(57)【要約】  【課題】  液体クロマトグラフ装置において、従来適当な検出手段が無かったアルコール類や糖類を感度良く検出する。  【解決手段】  液体クロマトグラフの分離カラムからの溶出液を電解装置に通過させて溶液中の成分を電解させて電解電流を測定することにより成分を分析する液体クロマトグラフ分析方法において、電解装置の作用電極として硼素をドープしたダイヤモンド電極を使用し、前記作用電極に一定の電圧を印加した状態で電解電流値を測定することにより溶液中のアルコール類または糖類を検出する。  【効果】  ダイヤモンド電極の使用により従来より高い電圧を使用して電解することが可能であるので、従来の低い電圧では電解しなかったアルコール類や糖類の分析ができる。  【選択図】    図２
2005195489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体クロマトグラフの分離カラムからの溶出液を通過させる電解装置が設けられている液体クロマトグラフ分析装置において、前記電解装置は作用電極として硼素をドープしたダイヤモンド電極によって構成され、前記作用電極に一定の電圧を印加した状態で電解電流値を測定する測定装置が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ分析装置。
【請求項２】
液体クロマトグラフの分離カラムからの溶出液を通過させる電解装置が設けられている液体クロマトグラフ分析装置において、前記電解装置は２つ以上が溶出液の流路に直列に接続されており、そのうち少なくとも最も下流側の電解装置は作用電極として硼素をドープしたダイヤモンド電極によって構成され、上流側から下流側の各電解装置において順次高い各一定の電圧を作用電極に印加した状態で各電解装置の電解電流値を測定する測定装置が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ分析装置。
【請求項３】
作用電極として硼素をドープしたダイヤモンド電極によって構成された電解装置は、導電性の基板の表面に硼素をドープしたダイヤモンドが形成されてなる作用電極と、０．１ないし１ｍｍの厚さで面に穴が開いた電気絶縁体からなるスペーサと、これを挟んで作用電極と対向する導電体のブロックからなる対極とからなり、さらに前記対極には溶出液の導入口および排出口ならびに参照電極が、前記スペーサの穴によって形成される一つの空間にそれぞれ開口して設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の液体クロマトグラフ分析装置。
【請求項４】
液体クロマトグラフの分離カラムからの溶出液を電解装置に通過させて溶液中の成分を電解させて電解電流を測定することにより成分を分析する液体クロマトグラフ分析方法において、電解装置の作用電極として硼素をドープしたダイヤモンド電極を使用し、前記作用電極に一定の電圧を印加した状態で電解電流値を測定することにより溶液中のアルコール類または糖類を検出することを特徴とするアルコール類または糖類の分析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアルコール類および糖類の分析に特に適した液体クロマトグラフ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
種々の有機化合物などを含有する溶液中の成分を分析する方法の一つとして液体クロマトグラフによる方法があり、分離カラムに粒度分布が改良された充填剤を使用する高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）が現在普及している。この方法はアルコール類や糖類の分析にも適用可能であり、この場合分離用カラムを通過した溶液中の成分の検出手段としては、一般的なものとして示差屈折計検出器がある。しかしこれは万能的である一方、物質の種類による選択性がないことや感度が良くないという問題がある。一方、選択検出器としては紫外線吸収検出器が最も一般的であるが、アルコール類および糖類については有効な紫外線吸収を示さないので適用できない。また選択検出器として蛍光検出器、化学発光による検出器などがあり感度は良好であるが、本発明が目的としているアルコール類や糖類には適用が困難であるのが現状である。
【０００３】
またさらに、ＨＰＬＣに使用される検出器として特開平５−２９６９６４号に示されているような電気化学的検出器もある。この方法はカテコールアミン類の分析などに使用されており、上記公報においてもこのような生理活性物質や生物の代謝物の分析について説明されている。特開平５−２９６９６４号に示されている方法は活性電極として表面に１〜１００μｍ径の細孔を有するグラッシーカーボンを使用することにより、クーロメーター型検出器として従来の多孔性黒鉛を使用したものよりはるかに高感度の電気化学的変換特性を得ることができるとしている。
