制御する手段を備えた電磁弁制御装置を有することを特徴とするＨＰＬＣ用移動相混合装置。
【請求項２】
ミキサーが、
（ａ）両端が閉塞されるとともに、各溶媒が導入される入口部と導入された溶媒が混合された後に流出する出口部とを有する円筒主体と、
（ｂ）前記円筒主体の軸方向に沿って軸方向に垂直に所定間隔を設けて形成された複数の隔壁とからなり、
前記複数の隔壁は隔壁の中心に１箇所又は、隔壁の周縁に複数箇所穿設されてなる貫通孔を有すると共に、これら隔壁が交互に円筒主体内に配列されているミキサーである請求項１に記載のＨＰＬＣ用移動相混合装置。
【請求項３】
複数の溶媒貯槽から送液ポンプにより溶媒を順次吸引してミキサーに送り混合することにより所定の組成の移動相を調製するＨＰＬＣ用移動相混合装置の制御方法であって、
前記移動相の溶媒組成は、各溶媒貯槽から吸引される各溶媒の吸引時間により制御され、
移動相を構成する全ての溶媒が各１回吸引されるサイクルを複数回繰返すとともに、
単位時間あたりのサイクル数が前記送液ポンプの流速に比例することを特徴とするＨＰＬＣ用移動相混合装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速液体クロマトグラフ（以下、ＨＰＬＣとも表記する。）に用いられる移動相混合装置、及び該装置の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＰＬＣ分析で用いられる移動相は、通常、数種類の溶媒の混合物から成る。移動相は分析に先立って予め調製しておくのが一般的である。移動相の調製は、各溶媒を計量し、混合することにより行われる。全ての分析が終了するまでに必要となる移動相の量は、分析の条件や繰返し回数、再現性等により異なるため、分析前には確定されない。そのため、分析途中に移動相が足りなくなることもあれば、分析終了後に移動相が余ることもある。分析途中に移動相が足りなくなると、再度移動相を調製しなければならなくなり煩雑である。また、移動相の調製誤差により、分析結果が安定しないこともある。一方、分析に必要な移動相の量に十分に足る量の移動相を調製しておけばこのような問題は起らない。しかし、分析終了後に残存した移動相は廃棄されることも多く、移動相を構成する溶媒の無駄を生じている。
【０００３】
上記問題を解決するために、以下に例示される移動相混合装置が用いられている。図８は、従来の移動相混合装置を有するＨＰＬＣの構成の一例を示す説明図である。
【０００４】
先ず、従来のＨＰＬＣ用移動相混合装置を有するＨＰＬＣの構成について説明する。
【０００５】
図８中、８００は従来のＨＰＬＣ用移動相混合装置を有するＨＰＬＣであり、一点鎖線で囲まれるのが従来のＨＰＬＣ用移動相混合装置である。
【０００６】
８０１ａ〜ｃは溶媒貯槽であり、その内部には、それぞれに異なる溶媒８０３ａ〜ｃが貯蔵されている。溶媒貯槽８０１ａ〜ｃの内底部付近には、それぞれ溶媒吸引管８０５ａ〜ｃの一端が配設され、内部の溶媒８０３ａ〜ｃを吸引できるようになっている。溶媒吸引管８０５ａ〜ｃの他端は、それぞれ電磁弁８０７ａ〜ｃの入口に接続されている。電磁弁８０７ａ〜ｃは、配線８０９によって電磁弁開閉制御装置８１１に接続されており、電磁弁開閉制御装置８１１からの電気信号によってそれぞれ電磁弁の開閉が制御されている。電磁弁８０７ａ〜ｃの出口には、配管８１３ａ〜ｃの一端がそれぞれ接続されている。配管８１３ａ〜ｃの他端は、流路合流部８１５の各入口にそれぞれ接続される。流路合流部８１５は、配管８１３ａ〜ｃを合流させて配管８１７に継ぐ部材で、４方ジョイントなどが用いられる。流路合流部８１５の出口は、配管８１７の一端と接続される。配管８１７の他端は、ＨＰＬＣを構成している送液ポンプ８２３の入口（吸引側）へと接続され、送液ポンプ８２３の出口（吐出側）は配管８２５の一端と接続される。送液ポンプ８２３は配線８０９によって電磁弁開閉制御装置８１１に接続されており、送液ポンプ８２３の作動状態が電磁弁開閉制御装置８１１に出力される。配管８２５の他端は、ミキサー８２７の入口と接続される。
【０００７】
ミキサー８２７は、通常数ｍＬの実容量を有しており、ここで各溶媒８０３ａ〜ｃは一旦滞留し、混合される。ミキサー８２７としては、溶媒入口と溶媒出口とが設けられたステンレス製耐圧容器の内部に、直径数ｍｍのガラス製ビーズ（球形）が多数充填され、当該ガラス製ビーズ同士が形成する空隙により、ステンレス製耐圧容器内に複雑な流路が形成されて構成されるミキサーが例示される。このミキサーは、溶媒入口から流入した溶媒が、耐圧容器内に充填されたガラス製ビーズにより形成される複雑流路を、溶媒出口に向って移動する。ミキサーの実容量は配管の容量と比べて格段に大きくなっているため、ミキサー内に連続的に流入する各溶媒は、ミキサー内で混合される。このようなミキサーは、送液ポンプ８２３によって複雑流路内に各溶媒を圧送しながら混合させる必要があるため、図８に示す様にポンプの下流側（吐出口側）に介装されている。
【０００８】
