(57)【要約】【課題】溶液中の気体の溶解度を、システム中の各部で最適に制御することにより、溶液中の溶存気体からの脱泡による気泡発生を抑制するとともに溶存気体の溶解量の変化を抑制できるようにし、液体クロマトグラフィーにおけるドリフト、うねり、ノイズを低減して、測定対象特性を高精度、高感度で検出する。【解決手段】溶離液とサンプル水からなる溶液を分離カラムに通水してクロマト分離し、分離カラムからの流出液を測定対象特性を検出する検出器に送液する液体クロマトグラフィーシステムにおいて、分離カラムと検出器の間に冷却機構を設け、検出器に送液する液体の温度を分離カラムにおける温度よりも低温にすることを特徴とする液体クロマトグラフィーシステム。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶離液とサンプル水からなる溶液を分離カラムに通水してクロマト分離し、分離カラムからの流出液を測定対象特性を検出する検出器に送液する液体クロマトグラフィーシステムにおいて、分離カラムと検出器の間に冷却機構を設け、検出器に送液する液体の温度を分離カラムにおける温度よりも低温にすることを特徴とする液体クロマトグラフィーシステム。
【請求項２】
液体の温度を前記冷却機構により冷却された温度に保持したまま検出器に送液する、請求項１の液体クロマトグラフィーシステム。
【請求項３】
前記溶液を加温および／または減圧し、溶液中の気体を脱気した後、送液ポンプで昇圧して一定温度に保持された分離カラムへ溶液を通水することを特徴とする、請求項１または２の液体クロマトグラフィーシステム。
【請求項４】
前記冷却機構と検出器の間に、イオン交換体を介して液体中の強電解質イオンを除去し、検出器で検出される特性のバックグラウンドのレベルを低下させるサプレッサーが介在されている、請求項１〜３のいずれかに記載の液体クロマトグラフィーシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体クロマトグラフィー（高速液体クロマトグラフィー「ＨＰＬＣ」とも言う。）用のシステムに関し、とくに、溶液中の気体の溶解度を最適に制御できるようにした液体クロマトグラフィーシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液体クロマトグラフィーにおいて、たとえば検出器として電気伝導度検出器を用いるイオンクロマトグラフィーの場合、溶離液と測定対象サンプル水からなる溶液を送液ポンプなどを用いて、分離カラムに通水してクロマト分離し、クロマト分離された分離カラムからの流出液を検出器センサー部に接触させ、電気伝導度を検出してそのクロマトグラムを得ているが、一般に分離カラムや検出器は恒温槽内に設置され、該恒温槽内で室温よりも高い温度に保たれている。
【０００３】
ところが、分離カラムの出口以降の配管や検出器部分では、比較的圧力が低くなっているので、分離カラムの出口付近では溶液中の気体の溶解度が下がり、溶解量の変化が生じやすい状態になり、かつ、気泡が発生しやすい状態になっている。溶液中の気体の溶解量の変化や、気泡の発生は、電気伝導度の微小な変化や、うねり、ドリフトを引き起こす。この微小変化（ノイズ）の大きさにより、電気伝導度検出の精度に限界が生じ、微小変化を測定する際にもその分解能に限界が生じる。また、気体の溶解量の変化や気泡の発生は、クロマトグラムにおける、測定される特性の総量値であるバックグラウンドを表すべースライン（ベース特性線）のノイズ、うねり、ドリフトを増大させることになり、液体クロマトグラフィーにおける安定性、再現性、検出感度を悪化させる要因となっている。このような不都合の発生を抑制するために、従来から、測定のために脱気した溶液を用いる方法が提案されている（たとえば、特許文献１、２、３）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２３３７９１号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開２０００−３９４２７号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】
