(57)【要約】【課題】グラジエント分析時における移動相由来のベースライン変動をリアルタイムに低減する。【解決手段】紫外域の光を発する光源１０１、近赤外域の光を発する光源１０２、試料液体が流されるフローセル１０５、光源１０１，１０２から発生された光を同時にフローセルに入射させる光学系、フローセルを透過した紫外域の光を検出する検出素子１０７、フローセルを透過した近赤外域の光を検出する検出素子１０８と、検出素子１０７から得られた第一の信号値と検出素子１０８から得られた第二の信号値を演算する演算部とを備え、演算部は第一の信号値と第二の信号値を組み合わせてグラジエント分析時における移動相由来のベースライン変動を低減した信号値を演算する。【選択図】図１
2015068754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外域の光を発生する第一の光源と、
近赤外域の光を発生する第二の光源と、
試料液体が流されるフローセルと、
前記第一の光源から発生された光と前記第二の光源から発生された光を同時に前記フローセルに入射させる光学系と、
前記フローセルを透過した紫外域の光を検出する第一の検出素子と、
前記フローセルを透過した近赤外域の光を検出する第二の検出素子と、
前記第一の検出素子から得られた第一の信号値と前記第二の検出素子から得られた第二の信号値を演算する演算部と
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】
請求項１に記載の液体クロマトグラフ用検出器において、
前記試料液体は一成分として水を含み、当該水の濃度が時間と共に連続的に変化す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３】
請求項２に記載の液体クロマトグラフ用検出器において、
前記演算部は、前記第一の信号値と前記第二の信号値を組み合わせて、グラジエント分析時における移動相由来のベースライン変動を低減す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４】
請求項２に記載の液体クロマトグラフ用検出器において、
前記演算部は、時間をt、前記第一の検出素子から得られた吸光度換算した信号値をU(t)、前記第二の検出素子から得られた吸光度換算した信号値をN(t)、係数をa，bとするとき、次式によりグラジエント分析時における移動相由来のベースライン変動を低減した信号値f(t)を演算することを特徴とする液体クロマトグラフ用検出器。
f(t)＝a・U(t)＋b・N(t)
【請求項５】
請求項２に記載の液体クロマトグラフ用検出器において、
前記第一の光源から発生された光の強度をモニタするための第三の検出素子と、前記第二の光源から発生された光の強度をモニタするための第四の検出素子を備え、
前記演算部は、時間をt、前記第一の検出素子から得られた吸光度換算した信号値をUS(t)、前記第三の検出素子から得られた吸光度換算した信号値をUR(t)、前記第二の検出素子から得られた吸光度換算した信号値をNS(t)、前記第四の検出素子から得られた吸光度換算した信号値をNR(t)、係数をa，bとするとき、次式によりグラジエント分析時における移動相由来のベースライン変動を低減した信号値f(t)を演算することを特徴とする液体クロマトグラフ用検出器。
f(t)＝a・（US(t)−UR(t)）＋b・（NS(t)−NR(t)）
【請求項６】
請求項２に記載の液体クロマトグラフ用検出器において、
前記第一の検出素子及び前記第二の検出素子はフォトダイオードアレイであり、
前記演算部は、時間をt、前記第一の検出素子から得られた複数波長の情報を含んだ第一の信号値ベクトルをＵ、前記第二の検出素子から得られた吸光度換算した信号値ベクトルをＮ、前記第一の検出素子から得られた吸光度換算した各波長の信号値をU1(t)…Un(t)、前記第二の検出素子から得られた吸光度換算した各波長の信号値をN1(t)…Nn(t)、係数行列をＡ，Ｂ、係数をa1…an，b1…bnとするとき、次式によりグラジエント分析時における移動相由来のベースライン変動を低減した信号値f(t)を演算することを特徴とする液体クロマトグラフ用検出器。
2015068754.tif 000005
【請求項７】
請求項１に記載の液体クロマトグラフ用検出器において、
前記フローセルを透過した前記紫外域の光と前記近赤外域の光は同一光路を進んで光分割素子により２分割され、前記２分割された一方の光路に前記第一の検出素子としてシリコンフォトダイオードが配置され、他方の光路に前記第二の検出素子としてインジウムガリウム砒素フォトダイオード又は硫化鉛フォトダイオードが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８】
