(57)【要約】送液システム（２；２’）は、互いに独立して動作して共通の流路（１２）中で移動相を送液する複数の送液ポンプ（１４Ａ；１４Ｂ）と、前記流路（１２）中の送液圧力を検出するための圧力センサ（１６Ａ；１６Ｂ）と、前記圧力センサ（１６Ａ；１６Ｂ）により検出される送液圧力を周期的に取り込み、前記複数の送液ポンプ（１４Ａ；１４Ｂ）のそれぞれの駆動周期と関連する前記送液圧力の変動を検出することにより前記複数の送液ポンプ（１４Ａ；１４Ｂ）のいずれかによる送液不良を検知するように構成された送液不良検知部（２０；２８）と、を備えている。
2020183654.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに独立して動作して共通の流路中で移動相を送液する複数の送液ポンプと、
前記流路中の送液圧力を検出するための圧力センサと、
前記圧力センサにより検出される送液圧力を周期的に取り込み、前記複数の送液ポンプのいずれかの動作速度に起因する大きさ又は周波数の前記送液圧力の変動を検出することにより前記複数の送液ポンプによる送液不良を検知するように構成された送液不良検知部と、を備えた液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項２】
前記流路中での移動相の送液流量に対する前記複数の送液ポンプのそれぞれの寄与率を求め、前記複数の送液ポンプのそれぞれについて、送液不良が発生したときの前記流路中の送液圧力の変動幅の基準値を、前記寄与率を用いて決定するように構成された基準値決定部を備え、
前記送液不良検知部は、前記複数の送液ポンプのそれぞれについて、前記送液ポンプの一定駆動周期内の前記送液圧力の変動幅を求め、求めた前記変動幅と前記基準値決定部により決定された各基準値とを用いて送液不良を検知するように構成されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項３】
前記送液不良検知部は、前記変動幅が前記基準値決定部により決定された基準値を超えている周期の連続数が所定の基準回数を超えたことを条件として脈動を検出する脈動検出ステップと、
前記脈動検出ステップで前記脈動を検出したときに、前記送液ポンプの送液不良を検知する送液不良検知ステップと、をその順に実行するように構成されている、請求項２に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項４】
前記送液ポンプは、相補的に駆動される２台のプランジャポンプを備えたダブルプランジャポンプであり、
前記送液不良検知部は、前記脈動検出ステップにおいて、前記２台のプランジャポンプのうちの一方の吐出動作の開始点と終了点の前記送液圧力の差分を第１変動値として求め、前記２台のプランジャポンプのうちの他方の吐出動作の開始点と終了点の前記送液圧力の差分を第２変動値として求め、前記第１変動値と前記第２変動値を用いて前記変動幅を求めるように構成されている、請求項３に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項５】
前記送液不良検知部は、前記脈動検出ステップにおいて、前記第１変動値と前記第２変動値のどちらか一方のみが正の値である周期のみを前記変動幅が前記基準値決定部により決定された基準値を超えている周期としてカウントするように構成されている、請求項４に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項６】
前記送液不良検知部は、前記脈動検出ステップの前に、前記複数の送液ポンプのそれぞれについて、
前記送液ポンプの前記駆動周期に基づいて設定された時間当たりの送液圧力の降下幅を算出する圧力降下算出ステップと、
前記圧力降下算出ステップで算出した降下幅が前記基準値決定部により決定された基準値を超えたときに脈動発生のトリガーとして検出するトリガー検出ステップと、を実行し、
前記トリガー検出ステップで前記トリガーを検出した後で、脈動判定ステップを実行するように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項７】
前記圧力センサにより検出される送液圧力の変動の周波数解析を実行するように構成された周波数解析部を備え、
前記送液不良検知部は、前記周波数解析で得られた解析結果において送液圧力の変動が特定の周波数をもって発生しているときに前記送液ポンプにおける送液不良を検知するように構成されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項８】
前記送液不良検知部は、前記周波数解析で得られた解析結果において前記送液圧力の変動周波数を特定するとともに前記複数の送液ポンプのそれぞれの駆動周波数を求め、特定した前記変動周波数と前記複数の送液ポンプのそれぞれの前記駆動周波数とを比較することにより、送液不良の発生している前記送液ポンプを特定するように構成されている、請求項７に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【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分析システムにおいて移動相を連続的に送液するための送液システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフ用の送液システムには、設定された流量で移動相となる溶媒を安定して送液する性能が求められている。送液システムに用いられる送液ポンプとして、単一のプランジャポンプを備えたシングルプランジャ方式、２つのプランジャポンプを備えたダブルプランジャ方式のものが採用されている。【０００３】
