(57)【要約】圧力制御バルブは、１つの外面から垂直に掘り込まれた掘込穴及び掘込穴の底面にそれぞれの端部の開口をもつ２本の内部流路を有する圧力制御ブロックと、弾性を有し掘込穴の底面を覆う弁体と、弁体のうち、前記底面で前記開口が設けられている部分の周縁部と当接する部分を掘込穴の底面に押し付ける封止部材と、弁体のうち前記開口が設けられている部分と当接する部分を掘込穴の底面に対して垂直な方向に駆動するアクチュエータと、を備えている。
2015029252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの外面から垂直に掘り込まれた掘込穴、及び前記掘込穴の底面にそれぞれの端部の開口をもつ２本の内部流路を有する圧力制御ブロックと、
弾性を有し前記掘込穴の前記底面を覆う弁体と、
前記弁体のうち、前記底面で前記開口が設けられている部分の周縁部と当接する部分を前記掘込穴の底面に押し付ける封止部材と、
前記弁体のうち、前記開口が設けられている部分と当接する部分を前記掘込穴の前記底面に対して垂直な方向に駆動するアクチュエータと、を備えた圧力制御バルブ。
【請求項２】
前記弁体は耐薬品性、耐衝撃性及び耐圧力性を備えた耐性材料で構成されている請求項１に記載の圧力制御バルブ。
【請求項３】
前記弁体は弾力性を有する弾性部材及び前記弾性部材と前記掘込穴の前記底面との間に介在する保護膜で構成され、前記保護膜は耐薬品性、耐衝撃性及び耐圧力性を有する耐性材料により構成されている請求項１に記載の圧力制御バルブ。
【請求項４】
前記掘込穴は円柱状に形成され、
前記封止部材は前記掘込穴に嵌め込まれた円筒部分を有し、
前記アクチュエータは前記封止部材の前記円筒部分を貫通して先端が前記弁体中央部に接する棒状の部材を駆動するものである請求項１から３のいずれか一項に記載の圧力制御バルブ。
【請求項５】
前記掘込穴の内周面にネジが形成され、前記封止部材の前記円筒部分の外周面に前記掘込穴の内周面のネジと螺合するネジが形成されており、前記封止部材が回転することによって前記円筒部分の前記掘込穴内における深さ方向の位置が変化するように構成されている請求項４に記載の圧力制御バルブ。
【請求項６】
分析流路と、
前記分析流路に移動相を送液する移動相送液部と、
前記分析流路中に試料を導入する試料導入部と、
前記分析流路上で前記試料導入部よりも下流側に配置された分離カラムと、
前記分析流路上で前記分離カラムよりも下流側に配置され、前記分離カラムで分離された試料成分を検出する検出器と、
前記分析流路上で前記検出器よりも下流側に配置され、前記分析流路内の圧力を前記移動相が超臨界状態となる圧力に制御する請求項１から５のいずれか一項に記載の圧力制御バルブと、を備えた超臨界流体クロマトグラフ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力制御バルブ及びその圧力制御バルブを使用した超臨界流体クロマトグラフに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、超臨界流体クロマトグラフィー（以下、ＳＦＣ：Supercritical Fluid Chromatography）が注目されている。ＳＦＣは、二酸化炭素などに一定の温度及び圧力をかけて超臨界流体とし、その超臨界流体を溶媒として行なうクロマトグラフィーである。超臨界流体は液体と気体の両方の性質をもち、液体よりも拡散性が高く粘性が低いという特徴がある。かかる超臨界流体を溶媒として用いることで、高速・高分離・高感度での分析が可能となる。【０００３】
溶媒を超臨界状態に保つためには、一般的に流量を３ｍｌ／ｍｉｎ以下の微少流量とし、流路系の圧力を１０ＭＰａ以上にする必要がある。このため、ＳＦＣ装置には、流路系を１０ＭＰａ以上の一定圧力で保つための圧力制御バルブが分析カラムの後段側に設けられている。【０００４】
