JP2000275229A

JP2000275229A - 脱気装置

Info

Publication number: JP2000275229A
Application number: JP11084376A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Saito; 利徳斎藤
Original assignee: MOORE KK
Current assignee: MOORE KK
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-06
Also published as: US6319398B1

Abstract

(57)【要約】【課題】高範囲の流速と高効率かつ小型化可能な脱気装
置を提供する。【解決手段】気体透過性の偏平チューブ２０１を中間真
空空間４０１を周回させて構成した脱気モジュールと、
この偏平チューブを収納する真空チャンバーとから構成
し、脱気モジュールを構成する偏平チューブ２０１に溶
液を流通させることにより、当該溶液中に溶存する気体
成分を偏平チューブ２０１から上記中間真空空間４０１
および外部真空空間４０２、４０３を収容する真空チャ
ンバーに透過させて除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脱気モジュールに
係り、特に液体クロマトグラフィーで分離、分析する溶
液中に溶存する気体成分を除去して微量かつ精密な高速
送液を可能とした高速液体クロマトグラフィー用の脱気
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】与えられたサンプルの構成成分を分離す
るために用いられる高速（精密）液体クロマトグラフィ
ー（ＨＰＬＣ）は、その精度が益々高精度化される傾向
にある。

【０００３】一般に、この種のＨＰＬＣでは、貯留容器
から送液ポンプにより溶液を吸入し、これをサンプル注
入バルブを介して分離カラムを含む検出手段に送液す
る。

【０００４】図１５は高速液体クロマトグラフィーのシ
ステム構成を説明する模式図であって、第１容器（溶液
の貯留容器）１に貯留してある溶液２は配管３を介して
ポンプ５の汲み上げにより脱気装置４を通して脱気され
た後、サンプル注入バルブ（オートサンプラー）６→カ
ラム７→検出器８に通過し、検出器８からの溶液は廃液
１０として第２容器９に廃棄される。図中の矢印は送液
方向を示す。

【０００５】検出器８で検出されたデータはデータ処理
装置１１に転送されて、所要のデータ処理を施し、可視
あるいはコンピユータ処理可能なデータ形態として提供
され、かつ保存される。

【０００６】なお、カラム７は外部温度の影響を防止す
るために恒温槽７Ａに収納されており、また、送液ポン
プ５とサンプル注入バルブ６の制御はシステムコントロ
ーラ１２により行われる。

【０００７】送液ポンプ５の前段に設置された脱気装置
４は、当該送液ポンプ５によって第１容器１から吸い上
げる溶液２に溶存する気体を除去することで、安定した
送液と正確な分析を行うようにしている。

【０００８】なお、この種の高精度液体クロマトグラフ
ィーを構成する他の部材およびシステム全体の機能は既
知であるので、説明は省略する。

【０００９】上記したように、液体を高圧かつ微量の送
液で高い送液精度を行う高速・高精度の液体クロマトグ
ラフィー（セミミクロＨＰＬＣ、マイクロＨＰＬＣ）で
は、その送液ポンプ５の送液安定性を確保する目的で、
送液ポンプ５の吸入側に脱気装置４を設置するのが一般
的になっている。

【００１０】この種の脱気装置を設置することの目的
は、溶液中に溶存している不要気体を除去することにあ
る。脱気は、使用する溶液に対して不活性で気体の透過
性を有するテフロン系を好適とする材質の細管（チュー
ブ）を用い、この細管（以下、テフロンチューブあるい
は単にチューブと称する）の内側に溶液を流し、その外
側を減圧することによって溶液中の気体成分の選択的除
去が可能となる。

【００１１】送液ポンプは気体成分が除去された溶液を
吸入し、吐出することによって初めて安定なマクロ送液
が実現される。

【００１２】また、キャピラリ電気泳動クロマトグラフ
ィー（ＣＥＣ）は次世代のＨＰＬＣとして期待される技
術であるが、このＨＰＬＣでは送液ポンプといったユニ
ットを必要としないが、脱気装置は必要である。

【００１３】ＣＥＣ方式のＨＰＬＣでは、溶液の移動は
カラムに高電圧をかけることによって生じる電気浸透流
によって行われる。このとき、溶液はジュール熱によっ
て加熱を受けて温度が上昇する。溶液中に溶存酸素があ
ると、この熱によって気泡が発生する。