特開平１０−１８５８９２号公報（特許請求の範囲）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の脱気方法でもある程度の効果は得られるものの、微小特性領域では、やはり溶液中の気体の溶解量の変化や気泡の発生によるドリフト、うねり、ノイズが無視できない変化量となって現れる。これを防止するためには脱気装置を更に高性能化する方法も考えられるが、システムの大型化や複雑化を招き、かつ、コストも大幅に増大するという問題がある。
【０００６】
そこで本発明の課題は、液体クロマトグラフィーのベースラインにおけるドリフト、うねり、ノイズが溶液中の溶存気体からの脱泡による気泡発生、溶存気体の溶解量変化に起因することに着目し、溶液中の気体の溶解度を、システム中の各部で最適に制御することにより、溶液中の溶存気体からの脱泡による気泡発生を抑制するとともに溶存気体の溶解量の変化を抑制できるようにし、液体クロマトグラフィーのベースラインにおけるドリフト、うねり、ノイズを低減して、測定対象となる特定の特性を高精度かつ高感度で検出できるようにした液体クロマトグラフィーシステムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る液体クロマトグラフィーシステムは、溶離液とサンプル水からなる溶液を分離カラムに通水してクロマト分離し、分離カラムからの流出液を測定対象特性を検出する検出器に送液する液体クロマトグラフィーシステムにおいて、分離カラムと検出器の間に冷却機構を設け、検出器に送液する液体の温度を分離カラムにおける温度よりも低温にすることを特徴とするものからなる。
【０００８】
この液体クロマトグラフィーシステムにおいては、上記冷却機構により単に液体を冷却するだけでなく、液体の温度を上記冷却機構により冷却された温度に保持したまま検出器に送液するようにすることが好ましい。すなわち、分離カラムまでは、より高温側の所定温度に制御され、冷却機構から検出器までは、より低温側の所定温度に制御されることが好ましい。たとえば、分離カラムまでを第１の恒温槽（高温に維持される恒温槽）内に設け、冷却機構から検出器までを第２の恒温槽（低温に維持される恒温槽）内に設ければよい。
【０００９】
また、分離カラムへ溶液を通水するまでに、溶液中に溶存している気体を極力脱気しておくことが好ましい。たとえば、溶液を加温および／または減圧し、溶液中の気体を脱気した後、送液ポンプで昇圧して一定温度に保持された分離カラムへ溶液を通水することが好ましい。
【００１０】
また、従来から、イオン交換膜やイオン交換樹脂ビーズ等のイオン交換体を介して液体中の強電解質イオンを除去し、検出器で検出される特性のバックグラウンドのレベルを低下させ、検出対象となる特性や特性変化の検出感度を高めるようにしたサプレッサーが知られているが、本発明に係るシステムにこのようなサプレッサーを適用する場合には、上記冷却機構と検出器の間に介在させることが好ましい。
【００１１】
このような本発明に係る液体クロマトグラフィーシステムにおいては、基本的に液体クロマトグラフィーにおける各ステップについて最適な温度に制御することにより、気体の溶解度を最適に制御する。すなわち、分離カラムに至るまでは、従来同様に比較的高温に制御して、周囲の環境温度変化に影響されにくい条件にて目標とする分離を良好に行わしめ、分離カラムからの流出液に対しては、冷却することにより液体の気体溶解性能を高め、気泡の発生や溶存気体の溶解量の変化が生じにくい状態とし、その状態を保ったまま、測定対象液体を検出器に送液するようにしている。したがって、検出器のセンサー部での気泡の発生や溶存気体の溶解量の変化が抑制され、ドリフト、うねり、ノイズの発生が抑えられて、測定の精度、感度が向上される。
【００１２】
このとき、分離カラムに送られる溶液を、加温や減圧、さらにはその後の昇圧を行うことにより極力脱気しておけば、検出器のセンサー部での気泡の発生や溶存気体の溶解量の変化をさらに抑制することが可能になり、一層高精度、高感度の測定が可能となる。
【００１３】
また、冷却機構と検出器の間にサプレッサーを介在させれば、検出器で検出される特性のバックグラウンドのレベルを低下させることができるので、検出対象となる特定の特性や特性変化の検出感度を一層高めることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係る液体クロマトグラフィーシステム１を示している。図１において、恒温水槽２内に収容された溶離液３が脱気膜装置４に送られ、加温および／または減圧により、溶離液３中の気体が脱気される。脱気後の溶離液３は、送液ポンプ５で昇圧されながら送液され、インジェクタ６にて、ポンプ７により供給されてきたサンプル水８が溶離液３中に注入される。余分なサンプル水８または／および溶離液３は、ドレンライン９によって排出または回収される。