請求項１に記載の液体クロマトグラフ用検出器において、
前記フローセルを透過した前記紫外域の光と前記近赤外域の光が同一光路を進んで光分割素子により２分割され、前記２分割された一方の光路に紫外域透過フィルタと前記第一の検出器が配置され、他方の光路に赤外域透過フィルタと前記第二の検出器が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９】
請求項１に記載の液体クロマトグラフ用検出器において、
前記第一の光源から発生された光の光路と前記第二の光源から発生された光の光路が前記フローセル中で交差し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１０】
請求項１に記載の液体クロマトグラフ用検出器において、
前記第一の光源から発生された光を分光する第１の分光器及び／又は前記第二の光源から発生された光を分光する第２の分光器を備え、
前記第１の分光器で分光された紫外域の特定波長の光及び／又は前記第２の分光器で分光された近赤外域の特定波長の光が前記フローセルに入射され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１１】
請求項５に記載の液体クロマトグラフ用検出器において、
前記第一の検出素子及び前記第三の検出素子は近赤外域の光を透過可能な透過型シリコンフォトダイオードであり、前記第一の検出素子の背後に前記第二の検出素子が配置され、前記第三の検出素子の背後に前記第四の検出素子が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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体クロマトグラフ用検出器及びその検出信号の補正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフ装置に代表される汎用液体分析装置では、検出感度の高さと利便性から吸光度検出器が広く用いられてきた。特に３００ｎｍより短波長の紫外波長帯には有機化合物中の様々な官能基の励起波長が存在する事から、産業上有用な有機化合物は全て検出可能対象となり得る。具体的には、σ→σ＊、ｎ→σ＊、ｎ→π＊、π→π＊遷移がこの波長域の電子遷移に相当し、例えば、ヒドロキシル基やカルボキシル基、カルボニル基、エーテル結合などが吸収ピークを有するため、紫外域吸光度検出器はユニバーサル応答性を有する検出器としての可能性を秘めており、これまで多くの検討が重ねられてきた。しかしながら、紫外域吸光度検出器は、液体クロマトグラフ分野において、グラジエント分析法適用時にベースラインが大きく変動してしまい、良好なクロマトグラムが得られないという課題を抱えていた。グラジエント分析法では移動相が水系溶液からメタノールやアセトニトリル等の有機溶媒系溶液へとその濃度を連続的に変化させていく。そのため、有機溶媒が水と比較して紫外波長帯に強い吸収を有することから、グラジエント分析法時に有機溶媒の組成比率変動と共にベースラインが変動してしまい、その適用範囲が制限されていた。
【０００３】
この問題を解決すべく、次の補正方法が考案されている（特許文献１）。まずブランク試料を導入して移動相由来のベースライン変動値のみを取得しておき、次にサンプル試料を導入してサンプルと移動相由来の信号変動値を取得し、最後に補正係数を掛けてその差分を取ることで、移動相由来のベースライン変動を低減する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６０−１１１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の方法ではグラジエント分析法時の移動相由来のベースライン変動をリアルタイムに低減することができない。また、分析手法（移動相の種類、使用するカラム、流量、カラム温度など）を変更する度に移動相由来のベースライン変動値を取得する必要があり、使用者にとって工数が増加するという欠点がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、紫外域吸光度検出器において、グラジエント分析法時の移動相由来のベースライン変動をリアルタイムに低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による液体クロマトグラフ用検出器は、紫外域（１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下）の光を発生する第一の光源と、近赤外域の光（８００ｎｍ以上、３０００ｎｍ以下）を発生する第二の光源と、試料液体が流されるフローセルと、第一の光源から発生された光と第二の光源から発生された光を同時にフローセルに入射させる光学系と、フローセルを透過した紫外域の光を検出する第一の検出素子と、フローセルを透過した近赤外域の光を検出する第二の検出素子と、第一の検出素子から得られた第一の信号値と第二の検出素子から得られた第二の信号値を演算する演算部とを備える。