【００１４】キャピラリカラムの中で気泡が発生すると
電流が流れなくなり、分離不能に陥ってしまう。ＣＥＣ
方式のＨＰＬＣで使用される溶液の量は極微量で、セミ
ミクロＨＰＬＣよりもさらに微量となる。そおため、さ
らに微量で高性能な脱気装置が要請される。

【００１５】図１６は円形チューブ方式の脱気モジュー
ルを用いた従来の脱気装置の一構成例を説明する模式図
である。図１５で説明したように、第１容器１からの溶
液は送液ポンプ５で配管３１を通って汲み上げられる
が、この配管３１の送液ポンプ５の前段に脱気装置４Ｂ
を設置する。

【００１６】脱気装置４Ｂは真空ポンプ１５で排気され
る真空チャンバー１３の内部に脱気モジュール１６を設
置し、真空チャンバー１３の出口の配管４１に送液ポン
プ５を接続する。

【００１７】脱気モジュール１６は両端をマルチコネク
タ１６ａ，１６ｂに連結した多数のテフロンチューブか
らなるガス透過膜で構成され、テフロンチューブ内を通
過する際に溶液中に溶存している気体を真空チャンバー
１３に排出させる。これにより、送液ポンプ５の吸引時
の送液ポンプ５での気泡の発生を防止する。

【００１８】この脱気装置を微量送液用に偏向しようと
する場合、問題が生じる。この問題は、脱気モジュール
の内部体積とモジュールの構造に分けられる。

【００１９】脱気モジュールの内部体積は標準的な大き
さで１２ミリリットルの容積を持っている。この体積は
セミミクロＨＰＬＣでは大きすぎる体積となる。

【００２０】セミミクロＨＰＬＣの流速は毎分０．１〜
０．２ミリリットルであるから、脱気モジュールが通過
するのに、単純に計算して６０〜１２０分を要する。こ
の種の分析作業においては、この時間はかなり長い時間
である。

【００２１】一方、脱気モジュールの構造上の問題は、
次のようなものである。すなわち、典型的な脱気モジュ
ールのテフロンチューブは、長さが２．５ｍのものが１
８本束にした構造を有し、液体は各チューブに分配され
た状態で各々のテフロンチューブを流れる構造となって
いる。

【００２２】各チューブの流動抵抗は全く同じではない
ので、溶液がチューブを通過する速度は各チューブで異
なったものとなる。この流速の違いによって脱気モジュ
ールの内部の溶液が完全に置換されるのに要する時間は
上記の６０〜１２０分よりも長くなる。

【００２３】このような脱気モジュールの構造で生じる
問題を解決するものとして、本出願人は、次に説明する
ような脱気装置を提案している。

【００２４】図１７は従来の脱気装置の他の構成例を説
明する薄膜シート方式の脱気モジュールの模式図であ
る。また、図１８は図１７のＡ−Ａ線に沿って切断した
断面図である。

【００２５】同図において、１００は脱気装置を構成す
る脱気モジュールを示す。この脱気モジュールは真空チ
ャンバー（密閉筺体）に収容されて用いられるが、ここ
では図示を省略してある。

【００２６】図１７と図１８において、脱気モジュール
１００は２枚のテフロンシート１０１ａ，１０１ｂの周
縁にスペーサ１０３を介在させ、両テフロンシート１０
１ａ，１０１ｂの上にステンレスメッシュ部材１０２
ａ，１０２ｂを密接させ、上下の保持枠１０６，１０７
で挟持し、固定ネジ１０８の締め付けで一体に固定して
ある。

【００２７】この固定によって、２枚のテフロンシート
の周縁は密着し、両者の間に内部空間が形成された袋状
部材が形成される。この袋状部材の内部空間に溶液を導
入し、導出するための導入口１０４と導出口１０５が一
方（図の上側）のテフロンシート１０１ａ側に設けてあ
る。

【００２８】溶液の導入口１０４は短冊状のテフロンシ
ート１０１ａの一方の短辺側に設けられ、溶液の導出口
１０５は同短冊状のテフロンシート１０１ａの他方の短
辺側に設けられて、両者の間に脱気に寄与する溶液流路
を確保している。