圧力制御バルブとしては、入口流路の設けられた弁座とその入口流路を塞ぐ弁体との間の隙間（開口面積）を調整する方式のもの（特許文献１参照。）や、ダイヤフラムの駆動により流路幅（開口面積）を調整する方式のもの（特許文献２参照。）、入口流路の端部のオリフィス開口にニードルを挿入し、オリフィス開口へのニードルの挿入深さによってその隙間（開口面積）を調整する方式のもの（特許文献３参照。）などがある。【０００５】
また、ＳＦＣ用ではない一般的な制御バルブとしてダイヤフラムバルブが挙げられる（特許文献４及び５参照。）。ダイヤフラムバルブは、一般的にバルブ室の中央に入口流路を配置し、入口流路のオリフィス弁座に対して弁体（ダイヤフラム）を押し付けて塞ぐことにより圧力を制御し、出口はその周辺部の１箇所に配置される。この構造では、制御室の内部ボリュームが大きくなり、入口流路から見て出口流路と反対側に流体の流れに寄与しないボリューム（デッドボリューム）が存在する。【０００６】
ＳＦＣ用のバルブではないが、デッドボリュームの小さいバルブとしてピンチバルブが挙げられる（特許文献６参照。）。ピンチバルブは、変形性の弁チューブの両端に入口管及び出口管を挿入し、弁チューブを押し潰すことによって入口管から出口管に通じる開口面積を調節し、圧力の制御を行なうものである。ＳＦＣの流路内の圧力制御を行なうためには、弁チューブへの入口管及び出口管の挿入部分に高いシール性が必要である。流路内には１０ＭＰａ以上の圧力がかかることがある上、移動相を３ｍｌ／ｍｉｎ以下の微小流量で流通させるために流路の内径が０．３ｍｍ以下であることが一般的であるため、０．３ｍｍ以下の内径の配管を弁チューブに高いシール性をもって接続することは困難である。【０００７】
また、上述のように、ＳＦＣでは、一般的に移動相の流量が３ｍｌ／ｍｉｎ以下の状態で圧力を１０ＭＰａ以上にする必要があるため、弁チューブをほぼ完全に押し潰して開口面積を０．００１ｍｍ2以下にした状態で開閉制御を行なうことになる。そうすると、弁チューブの押し潰された箇所に応力が集中して弁チューブが破損するということが考えられる。そのため、このようなピンチバルブをＳＦＣに使用することは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平２−１９０７６１号公報
【特許文献２】特開平３−１７２６８８号公報
【特許文献３】特開平８−３３８８３２号公報
【特許文献４】特開平３−１７７６７０号公報
【特許文献５】特開２０１１−２０２６８１号公報
【特許文献６】特開２００３−４９９５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＳＦＣに質量分析装置（ＭＳ：Mass Spectrometry）を接続してＳＦＣ−ＭＳの構成にすることで、検出感度や同定感度を向上させることが可能である。ＳＦＣ−ＭＳの構成にする場合、圧力制御バルブの下流側にＭＳが接続されるため、分離カラムで時間的に分離した被検査成分が必ず圧力制御バルブを通過することになる。圧力制御バルブ内に移動相の流通経路に含まれないデッドボリュームが存在していると、このデッドボリュームで移動相が淀むことによって分離カラムで時間分離された成分が混じり合うことが起こり、混じり合った成分をＭＳで正確に解析することができなくなる。そのため、特にＳＦＣ−ＭＳの構成にするような場合には、圧力制御バルブとして分離カラムの分離能を損ねないように内部のデッドボリュームができる限り小さい構造を有するものであることが望ましい。【００１０】
そこで、本発明は、ＳＦＣ用の圧力制御バルブ内のデッドボリュームを小さく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】
【００１１】