【０００８】
フローセルに流される試料液体は、一成分として水を含み、当該水の濃度が時間と共に連続的に変化する。
【０００９】
演算部は、第一の信号値と第二の信号値を組み合わせて、グラジエント分析時における移動相由来のベースライン変動を低減する。
【００１０】
好ましくは、紫外域の光の波長帯は有機物の吸収ピークが存在する３００ｎｍ以下であり、近赤外域の光の波長帯はシリコンフォトダイオードの感度波長限界である１１００ｎｍ以上である。また、フローセルに入射する前の紫外域の光強度をモニタする参照用の第三の検出素子と、フローセルに入射する前の近赤外域の光強度をモニタする参照用の第四の検出素子を備える事が望ましい。紫外域及び近赤外域の光は分光された単波長の単色光であっても、未分光の連続波長を含む光であってもよい。紫外域の光と近赤外域の光は可能な限り同一光路上を進むように設計してある事が望ましい。
【００１１】
上記方法により得られた第一の検出素子からの第一の信号値及び第二の検出素子からの第二の信号値を用いて移動相由来のベースライン変動を低減する。例えば、第一の信号値と第二の信号値を線形変換することにより変動値を低減できる。信号値はスカラ量に限らずベクトル量であってもよく、複数の波長情報を有したベクトルデータを含んだ第一の信号値ベクトルと第二の信号値ベクトルを線形変換又は行列演算することにより補正する方法であってもよい。その場合、検出素子は複数素子を有したアレイ型検出素子でもよく、分光した光と組み合わせる事により多波長の情報を持つ複数の信号値を組み合わせる方法となる。移動相由来のベースライン変動を低減する具体的な演算例としては、後述する式（１）、式（２）、式（３）がある。
【発明の効果】
【００１２】
水は紫外域の吸収が弱くて近赤外域の吸収が強いという性質を有するのに対し、メタノール等の有機溶媒は紫外域の吸収が強くて近赤外域の吸収が弱いという性質を有する。好適な事に、サンプル試料としての糖や高分子等の有機化合物は近赤外域の吸収が非常に弱く、紫外域の吸収が強いという特徴を有する。そのため、紫外域の光と近赤外域の光を同時にフローセル光路に導入し、各波長帯に適した検出素子を備えた吸光度検出器を構築すれば、紫外域の光で移動相由来の信号値とサンプル由来の信号値が合成された信号値を検出し、近赤外域の光で移動相由来のみの信号値を検出することが可能となる。この信号値を組み合わせる事で、任意の分析条件において移動相由来のベースライン変動をリアルタイムに低減することができる。
【００１３】
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による液体クロマトグラフ用検出器の一実施例を示す模式図。
【図２】本発明による効果の説明図。
【図３】紫外域及び近赤外域における水−メタノール混合系の吸光度スペクトルを示す図。
【図４】本発明による効果の説明図。
【図５】本発明による液体クロマトグラフ用検出器の一実施例を示す模式図。
【図６】本発明による液体クロマトグラフ用検出器の一実施例を示す模式図。
【図７】本発明による液体クロマトグラフ用検出器の一実施例を示す模式図。
【図８】本発明による液体クロマトグラフ用検出器の一実施例を示す模式図。
【図９】本発明による液体クロマトグラフ用検出器の一実施例を示す模式図。
【図１０】本発明による液体クロマトグラフ用検出器の一実施例を示す模式図。
【図１１】本発明による液体クロマトグラフ用検出器の一実施例を示す模式図。
【図１２】本発明の検出器を組み込んだ液体クロマトグラフシステムの例を示す模式図。
【図１３】本発明の液体クロマトグラフ用検出器を用いたことによるグラジエント分析時のベースライン変動の低減結果を示す図。
【図１４】従来の示差屈折率検出器を用いたことによるグラジエント分析時の信号値を示す図。
【図１５】本発明の液体クロマトグラフ用検出器を用いてグラジエント分析時の移動相中のメタノール割合を求めた結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明による液体クロマトグラフ用検出器の一実施例を示す模式図である。本実施例の液体クロマトグラフ用検出器は、紫外域用の第一光源１０１と近赤外域の第二光源１０２と、溶離液の一成分として水を含み、その濃度が連続的に変化する試料液体１０３が流路１０４を通過するフローセル１０５と、入射側及び出射側のフローセル窓１０６ａ，１０６ｂと、紫外域用の第一検出素子１０７と近赤外域用の第二検出素子１０８と、第一検出素子１０７と第二検出素子１０８から得られた信号値を演算する演算部１１１を有する。第一光源から発生された紫外光線１０９と第二光源から発生された近赤外光線１１０は、フローセル１０５中の流路１０４を同時に透過する。尚、本明細書では紫外域を１００ｎｍ以上、４００ｎｍ以下、近赤外域を８００ｎｍ以上、３０００ｎｍ以下として定義する。