【００２９】この導入口１０４と導出口１０５は、テフ
ロンシート１０１ａとステンレスメッシュ部材１０２ａ
に貫通させて形成した開口に設置したコネクタ１０９と
締結部品１１０で構成され、コネクタ１０９の露出部分
に外部と連通する配管が接続される。なお、このコネク
タ１０９はテフロン樹脂で形成するのが望ましいが、他
の耐有機溶剤性を持つ材料であればどのようなものでも
よい。

【００３０】テフロンシートは線径の小さな高精度ステ
ンレス繊維を用いたメッシュ部材で保持されているの
で、膜厚が薄く、機械的に弱いものでも使用可能であ
る。脱気効果は膜厚に逆比例するので、膜厚を薄くして
ステンレスメッシュ部材でサポートすることにより、図
１６で説明した脱気モジュールよりも脱気効率を大幅に
向上することができる。

【００３１】溶液は導入口１０４から導入され、２枚の
テフロンシート１０１ａ，１０１ｂで形成された袋状の
狭い隙間で成る内部空間を導出口１０５方向に移動す
る。この移動は、導出口１０５に配管を介して接続した
ポンプの汲み上げ動作で行われる。

【００３２】溶液は導入口１０４から導出口１０５方向
に移動する間に、両テフロンシート１０１ａ，１０１ｂ
で形成された袋状部材の内部空間に広がり、図示しない
真空ポンプによる真空チャンバー内の減圧で、溶存して
いる気体成分が両テフロンシート１０１ａ，１０１ｂの
壁を透過して当該真空チャンバー内に拡散する。

【００３３】この型式の脱気装置の脱気モジュールは、
テフロンシートを真空チャンバー内で保持するため、ホ
ルダーが比較的大きくなり、テフロンシートの面積を大
きくすることが難しい。そのため、脱気装置の脱気可能
な流速の上限が小さくなり、使用上の制約が大きくな
る。

【００３４】また、テフロンシートに液体の導入口（入
口）と導出口（出口）用のコネクタを直接取り付けるた
め、２枚のシート間のギャップをある一定の間隔（例え
ば、０．８ｍｍ）以下に小さくすることが出来ず、脱気
モジュールの効率を向上できないことが流速を増やせな
い原因となっている。

【００３５】

【発明が解決しようとする課題】セミミクロＨＰＬＣ、
あるいはミクロＨＰＬＣのクロマトグラフィーシステム
を高範囲の流速と高効率に適合させるためには、脱気装
置の体積を現行装置より数分の１（例えば、５分の１）
にする必要なある。

【００３６】また、脱気装置を構成する脱気モジュール
は、溶液の置換効率が良いものにしなければならない。
セミミクロＨＰＬＣで使用するにあたっては、脱気モジ
ュールの流量キャパシテイーは毎分１ミリリットルまで
対応できることが望ましい。このことによって、従来型
のＨＰＬＣの分析条件までは対応可能となる。

【００３７】上記の条件を満足させるためには、従来型
のテフロンチューブを用いる脱気モジュール構造で内部
体積を１／５にしただけでは期待する性能を実現するこ
とは不可能である。また、テフロンシートを用いたフラ
ット型の脱気モジュール構造では、従来のＨＰＬＣの分
析領域までカバーすることは困難である。

【００３８】本発明の目的は、上記従来技術の諸問題を
解消して、高範囲の流速と高効率かつ小型化可能な脱気
装置を提供することにある。

【００３９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、比較的大径のテフロンチューブをフラッ
トに変形させた偏平型マイクロフラットチューブを用い
た脱気モジュールを採用した。

【００４０】脱気モジュールの流量キャパシティーの点
からチューブ型が有効であり、脱気効率の最大到達効率
を考えると偏平型が有利となるので、両者の利点を合わ
せ持った形状としたのが偏平型マイクロフラットチュー
ブの脱気モジュールである。

【００４１】本発明の代表的な構成を記述すれば、下記
のとおりである。すなわち、（１）貯留容器から送液ポンプにより溶液を吸入し、吸
入した溶液に溶存する気体を除去した後、サンプル注入
バルブを介して分離カラムを含む検出手段に送液するた
めに、前記貯留容器と前記送液ポンプの間に設置する高
速液体クロマトグラフィー用の脱気装置であって、前記
脱気装置を、気体透過性の偏平チューブから構成した脱
気モジュールと、この偏平チューブを収納する真空チャ
ンバーとから構成し、前記脱気モジュールを構成する偏
平チューブに前記溶液を流通させることにより、当該溶
液中に溶存する気体成分を前記偏平チューブから前記真
空チャンバーに透過させて除去することを特徴とする。