本発明にかかる圧力制御バルブは、１つの外面から垂直に掘り込まれた掘込穴及び掘込穴の底面にそれぞれの端部の開口をもつ２本の内部流路を有する圧力制御ブロックと、弾性を有し掘込穴の底面を覆う弁体と、弁体のうち、前記底面で前記開口が設けられている部分の周縁部と当接する部分を掘込穴の底面に押し付ける封止部材と、弁体のうち前記開口が設けられている部分と当接する部分を掘込穴の底面に対して垂直な方向に駆動するアクチュエータと、を備えたものである。
この圧力制御バルブでは、掘込穴の底面と弁体との間に生じる隙間が圧力を制御するための圧力制御空間を構成する。【００１２】
本発明の圧力制御バルブにおいて、弁体は高圧下で移動相と直接的に接するため、耐薬品性と耐圧性を有することが必要である。これに加え、超臨界流体クロマトグラフでは、移動相である二酸化炭素が圧力の急激な降下によって気化し、気化熱の影響で瞬時に冷却されてドライアイスが発生することがある。そのため、弁体は耐薬品性、耐衝撃性及び耐圧力性を備えた耐性材料で構成されていることが好ましい。そうすれば、ドライアイスによる弁体の損傷が抑制され、圧力制御バルブの耐久性の向上を図ることができる。かかる耐性材料としては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、超高分子ポリエチレンなどの樹脂が挙げられる。【００１３】
また、弁体は弾力性を有する弾性部材及び弾性部材と掘込穴の底面との間に介在する保護膜で構成され、保護膜は耐薬品性、耐衝撃性及び耐圧力性を有する耐性材料により構成されていてもよい。かかる方法によっても、ドライアイスによる弁体の損傷が抑制され、圧力制御バルブの耐久性の向上を図ることができる。【００１４】
本発明の圧力制御バルブの好ましい実施の態様は、掘込穴が円柱状に形成され、封止部材は掘込穴に嵌め込まれた円筒部分を有し、アクチュエータは封止部材の円筒部分を貫通して先端が弁体中央部に接する棒状の部材を駆動するものである。【００１５】
上記実施の態様においては、掘込穴の内周面にネジが形成され、封止部材の円筒部分の外周面に掘込穴の内周面のネジと螺合するネジが形成されており、封止部材が回転することによって円筒部分の掘込穴内における深さ方向の位置が変化するように構成されていることが好ましい。そうすれば、封止部材を回転させるだけで封止部材の着脱を行なうことができ、圧力制御バルブの組立て及び分解が容易になる。【００１６】
本発明にかかる超臨界流体クロマトグラフは、分析流路と、分析流路に移動相を供給する移動相供給部と、分析流路中に試料を導入する試料導入部と、分析流路上で試料導入部よりも下流側に配置された分離カラムと、分析流路上で分離カラムよりも下流側に配置され、分離カラムで分離された試料成分を検出する検出器と、分析流路上で検出器よりも下流側に配置され、分析流路内の圧力を移動相が超臨界状態となる圧力に制御する本発明の圧力制御バルブと、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の圧力制御バルブでは、掘込穴の底面と弁体との間に生じる隙間が圧力を制御するための圧力制御空間を構成するので、圧力制御空間が微小なものとなり、デッドボリュームがほとんど存在しない。これにより、ＳＦＣの分離カラムで分離された成分が圧力制御バルブ内で混合されることはなく、分離カラムの分離能を損ねない。【００１８】
本発明の超臨界流体クロマトグラフでは、本発明の圧力制御バルブを用いて分析流路内の圧力を制御するように構成されているので、分離カラムの分離能が損ねられず、正確な分離分析を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】超臨界流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２Ａ】圧力制御バルブの一実施例を示す断面図である。
【図２Ｂ】同実施例の圧力制御バルブの掘込穴内部を上から見た図である。
【図３】圧力制御バルブのさらに他の実施例を示す断面図である。