プランジャポンプが溶媒を吐出する際、溶媒の圧縮、逆止弁からの液漏れ、流路への微細な気泡の混入、溶媒の枯渇などによって送液圧力が低下することで、所謂、脈動と呼ばれる送液圧力の周期的な大きな変動が発生することがある。脈動が発生すると、移動相の流量が乱れて分析結果に悪影響を与え、ユーザの損失となる。そのため、プランジャポンプの動作を制御することによって脈動を抑制したり（特許文献１参照）、脱気ユニットを使用することによって気泡を除去したり、分析を開始する前に溶媒を高流量で送液することによって流路内の気泡を外部へ排出したりするなどの対策が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４７２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような対策を施したとしても、例えば、溶媒の中に残存した気体成分がプランジャポンプ内で気泡となったり、溶媒中の溶存酸素が温度変化によって飽和して気泡が発生したりするなどの理由により、送液中のプランジャポンプ内に気泡が混入し、そのまま分析が継続されてしまう場合があった。そのような場合、ユーザは無駄な分析データを取り続けることになる。【０００６】
ここで、送液ポンプによる送液不良が発生すると送液圧力が不安定になるため、送液圧力の変動を読み取ることによって送液不良が発生しているか否かを検知することができる。しかしながら、例えば高圧グラジエント送液など複数台の送液ポンプを用いて移動相の送液を行なう場合、各送液ポンプの動作速度によって送液圧力に与える影響の大きさが異なるため、どの送液ポンプで送液不良が発生したのかによって送液圧力がどのように変動するのかが異なる。そのため、複数の送液ポンプを用いて移動相を送液している場合に、単一の基準を用いて送液圧力を監視しても、送液不良を正確に検知することができないことが考えられる。【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、複数の送液ポンプを動作させている場合にも送液不良を高精度に検知することができる機能を備えた送液システムを提供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】
【０００８】
本発明に係る液体クロマトグラフ用送液システムは、互いに独立して動作して共通の流路中で移動相を送液する複数の送液ポンプと、前記流路中の送液圧力を検出するための圧力センサと、前記圧力センサにより検出される送液圧力を周期的に取り込み、前記複数の送液ポンプのいずれかの動作速度に起因する大きさ又は周波数の前記送液圧力の変動を検出することにより前記複数の送液ポンプによる送液不良を検知するように構成された送液不良検知部と、を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る送液システムでは、複数の送液ポンプのいずれかの動作速度に起因する大きさ又は周波数の送液圧力の変動を検出することによって送液不良を検知するように構成されているので、複数の送液ポンプを動作させている場合にも送液不良を高精度に検知することができる機能を備えた送液システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】液体クロマトグラフ用送液システムの一実施例を示す液体クロマトグラフの概略構成図である。
【図２】同実施例における脈動検出のアルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図３】同実施例におけるトリガー検出のアルゴリズムを説明するためのフローチャートである。
【図４】液体クロマトグラフ用送液システムの他の実施例を示す液体クロマトグラフの概略構成図である。
【図５】一方の送液ポンプに気泡を混入させたときの圧力波形の一例である。
【図６Ａ】図４の解析点１での周波数解析結果を示すデータである。
【図６Ｂ】図４の解析点２での周波数解析結果を示すデータである。
【図７】送液ポンプで気泡の混入が発生したときの送液圧力の波形の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る液体クロマトグラフ用送液システムの一実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１に示されているように、液体クロマトグラフは、送液システム２、試料注入部４、分離カラム６、検出器８及び制御装置１０を備えている。
【００１３】
この実施例の送液システム２は、互いに独立して動作して共通の流路１２中で移動相の送液を行なう２台の送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂを備えている。各送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの後段に圧力センサ１６Ａ及び１６Ｂが設けられており、圧力センサ１６Ａ及び１６Ｂによって流路１２を流れる移動相の送液圧力が検出される。なお、ここでは、２つの圧力センサ１６Ａ及び１６Ｂが設けられているが、いずれか一方のみが設けられていてもよい。送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂによって送液される溶媒はミキサ２２において混合され、移動相として流路１２中で送液される。