【００１７】
紫外域の第一光源１０１としては、３００ｎｍ以下の波長域の光を発生できる光源が望ましい。例えば、広範囲の波長域を有する光源としては重水素ランプ、水銀ランプ、キセノンフラッシュランプ、メタルハライドランプが好ましく、また狭範囲の波長域を有する光源としてエキシマランプや紫外域用の発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーを用いれば分光器を使用せずに光学系を簡素化できる。近赤外域の第二光源１０２としては、１１００ｎｍ以上の波長域の光を発生できる光源が望ましい。例えば、広範囲の波長域を有する光源としてはタングステンランプやグローバーランプ、ニクロム線ヒーターランプが望ましい。
【００１８】
本発明において近赤外域の光を使用する目的は、移動相中の水の濃度変化の検出にあるため、水の吸収ピークが存在する９００〜９５０ｎｍ、１１００〜１１５０ｎｍ、１３４０〜１４８０ｎｍ、１８００〜２１００ｎｍ、２５００〜２８００ｎｍの波長の光を発生する光源であればよい。表１に水の対称伸縮振動、変角振動、逆対称伸縮振動の各準位の量子数に対応した振動バンドの中心波長を記載した。これらの波長の中でも１３４０〜１４８０ｎｍ、１８００〜２１００ｎｍの吸収波長帯が特にモル吸光係数が高く、これらの波長帯を使用することが好ましい。そのため、近赤外域の光源としては、近赤外域のＬＥＤや半導体レーザーのような狭い波長域のみを有する光源でもよい。
【００１９】
［表１］
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【００２０】
紫外域用の検出素子としては、紫外域に高い波長感度を有するシリコンフォトダイオードが望ましい。一方、近赤外域用の検出素子としては、近赤外域に高い波長感度を有するＩｎＧａＡｓフォトダイオードや、ＰｂＳフォトダイオードが望ましい。ここでは液体クロマトグラフ用途であることを踏まえ、リニアリティレンジの大きいフォトダイオードを挙げたが、光電子増倍管を検出素子として用いてもよい。また、シリコンフォトダイオードアレイやＩｎＧａＡｓフォトダイオードアレイのように複数の素子がアレイ状に配列されたアレイ素子を用いてもよい。
【００２１】
フローセル窓の材質としては、紫外域から近赤外域まで透過する材質であることが求められ、そのような材質として特に合成石英が望ましい。紫外域や近赤外域においては溶離液自体の吸光度が高く、ベースライン変動量が大きく検出器の測定レンジを超えてしまう可能性があるため、フローセルの光路長は標準の光路長である１０ｍｍよりも短い方が好ましく、例えば１ｍｍが適当である。
【００２２】
図１の構成により、溶離液の主成分が水から有機溶媒に変化していくグラジエント分析時において、図２に示したように紫外域の光を検出する第一の検出素子では移動相由来の信号値とサンプル試料由来の信号値が合成された信号値を、近赤外域の光を検出する第二の検出素子では移動相由来の信号値のみを検出することができる。これらの２つの信号値を組み合わせる事で、移動相由来の信号値を除去する事が可能となり、サンプル試料由来の信号値のみを抽出することができる。この方法においては、同時に２つの信号値を取得する事ができるため、リアルタイムに移動相由来のベースライン変動を低減することができる。加えて、リアルタイムにベースライン変動を低減しているため、任意の分析条件においても、その都度補正データを取得することなく、本方法を適用する事が可能となる。２つの信号値の組み合わせ方法は任意で構わないが、制御の簡便性を考慮して、例えば次式のような線形変換であることが好ましい。
【００２３】
［式１］
f(t)＝a・U(t)＋b・N(t)
t：時間
f(t)：補正後の信号値
U(t)：紫外域の検出素子から得られた吸光度換算した信号値
N(t)：近赤外域の検出素子から得られた吸光度換算した信号値
a，b：係数
【００２４】
本発明では、共通のフローセルの光路に同時刻に同時に紫外光線及び近赤外光線を導入しているため、各々の信号値の位相が揃い、各時刻の信号値を線形変換して処理しても時刻ずれ等による補正ずれを最小化することができる。
【００２５】