ミキサー８２７の出口と試料導入装置８３１の入口とは配管８２９を介して接続され、試料導入装置８３１の出口とカラム８３５の入口とは、配管８３３により接続される。カラム８３５の出口と検出器８３９の入口とは配管８３７により接続される。検出器８３９の出口には、配管８４１の一端が接続され、その他端は、回収槽８４７内に挿入されている。
【０００９】
次に、従来のＨＰＬＣ用移動相混合装置を有するＨＰＬＣを用いてＨＰＬＣ分析をする場合について説明する。
【００１０】
移動相を構成する各溶媒８０３ａ〜ｃは、送液ポンプ８２３により、それぞれ溶媒吸引管８０５ａ〜８０５ｃから吸引され、電磁弁８０７ａ〜ｃに送られる。電磁弁８０７ａ〜ｃは、配線８０９で電磁弁開閉制御装置８１１に接続され、弁の開閉が制御されている。電磁弁８０７ａが開いている時、溶媒８０３ａは、送液ポンプ８２３により、溶媒吸引管８０５ａから吸引され、電磁弁８０７ａ、配管８１３ａを経由して、流路合流部８１５に送られる。流路合流部８１５を出た溶媒８０３ａは、配管８１７を経て送液ポンプ８２３に到達する。その後、溶媒８０３ａは、配管８２５を経由してミキサー８２７に送られる。
【００１１】
電磁弁８０７ｂ又は８０７ｃが開いている場合も上記と同様に、溶媒８０３ｂ、８０３ｃはミキサー８２７に送られる。
【００１２】
ミキサー８２７により混合された各溶媒８０３ａ〜ｃ（以下、単に移動相ともいう。）は、配管８２９を経て試料導入装置８３１に送られる。試料導入装置８３１から導入された試料（複数成分を含有）は、移動相と共に、配管８３３を経て、カラム８３５に送られる。
【００１３】
試料中の各成分は、移動相とカラム８３５に充填されている充填材の固定相との分配係数の差に起因して、異なる速度でカラム８３５から溶出される。分配係数に応じて溶出される各成分が含まれる移動相は、カラム８３５を出た後、配管８３７を経て、検出器８３９に送られ、ここで各成分が検出される。検出器８３９によって検出される各成分を含む移動相は配管８４１を経て回収槽８４７に送られ、ここで回収液８４５が回収される。この回収液８４５は通常廃液とされる、または、不図示のフラクションコレクター等を用いることにより保持時間毎に溶出成分が収集される。
【００１４】
電磁弁８０７ａ〜ｃは、１つの電磁弁が開いているとき、他の２つの電磁弁は閉じているように、電磁弁開閉制御装置８１１によって制御されている。電磁弁が開いている流路に属する溶媒のみが、送液ポンプ８２３により溶媒貯槽から吸引される。各電磁弁の開閉制御は、時間単位で行われる。例えば、溶媒８０３ａ／８０３ｂ／８０３ｃの混合比（容積）が５／２／１の移動相を調製する場合、各電磁弁８０７ａ〜ｃは、電磁弁開閉制御装置８１１の設定により、電磁弁８０７ａが５単位時間開き、次いで電磁弁８０７ｂが２単位時間開き、その後電磁弁８０７ｃが１単位時間開くサイクルを繰返す。
【００１５】
ところが、ＨＰＬＣに一般的に用いられるプランジャー式ポンプは、ポンプ入口側からの溶媒の吸引とポンプ出口側への溶媒の吐出とが交互に繰返して行われるため、いわゆる脈流が発生する。プランジャー数を増やせば、かかる脈流は解消される傾向はあるが、完全に解消することは難しい。送液ポンプが吸引動作を行っている際に電磁弁を開けば、溶媒は溶媒貯槽から吸引される。一方、送液ポンプが吐出動作を行っている際に電磁弁を開いても溶媒は吸引されない。送液ポンプの吸引―吐出のサイクルに、電磁弁開閉のタイミングを合致させなければ、各溶媒が溶媒貯槽から吸引される量が時間毎に異なる。従って、調製される移動相の溶媒組成が一定にならない（特許文献１）。そのため、従来の移動相混合装置は、送液ポンプと一体で設計されている。従って、上記目的に合わせて設計されているＨＰＬＣ以外のＨＰＬＣに移動相混合装置を組込む場合、送液ポンプを交換する必要があり、価格を上昇させている。
【００１６】
ＨＰＬＣを用いるリサイクル分析は、単離困難な試料成分を精度良く単離することが出来るため、有機物の精製や分析化学の分野において広く用いられている。しかし、上記の移動相混合装置を用いる場合、以下に説明する理由により、リサイクル分析を行うことが出来ない。
【００１７】
図９中、９００は従来の移動相混合装置を有するリサイクルＨＰＬＣである。９０１ａ〜ｃは溶媒貯槽であり、その内部には、それぞれに異なる溶媒９０３ａ〜ｃが貯蔵されている。溶媒貯槽９０１ａ〜ｃの内底部付近には、それぞれ溶媒吸引管９０５ａ〜ｃの一端が配設され、内部の溶媒９０３ａ〜ｃを吸引できるようになっている。溶媒吸引管９０５ａ〜ｃの他端は、それぞれ電磁弁９０７ａ〜ｃの入口に接続されている。電磁弁９０７ａ〜ｃは、配線９０９によって電磁弁開閉制御装置９１１に接続されており、電磁弁開閉制御装置９１１から電気信号によってそれぞれの電磁弁の開閉が制御されている。電磁弁９０７ａ〜ｃの出口には、配管９１３ａ〜ｃの一端が接続されている。配管９１３ａ〜ｃの他端は、流路合流部９１５の各入口にそれぞれ接続される。流路合流部９１５の出口は、配管９１７の一端と接続される。配管９１７の他端は、リサイクル切換えバルブ９１９のポート９１９ａと接続される。リサイクル切換えバルブ９１９のポート９１９ｂと送液ポンプ９２３の入口（吸引側）とは配管９２１により接続され、送液ポンプ９２３の出口（吐出側）とミキサー９２７の入口とは配管９２５により接続される。