【００１４】
図示は省略されているが、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂのそれぞれは、例えば、互いに相補的に駆動される２台のプランジャポンプを有して連続的な送液を行なうものである。このような送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂは、プランジャポンプのポンプ室内に気泡が混入することによって送液流量の不安定化を招く送液不良が発生する。
【００１５】
送液システム２には、送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂにおける送液不良の発生を検知するための機能として、基準値決定部１８及び送液不良検知部２０が設けられている。基準値決定部１８及び送液不良検知部２０は、送液システム２の一部を構成している電子回路基板又はコンピュータにおいて所定のプログラムが実行されることによって得られる機能である。なお、基準値決定部１８及び送液不良検知部２０のうちの少なくとも一方は、制御装置１０に設けられていてもよい。その場合、送液システム２は制御装置１０を含んだ概念となる。基準値決定部１８及び送液不良検知部２０の詳細については後述する。
【００１６】
試料注入部４は送液システム２の送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの下流に接続されている。試料注入部４は送液システム２の送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂによって送液される移動相中に試料を注入するためのものである。この実施例では、試料注入部４は切替バルブ２４を備えており、切替バルブ２４の切替えによって送液システム２からの移動相を分離カラム６へ導くか、又は、ドレインへ排出するかを切り替えることができるように構成されている。なお、試料注入部４の切替バルブ２４は、必ずしも送液システム２からの移動相を分離カラム６へ導くか、又は、ドレインへ排出するかを切り替える機能を備えていなくてもよい。試料注入部４とは別に、送液システム２からの移動相を分離カラム６へ導くか、又は、ドレインへ排出するかを切り替える機能を備えた切替バルブが設けられていてもよいし、そのような切替バルブが設けられていなくてもよい。
【００１７】
分離カラム６は試料注入部４の下流に接続され、検出器８は分離カラム６の下流に接続されている。分離カラム６は、試料注入部４によって移動相中に注入された試料を成分ごとに分離するためのものであり、分離カラム６で分離された試料成分が検出器８により検出される。
【００１８】
制御装置１０は、少なくとも送液システム２及び試料注入部４の動作管理を行なうためのものであり、例えばこの液体クロマトグラフ専用のシステムコントローラ及び／又は汎用のパーソナルコンピュータによって実現されるものである。送液システム２の送液不良検知部２０が送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂの送液不良を検知した場合、送液不良を検知したことを示す信号が制御装置１０へ送信される。その場合、制御装置１０は、送液不良を解消するためのパージ動作を実行するように予め設定されているときには、試料注入部４に対して切替バルブ２４をドレイン側へ切り替えるように指令を送信し、送液システム２に対して送液流量を所定の高流量まで上昇させるように指令を送信する。これにより、送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂに混入した気泡がドレインへ排出される。
【００１９】
ここで、送液ポンプにおいて気泡の混入が発生したときの送液圧力の変動について、図７の圧力波形を用いて説明する。
【００２０】
送液ポンプが移動相を安定的に送液できている状態では、図７の圧力波形の左側のように、送液圧力は送液ポンプの動作等に起因した僅かな圧力変動はみられるものの安定している。送液ポンプの一方のプランジャポンプ内に気泡が混入すると、そのプランジャポンプの吐出動作中は発生した気泡の圧縮により液が正常に吐出されず、送液圧力が急激に降下し、他方のプランジャポンプの吐出動作中は液が正常に吐出されるために送液圧力が上昇する。したがって、図７の圧力波形の右側のように、送液圧力の周期的な変動（脈動）が発生する。したがって、送液不良検知部２０は、送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂの駆動周期と同期する脈動を検出することによって送液不良を検知するように構成されている。
【００２１】