【図４】圧力制御バルブのさらに他の実施例を示す断面図である。
【図５】圧力制御バルブに用いられるアクチュエータの一例を示す正面図である。
【図６】図５のアクチュエータの制御系統を示すブロック図である。
【図７】図５のアクチュエータのピエゾ素子の制御を示すフローチャートである。
【図８】図５のアクチュエータのステッピングモータの制御を示すフローチャートである。
【図９】ピエゾ印加電圧と分析流路内の圧力の時間変化を示すグラフである。
【図１０】ピエゾ素子のフィードバック制御回路の一例を示す回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は超臨界流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。
液体状態の二酸化炭素をポンプ６により送液する二酸化炭素送液流路２と、モディファイアであるメタノールをポンプ１０により送液するメタノール送液流路４がミキサ１４に接続されている。ミキサ１４には分析流路１６が接続されている。分析流路１６上には、この分析流路１６に試料を注入する試料注入部（オートサンプラ）１８、分離カラム２０、検出器２２及び圧力制御バルブ２４が配置されている。【００２１】
二酸化炭素とメタノールはミキサ１４で混合され、移動相として分析流路１６に導入される。二酸化炭素送液流路２、メタノール送液流路４及びミキサ１４は移動相送液部を構成している。分析流路１６は圧力制御バルブ２４によって内圧が１０ＭＰａ以上に制御されており、分析流路１６に導入された移動相は超臨界流体の状態となる。試料注入部１８により注入された試料は超臨界流体となった移動相によって分離カラム２０に搬送され、成分ごとに分離され、検出器２２及び圧力制御バルブ２４を経て外部へ排出される。なお、圧力制御バルブ２４の後段側に質量分析装置（ＭＳ）が接続されていてもよい。【００２２】
圧力制御バルブ２４の一実施例について図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。
この圧力制御バルブ２４は圧力制御ブロック３０を備えている。圧力制御ブロック３０の材質は耐薬品性及び耐圧力性に優れた材料、例えばステンレス（ＳＵＳ３１６）である。圧力制御ブロック３０の一つの外面に垂直に円柱状に掘り込まれた掘込穴３２が設けられている。【００２３】
圧力制御ブロック３０の互いに対向する側面の角部はテーパ状に形成されており、そのテーパ状部分に配管接続部３６ａと３６ｂがそれぞれ設けられている。配管接続部３６ａには配管４０ａの端部がフェルール及びメイルナットからなる固定部材４２ａによって固定されている。同様に、配管接続部３６ｂには配管４０ｂの端部がフェルール及びメイルナットからなる固定部材４２ｂによって固定されている。配管４０ａ，４０ｂの内径は例えば０．１ｍｍである。移動相は配管４０ａを介して流入し、配管４０ｂを介して流出するものとする。【００２４】
圧力制御ブロック３０は配管接続部３６ａと連通する内部流路３８ａ、配管接続部３６ｂと連通する内部流路３８ｂを備えている。内部流路３８ａ，３８ｂの端部はそれぞれ掘込穴３２の底面３４の中央部に達し、掘込穴３２の底面３４の２つの開口３９ａ，３９ｂをなしている（図２Ｂ参照）。配管４０ａ，４０ｂはそれぞれ内部流路３８ａ，３８ｂを介して掘込穴３２の底面３４の中央部に通じている。この実施例では、流路３８ａと３８ｂは掘込穴３２の設けられている面に垂直な軸に対して６０°の角度（流路３８ａと３８ｂのなす角度は１２０°）をなし、両流路３８ａ，３８ｂの端部が掘込穴３２の底面３４の中央部に収束するように形成されている。流路３８ａ，３８ｂの内径は例えば０．３ｍｍ以下である。【００２５】