送液ポンプ９２３は配線９０９によって電磁弁開閉制御装置９１１に接続されており、送液ポンプ９２３の作動状態が電磁弁開閉制御装置９１１に出力される。ミキサー９２７は、前述のミキサー８２７と同様の構造である。ミキサー９２７の出口と試料導入装置９３１の入口とは配管９２９を介して接続され、試料導入装置９３１の出口とカラム９３５の入口とは配管９３３により接続される。カラム９３５の出口と検出器９３９の入口とは配管９３７により接続される。検出器９３９の出口には配管９４１の一端が接続され、配管９４１の他端はリサイクル切換えバルブ９１９のポート９１９ｃに接続される。リサイクル切換えバルブ９１９のポート９１９ｄには配管９４３の一端が接続され、その他端は回収槽９４７内に挿入されている。
【００１８】
リサイクル切換えバルブ９１９は、ポート９１９ａ―９１９ｂ流路間、ポート９１９ｂ―９１９ｃ流路間、ポート９１９ａ―９１９ｄ流路間が流通可能になっているとき、ポート９１９ｃ―９１９ｄ流路間は流通不能になるように構成されている。また、ポート９１９ａ―９１９ｂ流路間、ポート９１９ａ―９１９ｄ流路間、ポート９１９ｃ―９１９ｄ流路間が流通可能になっているとき、ポート９１９ｂ―９１９ｃ流路間は流通不能になるように構成されている。
【００１９】
次に、従来のＨＰＬＣ用移動相混合装置を有するリサイクルＨＰＬＣを用いてＨＰＬＣ分析を行う場合について説明する。このリサイクル分析は、以下の理由により、実際には行われない。
【００２０】
移動相を構成する各溶媒９０３ａ〜９０３ｃは送液ポンプ９２３により、それぞれ溶媒吸引管９０５ａ〜９０５ｃから吸引され、電磁弁９０７ａ〜９０７ｃに送られる。電磁弁９０７ａ〜ｃは配線９０９で電磁弁開閉制御装置９１１に接続され、弁の開閉が制御されている。電磁弁９０７ａが開いている時、溶媒９０３ａは、送液ポンプ９２３により、溶媒吸引管９０５ａから吸引され、電磁弁９０７ａ、配管９１３ａを経由して、流路合流部９１５に送られる。流路合流部９１５を出た溶媒９０３ａは、配管９１７を経てリサイクル切換えバルブ９１９、配管９２１を経由して送液ポンプ９２３に到達する。このとき、リサイクル切換えバルブ９１９は、ポート９１９ａと９１９ｂとの流路間が流通可能になっている。その後、溶媒９０３ａは、配管９２５を経由してミキサー９２７に送られる。電磁弁９０７ｂ又は９０７ｃが開いている場合も上記と同様に、溶媒９０３ｂ、９０３ｃはミキサー９２７に送られる。
【００２１】
電磁弁開閉制御装置９１１による電磁弁開閉制御の方法は、前述の図８の場合と同様である。
【００２２】
ミキサー９２７により混合された各溶媒９０３ａ〜ｃ（以下、単に移動相ともいう。）は、配管９２９を経て試料導入装置９３１に送られる。試料導入装置９３１から導入された試料（複数成分を含有）は、移動相と共に、配管９３３を経て、カラム９３５に送られる。
【００２３】
試料中の各成分は、移動相とカラム９３５に充填されている充填材の固定相との分配係数の差に起因して、異なる速度でカラム９３５から溶出される。分配係数に応じて溶出される各成分が含まれる移動相は、カラム９３５を出た後、配管９３７を経て、検出器９３９に送られ、ここで各成分が検出される。検出器９３９によって検出される各成分を含む移動相は配管９４１を経て回収、又はリサイクルされる。
【００２４】
各成分を含む移動相を回収する場合は、リサイクル切換えバルブ９１９を切換えることにより、配管９４１と配管９４３との流路間の流通を可能とさせる。一方、配管９４１と配管９２１との流路間の流通を遮断させる。これにより、各成分を含む移動相は、配管９４１から配管９４３へと送られ、各成分を含む移動相は、回収槽９４７に送られ、ここで回収液９４５が回収される。この回収液９４５は通常廃液とされる、または、不図示のフラクションコレクター等を用いることにより保持時間毎に溶出成分が収集される。
【００２５】
各成分を含む移動相が十分に分離されていない場合、各成分を含む移動相はリサイクルされる。
【００２６】
各成分を含む移動相をリサイクルする場合は、リサイクル切換えバルブ９１９の切換えにより、配管９４１と配管９２１との流路間の流通を可能とさせる。一方、配管９４１と配管９４３との流路間の流通を遮断させる。これにより、リサイクル切換えバルブ９１９、配管９２１、送液ポンプ９２３、配管９２５、ミキサー９２７、配管９２９、試料導入装置９３１、配管９３３、カラム９３５、配管９３７、検出器９３９、配管９４１、から成るリサイクル流路が構成される。各成分を含む移動相は、このリサイクル流路を循環する。しかし、このリサイクル流路にはミキサー９２７が介装されている。そのため、このリサイクル流路に各成分を含む移動相を循環させると、一旦分離された各成分がミキサー９２７によって拡散されて混合される。したがって、従来の移動相混合装置を用いるとリサイクル分析を行うことが出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２７】