上記のように、送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂへの気泡の混入に起因する送液圧力の脈動の周期は、気泡の混入した送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂの駆動周期と同期する。そのため、脈動を検出するためには、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの１駆動周期内における送液圧力の変動を読み取ることができるような頻度で圧力センサ１６Ａ及び／又は１６Ｂの信号を取り込む必要がある。そのため、送液不良検知部２０を構成するコンピュータ回路が圧力センサ１６Ａ及び／又は１６Ｂから信号を取り込む頻度は、送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂの駆動速度に応じて調整されるようになっていてもよい。その場合、圧力センサ１６Ａ及び／又は１６Ｂから信号を読み込む周期は、送液流量が決定されたときに計算によって決定することができる。
【００２２】
この実施例において、送液不良検知部２０は、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの一定駆動周期内の送液圧力の変動幅を求め、その変動幅を基準値決定部１８により決定された基準値と比較することにより、脈動を検出するように構成されている。「送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの一定駆動周期内における送液圧力の変動幅」とは、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの１駆動周期内における送液圧力の変動幅であってもよいが、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの複数駆動周期内における送液圧力変動幅又はその平均値であってもよい。
【００２３】
基準値決定部１８は、流路１２を流れる移動相の送液流量に対する送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂのそれぞれの寄与率を考慮して脈動の検出のための変動幅の基準値を送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂのそれぞれについて決定するように構成されている。送液ポンプ１４Ａ、１４Ｂのうち送液流量の大きい方の送液ポンプで気泡の混入が発生した場合には、その送液ポンプによる送液不安定性が送液圧力に与える影響（寄与率）は大きいため、その送液ポンプの１駆動周期内における送液圧力の変動幅が大きくなる。一方で、送液ポンプ１４Ａ、１４Ｂのうち送液流量の小さい方の送液ポンプで気泡の混入が発生した場合には、その送液ポンプによる送液不安定性が送液圧力に与える影響（寄与率）は小さいため、その送液ポンプの１駆動周期内における送液圧力の変動幅も小さくなる。したがって、脈動検出のための基準値は、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂのそれぞれについて必要となる。
【００２４】
ここで、送液ポンプ１４Ａ又は１４Ｂに混入した気泡に起因する送液圧力の降下幅ΔＰは、液体クロマトグラフの時定数τによって決まり、時定数τは全体の送液圧力Ｐ［ＭＰａ］、ダンパＣ[ｕＬ/ＭＰａ]、送液流量Ｑ[ｍＬ/ｍｉｎ]に依存する値である。ダンパ Ｃ[ｕＬ/ＭＰａ]は、液体クロマトグラフを構成する各モジュールや配管の内部容量Ｖ[ｕＬ]と移動相の圧縮率β[ＧＰａ−１]に依存する値である。例えば、送液ポンプ１４Ａ又は１４Ｂにおいて気泡の混入が発生した後の経過時間をｔ秒とすると、送液圧力の降下幅ΔＰは、
2020183654.tif 000003
によって決定されると考えられる。したがって、送液ポンプ１４Ａ又は１４Ｂにおける気泡の混入に起因した脈動か否かを判定するための基準値は、上記式によって求められるΔＰを考慮して決定することができる。ただし、上記式の引数Ｐ、Ｃ、Ｑ、ｔ（又は、Ｐ、Ｖ、β、Ｑ、ｔ）のうちのいくつかを省略してより簡略的に基準値を決定してもよい。例えば、Ｐ、Ｃのみを引数として他の要素を固定値として求められるΔＰを基準としてもよい。
【００２５】
例えば、送液ポンプ１４Ａの送液流量と送液ポンプ１４Ｂの送液流量との比率が９：１である場合、送液ポンプ１４Ａ、１４Ｂのそれぞれ寄与率を０．９、０．１とすることができ、上記式を用いて算出されたΔＰから求められる値にそれぞれ寄与率０．９、０．１を乗じることによって、送液ポンプ１４Ａ、１４Ｂそれぞれについての基準値を決定することができる。
【００２６】
脈動検出のアルゴリズムの一例について、図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２７】
図２の例は、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの１駆動周期内の送液圧力の変動を数十分割で読み取ることができる場合に有利である。この場合、送液ポンプ１４Ａ及び１４の各プランジャポンプの吐出動作の開始点と終了点における送液圧力を正確に読み取ることができる。ここで、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの１駆動周期とは、各送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂを構成しているプランジャポンプのうち一方のプランジャポンプの吐出動作が開始する時点から、他方のプランジャポンプの吐出動作が終了する時点までをいう。