【００４２】（２）貯留容器から送液ポンプにより溶液
を吸入し、吸入した溶液に溶存する気体を除去した後、
サンプル注入バルブを介して分離カラムを含む検出手段
に送液するために、前記貯留容器と前記送液ポンプの間
に設置する高速液体クロマトグラフィー用の脱気装置で
あって、前記脱気装置を、平らな螺旋状に巻回した偏平
チューブ配列体と、前記偏平チューブ配列体の中間真空
空間側とその外部空間側にそれぞれ配置したメッシュシ
ートと、前記各メッシュシートと前記偏平チューブ配列
体とを所定形状に固定するフレームとを備えた脱気モジ
ュールと、前記脱気モジュールを収容する真空チャンバ
ーとから構成したことを特徴とする。

【００４３】（３）貯留容器から送液ポンプにより溶液
を吸入し、吸入した溶液に溶存する気体を除去した後、
サンプル注入バルブを介して分離カラムを含む検出手段
に送液するために、前記貯留容器と前記送液ポンプの間
に設置する高速液体クロマトグラフィー用の脱気装置で
あって、２枚のメッシュシートの間に配列した偏平チュ
ーブと前記２枚のメッシュシートの両面側かつ周辺に積
層した２枚のフレームとで構成した第１のサブモジュー
ルおよび第２のサブモジュールとを所定の間隔を保持す
るスペーサを介して一体に固定してなり、前記偏平チュ
ーブが前記第１のサブフレームと第２のサブフレーム間
を周回する単一チューブで構成してなることを特徴とす
る脱気モジュールと、前記脱気モジュールを収容する真
空チャンバーとから構成したことを特徴とする。

【００４４】なお、上記（２）（３）の構成における偏
平チューブは、元々偏平断面を有するチューブでもよい
が、円形断面のチューブを２枚のフレームおよび２枚の
メッシュシートの押圧で変形させて偏平断面とするのが
現実的である。

【００４５】また、偏平チューブは、第１のサブモジュ
ールと第２のサブモジュール間を平らな螺旋状に周回さ
せ、第１のサブモジュールと第２のサブモジュールのそ
れぞれをサブスペーサで偏平チューブの形状を保持させ
て各２枚のフレームで固定した後、第１のサブモジュー
ルと第２のサブモジュールをスペーサを介して所定の間
隔で一体に固定する。

【００４６】第１のサブモジュールと第２のサブモジュ
ールのそれぞれの固定、および両サブモジュールの一体
的固定は４枚のフレームの周囲で貫通する共通のネジを
用いるのが好ましい。

【００４７】図１は本発明による脱気装置を構成する脱
気モジュールを構成する偏平チューブの概念図であり
（ａ）は偏平チューブ、（ｂ）は偏平チューブの配置構
造の基本原理を説明する模式図である。

【００４８】図１（ａ）に示したように、本発明による
脱気装置を構成する脱気モジュールは、断面が偏平であ
り、円形断面をもつ大径のチューブを押し潰して偏平化
して構成するのが好適である。

【００４９】この偏平チューブ２０１は図示しない真空
チャンバーの中で平らな螺旋状に周回させて中間真空空
間４０１を形成するごとく配置される。そして、真空チ
ャンバーの内部で、この中間真空空間４０１に関して偏
平チューブ２０１の反対側に外部真空空間４０２と４０
３とが形成され、中間真空空間４０１と外部真空空間４
０２と４０３が偏平チューブ２０１から透過する気体を
放散させる空間を構成する。

【００５０】次に、上記本発明の基本構成の作用効果に
ついて説明する。脱気効率を考える上で、通過する溶液
から脱気作用を受けるための脱気モジュールの内部体積
Ｖに対する当該モジュールの表面積Ｓの比率ＲＳ（表面
積／溶液体積＝Ｓ／Ｖ）は重要なパラメータとなる。