図３は、紫外域及び近赤外域における水−メタノール混合系の吸光度スペクトルを示す図である。図３に示すように、紫外域では、水−有機溶媒混合系の有機溶媒割合が増加するにつれて吸光度が増加するが、近赤外域では、水−有機溶媒混合系の有機溶媒割合が増加するにつれて吸光度が減少する性質を有する（ここでは代表例として水−メタノール系を例示した）。そのため、図２に示したように、移動相に水１００％から有機溶媒１００％へと組成を連続的に変化させた時に、紫外域の検出素子の信号値は正の吸光度変化を、近赤外域の検出素子の信号値は負の吸光度変化を出力する。
【００２６】
本発明の構成で、グラジエント分析時に移動相の組成変化が設計通りに正しく行われているかどうかを確認する、いわやるグラジエントモニタとしても使用できる。すなわち、近赤外域の光の検出素子からの信号値には移動相由来の信号値のみが含まれているため、移動相由来のベースライン変動値、特に水の濃度比率に応じた変動値を知る事が可能である。従来は、移動相の濃度比率により粘性が変化することから、ポンプに取り付けられた圧力センサの出力値を用いてグラジエントモニタとしていた。しかしながら、水−有機溶媒混合系では粘性と移動相の濃度比率の関係が単調な増加又は減少ではなくしばしば極値を持っている、圧力値ではポンプから廃液までの全配管を反映した状態しかモニタできない、といった課題も抱えていた。本発明の構成を利用したグラジエントモニタを用いれば、移動相の濃度比率と吸光度の関係は極値を持たず単調増加又は単調減少であり、かつ検出器フローセル地点の局所的情報のみを反映した信号値が得られるため、上記ポンプでモニタした場合の欠点を克服できる。この時、紫外域の光としては移動相由来の吸収が存在しない波長範囲を用いてサンプル信号の検出とグラジエントモニタのみを行ってもよいし、移動相由来の吸収が存在する波長範囲においてリアルタイムにベースライン変動を低減処理しながら同時にグラジエントモニタを行ってもよい。
【００２７】
本発明によれば、上述した移動相濃度が連続的に変化するベースライン変動値以外にもポンプ送液に由来する移動相濃度の周期的な濃度変化に起因するベースライン変動値（混合リップル）を低減することも可能となる。２種の溶液からポンプを用いてある濃度の溶離液を作り出すポンプミックス条件下においては、ポンプ送液による混合が完全ではないことから、ポンプの送液周期に応答したベースライン変動が観測される。これは、高いモル吸光係数を有する物質、例えばトリフルオロ酢酸等を含んだ溶離液を用いる場合に、ベースラインノイズとして問題となる。この現象は、移動相の濃度が連続的に変化するグラジエント分析時やある一定値の移動相濃度で送液するイソクラティック分析時のいずれにおいても観測される。この時、本発明によれば、近赤外域の光の信号値から移動相の濃度比率に応じたベースライン変動値のみを得る事が可能であるため、紫外域の光の信号値から得られたサンプル由来の信号値と移動相の濃度比率に応じたベースライン変動値の混合信号値から、例えば式（１）を用いて、図４のようにベースライン変動値のみを除去することが可能となり、高感度分析を実現できる。これは、紫外域の光と近赤外域の光を同時に光路に導入することで第一検出素子からの信号値と第二検出素子からの信号値の位相を揃える事が可能となったために実現できたものである。
【００２８】
図５は、本発明による液体クロマトグラフ用検出器の別の実施例を示す模式図である。図１に示した実施例と使用する部品は同一であるが、近赤外域用の光源１０２と近赤外域用の検出素子１０８をフローセル１０５の流路方向に対して垂直となるように配置した。本配置により、紫外光線と近赤外光線をそれぞれ分割せずとも独立に検出することが可能となる。また、このような配置とする事で、１つのフローセルで紫外光線と近赤外光線でそれぞれ異なる光路長を使用することが可能となる。すなわち、流路１０４の形状に直径１ｍｍ、長さ１０ｍｍの円筒形状を採用した場合、紫外光線にとっては光路長１０ｍｍ、近赤外光線にとっては光路長１ｍｍのフローセルとなる。本配置により、紫外域の検出は従来と同等の光路長１０ｍｍで行いつつ、近赤外域の検出によりグラジエントモニタ機能を追加することも可能となる。尚、本配置においては、フローセル１０５の材質として、近赤外光線を透過することが必須であるため、例えば合成石英やシリコンなどが望ましい。その際、フローセル内壁に反射した紫外光線の散乱を減少させるため、内壁表面にダイヤモンドライクカーボン等をコーティングすることが好ましい。
【００２９】
図６は、本発明による液体クロマトグラフ用検出器の別の実施例を示す模式図である。本実施例は、図１に示した構成に加えて、フローセル透過前の紫外光線を分割して検出するためのハーフミラー６０１と紫外域用検出素子６０２、フローセル透過前の近赤外光線を分割して検出するためのハーフミラー６０３と近赤外域用検出素子６０４、及びフローセル透過後に光線を分割するためのハーフミラー６０５を備える。紫外域と近赤外域では異なる光源を使用するため、光源ゆらぎ（光強度ゆらぎ、光スポットゆらぎ等）の周期が一致せず、ゆらぎによるノイズが増幅してしまう影響が存在する。図６のようにフローセル透過前に各光源に対応した参照用の検出素子を配置して光源強度をモニタする。こうして光源ゆらぎを含んだ信号値を取得し、フローセル透過光を検出する紫外域用検出素子１０７及び近赤外域用検出素子１０８から取得した信号値と組み合わせて、光源ゆらぎを除去した信号値を算出することが可能となる。