【００２８】
基準値決定部１８及び送液不良検知部２０を構成するコンピュータ回路は、圧力センサ１６Ａ及び／又は１６Ｂの信号を所定の頻度で取り込んで送液圧力（移動平均値）を読み取る。基準値決定部１８及び送液不良検知部２０は、送液ポンプ１４Ａ及び１４のそれぞれについて、以下のステップ１０１〜１０８を実行する。ここでは、送液ポンプ１４Ａのみを例に挙げて説明する。
【００２９】
基準値決定部１８は、読み取った送液圧力と送液ポンプ１４Ａの送液流量に対する寄与率を用いて、送液ポンプ１４Ａについての基準値を決定する（ステップ１０１）。その後、送液不良検知部２０は、送液ポンプ１４Ａを構成するプランジャポンプのうちの一方のプランジャポンプの吐出動作の開始点と終了点における送液圧力を読み取ったときに、それらの差分（開始点の送液圧力−終了点の送液圧力）を第１変動値として求め（ステップ１０２）、他方のプランジャポンプの吐出動作の開始点と終了点における送液圧力を読み取ったときに、それらの差分（開始点の送液圧力−終了点の送液圧力）を第２変動値として求める（ステップ１０３）。送液ポンプ１４Ａを構成するプランジャポンプのうちのいずれかに気泡が混入している場合、気泡が混入している一方のプランジャポンプの吐出動作中に送液圧力が降下し、気泡が混入していない他方のプランジャポンプの吐出動作中に送液圧力が上昇するため、送液ポンプ１４Ａにおいて気泡の混入に起因した送液不良が発生しているのであれば、第１変動値と第２変動値のいずれか一方のみが正の値（他方は負の値）となる。したがって、送液不良検知部２０は、第１変動値と第２変動値の値の符号が同じである場合には、気泡の混入に起因した脈動ではないと判定する（ステップ１０４）。
【００３０】
第１変動値と第２変動値のいずれか一方のみが正の値である場合、送液不良検知部２０は、第１変動値と第２変動値を用いて送液ポンプ１４Ａの１駆動周期内における送液圧力の変動幅を求める（ステップ１０５）。送液圧力の変動幅は、例えば次式により求めることができる。
変動幅＝｜第１変動値−第２変動値｜／２
なお、上記式は一例であり、
変動幅＝｜第１変動値−第２変動値｜
又は
変動幅＝（第１変動値−第２変動値）２
などの式を用いて変動幅を求めてもよい。
【００３１】
送液不良検知部２０は、上記の変動値を基準値決定部１８により決定された基準値と比較し（ステップ１０６）、変動値が基準値を超えている場合には、変動値が基準値を超えている駆動周期（変動周期）の連続数をカウントする（ステップ１０７）。そして、変動周期の連続数が所定の基準回数に達したときに、脈動を検出する（ステップ１０８）。
【００３２】
ここで、脈動と判定するための圧力変動の連続数の基準となる基準回数は、可変に調整できるように構成されていてもよい。そうすれば、脈動検知の感度をどの程度にするかによって基準回数を調整することができる。
【００３３】
なお、脈動を検出するためのアルゴリズムは上記のものに限定されない。例えば、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの１駆動周期ごとの送液圧力を監視し、１駆動周期内における送液圧力の変動幅を求め、その変動幅を上記のように決定された基準値と比較することによって、脈動の検出を行なうアルゴリズムを用いることもできる。
【００３４】
１駆動周期内における送液圧力の変動幅を求め、その変動幅を基準値と比較する上記のアルゴリズムは、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂを構成する各プランジャポンプの吐出動作の開始点及び終点における送液圧力を正確に読み取ることができないような場合に有効である。ただし、このアルゴリズムでは、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの１駆動周期内に送液圧力の降下と上昇があったか否かを判別できないため、気泡の混入による圧力変動であるか否かを断定できない。そこで、脈動検出のアルゴリズムを実行する前に、図３のフローチャートに示すようなトリガー検出のアルゴリズムを導入してもよい。
【００３５】
以下に、トリガー検出のアルゴリズムの一例について図３を用いて説明する。ここでも、送液ポンプ１４Ａのみを例に説明する。
【００３６】
基準値決定部１８及び送液不良検知部２０を構成するコンピュータ回路は、圧力センサ１６Ａ及び／又は１６Ｂの信号を所定の周期で読み込み（ステップ２０１）、送液圧力（移動平均値）を算出する（ステップ２０２）。基準値決定部１８は、読み取った送液圧力と送液ポンプ１４Ａの寄与率を用いてトリガー検出のための基準値を決定する（ステップ２０３）。トリガー検出のための基準値は、脈動検出のための基準値と同じであってもよいし、異なっていてもよい。送液不良検知部２０は、送液ポンプ１４Ａの駆動周期に基づいて設定された時間当たり（例えば信号読込み１０回分）の送液圧力の降下幅を算出する（ステップ２０４）。そして、算出した降下幅を基準値決定部１８により決定された基準値と比較し（ステップ２０５）、降下幅が基準値を超えたときに脈動発生のトリガーとして検出する（ステップ２０６）。
【００３７】
送液不良検知部２０は、トリガーを検知した後、上述の脈動検出のアルゴリズムを用いて脈動の検出を行なう（ステップ２０７）。脈動が検出された場合は、送液不良を検知し（ステップ２０８、２０９）、警告信号を制御装置１０へ送信する（ステップ２１０）。脈動が検出されなかった場合は、上記ステップ２０１へ戻る（ステップ２０８）。