【特許文献１】特開２００５−１５６２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、移動相混合装置をＨＰＬＣに設置するにあたって送液ポンプの交換を要せず、また、移動相混合装置を用いてもリサイクル分析を行うことの出来る移動相混合装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、該移動相混合装置に用いられる電磁弁の開閉制御の方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明者は上記課題について鋭意検討した結果、送液ポンプの上流側に介装させても効率的に溶媒を混合することの出来るミキサーを用いることと、電磁弁の開閉サイクルを送液ポンプの流速に応じて変更することで上記課題を解決することが出来ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００３０】
上記課題を解決する本発明は以下に記載するものである。
【００３１】
〔１〕
ＨＰＬＣの送液ポンプに連結して、送液ポンプに所定の組成の移動相を供給するＨＰＬＣ用移動相混合装置であって、
（Ａ）ＨＰＬＣの送液ポンプの移動相流入口と連結する移動相流出口を有するミキサーと、
（Ｂ）一端から溶媒を吸引して他端から前記ミキサーの流入口に溶媒を供給する複数の溶媒吸引管と、
（Ｃ）前記各溶媒吸引管のそれぞれに介装され、電気信号により開閉を行う電磁弁と、
（Ｄ）前記複数の電磁弁の開閉を制御する電磁弁開閉制御装置と、
からなり、
ＨＰＬＣ用移動相混合装置の移動相流出口をＨＰＬＣの送液ポンプの移動相流入口に連結してＨＰＬＣの送液ポンプを作動させることにより、前記複数の溶媒吸引管から吸引する溶媒をミキサーで混合して所定の組成の移動相を製造して送液ポンプに供給するＨＰＬＣ用移動相混合装置であって、
前記電磁弁開閉制御装置における電磁弁の開閉制御が、
移動相の溶媒組成に応じて各電磁弁の開閉時間比を設定し、
移動相を構成する溶媒毎に設置される全ての電磁弁が１回ずつ開閉するサイクルを複数回繰返すことにより、各溶媒の一定量をミキサーに繰返し供給するとともに、
単位時間あたりのサイクル数が移動相の流速に比例するように制御する手段を備えた電磁弁制御装置を有することを特徴とするＨＰＬＣ用移動相混合装置。
【００３２】
上記発明は、以下の〔２〕の構成を付加したものも包含する。
【００３３】
〔２〕
ミキサーが、
（ａ）両端が閉塞されるとともに、各溶媒が導入される入口部と導入された溶媒が混合された後に流出する出口部とを有する円筒主体と、
（ｂ）前記円筒主体の軸方向に沿って軸方向に垂直に所定間隔を設けて形成された複数の隔壁とからなり、
前記複数の隔壁は隔壁の中心に１箇所又は、隔壁の周縁に複数箇所穿設されてなる貫通孔を有すると共に、これら隔壁が交互に円筒主体内に配列されているミキサーである〔１〕に記載のＨＰＬＣ用移動相混合装置。
【００３４】
〔３〕
複数の溶媒貯槽から送液ポンプにより溶媒を順次吸引してミキサーに送り混合することにより所定の組成の移動相を調製するＨＰＬＣ用移動相混合装置の制御方法であって、
前記移動相の溶媒組成は、各溶媒貯槽から吸引される各溶媒の吸引時間により制御され、
移動相を構成する全ての溶媒が各１回吸引されるサイクルを複数回繰返すとともに、
単位時間あたりのサイクル数が前記送液ポンプの流速に比例することを特徴とするＨＰＬＣ用移動相混合装置の制御方法。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置は、既設のＨＰＬＣの送液ポンプを交換せずにそのＨＰＬＣのポンプを利用してＨＰＬＣに取付けることが出来る。即ち、既存のＨＰＬＣ装置に容易に取付けることが出来る。
【００３６】
本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置は、送液ポンプの流速に応じて電磁弁の開閉サイクルを変更するように制御される。その結果、送液ポンプの流速にかかわらず一定組成の移動相を製造できる。
【００３７】
本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置は、ミキサーが送液ポンプの上流側に介装されている。そのため、リサイクル分析を行う場合、試料がミキサーを通過しないので、一旦分離された試料がミキサーによって再混合されない。従って、リサイクル分析において高精度の分析が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置とそれが組込まれたリサイクルＨＰＬＣの流路構成の一例を示す説明図である。
【図２】本発明に用いられるミキサーの構成の一例を示す、２（ａ）は透視図、２（ｂ）は分解図である。
【図３】図２のミキサーの流路を示す説明図である。
【図４】４ａ〜ｃは、それぞれスペーサー２１１ａ〜ｃの上面形状を示す上面図である。
【図５】５ａ〜ｃは、それぞれスペーサー２１１ａ〜ｃの形状を示す斜視図である。
【図６】６ａ〜ｃは、それぞれ図５ａ〜ｃにおけるａ−ａ線、ｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線における、スペーサー２１１ａ〜ｃの断面図である。