【００３０】
図６の構成例では検出素子１０７，１０８，６０４に紫外光線と近赤外光線が同時に投入されているが、使用する検出素子の感度波長を適切に選択する事で紫外光線と近赤外光線をそれぞれ選択的に検出する事が可能となる。すなわち、紫外光線用検出素子として、感度波長が１６０ｎｍ〜１１００ｎｍであるシリコンフォトダイオードを用いれば、近赤外光線には応答せず紫外光線のみを検出する事が可能である。同様に、近赤外光線用検出素子として、感度波長が９００ｎｍ〜２５００ｎｍであるＩｎＧａＡｓフォトダイオードを用いれば、紫外光線には応答せず近赤外光線のみを検出する事が可能であり、結果として紫外光線と近赤外光線を選択的に検出する事が可能となる。尚、ハーフミラー材質としては、基板に紫外域から近赤外域に渡って透過率が高い合成石英を、コーティング膜に紫外域から近赤外域に渡って反射率が高いアルミニウムや誘電体多層膜を用いることが好ましい。
【００３１】
この構成例では各光源から出射された光を分光せずに用いているが、有機溶媒の紫外域の吸収波長帯及び水の近赤外域の吸収波長帯の波長幅が広いことから、分光せずとも各溶媒由来の応答を検出することが可能であり、また分光していないために光量の減衰が起きず総光量が明るくなるという利点もある。光学分割素子にはハーフミラーの他にダイクロイックミラー等があるが、紫外波長また近赤外波長のどちらか一方を反射した場合に未反射の波長を効率良く透過できる材質がない事から、紫外波長、近赤外波長の分割を効率よく両立することが困難であるため、本発明の検出器には適さない。
【００３２】
図６に示した実施例において、得られた信号値に対して式（２）の演算処理を行う事でノイズを低減することができる。本実施例のようにフローセル透過前の信号値を用いてフローセル透過後の信号値を処理することで光源由来のゆらぎを除去する事が可能となり、光源が異なる紫外域の信号値と近赤外域の信号値を組み合わせた後の補正値のノイズを抑制する事ができる。
【００３３】
［式２］
f(t)＝a・（US(t)−UR(t)）＋b・（NS(t)−NR(t)）
t：時間
f(t)：補正後の信号値
US(t)：フローセル透過後の紫外域の検出素子から得られた吸光度換算した信号値
UR(t)：フローセル透過前の紫外域の検出素子から得られた吸光度換算した信号値
NS(t)：フローセル透過後の近赤外域の検出素子から得られた吸光度換算した信号値
NR(t)：フローセル透過前の近赤外域の検出素子から得られた吸光度換算した信号値
a，b：係数
【００３４】
図７は、本発明による液体クロマトグラフ用検出器の別の実施例を示す模式図である。本実施例では、図６に示した構成例に加えて、紫外域透過フィルタ７０２、近赤外域透過フィルタ７０１，７０３を各検出器の直前に配置した。このように紫外光線又は近赤外光線のみを選択的に透過するフィルタを配置することにより、各検出素子において、電子へと変換されなかった光が熱へと変換されて温度ゆらぎを引き起こし、信号雑音を増幅してしまう効果を排除する事ができる。紫外域透過フィルタとしては、紫外光線を透過し、近赤外光線を吸収する材質であれば良いため、例えば市販されている紫外域用のショートパスフィルタやバンドパスフィルタ、合成石英セルに封入した水などを用いることができる。近赤外域透過フィルタとしては、紫外光線を吸収し、近赤外光線を透過する材質であれば良いため、例えば市販されている近赤外域用のロングパスフィルタやバンドパスフィルタ、シリコン基板などを用いることができる。
【００３５】
図８は、本発明による液体クロマトグラフ用検出器の別の実施例を示す模式図である。本実施例では、図６に示した構成例において、フローセル透過後の光路に配置したハーフミラー６０５を分光器８０１に変更し、分光された光を検出する検出素子を分光器の後段に配置した。ハーフミラーを用いて光を分割する方式では、光学系が簡単となる一方で、紫外光線と近赤外光線を反射光と透過光に分配するため、光量が減衰してしまうという欠点も抱える。そのため、分光器を用いて光を分割することにより、紫外光線及び近赤外光線を効率よく検出素子まで運ぶことが可能となる。回折格子は、通常ある波長を中心として効率良く分光できるように設計されており、紫外域の光と近赤外域の光を同時に効率よく分光することは難しい。そのため、合成石英製のプリズムを用いて屈折率の違いにて分光する方法の方が高効率であり、好ましい。また、分光する事により、検出素子の感度波長外の光が検出素子まで運ばれなくなるため、熱エネルギーによる温度ゆらぎの影響を低減することができる。