【００１５】
このサンプル水８と溶離液３からなる溶液は、分離カラム１０に送られ、クロマト分離される。ただし本実施態様では、分離カラム１０の直前にガードカラム１１が配置されている。このガードカラム１１は、分離カラム１０の劣化等を防ぐために異物等を除去したりするもので、短いカラムであって、実質的に分離カラム１０の一部としての機能を果たす。
【００１６】
上記脱気膜装置４から分離カラム１０までは、第１の恒温槽１２内に配置されており、この第１の恒温槽１２は後述の第２の恒温槽に比べて高温（たとえば、４０℃程度）に制御される。
【００１７】
クロマト分離された分離カラム１０からの流出液は、本発明で言う冷却機構としての冷却器１３に送られ、所定の温度（たとえば、２０℃程度）まで冷却される。冷却器１３としては、たとえば、単に通水パイプをらせん状に巻回し、周囲雰囲気との間の熱交換により冷却するようにした簡単な構造のものが使用可能である。要は、検出器１４に至るまでに目標とする温度にまで冷却できればよい。冷却器１３からの液体は、所定の温度に冷却された状態で、検出器１４に送られる。検出器１４としては、たとえばイオンクロマトグラフィーの場合には電気伝導度計を使用できる。
【００１８】
これら冷却器１３と検出器１４は、第２の恒温槽１５内に配置されており、この第２の恒温槽１５は前述の第１の恒温槽１２に比べて低温（たとえば、２０℃程度）に制御される。したがって、冷却器１３で所定の温度に冷却された液体は、実質的にその状態に保持されたまま検出器１４に送液されることになる。検出器１４を通過した液体は、排出ライン１６を通して排出あるいは回収される。
【００１９】
このように構成された液体クロマトグラフィーシステム１においては、分離カラム１０では比較的高温にて、周囲環境の温度変化等に影響されにくい条件にて、所定のクロマト分離が行われる。分離に供される溶液は事前に極力脱気されているものの、分離された液体中には若干気体が溶存していることもある。この状態のまま、クロマト分離された液体を直接検出器１４に送液してしまうと、前述したようにドリフト、うねり、ノイズの問題が生じるおそれがある。
【００２０】
しかし、分離カラム１０からの流出液は冷却器１３で所定の温度に冷却されるので、液体の気体溶解性能が高められ、液体中から気泡が発生したり、溶存気体の溶解量が変化したりすることが極めて生じにくい状態とされる。この気泡発生や溶存気体の溶解量変化が抑制された液体が、その状態に保たれたまま検出器１４に送液されるので、検出器１４での検出の際にも、気泡発生や溶存気体の溶解量変化が抑制され、目標とする特性測定に際して、ドリフトやうねり、ノイズが発生することが抑えられ、高精度、高感度の検出が可能となる。
【００２１】
図２は、本発明の第２実施態様に係る液体クロマトグラフィーシステム２１を示している。本実施態様における基本構成は前記第１実施態様におけるそれと同じであるので、対応する機器には図１と同じ符号を付してある。本実施態様においては、前記第１実施態様に比べ、サプレッサー２２が追加されている。サプレッサー２２は、同じ第２の恒温槽１５内において、冷却器１３と検出器１４の間に介装されている。
【００２２】
このサプレッサー２２は、前述したように、イオン交換膜を介して液体中の強電解質イオンを除去し、検出器で検出される特性のバックグラウンドのレベルを低下させ、検出対象となる特性や特性変化の検出感度を高めるようにするためのもので、サプレッサーの構造自身は従来から周知のものである。たとえば、陰イオンを分析したい場合、測定に必要のない陽イオンをイオン交換膜を介して除去するようにすることが可能である。
【００２３】
サプレッサー２２のイオン交換膜を再生するために、恒温水槽２３内に収容された再生液２４が使用され、本実施態様では、再生液２４は、高温の恒温槽２５内に配置された脱気膜装置２６および送液ポンプ２７を介して第２の恒温槽１５内に導入され、冷却器２８で冷却された後にサプレッサー２２に供給されるようになっている。使用後の再生液２４は回収ライン２９を介して回収される。