【図７】本発明の電磁弁の開閉制御方法により、各溶媒をミキサーに送っている際における配管内の溶媒の存在状態を概念的に表す説明図である。
【図８】従来のＨＰＬＣ用移動相混合装置を組込んだＨＰＬＣの流路構成の一例を示す説明図である。
【図９】従来のＨＰＬＣ用移動相混合装置を組込んだリサイクルＨＰＬＣの流路構成の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置とそれが組込まれたリサイクルＨＰＬＣについて説明する。
【００４０】
先ず、本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置とそれが組込まれたリサイクルＨＰＬＣの構成について説明する。図１は、本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置とそれが設置されたリサイクルＨＰＬＣの構成の一例を示す説明図である。
【００４１】
図１中、１００は本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置が組込まれたＨＰＬＣであり、一点鎖線で囲まれるのが本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置である。
【００４２】
１０１ａ〜ｃは溶媒貯槽であり、その内部には、それぞれに異なる溶媒１０３ａ〜ｃが貯蔵されている。溶媒貯槽１０１ａ〜ｃの内底部付近には、それぞれ溶媒吸引管１０５ａ〜ｃの一端が配設され、内部の溶媒１０３ａ〜ｃを吸引できるようになっている。溶媒吸引管１０５ａ〜ｃの他端は、それぞれ電磁弁１０７ａ〜ｃの入口に接続されている。電磁弁１０７ａ〜ｃは、配線１０９によって電磁弁開閉制御装置１１１に接続されており、電磁弁開閉制御装置１１１からの電気信号によってそれぞれ弁の開閉が制御されている。電磁弁１０７ａ〜ｃの出口には、配管１１３ａ〜ｃの一端が接続されている。配管１１３ａ〜ｃの他端は、流路合流部１１５の各入口にそれぞれ接続される。流路合流部１１５は、配管１１３ａ〜ｃを合流させて配管１１７に継ぐ部材で、４方ジョイントなどが用いられる。流路合流部１１５の出口は、配管１１７の一端と接続される。配管１１７の他端はミキサー１２７の入口へと接続される。ミキサー１２７は、その内部で複数の溶媒を混合させて一定組成の移動相を出口から流出させる。ミキサーの構造は後述する。
【００４３】
ミキサー１２７の出口とリサイクル切換えバルブ１１９のポート１１９ａとは配管１２１を介して接続される。リサイクル切換えバルブ１１９のポート１１９ｂと送液ポンプ１２３の入口（吸引側）とは配管１２５により接続され、送液ポンプ１２３の出口（吐出側）と試料導入装置１３１の入口とは配管１２９により接続される。試料導入装置１３１の出口とカラム１３５の入口とは配管１３３により接続され、カラム１３５の出口と検出器１３９の入口とは配管１３７により接続される。検出器１３９の出口とリサイクル切換えバルブ１１９のポート１１９ｃとは配管１４１により接続される。リサイクル切換えバルブ１１９のポート１１９ｄには配管１４３の一端が接続され、その他端は回収槽１４７内に挿入されている。
【００４４】
リサイクル切換えバルブ１１９は、ポート１１９ａ―１１９ｂ間、ポート１１９ｂ―１１９ｃ間、ポート１１９ａ―１１９ｄ間が流通可能になっているとき、ポート１１９ｃ―１１９ｄ間は流通不能になるように構成されている。また、ポート１１９ａ―１１９ｂ間、ポート１１９ａ―１１９ｄ間、ポート１１９ｃ―１１９ｄ間が流通可能になっているとき、ポート１１９ｂ―１１９ｃ間は流通不能になるように構成されている。
【００４５】
次に、本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置を有するリサイクルＨＰＬＣを用いてＨＰＬＣ分析を行う場合について説明する。
【００４６】
移動相を構成する各溶媒１０３ａ〜ｃは送液ポンプ１２３により、それぞれ溶媒吸引管１０５ａ〜ｃから吸引され、電磁弁１０７ａ〜ｃに送られる。電磁弁１０７ａ〜ｃは、１つの電磁弁が開いているとき、他の２つの電磁弁は閉じるように制御されている。電磁弁１０７ａが開いている時、溶媒１０３ａは、送液ポンプ１２３により、溶媒吸引管１０５ａから吸引され、電磁弁１０７ａ、配管１１３ａを経由して、流路合流部１１５に送られる。流路合流部１１５を出た溶媒１０３ａは配管１１７を経てミキサー１２７に送られ、ここで他の溶媒と混合されて移動相となる。ミキサーの構造については後述する。ミキサー１２７を出た移動相はリサイクル切換えバルブ１１９、配管１２５を経由して送液ポンプ１２３に到達する。このとき、リサイクル切換えバルブ１１９は、ポート１１９ａと１１９ｂとの間の流路が流通可能になっている。電磁弁１０７ｂ又は１０７ｃが開いている場合も上記と同様に、溶媒１０３ｂ、１０３ｃはミキサー１２７に送られて他の溶媒と混合され、送液ポンプ１２３に到達する。
【００４７】
送液ポンプ１２３から吐出された移動相は、配管１２９を経て試料導入装置１３１に送られる。試料導入装置１３１から導入された試料（複数成分を含有）は移動相と共に、配管１３３を経て、カラム１３５に送られる。