【特許文献１】特開平５−２９６９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記の特開平５−２９６９６４号公報に示されているＨＰＬＣに電気化学的検出器を組み合わせた装置は、適用例としてカテコールアミン類やセロトニンおよびそれらの代謝物質の分析が記載されているが、アルコール類や糖類については記載されていない。実際にこの方法をアルコール類や糖類の検出に適用しようとしても不可能である。すなわち電気化学的検出器において電極間に印加できる電圧は水の電気分解の発生によって制限されるが、アルコール類や糖類の酸化反応は水の電気分解が発生する電圧以下では生じないためである。本発明はこのような問題からＨＰＬＣを使用してアルコール類や糖類を感度良く検出する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は前記課題を解決するものであって、液体クロマトグラフの分離カラムからの溶出液を通過させる電解装置が設けられている液体クロマトグラフ分析装置において、前記電解装置は作用電極として硼素をドープしたダイヤモンド電極によって構成され、前記作用電極に一定の電圧を印加した状態で電解電流値を測定する測定装置が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ分析装置である。
【０００６】
またさらに、液体クロマトグラフの分離カラムからの溶出液を通過させる電解装置が設けられている液体クロマトグラフ分析装置において、前記電解装置は２つ以上が溶出液の流路に直列に接続されており、そのうち少なくとも最も下流側の電解装置は作用電極として硼素をドープしたダイヤモンド電極によって構成され、上流側から下流側の各電解装置において順次高い各一定の電圧を作用電極に印加した状態で各電解装置の電解電流値を測定する測定装置が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ分析装置である。
【０００７】
またこれら液体クロマトグラフ分析装置において、作用電極として硼素をドープしたダイヤモンド電極によって構成された電解装置は、導電性の基板の表面に硼素をドープしたダイヤモンドが形成されてなる作用電極と、０．１ないし１ｍｍの厚さで面に穴が開いた電気絶縁体からなるスペーサと、これを挟んで作用電極と対向する導電体のブロックからなる対極とからなり、さらに前記対極には溶出液の導入口および排出口ならびに参照電極が、前記スペーサの穴によって形成される１つの空間にそれぞれ開口して設けられていることも特徴とする。
【０００８】
また本発明は、液体クロマトグラフの分離カラムからの溶出液を電解装置に通過させて溶液中の成分を電解させて電解電流を測定することにより成分を分析する液体クロマトグラフ分析方法において、電解装置の作用電極として硼素をドープしたダイヤモンド電極を使用し、前記作用電極に一定の電圧を印加した状態で電解電流値を測定することにより溶液中のアルコール類または糖類を検出することを特徴とするアルコール類または糖類の分析方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の液体クロマトグラフ装置は、分離カラムからの溶出液中の成分を検出する電解装置において従来より高い電圧を印加して電解することが可能であるので、検出対象となる化合物の範囲を従来の低い電圧では電解しなかったものまで拡大できる。特に従来の液体クロマトグラフ分析において高感度で検出できる適当な方法が無かったアルコール類や糖類の検出に本発明の液体クロマトグラフ装置を適用すると、優れた効果を発揮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は本発明の液体クロマトグラフ分析装置の構成を示す概念図である。溶離液１は減圧により溶存ガスを除去するデガッサー２を経てポンプ３により分離カラム５に一定速度で供給される。４はインジェクタであって、分離カラム５に被検試料を一定量注入する。分離カラム５から出た溶出液は電解装置７に送り込まれ、電気化学的に活性な各成分が分離カラムから溶出されるごとに測定装置８によって検知されるようになっている。電解装置７においては電極間に一定電圧が印加され、溶液成分による電解電流を検出することにより検知される。
【００１１】
分離カラム６としては分析すべき各成分に対して吸着力の差が大きいものが好ましいが、本発明の液体クロマトグラフ分析装置が特に対象としようとしているアルコール類や糖類の分析については、たとえばアルコール類についてはポリマー系イオン交換型カラム、糖類については順相アミノ基結合型カラムなどが使用できる。またこれに対する溶離液としてはたとえばアセトニトリルの水溶液に電解測定のための電解質としてＫＨ2ＰＯ4を添加したものが使用できる。
【００１２】
図２は本発明の液体クロマトグラフ装置における電解装置を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部分を除去した正面図である。図２において１１は電解装置の作用電極であって、導電性のシリコン板のカラムからの溶出液が接する側の表面（図２（ａ）において上側の面）に導電性のダイヤモンドの皮膜が形成されている。この作用電極は補強のための金属ブロック１２が添えられ、これにリード線１３が結合されている。