【００３６】
図９は、本発明による液体クロマトグラフ用検出器の別の実施例を示す模式図である。本実施例は、図８に示した構成例において、各光源の直後に紫外域用分光器９０１と近赤外用分光器９０２を配置し、単色光を図８に示した光学系に導入できるようにした。このように予め分光した単色光を光学系に導入することにより、有効な波長のみの信号値を選択できるようになり、より効果的なサンプル信号の抽出とベースライン変動の低減を行うことが可能となる。また、予め分光されているため、各検出素子においては、熱エネルギーによる温度ゆらぎの影響を最小化することができる。尚、各光源として、半導体レーザーやＬＥＤを用いた場合、単色光に近い光線が発せられるため、光源直後に分光器を配置する必要は必ずしもない。図９の例では紫外域、近赤外域の両光源の直後に分光器を配置しているが、分光器の配置はどちらか一方だけであっても構わない。
【００３７】
図１０は、本発明による液体クロマトグラフ用検出器の別の実施例を示す模式図である。本実施例では、図９に示した構成例において、ハーフミラー６０１の配置をハーフミラー１００１の配置へと変更した。このように紫外光線と近赤外光線を合流した後で光線を分割することにより、検出素子までの光学系を共通化でき、光学系由来のゆらぎの影響を最小化することができ、信号雑音を低減することができる。
【００３８】
図１１は、本発明による液体クロマトグラフ用検出器の別の実施例を示す模式図である。本実施例は、図９に示した構成例において、ハーフミラー６０１と分光器８０１を取り除き、紫外域検出素子１０７，６０２を前段に、近赤外域検出素子１０８，６０４を後段にして直列配置に変更した。すなわち、紫外域検出素子１０７の背後に近赤外域検出素子１０８を配置し、紫外域検出素子６０２の背後に近赤外域検出素子６０４を配置した。紫外域検出素子として、近赤外域の光を透過可能なフォトダイオードを選択することにより、このような構成が可能となる。例えば、そのような検出素子としては、透過型シリコンフォトダイオードが望ましい。このような構成とすることにより、光学部品の点数を減少して光学系由来のゆらぎを最小化できるのみならず、光線を分割する必要がないため、光量を効率よく検出素子まで運ぶ事が可能となる。
【００３９】
ここまでの実施例では、光線を分割する手段としてハーフミラーを代表して例示したが、高周波数で光線の反射を切り替える光学素子を用いてもよい。例えば、そのような手段として、表面にミラーと空隙を備えたホイール型のチョッパーやＭＥＭＳ技術により作製された微小ミラーアレイを備えた素子を用いてもよい。本発明の主な適用先である液体クロマトグラフ製品では高速分析時のサンプリング間隔が数百Ｈｚ程度であるため、これらの素子を運用する際にはこれより十分に高速であればよく、例えば数ｋＨｚ程度の周波数で稼動させれば検出素子にて信号値を拾う際にはパルス上の変化は平坦化され、擬似的に恒常的に光が分割されているものとしてみなすことができる。
【００４０】
以上の実施例では、単波長のみを検出するフォトダイオードのみを挙げたが、例えば図６のハーフミラー６０５の後に分光器を導入して後分光を行い、検出素子にフォトダイオードアレイを用いれば複数波長の情報を得る事ができる。その場合、紫外域用の検出素子から得られた信号値ベクトルと近赤外域用の検出素子から得られた信号値ベクトルを下記の式（３）のように組み合わせることが好ましい。
【００４１】
［式３］
2015068754.tif 000004
t：時間
f(t)：補正後の信号値
Ｕ：紫外域の検出素子から得られた吸光度換算した信号値ベクトル
Ｎ：近赤外域の検出素子から得られた吸光度換算した信号値ベクトル
U1(t)…Un(t)：紫外域の検出素子から得られた吸光度換算した各波長の信号値
N1(t)…Nn(t)：近赤外域の検出素子から得られた吸光度換算した各波長の信号値
Ａ，Ｂ：係数行列
a1…an，b1…bn：係数
【００４２】
以下に、本発明による効果を検証した実験例を示す。
【００４３】
図１２は、本発明の検出器を組み込んだ液体クロマトグラフシステムの例を示す模式図である。図１２には、溶離液１２０１、ポンプ１２０２、オートサンプラ１２０３、カラム１２０４、検出器１２０５、廃液入れ１２０６を備える低圧グラジエント送液方式の液体クロマトグラムシステムを示した。液体クロマトグラフ用検出器１２０５の内部は図１１に示した実施例で構成されており、各検出素子から得た信号値を演算部１２０７にて処理し、外部制御装置１２０８へと出力する。
【００４４】