【００４８】
試料中の各成分は、移動相とカラム１３５に充填されている充填材の固定相との分配係数の差に起因して、異なる速度でカラム１３５から溶出される。分配係数に応じて溶出される各成分が含まれる移動相は、カラム１３５を出た後、配管１３７を経て、検出器１３９に送られ、ここで各成分が検出される。検出器１３９によって検出される各成分を含む移動相は配管１４１を経て回収、又はリサイクルされる。
【００４９】
各成分を含む移動相を回収する場合は、リサイクル切換えバルブ１１９を切換えることにより、配管１４１と配管１４３との流路間の流通を可能とさせる。一方、配管１４１と配管１２５との流路間の流通を遮断させる。これにより、各成分を含む移動相は、配管１４１から配管１４３へと送られ、各成分を含む移動相は回収槽１４７に送られ、ここで回収液１４５が回収される。この回収液１４５は通常廃液とされる、または、不図示のフラクションコレクター等を用いることにより保持時間毎に溶出成分が収集される。
【００５０】
各成分を含む移動相が十分に分離されていない場合、各成分を含む移動相はリサイクルされる。
【００５１】
各成分を含む移動相をリサイクルする場合は、リサイクル切換えバルブ１１９の切換えにより、配管１４１と配管１２５との流路間の流通を可能とさせる。一方、配管１４１と配管１４３との間の流通を遮断させる。これにより、リサイクル切換えバルブ１１９、配管１２５、送液ポンプ１２３、配管１２９、試料導入装置１３１、配管１３３、カラム１３５、配管１３７、検出器１３９、配管１４１、から成るリサイクル流路が構成される。
【００５２】
各成分を含む移動相はこのリサイクル流路を循環する。このリサイクル流路は、ミキサー１２７が介装されていないため、リサイクル分析を行ってもミキサーに起因する試料成分の拡散は起らない。
【００５３】
本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置に用いるミキサーは、ＨＰＬＣ移動相流路において送液ポンプの上流（吸引口側）に介装され、複数の溶媒を均一に混合できるものであれば、どのようなミキサーを用いても良い。
【００５４】
本発明の移動相混合装置に用いられるミキサーの構成の一例について説明する。
【００５５】
図２（ａ）は、本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置に用いられるミキサーの構造の一例を示す透視図であり、図２（ｂ）は、そのミキサーの分解図である。図３は、図２（ａ）のａ−ａ線における断面図である。
【００５６】
図２及び３において、１２７はミキサーであり、円筒主体２０１の両端にそれぞれ蓋２０３、２０７とが設けられて円筒主体２０１の両端開口を閉塞している。蓋２０３には、溶媒流入口２０５が設けられている。蓋２０７には、移動相流出口２０９が設けられている。円筒主体２０１の内部には、円柱形状のスペーサー２１１ａ〜ｉが納められている。スペーサー２１１ａ〜ｉの外径は、円筒主体２０１の内径よりも僅かに小さい。
【００５７】
図４ａ、４ｂ、４ｃはそれぞれスペーサー２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの形状を示す上面図である。図５ａ、５ｂ、５ｃはそれぞれスペーサー２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの形状を示す斜視図である。図６ａ、６ｂ、６ｃは、それぞれ図５ａ、５ｂ、５ｃにおけるａ−ａ線、ｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線における、スペーサー２１１ａ、２１１ｂ、２１１ｃの断面図である。
【００５８】
円柱状のスペーサー２１１ａの軸線方向両端面は、それらの周縁を残して円柱状に凹部２１２ａが設けられており、その凹部２１２ａの周縁に沿って略等間隔に貫通孔が形成され、これらにより流路２１３ａが複数箇所（本図面においては８箇所）形成されている。
【００５９】
円柱状のスペーサー２１１ｂの軸線方向片端面は、それらの周縁を残して円柱状に凹部２１２ｂが設けられており、その凹部２１２ｂの中心部に貫通孔が形成され、これらにより流路２１３ｂが１箇所形成されている。
【００６０】
円柱状のスペーサー２１１ｃの軸線方向片端面は、それらの周縁を残して円柱状に凹部２１２ｃが設けられており、その凹部２１２ｃの周縁に沿って略等間隔に貫通孔が形成され、これらにより流路２１３ｃが複数箇所（本図面においては８箇所）形成されている。
【００６１】
スペーサー２１１ｂは、スペーサー２１１ｄ、２１１ｆ、２１１ｈと同様の形状であり、スペーサー２１１ｃは、スペーサー２１１ｅ、２１１ｇ、２１１ｉと同様の形状である。これらスペーサー２１１ａ〜ｉは、円筒主体２０１の筒内における隔壁をそれぞれ形成する。
【００６２】
ミキサー１２７内には、スペーサー２１１ａ〜ｉが溶媒流入口側から移動相流出口側に向って順次配されている。その結果、１箇所又は８箇所の流路が形成されたスペーサーが交互に積層された構造が構成されている。そのため、溶媒流入口から流入した溶媒は、スペーサーに設けられた凹部に滞留した後、８本の流路を通って次の凹部に滞留し、次いで１本の流路を通って次の凹部に滞留する。これが繰返されることによって、複数の溶媒が均一に混合し、移動相流出口から流出する。