【００３８】
なお、圧力センサ１６Ａ及び１６Ｂからの信号の読込み周期、トリガー検出のための基準値、脈動検出のための基準値を計算により決定するための係数は、ユーザによる変更指示の入力によって、又は、実際の送液不良の検知の結果に対するユーザの評価に基づいて、可変に調整されるように構成されていてもよい。また、液体クロマトグラフの分析システムがインターネット回線などのネットワーク回線を通じて他の液体クロマトグラフの分析システムと共通のデータベースに接続されている場合、データベースに蓄積されたユーザによる送液不良の検知結果に対する評価に基づいて上記各係数が自動的に調整されるように構成されていてもよい。
【００３９】
図４は、液体クロマトグラフ用送液システムの他の実施例を示す概略構成図である。
【００４０】
この実施例の送液システム２’は、送液圧力の変動の周波数解析を行なうことによって送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂにおける気泡の混入に起因する送液不良の有無を検知する機能を有する。既述のように、送液ポンプ１４Ａ又は１４Ｂにおける気泡の混入に起因して発生する脈動は、気泡の混入が発生した送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂの駆動周期と同期したものとなる。したがって、送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂで気泡の混入が発生した場合、送液圧力の変動周波数は気泡の混入が発生した送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂの駆動周波数と一致する。そこで、この実施例の送液システム２’は、周波数解析部２６及び送液不良検知部２８を備えている。周波数解析部２６及び送液不良検知部２８は、送液システム２’の一部を構成する電子回路基板又はコンピュータにおいて所定のプログラムが実行されることによって得られる機能である。
【００４１】
周波数解析部２６は、圧力センサ１６Ａ及び／又は１６Ｂによって検出される送液圧力の周波数解析を実行するように構成されている。
【００４２】
送液不良検知部２８は、周波数解析部２６によって実行された周波数解析の結果、送液圧力が特定の周波数で変動している場合に、送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂにおける気泡の混入に起因した送液不良を検知するように構成されている。さらに好ましい実施形態では、送液不良を検知した場合に、送液不良検知部２８は、送液圧力の変動周波数を特定するとともに送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの駆動周波数を求め、変動周波数と一致する周波数で動作している送液ポンプを特定するように構成されている。気泡の混入が発生している送液ポンプ１４Ａ及び／又は１４Ｂの駆動周波数が変動周波数と一致する。
【００４３】
図５は、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂを流量比９：１（寄与率＝９：１）の割合で動作させ、途中で送液ポンプ１４Ｂに気泡を混入させたときの送液圧力の波形である。また、図６Ａは、図５の圧力波形の解析点１での周波数解析の結果データであり、図６Ｂは、図５の圧力波形の解析点２での周波数解析の結果データである。
【００４４】
図６Ａに示されているように、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂのいずれにおいても気泡の混入が発生していない時点では、送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂの動作等に由来するノイズが多く、特定の周波数に大きなピークは見られない。一方、図６Ｂに示されているように、送液ポンプ１４Ｂで気泡の混入が発生した後は、送液ポンプ１４Ｂの駆動周波数に由来するピークのみが大きく立っていることがわかる。
【００４５】
上記検証より、送液圧力の周波数解析により、特定の送液ポンプにおける気泡の混入に起因した送液不良の有無を検知できることがわかる。
【００４６】
以上において説明した実施例では、２つの送液ポンプ１４Ａ及び１４Ｂを備えた送液システム２、２’を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、３以上の送液ポンプを備えた送液システムに対しても同様に適用することができる。すなわち、上記実施例は本発明に係る送液システムの実施形態の一例を示したに過ぎない。本発明に係る送液システムの実施形態は以下のとおりである。
【００４７】
本発明に係る送液システムの実施形態は、互いに独立して動作して共通の流路中で移動相を送液する複数の送液ポンプと、前記流路中の送液圧力を検出するための圧力センサと、前記圧力センサにより検出される送液圧力を周期的に取り込み、前記複数の送液ポンプのそれぞれの駆動周期と関連する前記送液圧力の変動を検出することにより前記複数の送液ポンプのいずれかによる送液不良を検知するように構成された送液不良検知部と、を備えている。
【００４８】