【００１３】
また１４は対極であって、チタンなどの耐蝕性を有する導電体のブロックからなっており、厚さ０．１から１ｍｍの厚さの弗素樹脂などの電気絶縁体のシートからなるスペーサ１５を挟んで前記作用電極１１と対向している。図２（ｂ）は作用電極１１を除去した状態、すなわち図２（ａ）のＡ−Ａ′矢視の断面に該当する図であって、これに見るようにスペーサ１５は一つの細長い穴１６が開いている。図２（ａ）に示されているように、この穴１６の個所は電解装置が組み立てられた状態では作用電極１１と対極１４に挟まれた薄い板状の空間１７を形成し、カラムからの溶出液の流路となる。
【００１４】
また対極１４には溶出液の導入口１８および排出口１９ならびに参照電極２０が、前記スペーサ１５の穴１６によって形成される一つの空間１７にそれぞれ開口して設けられている。上記導入口１８および排出口１９の継手２１、２２の少なくとも一方は金属製として、ステンレス鋼などからなる配管２３、２４のいずれかを対極１４への通電回路とするのが便利である。また参照電極２０はＡｇ−ＡｇＣｌ系の例を示しているが、弗素樹脂のような耐薬品性の容器２５の中にＫＣｌ溶液をゼラチンによりゲル状にしたものが電解液２６として充填されている。さらにこの中に表面をＡｇＣｌにしたＡｇ線が電極材２７として挿入されている。なお２８は参照電極と被測定液体と隔てる多孔質セラミックスなどのフィルターである。なお本発明において参照電極はＡｇ−ＡｇＣｌ系に限定するものではなく、他の組成のものも使用可能である。
【００１５】
前記のように本発明における電解装置には導電性のダイヤモンド電極が使用されるが、導電性はダイヤモンドに硼素をドープすることにより付与することができ、このようなダイヤモンドが導電性の基板の上に３０μｍ程度の厚さに形成されている。導電性ダイヤモンドを形成するには基板として導電性のシリコンの板を使用し、これの表面を研磨してこれをプラズマＣＶＤ装置の反応容器に収容し、１００Ｔｏｒｒ程度の減圧状態にして炭素源を含有する水素ガス雰囲気中でマイクロ波放電を発生させる。炭素源としてはアセトンとメタノールの混合物を使用し、さらに硼素をドープするために微量（たとえば硼素／炭素の比で１％）の酸化硼素を溶解する。プラズマ放電により基板の温度は９００℃程度に達し、数μｍの大きさの微細なダイヤモンドの結晶からなる膜が徐々に生成する。
【００１６】
このように本発明の電解装置においては、作用電極と対極は狭い間隔を隔てた面同士が対向する形になっている。このように作用電極と対極とを全面的に対向させることにより、作用電極であるダイヤモンド電極の面全体を有効に電解作用に寄与させることができ、電解反応の速度を充分に大きくできる。また作用電極と対極との間の間隔を狭くすることによりカラムからの溶出液は速やかに通り抜けることになり、先の溶出液が滞留して測定値のピークが尾を引くテイリング現象が起きることが無い。したがって前記のように電解反応の速度が大きいことと相まってクロマトグラフの分解能を上げることができる。作用電極と対極との間の間隔は先に述べたようにスペーサ１５の厚さにより定まるが、０．１から１ｍｍが適当である。間隔が０．１ｍｍより小さいと液の流れの抵抗が大きくなり過ぎ、また１ｍｍより大きいと先と後の溶出液が混じり合う量が大きくなりクロマトグラフの分解能が低下する。
【００１７】
先に従来技術として述べた特開平５−２９６９６４号公報のクロマトグラフ装置に検出器として使用されている電解装置においては、作用電極としてグラッシーカーボンを使用した例が示されている。この例を含めてグラッシーカーボンを使用した従来一般の電解装置においては、円柱状のグラッシーカーボンをこれに対応した形状の電気絶縁体の容器に入れ、グラッシーカーボンに外部からのリード線を接続して作用電極としている。また上記電気絶縁体の容器には電解される液を送入、排出する管路がそれぞれ接続されているが、この管路に金属を使用しこれに通電することにより対極としている。本発明における電解装置は上記のような従来からの電解装置と構造がまったく異なっているが、多孔質で立体的な反応領域を有するグラッシーカーボンと異なり、反応領域が平面的なダイヤモンド電極の性能を最大限に発揮させるべく種々実験の結果本発明におけるような構造に到達したものである。
【００１８】
上記の電解装置には一定の電解条件に設定した状態で分離カラムからの溶出液を連続的に送り込み、液中に含まれる成分を順次検出する。最も一般的な電解条件としては一定電圧を作用電極と対極との間に印加しておいて、その間の電解電流の変化を測定・記録することにより、分離カラムからの溶出液に成分が含まれているのを順次検出する。
【００１９】