低圧グラジエントモードにて１．０ｍｌ／ｍｉｎ（１０ＭＰａ）で送液し、移動相として水２０％、アセトニトリル８０％の混合溶液から水４０％、アセトニトリル６０％まで６分かけて線形に組成を変化させていくグラジエント分析を行った。紫外域の光として１８５ｎｍに分光した光を、近赤外域の光として１４５０ｎｍに分光した光をフローセル１０５に導入した。また、分析カラムとして、ＹＭＣ社製カラム（YMC-Pack Polyamine II、４．６ｍｍ×１５０ｍｍカラム）を用い、サンプルとして濃度１００ｐｐｍのフルクトース、グルコース、スクロース混合水溶液を１０μＬ導入した。フローセルの光路長は１ｍｍとした。紫外域、近赤外域共に検出用の検出素子から得られた信号値を式（２）のように参照用の検出素子から得られた信号値で差分し、光源ゆらぎの影響を取り除いた。その後、光源ゆらぎの影響を取り除いた紫外域の信号値に係数１を、近赤外域の信号値に係数０．２を掛けた値との和を取った後の信号値を最終的なデータ値とした。
【００４５】
図１３は、本発明の液体クロマトグラフ用検出器を用いたことによるグラジエント分析時のベースライン変動の低減結果を示す図である。図１３の条件では、有機溶媒に対する水の比率を増やしているため、図２の模式図とは信号値の正負が反転している。図１３に示したように、紫外域の信号値に近赤外域の信号値を組み合わせる事で、移動相由来の大きなベースライン変動を低減できることを確認した。
【００４６】
同様の条件で、従来のユニバーサル検出器である示差屈折率検出器を用いて分析を行った時の結果を図１４に示す。図１４より分かるように、示差屈折率検出器では本分析を行った際に移動相由来のベースライン変動値が大きい上に、サンプル信号値が得られる前に飽和してしまうためにグラジエント分析自体が不可であることが分かった。図１３と図１４の比較から見ても、本発明による効果の有用性が確認できる。また、グラジエント分析時における有機溶媒の割合を検出できるどうかを検証するために、近赤外域の光の信号値から、予め信号値と水−有機溶媒の濃度比率の関係の検量線を取得しておいたデータを用いて、グラジエント分析時（水１００％からメタノール１００％に組成を変化）におけるメタノールの割合をリアルタイムに算出した結果を図１５に示す。図１５には、ポンプに取り付けられた圧力センサの出力値も示した。図１５より分かるようにグラジエント分析により水−有機溶媒の濃度割合が時間と共に単調増加に変化していく様子がモニタリングできることを確認した。尚、図１２では低圧グラジエント方式での駆動例を示したが、高圧グラジエント方式での駆動例でも同様の効果は得られる。
【００４７】
以上の実施例では、リアルタイム分析を重視するため、紫外光から得られる信号値と近赤外光から得られる信号値の組み合わせ法を式（１）、（２）、（３）で例示したが、当然のことながらこれ以外の任意の組み合わせ方法によってもベースライン変動値を低減することは可能である。例えば、紫外域、近赤外域において、移動相中の水−有機溶媒比率と吸光度の関係を予め求めておき、その関係を多項式近似等でフィッティングすることで、任意の組み合わせ方法を作製することも可能である。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０１  紫外域光源
１０２  近赤外域光源
１０３  試料液体
１０４  フローセル流路
１０５  フローセル
１０６ａ，１０６ｂ  フローセル窓
１０７，６０２  紫外域用検出素子
１０８，６０４  近赤外域用検出素子
１０９  紫外光線
１１０  近赤外光線
１１１，１２０７  演算部
６０１，６０３，６０５，１００１  ハーフミラー
７０１，７０２，７０３  フィルタ
８０１，９０１，９０２  分光器
１２０１  溶離液
１２０２  ポンプ
１２０３  オートサンプラ
１２０４  カラム
１２０５  検出器
１２０６  廃液入れ
１２０８  外部制御装置
【図１】
2015068754.tif 000006
【図２】
2015068754.tif 000007
【図３】
2015068754.tif 000008
【図４】
2015068754.tif 000009
【図５】
2015068754.tif 000010
【図６】
2015068754.tif 000011
【図７】
2015068754.tif 000012
【図８】
2015068754.tif 000013
【図９】
2015068754.tif 000014
【図１０】
2015068754.tif 000015
【図１１】
2015068754.tif 000016
【図１２】
2015068754.tif 000017
【図１３】
2015068754.tif 000018
【図１４】
2015068754.tif 000019
【図１５】
2015068754.tif 000020