掘込穴３２の底面３４上に円板状の弁体４４が配置されている。弁体４４は耐薬品性、耐衝撃性及び耐圧力性を備えた耐性材料で構成されている。耐性材料としては、ＰＢＴやＰＥＥＫ、超高分子ポリエチレンなどの樹脂が挙げられる。弁体４４は掘込穴３２の底面３４の全体を覆っており、その周縁部が封止部材４６によって掘込穴３２の底面３４側へ押し付けられている。【００２６】
封止部材４６は中央部に貫通孔を有する円筒形状の部材であり、その外周面にネジが形成されている。掘込穴３２の内周面には封止部材４６の外周面のネジと螺合するネジが形成されている。封止部材４６を回転させることにより封止部材４６を掘込穴３２内において上下動させることができる。封止部材４６の掘込穴３２に挿入されている先端面が弁体４４の周縁部に接し、弁体４４の周縁部を掘込穴３２の底面３４へ押し付けている。封止部材４６としては、弁体４４を掘込穴３２側へ押し付けるためにＰＥＥＫ樹脂やステンレスなどある程度硬い材質で構成されていればよく、耐薬品性を備えている必要はない。【００２７】
封止部材４６の中央の貫通孔を押し棒４８が貫通している。封止部材４６の貫通孔の内径は例えば２ｍｍ程度であり、押し棒４８はそれよりも僅かに小さい外径を有する。押し棒４８の先端は弁体４４の中央部に接している。押し棒４８はアクチュエータ５６によって一方向（図において上下方向）に駆動される。アクチュエータ５６については後述する。【００２８】
この圧力制御バルブ２４では、配管４０ａから流入する移動相の圧力によって掘込穴３２の底面３４の中央部と弁体４４との間に僅かな隙間が生じ、その隙間を移動相が流れる。掘込穴３２の底面３４の中央部と弁体４４との間の隙間量をアクチュエータ５６によって制御することで、この圧力制御バルブ２４よりも上流側の流路内の圧力が制御される。【００２９】
この圧力制御バルブ２４は、上流側流路内の圧力を１０ＭＰａ以上の圧力を保持している状態のときの掘込穴３２の底面３４と弁体４４との間の隙間の高さが数μｍ程度となり、その内部ボリュームは１μＬ以下となる。このため、ごく微少量の移動相を流通させた状態で圧力を高精度に制御することができる。さらに、弁体４４の周縁部は底面３４に押し付けられて封止されているため、移動相の淀み点となるようなデッドボリュームはほとんど存在しない。【００３０】
図３に示されているように、図２Ａの弁体４４に代えて、弾性部材４４ａと保護膜４４ｂからなる弁体を使用してもよい。弾性部材４４ａは上記実施例の弁体４４よりも弾力性を有するゴム材料（例えば、バイトン（登録商標）、カルレッツ（登録商標）、パーフロ（登録商標））からなるものであり、保護膜４４ｂは耐薬品性、耐衝撃性及び耐圧力性を備えた耐性材料からなるものである。弁体を弾力性の大きいゴム材料とすることで、押し棒４８の変位量に対する弁体中央部の変位量の割合が小さくなり、掘込穴３２の底面３４の中央部と弁体との間の隙間の制御分解能を向上させることができる。【００３１】
この実施例では、封止部材４６を回転させることによって封止部材４６を掘込穴３２内において変位させ、弁体４４の周縁部を掘込穴３２の底面に押し付ける力を調節するように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図４に示されているように、封止部材４６ａの掘込穴３２内に挿入されない部分に掘込穴３２よりも大きい外径を有するフランジ部が設けられており、そのフランジ部がネジによって圧力制御ブロック３０に固定されるようになっていてもよい。【００３２】
次に、アクチュエータ５６の一例を図５を用いて説明する。【００３３】
アクチュエータ５６はステッピングモータ７０とピエゾ素子７２を備えている。ピエゾ素子７２は鉛直下向きに配置された変位部７２ａを鉛直方向に変位させるものである。ピエゾ素子７２のダイナミックレンジは１０μｍ程度であるが、ナノメートル単位の制御分解能を有する。すなわち、０〜１００Ｖの間で印加される電圧の大きさに応じて変位部７２ａの位置をナノメートル単位で制御することができる。変位部７２ａの先端は押圧棒５４に接しており、ピエゾ素子７２への印加電圧制御により圧力制御ブロック３０内の凹部４２と突起部４４ｂとの間の隙間をナノメートル単位で制御することができる。ピエゾ素子７２、変位部７２ａ及び押圧棒５４はピエゾ機構を構成している。ピエゾ素子７２はピエゾ保持部材７６によって保持されている。【００３４】