【００６３】
ミキサー１２７は通常数ｍＬの実容量（スペーサーに設けられた凹部（溶媒滞留部）の容量と流路の容量とを合計した容量）を有している。なお、ミキサーの実容量はＨＰＬＣに用いる配管径を考慮して適宜調整すればよい。通常の分析用ＨＰＬＣの場合のミキサーの実容量は６ｍＬ以下が好ましい。このミキサーは、混合性能に優れ、圧力負荷が少ないため、送液ポンプの上流側に介装することが出来る。なお、スペーサー２１１ａ、２１１ｃに設けられる流路の数は特に限定されないが、４〜１０が好ましく、６〜８がより好ましい。円筒主体２０１に代えて、各スペーサー２１１ａ〜ｉの両端面又は外周を接着剤等で固定して円筒主体を省略しても良い。
【００６４】
次に、本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置で行う電磁弁の開閉制御の方法について説明する。
【００６５】
本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置は、電磁弁開閉制御装置１１１により各電磁弁１０７ａ〜ｃの開閉制御を行って、ミキサー１２７への溶媒の供給量と供給サイクルを制御する。送液ポンプ１２３の吸引により、各溶媒１０３ａ〜ｃは各溶媒貯槽１０１ａ〜ｃから吸引される。各電磁弁は、何れか１つの電磁弁が開いているとき、他の２つの電磁弁は閉じるように制御される。これにより、各溶媒１０３ａ〜ｃはその流路に属する電磁弁が開いている間、溶媒貯槽から吸上げられて、ミキサー１２７へと送られる。即ち、移動相の溶媒組成は、各電磁弁が開く単位時間数に比例するため、各電磁弁が開く単位時間を制御することにより、移動相の溶媒組成を制御できる。各溶媒の混合はミキサーで行われるため、各電磁弁が開く単位時間数は、ミキサーの容量と混合性能を考慮して設定される。即ち、これら３種の溶媒は、ミキサー１２７の出口から流出する際に均一に混合されていなければならない。そのため、電磁弁が１度の開閉操作で開く時間はある程度小さくなる。各電磁弁１０７ａ〜ｃが各々１回、所定の時間開くサイクル（以下、電磁弁の開閉サイクルともいう）を繰返して、ミキサー１２７での混合を完全に行う。１サイクルに要する時間は、例えば送液ポンプの流速が１（ｍＬ／ｍｉｎ．）場合、１０〜６０秒に設定するのがよい。
【００６６】
ＨＰＬＣに一般的に用いられるプランジャー式ポンプはポンプ入口側からの溶媒の吸引とポンプ出口側への溶媒の吐出とが交互に繰返して行われる（以下、ポンプの吸引―吐出サイクルともいう）。そのため、電磁弁が開いていても、送液ポンプが吐出を行っている場合には、溶媒は溶媒貯槽から吸引されない。送液ポンプの流速が速くなると、ポンプの吸引―吐出サイクルは短くなる。
【００６７】
本発明の移動相混合装置の制御方法は、電磁弁の開閉サイクルをポンプの吸引―吐出サイクルに比例させる。即ち、ポンプの吸引―吐出サイクルが短くなる（送液ポンプの流速が速くなる）と、これに比例（送液ポンプの流速に反比例）して電磁弁が１サイクル開閉するのに要する時間を短くなるように制御する。従って、送液ポンプの流速にかかわらず、１サイクルあたりの各溶媒の吸引量は一定となる。これにより、ポンプの吸引―吐出サイクルによって生じる各溶媒の吸上げ量の誤差は、流速にかかわらず一定となる（即ち、それぞれの電磁弁が開いている間に、送液ポンプによって生じる脈流の脈数は、流速を変えても一定である）。そのため、送液ポンプの流速にかかわらず、移動相の溶媒組成は一定となる。
【００６８】
この点につき、更に説明する。各電磁弁の開閉サイクルにおいて、電磁弁１０７ａが開いている間は、溶媒１０３ａのみがミキサー１２７に連続的に送られる。次に電磁弁１０７ａが閉じて電磁弁１０７ｂが開くと、溶媒１０３ｂのみがミキサー１２７に連続的に送られる。同様にして、次は溶媒１０３ｃがミキサー１２７に連続的に送られる。従って、ミキサー１２７は、これらの連続的且つ周期的に送られる３種の溶媒を均一に混合できる性能が要求される。ここで送液ポンプの流速を増加する場合、各電磁弁の開く時間を同じに保つと各溶媒が電磁弁が１回開いている間に送られる送液量も増加する。この場合は、ミキサーの混合能力を超え、均一に混合することが出来なくなる。しかし、送液ポンプの流速と比例して各電磁弁の開閉サイクル数を増加させると、１サイクルの送液量は同一となる。その結果、ミキサーにおける混合状態はポンプの送液量に関係がなく、良好に保たれる。
【００６９】
以下、本発明の電磁弁の開閉制御方法について例を挙げて説明する。
【００７０】
各溶媒の送液は所望の移動相の溶媒組成に応じて、移動相を構成する溶媒の容積比を設定する。移動相を構成する溶媒の容積比に比例して、各溶媒貯槽からの溶媒の吸引時間比を設定する。時間比は、溶媒の特性（粘度や体積膨張率）を勘案して適宜補正する。各電磁弁が１回ずつ開閉し、移動相を構成する全種類の溶媒が１回ずつ吸引されるサイクルを１サイクルとする。