【００５１】理論的にはＲＳが大きければ大きい程よい
と言うことになる。特に、脱気のキャパシティーを決め
る時に重要なパラメータとなる。

【００５２】図２は従来の細管式のチューブ方式（円形
チューブ方式）の脱気モジュールを用いる脱気装置とシ
ート方式の脱気モジュールを用いる脱気装置のチャンネ
ル（溶液通過路）のＲＳを比較したＳ／Ｖ特性図であ
る。同図中、Ｄはチューブの内径ｍｍ、Ｚはシートの内
壁間ギャップｍｍ、Ｓはモジュールの表面積ｃｍ²、Ｖ
はモジュールの内部体積ｃｍ³を示す。

【００５３】チューブ方式の場合、当該チューブの内径
をＤｍｍとするとＲＳは４０／Ｄとなる。一方、シート
方式の場合は、シート間ギャップをｚｍｍとすると、Ｒ
Ｓは２０／ｚとなる。

【００５４】図３は円形チューブ方式の脱気モジュール
の表面積／溶液体積（Ｓ／Ｖ）の計算の説明図である。
ここで、Ｌは円形チューブの長さ（ｍｍ）、Ｄは当該チ
ューブの内径（ｍｍ）、ｒは内半径（ｍｍ）である。

【００５５】すなわち、Ｓ＝２πＲＬ×１０^-2（ｃｍ²）Ｖ＝πｒ²Ｌ×１０^-3（ｃｍ³）Ｓ／Ｖ＝（２πＲＬ×１０^-2）／（πｒ²Ｌ×１０^-3）＝２０／ｒ＝４０／Ｄここで、ｒ＝０．３ｍｍ、Ｌ＝２．５×１０^-3×１８
（ｍｍ）：長さが２．５ｍのチューブの１８本束とす
る。

【００５６】図４は薄膜シート方式の脱気モジュールの
表面積／溶液体積（Ｓ／Ｖ）の計算の説明図である。こ
こで、ｘはシートの幅（ｍｍ）、ｙはシートの長さ（ｍ
ｍ）、ｚはシート間ギャップ（ｍｍ）である。

【００５７】すなわち、Ｓ＝ｘ×ｙ×１０²×２Ｖ＝ｘ×ｙ×ｚ×１０^-3 Ｓ／Ｖ＝（ｘ×ｙ×１０²×２）／（ｘ×ｙ×ｚ×１０^-3）＝２０／ｚ上記の計算から、円形チューブ方式とシート方式とを比
較すると、円形チューブ方式の方がシート方式よりも約
弐杯効率がよいことが分かる。

【００５８】図５は円形チューブ方式と本発明の偏平チ
ューブ方式の各脱気モジュールのＲＳを比較したＳ／Ｖ
特性図である。図中、Ｓ１は円形チューブの断面積（ｍ
ｍ²）、２ｒはその内径（ｍｍ）、Ｓ２は偏平チューブ
の断面積（ｍｍ²）、ｄはその内壁間ギャップ（ｍｍ）
を示す。

【００５９】両者のＲＳの比は両者の表面積が同じなの
で、ＲＳの比は両者の断面積の比となる。

【００６０】図６は円形チューブ方式と偏平チューブ方
式の脱気モジュールの表面積／溶液体積（Ｓ／Ｖ）の計
算の説明図である。図中、（ａ）は円形チューブ方式、
（ｂ）は偏平チューブ方式の模式断面図を示す。

【００６１】（ａ）の円形チューブ方式では、断面積Ｓ
１＝πｒ²、断面の円周Ｌ１＝２πｒである。

【００６２】一方、（ｂ）の偏平チューブ方式では、断
面積Ｓ２＝π（ｄ／２）²＋Ｌ・ｄｄ、断面の周りの長
さＬ２＝２π（ｄ／２）＋２（Ｌ＋ｄ）である。

【００６３】Ｌ１＝Ｌ２より、２πｒ＝２π（ｄ／２）Ｌ＝πｒ−ｄπ／２・・・・・（１）面積比Ｓ１／Ｓ２＝Ｒとすると、Ｒ＝Ｓ１／Ｓ２＝πｒ²／（１／４πｄ²＋Ｌ・ｄ）＝４πｒ²／（πｄ²＋４Ｌ・ｄ）（１）を代入して、＝４πｒ²／（４ｒｄ−ｄ²）・・・・・（２）ｄが十分に小さいと、＝ｒ／ｄ・・・・・（３）以上のことから、ＲＳ（円形チューブ）／ＲＳ（偏平チューブ）＝Ｓ１／
Ｓ２＝４πｒ²／（４ｒｄ−ｄ²）となる。