ステッピングモータ７０は１パルスの正又は負の電圧が与えられると１ステップ分の角度だけ順方向に又は逆方向に棒ネジ７４を回転させるものである。ピエゾ保持部材７６は棒ネジ７４と螺合しながら保持されており、棒ネジ７４の回転に応じて上昇又は下降するようになっている。ステッピングモータ７０、棒ネジ７４及びピエゾ保持部材７６はステッピング機構を構成している。
ここで、ステッピングモータ７０の回転方向を、ピエゾ保持部材７６を下降させる方向を順方向、ピエゾ保持部材７６を上昇させる方向を逆方向と定義する。【００３５】
アクチュエータ５６の制御系統について図６を用いて説明する。【００３６】
ステッピングモータ７０とピエゾ素子７２は制御部８０によって制御される。移動相の流量や分析流路１６内の圧力などの分析情報は入力部８１を介して分析者により制御部８０に設定される。制御部８０は設定された圧力値（設定値）に基づき、分析流路１６内の圧力が設定値になるように制御する。制御部８０はステッピングモータ７０及びピエゾ素子７２を制御するためにピエゾ制御手段８０ａ、ステッピングモータ制御手段８０ｂ及び開始位置調節手段８０ｃを備えている。【００３７】
ピエゾ制御手段８０ａは、分析流路１６内の圧力が設定値になるようにピエゾ素子７２への印加電圧を制御するように構成されている。図１において図示は省略されているが、分析流路１６内の圧力を計測する圧力センサ８２が設けられており、圧力センサ８２の計測値は制御部８０に取り込まれる。ピエゾ制御手段８０ａは圧力センサ８２の計測値が設定値になるようにピエゾ素子７２への印加電圧を出力する。【００３８】
ピエゾ制御手段８０ａは図１０に示されるフィードバック制御回路を含んでいる。このフィードバック制御回路は、圧力センサ８２の計測値と設定値を演算増幅器９０に入力し、その差分を一定倍率で増幅した値をピエゾ印加電圧として出力するように構成されている。このフィードバック制御回路から出力されるピエゾ印加電圧が制御部８０に取り込まれる。【００３９】
ステッピングモータ制御手段８０ｂは、ピエゾ素子７２の駆動状況に応じてステッピングモータ７０の位置を調整するように構成されている。ピエゾ素子７２は圧力センサ８２の計測値が設定値になるように制御されるが、環境温度や移動相の組成等が変化すると、圧力センサ８２の計測値を設定値にするために必要なピエゾ素子７２の駆動量が変化し、ピエゾ素子７２のダイナミックレンジを外れることがある。ステッピングモータ制御手段８０ｂは、圧力センサ８２の計測値を設定値にするために必要な駆動量がピエゾ素子７２のダイナミックレンジから外れそうなときにステッピングモータ７０を駆動してピエゾ素子７２の位置を変更することで、ピエゾ素子７２によって制御可能な変位量の範囲を変更する。【００４０】
ステッピングモータ７０を動作させるか否かは、ピエゾ素子７２への印加電圧が予め設定された上限値（例えば７０Ｖ）と下限値（例えば３０Ｖ）の間にあるか否かにより判断する。ステッピングモータ制御手段８０ｂはピエゾ素子７２への印加電圧を定期的にモニタし、ピエゾ素子７２への印加電圧が上限値を超えている場合又は下限値を下回っている場合にステッピングモータ７０を駆動し、ピエゾ素子７２への印加電圧が常に上限値と下限値の間にあるように保つ。【００４１】