本発明に係る送液システムの実施形態の第１態様では、前記流路中での移動相の送液流量に対する前記複数の送液ポンプのそれぞれの寄与率を求め、前記複数の送液ポンプのそれぞれについて、送液不良が発生したときの前記流路中の送液圧力の変動幅の基準値を、前記寄与率を用いて決定するように構成された基準値決定部を備え、前記送液不良検知部は、前記複数の送液ポンプのそれぞれについて、前記送液ポンプの１駆動周期内の前記送液圧力の変動幅を求め、求めた前記変動幅と前記基準値決定部により決定された各基準値とを用いて送液不良を検知するように構成されている。このような態様により、それぞれの前記送液ポンプの寄与率を考慮した基準値を用いた高精度な脈動の検出を行なうことができる。
【００４９】
上記第１態様の具体例として、前記送液不良検知部は、前記変動幅が前記基準値決定部により決定された基準値を超えている周期の連続数が所定の基準回数を超えたことを条件として脈動を検出する脈動検出ステップと、前記脈動検出ステップで前記脈動を検出したときに、前記送液ポンプの送液不良を検知する送液不良検知ステップと、をその順に実行するように構成されていてもよい。
【００５０】
上記具体例のさらなる具体的態様例として、前記送液ポンプは、相補的に駆動される２台のプランジャポンプを備えたダブルプランジャポンプであり、前記送液不良検知部は、前記脈動検出ステップにおいて、前記２台のプランジャポンプのうちの一方の吐出動作の開始点と終了点の前記送液圧力の差分を第１変動値として求め、前記２台のプランジャポンプのうちの他方の吐出動作の開始点と終了点の前記送液圧力の差分を第２変動値として求め、前記第１変動値と前記第２変動値を用いて前記変動幅を求めるように構成されている例が挙げられる。このような具体的態様例によれば、前記送液ポンプの一方のプランジャポンプの吐出動作中の送液圧力の変動と、他方のプランジャポンプの吐出動作中の送液圧力の変動を考慮して脈動の検出を行なうことができるので、より正確に気泡の混入に起因した脈動の検出を行なうことができる。
【００５１】
上記具体的態様例において、前記送液不良検知部は、前記脈動検出ステップにおいて、前記第１変動値と前記第２変動値のどちらか一方のみが正の値である周期のみを前記変動幅が前記基準値決定部により決定された基準値を超えている周期としてカウントするように構成することができる。ダブルプランジャポンプのうち一方のプランジャポンプに気泡が混入した場合、一方のプランジャポンプの吐出動作中は送液圧力が降下し、他方のプランジャポンプの吐出動作中は送液圧力が上昇するため、前記第１変動値と前記第２変動値は互いに異なる符号の値となる。したがって、前記第１変動値と前記第２変動値のどちらか一方のみが正の値である周期のみを脈動の１周期としてカウントすることで、より正確に脈動の検出を行なうことができる。
【００５２】
本発明に係る送液システムの実施形態の第２態様では、前記送液不良検知部は、前記脈動検出ステップの前に、前記複数の送液ポンプのそれぞれについて、前記送液ポンプの前記駆動周期に基づいて設定された時間当たりの送液圧力の降下幅を算出する圧力降下算出ステップと、前記圧力降下算出ステップで算出した降下幅が前記基準値決定部により決定された基準値を超えたときに脈動発生のトリガーとして検出するトリガー検出ステップと、を実行し、前記トリガー検出ステップで前記トリガーを検出した後で、脈動判定ステップを実行するように構成されている。このような態様により、前記送液ポンプの１駆動周期内における送液圧力の詳細な変動を読み取ることができないような場合でも、送液圧力の急激な降下を検出することができる。移動相の組成の変化により前記送液ポンプの１駆動周期内での送液圧力の変化は起こり得るが、そのような場合でも前記送液ポンプにおける気泡の混入に起因した送液圧力の急激な低下は起こらないので、上記のトリガー検出ステップを導入することによって、移動相の組成変化等に起因する送液圧力の変化を気泡の混入に起因した脈動と誤検知することを防止することができる。
【００５３】
本発明に係る送液システムの実施形態の第３態様では、前記圧力センサにより検出される送液圧力の変動の周波数解析を実行するように構成された周波数解析部を備え、前記送液不良検知部は、前記周波数解析で得られた解析結果において送液圧力の変動が特定の周波数をもって発生しているときに前記送液ポンプのいずれかにおける送液不良を検知するように構成されている。
【００５４】
上記第３態様において、前記送液不良検知部は、前記周波数解析で得られた解析結果において前記送液圧力の変動周波数を特定するとともに前記複数の送液ポンプのそれぞれの駆動周波数を求め、特定した前記変動周波数と前記複数の送液ポンプのそれぞれの前記駆動周波数とを比較することにより、送液不良の発生している前記送液ポンプを特定するように構成されていてもよい。これにより、気泡の混入が発生した送液ポンプを容易に特定することができ、その後の対処も容易になる。
【符号の説明】
【００５５】
２、２’      送液システム
４      試料注入部
６      分離カラム
８      検出器
１０      制御装置
１２      流路
１４Ａ，１４Ｂ      送液ポンプ
１６Ａ，１６Ｂ      圧力センサ
１８      基準値決定部
２０，２８      送液不良検知部
２２      ミキサ
２４      切替バルブ
２６      周波数解析部
【図１】