【００２４】
このように構成された液体クロマトグラフィーシステム２１においては、図１に示したシステム１に比べ、サプレッサー２２の設置により、検出器１４で検出される特性のバックグラウンドのレベルが低下され、検出対象となる特定の特性や特性変化の検出精度、感度が一層高められる。その他の作用、効果は前述の第１実施態様に準じる。
【００２５】
【実施例】
以下に、本発明により実際に得られる効果を、実施例、比較例に基づいて説明する。
実施例１
図２に示したサプレッサー方式のシステム２１について試験した。ただし、サンプル水は、直接注入法ではなく、濃縮注入法を用いた。分離カラム１０までの温度（第１の恒温槽１２内の温度）を４０℃に制御し、冷却器１３から検出器１４までの温度（第２の恒温槽１５内の温度）を２０℃に制御した。
【００２６】
試験条件は以下の通りである。
2004191313.tif 000003
【００２７】
サンプル水の各イオン種の濃度は以下の通りである。
ＣＬ- ：１．０ｎｇ／Ｌ
ＮＯ2 - ：１０．０ｎｇ／Ｌ
ＮＯ3 - ：８．０ｎｇ／Ｌ
ＳＯ42- ：２０．０ｎｇ／Ｌ
【００２８】
測定結果を図３および図４に示す。図３に示すように、保持時間３００ｓｅｃ付近に塩化物イオンのピークが、３５０ｓｅｃ付近に亜硝酸イオンのピークが、５８０ｓｅｃ付近に硝酸イオンのピークが、８６０ｓｅｃ付近に硫酸イオンのピークが、それぞれ現れ、特に後者３つのイオンのピークを明確に検出できた。図４は、図３の硝酸イオンのピーク部分の拡大図である。図３、図４から、ドリフトやうねり、ノイズを抑制した状態で高精度、高感度で検出できていることがわかる。
【００２９】
比較例１
上記実施例１に対し、図２において冷却器１３を設けずに、分離カラム１０とともに検出器１４までを第１の恒温槽１２に設置した状態で４０℃に、つまり、従来法と同等の条件にて測定した。その他の条件は実施例１と同じとした。結果、図５、図６（図５の拡大図）に示すように、ドリフトまたはうねりが発生し、各イオン種のピークを明確に認識することは困難であった。また、図６に現れた細かい変動がノイズであるが、このノイズの存在により、小さな特性（導電率）の変化を見分けることが困難となっている。
【００３０】
図３、４と図５、６との比較からも明らかなように、本発明に係る冷却機構を備えたシステムを用いて測定することにより、システムの各部における温度を所定の温度に制御して検出器部分での気泡の発生や溶存気体の溶解量変化を抑制することができ、従来法に比べ、はるかに高精度、高感度の検出が可能になることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る液体クロマトグラフィーシステムによれば、分離カラムと検出器の間に冷却機構を設けて、検出器に至るまでに温度を下げて検出器部分で気泡の発生や溶存気体の溶解量変化を抑制できるようにしたので、測定対象となる特性を検出する際のドリフトやうねり、ノイズの発生を抑えることができ、高精度、高感度の検出が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る液体クロマトグラフィーシステムの機器系統図である。
【図２】本発明の第２実施態様に係る液体クロマトグラフィーシステムの機器系統図である。
【図３】図２のシステムを用いて行った試験（実施例１）の結果を示す導電率（電気伝導度）特性図である。
【図４】図３の部分拡大図である。
【図５】従来法による試験（比較例１）の結果を示す導電率（電気伝導度）特性図である。
【図６】図５の部分拡大図である。
【符号の説明】
１、２１  液体クロマトグラフィーシステム
２  恒温水槽
３  溶離液
４  脱気膜装置
５  送液ポンプ
６  インジェクタ
７  ポンプ
８  サンプル水
９  ドレンライン
１０  分離カラム
１１  ガードカラム
１２  第１の恒温槽
１３  冷却機構としての冷却器
１４  検出器
１５  第２の恒温槽
１６  排出ライン
２２  サプレッサー
２３  恒温水槽
２４  再生液
２５  恒温槽
２６  脱気膜装置
２７  送液ポンプ
２８  冷却器
２９  回収ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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