開始位置情報調節手段８０ｃは、入力部８１を介して入力された分析条件と開始位置情報保持部８８に保持されている開始位置情報に基づいてステッピングモータ７０を適当な開始位置に調節するように構成されたものである。入力部８１を介して入力された分析条件から、分析流路１６内の圧力を設定圧力にするために必要な駆動部７２ａのおおよその変位量を割り出すことは可能であり、割り出した駆動部７２ａの変位量からステッピングモータ７０の適切な位置（順方向又は逆方向へのステップ数）を割り出すことができる。開始位置情報保持部８８には、設定される圧力や移動相の流量とステッピングモータ７０の位置との関係に関する情報が開始位置情報として保持されており、開始位置情報調節手段８０ｃは入力された分析条件と開始位置情報保持部８０ｃの開始位置情報に基づいてステッピングモータ７０の開始位置を割り出し、ステッピングモータ７０をその開始位置まで駆動する。【００４２】
ピエゾ素子７２の制御について図７のフローチャートを用いて説明する。
ピエゾ素子７２への印加電圧は、圧力センサ８２の計測値が設定値と等しくなるように設定される。圧力センサ８２の計測値を一定時間ごとに取り込み、取り込んだ圧力センサ８２の計測値と設定値との差分をとってその差に応じた電圧をピエゾ素子７２に印加する。【００４３】
ステッピングモータ７０の制御について図８のフローチャートを用いて説明する。
分析開始当初、設定された分析条件と開始位置情報保持部８８の開始位置情報に基づいてステッピングモータ７０の開始位置を割り出し、ステッピングモータ７０をその開始位置に調節する。その後、ピエゾ駆動部８４からピエゾ素子７２への印加電圧を一定時間ごとに取り込む。取り込んだ印加電圧が上限値を超えている場合はステッピングモータ７０を１ステップだけ進め（順方向へ回転させ）、印加電圧が下限値を下回っている場合はステッピングモータ７０を１ステップだけ戻す（逆方向へ回転させる）。【００４４】
なお、ステッピングモータ７０の制御頻度はピエゾ素子７２の制御頻度に比べて十分に遅くしなければ、ピエゾ素子７２の正常可動領域を反対側に超えて発振してしまうため、ステッピングモータ７０の制御を１０〜１００ｍ秒に１回程度にすることが好ましい。【００４５】
図５のアクチュエータ５６により臨界流体クロマトグラフの分析流路内の圧力を制御したときのピエゾ印加電圧と分析流路内圧力の時間変化を図９に示す。この図のＡ〜Ｅの各点はステッピングモータ７０が駆動された時点を示している。この測定では、ステッピングモータ７０の駆動の動機となるピエゾ印加電圧の上限値を７０Ｖ、下限値を３０Ｖに設定し、分析流路内の圧力を１０ＭＰａに設定した。【００４６】
Ａ，Ｂ及びＣの点では、ピエゾ印加電圧が７０Ｖを超えたためにステッピングモータ７０が１ステップだけ順方向へ駆動され、ピエゾ素子７２が２μｍだけ下降した。これにより、分析流路内の圧力を１０ＭＰａにするために必要なピエゾ素子７２への印加電圧が低下している。Ｄ及びＥの点では、ピエゾ印加電圧が３０Ｖを下回ったためにステッピングモータ７０が１ステップだけ逆方向へ駆動され、ピエゾ素子７２が２μｍだけ上昇した。これにより、分析流路内の圧力を１０ＭＰａにするために必要なピエゾ素子７２への印加電圧が増加している。【００４７】
図９から、分析流路内の圧力が設定圧力１０ＭＰａに対し±０．０１ＭＰａ程度の範囲で制御されていることがわかる。これは、ピエゾ素子７２への印加電圧に応じてステッピングモータ７０がピエゾ素子７２の位置を調節し、それによってピエゾ素子７２が常に稼動範囲内で駆動されるためである。
【符号の説明】
【００４８】
２      二酸化炭素送液流路
４      メタノール送液流路
６，１０      ポンプ
８      二酸化炭素
１２      メタノール（モディファイア）
１４      ミキサ
１６      分析流路
１８      試料注入部
２０      分離カラム
２２      検出器
２４      圧力制御バルブ
３０      圧力制御ブロック
３２      掘込穴
３４      掘込穴底面
３６ａ，３６ｂ      配管接続部
３８ａ，３８ｂ      内部流路
４０ａ，４０ｂ      配管
４２ａ，４２ｂ      固定部材
４４      弁体
４６，４６ａ      封止部材