2020183654.tif 000004
【図２】
2020183654.tif 000005
【図３】
2020183654.tif 000006
【図４】
2020183654.tif 000007
【図５】
2020183654.tif 000008
【図６Ａ】
2020183654.tif 000009
【図６Ｂ】
2020183654.tif 000010
【図７】
2020183654.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和3年8月20日(2021.8.20)
【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】
互いに独立して動作して共通の流路に向けて移動相を送液する複数の送液ポンプと、
前記各送液ポンプの送液圧力を検出するために前記各送液ポンプと前記共通の流路との間にそれぞれ配置された複数の圧力センサと、
前記各圧力センサにより検出される送液圧力を周期的に取り込み、前記複数の送液ポンプのいずれかの動作速度に起因する大きさ又は周波数の前記送液圧力の変動を検出することにより前記複数の送液ポンプによる送液不良を検知するように構成された送液不良検知部と、を備えた液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項２】
前記共通の流路中での移動相の送液流量に対する前記複数の送液ポンプのそれぞれの寄与率を求め、前記複数の送液ポンプのそれぞれについて、送液不良が発生したときの前記送液圧力の変動幅の基準値を、前記寄与率を用いて決定するように構成された基準値決定部を備え、
前記送液不良検知部は、前記複数の送液ポンプのそれぞれについて、前記送液ポンプの一定駆動周期内の前記送液圧力の変動幅を求め、求めた前記変動幅と前記基準値決定部により決定された各基準値とを用いて送液不良を検知するように構成されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項３】
前記送液不良検知部は、前記変動幅が前記基準値決定部により決定された基準値を超えている周期の連続数が所定の基準回数を超えたことを条件として脈動を検出する脈動検出ステップと、
前記脈動検出ステップで前記脈動を検出したときに、前記送液ポンプの送液不良を検知する送液不良検知ステップと、をその順に実行するように構成されている、請求項２に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項４】
前記送液ポンプは、相補的に駆動される２台のプランジャポンプを備えたダブルプランジャポンプであり、
前記送液不良検知部は、前記脈動検出ステップにおいて、前記２台のプランジャポンプのうちの一方の吐出動作の開始点と終了点の前記送液圧力の差分を第１変動値として求め、前記２台のプランジャポンプのうちの他方の吐出動作の開始点と終了点の前記送液圧力の差分を第２変動値として求め、前記第１変動値と前記第２変動値を用いて前記変動幅を求めるように構成されている、請求項３に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項５】
前記送液不良検知部は、前記脈動検出ステップにおいて、前記第１変動値と前記第２変動値のどちらか一方のみが正の値である周期のみを前記変動幅が前記基準値決定部により決定された基準値を超えている周期としてカウントするように構成されている、請求項４に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項６】
前記送液不良検知部は、前記脈動検出ステップの前に、前記複数の送液ポンプのそれぞれについて、
前記送液ポンプの前記駆動周期に基づいて設定された時間当たりの送液圧力の降下幅を算出する圧力降下算出ステップと、
前記圧力降下算出ステップで算出した降下幅が前記基準値決定部により決定された基準値を超えたときに脈動発生のトリガーとして検出するトリガー検出ステップと、を実行し、
前記トリガー検出ステップで前記トリガーを検出した後で、脈動判定ステップを実行するように構成されている、請求項１から５のいずれか一項に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項７】
前記圧力センサにより検出される送液圧力の変動の周波数解析を実行するように構成された周波数解析部を備え、
前記送液不良検知部は、前記周波数解析で得られた解析結果において送液圧力の変動が特定の周波数をもって発生しているときに前記送液ポンプにおける送液不良を検知するように構成されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【請求項８】
前記送液不良検知部は、前記周波数解析で得られた解析結果において前記送液圧力の変動周波数を特定するとともに前記複数の送液ポンプのそれぞれの駆動周波数を求め、特定した前記変動周波数と前記複数の送液ポンプのそれぞれの前記駆動周波数とを比較することにより、送液不良の発生している前記送液ポンプを特定するように構成されている、請求項７に記載の液体クロマトグラフ用送液システム。
【国際調査報告】
2020183654.tif 000012
2020183654.tif 000013
2020183654.tif 000014
2020183654.tif 000015