【００７１】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の電磁弁の開閉制御方法により、各溶媒をミキサーに送っている際における配管１１７内の溶媒の存在状態を概念的に表す説明図である。図７中、矢印（ｍ）方向にミキサーが介装されている。
【００７２】
移動相の溶媒組成が、溶媒１０３ａ／溶媒１０３ｂ／溶媒１０３ｃ＝７／２／１の場合で、送液ポンプの流速が２（ｍＬ／ｍｉｎ．）の場合、先ず、電磁弁開閉制御装置１１１からの電気信号により、電磁弁１０７ａを７単位時間開き、溶媒１０３ａは７単位時間溶媒貯槽１０１ａから吸引される。次に、電磁弁開閉制御装置１１１からの電気信号により、電磁弁１０７ａを閉じ、略同時に電磁弁１０７ｂを２単位時間開く。これにより、溶媒１０３ａの吸引は遮断される一方、溶媒１０３ｂは２単位時間溶媒貯槽１０１ｂから吸引される。次いで、電磁弁開閉制御装置１１１からの電気信号により、電磁弁１０７ｂを閉じ、略同時に電磁弁１０７ｃを１単位時間開く。これにより、溶媒１０３ｂの吸引は遮断される一方、溶媒１０３ｃは１単位時間溶媒貯槽１０１ｃから吸引される。以上で、各溶媒の吸引が１巡し、このサイクルが繰返される（図７（Ａ））。単位時間は、送液量（ｍＬ／ｍｉｎ．）／送液ポンプの１ストローク送液量（ｍＬ）で算出される。
【００７３】
上記の場合において送液ポンプの流速を１（ｍＬ／ｍｉｎ．）とする場合、溶媒１０３ａ、ｂ、ｃの吸引時間はそれぞれ、１４単位時間、４単位時間、２単位時間となるように制御される（図７（Ｂ））。同様に、送液ポンプの流速が４（ｍＬ／ｍｉｎ．）となった場合、溶媒１０３ａ、ｂ、ｃの吸引時間はそれぞれ、３．５単位時間、０．５単位時間、０．２５単位時間となるように制御される（図７（Ｃ））。
【００７４】
よって、各溶媒が１サイクルあたりに吸引される量は、送液ポンプの流速にかかわらず一定となる。即ち、１サイクルあたりの送液ポンプの吸引―吐出のサイクル数も一定である（図７の（Ａ）〜（Ｃ））。
【００７５】
ある電磁弁の開閉と他の電磁弁の開閉とは、同時に行われることが好ましいが、ＨＰＬＣを破損しない程度であって、製造される移動相の溶媒組成に実質的な狂いを生じさせない程度であれば各電磁弁の開閉に遅れがあっても良い（略同時）。
【００７６】
上記説明においては３種類の溶媒を混合して移動相を調整する場合について説明したが、これに限らず、任意の数の溶媒を同様の方法で混合して移動相を製造することができる。
【符号の説明】
【００７７】
１００・・・本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置が組込まれたリサイクルＨＰＬＣ
１０１ａ〜ｃ・・・溶媒貯槽
１０３ａ〜ｃ・・・溶媒
１０５ａ〜ｃ・・・溶媒吸引管
１０７ａ〜ｃ・・・電磁弁
１０９・・・電磁弁開閉制御装置配線
１１１・・・電磁弁開閉制御装置
１１５・・・流路合流部
１１９・・・リサイクル切換えバルブ
１２３・・・送液ポンプ
１２７・・・ミキサー
１３１・・・試料導入装置
１３５・・・カラム
１３９・・・検出器
１４５・・・回収液
１４７・・・回収槽
１１３ａ〜ｃ、１１７、１２１、１２５、１２９、１３３、１３７、１４１、１４３・・・配管
２０１・・・円筒主体
２０３、２０７・・・蓋
２０５・・・溶媒流入口
２０９・・・移動相流出口
２１１ａ〜ｉ・・・スペーサー
２１２ａ〜ｃ・・・凹部
２１３ａ〜ｉ・・・流路
８００・・・従来のＨＰＬＣ用移動相混合装置が組込まれたＨＰＬＣ
８０１ａ〜ｃ・・・溶媒貯槽
８０３ａ〜ｃ・・・溶媒
８０５ａ〜ｃ・・・溶媒吸引管
８０７ａ〜ｃ・・・電磁弁
８０９・・・電磁弁開閉制御装置配線
８１１・・・電磁弁開閉制御装置
８１５・・・流路合流部
８２３・・・送液ポンプ
８２７・・・ミキサー
８３１・・・試料導入装置
８３５・・・カラム
８３９・・・検出器
８４５・・・回収液
８４７・・・回収槽
８１３ａ〜ｃ、８１７、８２５、８２９、８３３、８３７、８４１・・・配管
９００・・・本発明のＨＰＬＣ用移動相混合装置が組込まれたリサイクルＨＰＬＣ
９０１ａ〜ｃ・・・溶媒貯槽
９０３ａ〜ｃ・・・溶媒
９０５ａ〜ｃ・・・溶媒吸引管
９０７ａ〜ｃ・・・電磁弁
９０９・・・電磁弁開閉制御装置配線
９１１・・・電磁弁開閉制御装置
９１５・・・流路合流部
９１９・・・リサイクル切換えバルブ
９２３・・・送液ポンプ
９２７・・・ミキサー
９３１・・・試料導入装置
９３５・・・カラム
９３９・・・検出器
９４５・・・回収液
９４７・・・回収槽
９１３ａ〜ｃ、９１７、９２１、９２５、９２９、９３３、９３７、９４１、９４３・・・配管
【図１】
2011107004.tif 000003
【図２】
2011107004.tif 000004
【図３】
2011107004.tif 000005
【図４】
2011107004.tif 000006
【図５】
2011107004.tif 000007
【図６】
2011107004.tif 000008
【図７】
2011107004.tif 000009
【図８】
2011107004.tif 000010
【図９】
2011107004.tif 000011