４８      押し棒
５６      アクチュエータ
７０      ステッピングモータ
７２      ピエゾ素子
７２ａ      変位部
７４      棒ネジ
７６      ピエゾ素子保持部
８０      制御部
８０ａ      ピエゾ制御手段
８０ｂ      ステッピングモータ制御手段
８０ｃ      開始位置調節手段
８１      入力部
８２      圧力センサ
８８      開始位置情報保持部
９０      演算増幅器
【図１】
2015029252.tif 000003
【図２Ａ】
2015029252.tif 000004
【図２Ｂ】
2015029252.tif 000005
【図３】
2015029252.tif 000006
【図４】
2015029252.tif 000007
【図５】
2015029252.tif 000008
【図６】
2015029252.tif 000009
【図７】
2015029252.tif 000010
【図８】
2015029252.tif 000011
【図９】
2015029252.tif 000012
【図１０】
2015029252.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月18日(2016.10.18)
【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】
１つの外面から垂直に掘り込まれ平坦な底面を有する掘込穴、及び前記掘込穴の底面にそれぞれの端部の開口をもつ２本の内部流路を有する圧力制御ブロックと、
弾性を有し前記掘込穴の前記底面を覆い、前記底面に対向する平面を有する板状の弁体と、
前記弁体のうち、前記底面で前記開口が設けられている部分の周縁部と当接する部分を前記掘込穴の底面に押し付ける封止部材と、
前記弁体のうち、前記開口が設けられている部分と当接する部分を前記掘込穴の前記底面に対して垂直な方向に駆動するアクチュエータと、を備えた圧力制御バルブ。
【請求項２】
前記弁体は耐薬品性、耐衝撃性及び耐圧力性を備えた耐性材料で構成されている請求項１に記載の圧力制御バルブ。
【請求項３】
前記弁体は弾力性を有する弾性部材及び前記弾性部材と前記掘込穴の前記底面との間に介在する保護膜で構成され、前記保護膜は耐薬品性、耐衝撃性及び耐圧力性を有する耐性材料により構成されている請求項１に記載の圧力制御バルブ。
【請求項４】
前記掘込穴は円柱状に形成され、
前記封止部材は前記掘込穴に嵌め込まれた円筒部分を有し、
前記アクチュエータは前記封止部材の前記円筒部分を貫通して先端が前記弁体中央部に接する棒状の部材を駆動するものである請求項１から３のいずれか一項に記載の圧力制御バルブ。
【請求項５】
前記掘込穴の内周面にネジが形成され、前記封止部材の前記円筒部分の外周面に前記掘込穴の内周面のネジと螺合するネジが形成されており、前記封止部材が回転することによって前記円筒部分の前記掘込穴内における深さ方向の位置が変化するように構成されている請求項４に記載の圧力制御バルブ。
【請求項６】
分析流路と、
前記分析流路に移動相を送液する移動相送液部と、
前記分析流路中に試料を導入する試料導入部と、
前記分析流路上で前記試料導入部よりも下流側に配置された分離カラムと、
前記分析流路上で前記分離カラムよりも下流側に配置され、前記分離カラムで分離された試料成分を検出する検出器と、
前記分析流路上で前記検出器よりも下流側に配置され、前記分析流路内の圧力を前記移動相が超臨界状態となる圧力に制御する請求項１から５のいずれか一項に記載の圧力制御バルブと、を備えた超臨界流体クロマトグラフ。
【国際調査報告】
2015029252.tif 000014
2015029252.tif 000015
2015029252.tif 000016
2015029252.tif 000017