ところで電解が生ずるためにはそれぞれの成分に特有の電解電圧以上を電極間に印加する必要がある。アミン類においては電解電圧が比較的低いが、アルコール類や糖類については電解電圧が高いため先に述べたように従来の電解装置では測定できなかったものである。すなわち液体クロマトグラフの溶出液成分の検出器として従来から使用されている電解装置では作用電極としてはグラッシーカーボンなどの炭素質のものが使用されていた。しかし炭素質の作用電極の場合は水素過電圧との関係で電圧が１．２Ｖ程度を超えると水の電解が激しくなり、これより高い電圧を印加しての測定ができなくなる。ところが本発明におけるダイヤモンド電極を使用した電解装置においては水素過電圧が高いため２．５Ｖ程度まで水の電解が発生せず、１．２Ｖを超える電解電圧を印加できる。
【００２０】
上記のように本発明は電解装置の電圧を従来より高くすることができるので、従来の電解装置では検出できなかった、メタノール、エタノール、プロパノール、エチレングリコール、グリセリンなどのアルコール類、リボース、グルコース、ラクトース、フラクトース、イノシトール、ソルビトールなどの糖類の分析が可能になった。したがってアルコール類や糖類の一方または両方を含有する溶液においてこれら成分を分別して検出できる。
【００２１】
なおアルコール類や糖類が電解できる高い電圧を印加した場合、電解電圧が低いアミン類などについても検出されることになるが、電解電圧を低い値に設定した別の電解装置を流路の前側に設けて先にアミン類などを電解した後に、検出を行なえばこれらと分別できる。このように２つ以上の電解装置を溶出液の流路に直列に接続して、上流側から下流側の各電解装置において順次高い各一定の電圧を作用電極に印加した状態で各電解装置の電解電流値を測定することにより、アルコール類や糖類同士においても電解電圧による区分けを行なって成分の特定をさらに容易にすることが可能である。この場合、電解電圧が比較的低いアミン類などとの分別だけが目的なら、前段の電解装置においては作用電極として必ずしも硼素をドープしたダイヤモンド電極を使用する必要が無く、水の電解が発生しなければ炭素質の作用電極であっても良い。結局２つ以上の電解装置のうち、少なくとも最も下流側の電解装置は作用電極として硼素をドープしたダイヤモンド電極によって構成すればアルコール類や糖類を分析するという本発明の目的は達成される。
【実施例】
【００２２】
図１に示した装置を使用して分析を行なった。溶離液１として１００ｍＭｏｌ−ＫＨ2
ＰＯ4 ＋１０％アセトニトリル水溶液を０．５ｍｌ／ｍｉｎの速度で供給した。またカラム４は内径４．６ｍｍ長さ２５０ｍｍのイオン交換型カラムを用いた。電解装置７は図２に示した構造になっており、硼素をドープしたダイヤモンドを作用電極として使用している。電解装置は作用電極に一定の電圧を印加した状態で測定された電流値を時間の経過とともに記録するクーロメーター方式の測定装置８に接続されている。
【００２３】
電解装置の作用電極印加電圧は２．５Ｖ（Ａｇ／ＡｇＣｌ基準電極に対して）に設定したが、水の電解は発生しなかった。試料としてメタノール、エタノール、２−プロパノールが各１ｐｍｏｌ／μｌの濃度のサンプルを２０μｌインジェクタ４から注入したところ、その後各成分の電解電流のピークが検出された。一方、電解装置について上記のダイヤモンド電極ものではなく従来のグラッシーカーボン電極を使用したものに変更し、水の電解が生ずることなく印加可能な１．１５Ｖ（基準電極に対して）を印加した場合には、インジェクタに前記試料溶液を注入しても電解電流のピークは検出されなかった。
【００２４】
また上記の条件のうちカラム４について順相アミノ基結合型カラムに変更し、その他は同様の条件で試料としてリボース、グルコース、ラクトースが各５ｐｍｏｌ／μｌの濃度のサンプルを２０μｌインジェクタ４から注入したところ、その後各成分の電解電流のピークが検出された。一方、電解装置についてダイヤモンド電極ものではなくグラッシーカーボン電極を使用したものに変更し、水の電解が生ずることなく印加可能な１．１５Ｖ（基準電極に対して）を印加した場合には、インジェクタに前記試料溶液を注入しても電解電流のピークは検出されなかった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の液体クロマトグラフ分析装置の構成を示す概念図
【図２】本発明における電解装置を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部分を除去した正面図
【符号の説明】
【００２６】
１    溶離液
２    デガッサー
３    ポンプ
４    インジェクタ
５    分離カラム
７    電解装置
８    測定装置
１１    作用電極
１２    金属ブロック
１３    リード線
１４    対極
１５    スペーサ
１６    穴
１７    空間
１８    溶出液の導入口
１９    溶出液の排出口
２０    参照電極
２１、２２    継手
２３、２４    配管
２５    容器
２６    電解液
２７    電極材
２８    フィルター
【図１】
2005195489.tif 000003
【図２】
2005195489.tif 000004