【００６４】チューブを偏平にした偏平チューブでは、
脱気に関与する表面積は全く変化しないで内部体積のみ
が変化することになる。偏平チューブでは表面積が一定
で内部体積が減少して行くことになる。

【００６５】ＲＳの比は偏平チューブのギャップｄに依
存し、ｄが小さくなるにつれて急激に大きくなることを
示している。

【００６６】このように、偏平チューブ方式はＲＳを飛
躍的に増大させることが可能になる。内部体積に対する
表面積という関係では、円形チューブよりも偏平チュー
ブの方がはるかに有利となる。

【００６７】脱気装置の脱気効率の上限を決める重要な
パラメータは、偏平チューブ方式の脱気モジュールでは
内壁間ギャップｄであり、円形チューブ方式ではチュー
ブの内径Ｄである。

【００６８】なお、上記の計算に関して、内半径ｒを
０．７５、０．３とし、偏平チューブの内壁間ギャップ
ｄを変えた場合の断面の周りの長さＬ２と偏平チューブ
の断面積Ｓ２の比、円形チューブの断面積Ｓ１と偏平チ
ューブの断面積Ｓ２の比をそれぞれ表１、表２、表３に
示した。

【００６９】

【表１】

【００７０】

【表２】

【００７１】

【表３】

【００７２】図７は偏平チューブ方式の脱気モジュール
における内壁間ギャップｄと脱気効率の関係を説明する
模式図である。偏平チューブの内壁２０１を形成する２
枚のテフロン膜の間を流れる溶液は、図７に放物線流と
して示したような放物線状の線速をもつ層流と考えられ
る。

【００７３】このような溶液の流れの状況下で、溶液中
の溶存酸素が除去されるメカニズムは次のようなステッ
プで進行するものと考えられる。

【００７４】ステップＡ：この状態は溶液に酸素が溶け
た状態で、酸素はギャップ内に均一に分布している。

【００７５】ステップＢ：脱気モジュールの外側は真空
となっていて、テフロン膜の内側近傍の酸素はテフロン
膜に溶け、膜内を拡散して当該膜の外側から真空中へ拡
散していく。このとき、テフロン膜の内側近傍の酸素濃
度は小さくなる。

【００７６】ステップＣ：ギャップ内部の酸素は自然拡
散によりテフロン膜の表面へと拡散していく。再び酸素
濃度は均一になり、ステップＡに近い状態になる。但
し、酸素の平均濃度は小さいものとなる。

【００７７】溶液が脱気モジュールの内部を通過する間
に上記３つのステップを繰り返すことにより、溶存酸素
はゼロに近づいていく。

【００７８】そして、３つのステップに要する時間が短
くなればなる程、酸素濃度は早くゼロに近づくことにな
る。

【００７９】この３つのステップの時間を短縮するに
は、先ずチャンネルのギャップ（ｄ）を小さくする必要
がある。

【００８０】チャンネルギャップ内部で溶液の流れの方
向に対して直角方向への溶存酸素の拡散に要する時間は
溶液の拡散係数から推定できる。この時間ｔは次式で示
される。

【００８１】ｔ＝Ｑ²／ＫＱ：距離（ｃｍ）、
Ｋ：拡散係数ｃｍ²／ｓこの式から１分間で溶存酸素がチャンネル内を拡散する
ときのギャップは、Ｑ＝（Ｋｔ）^1/2 であるので、ｔ＝６０、一般的な溶液の拡散係数をＫ＝
１０^-5ｃｍ²／ｓとすると、Ｑ＝２４５μｍとなる。

【００８２】距離Ｑはチャンネルギャップの１／２と考
えることができるので、チャンネルギャップの幅が４９
０μｍのとき、１分間で溶存酸素は均一に拡散すること
が可能となる。溶液が脱気モジュール内部を通過するの
に２０分を要するとすると、上記３つのステップが２０
回繰り返されることになる。

【００８３】１つのステップの除去率を２０％程度と考
えると、１０ステップで従来の脱気装置と同じ除去率に
なる。２０ステップで略々ゼロに近づく。現実的な問題
として、チャンネルギャップの大きさは流動抵抗とも関
係するので、チャンネルギャップｄは０．２〜０．５ｍ
ｍの間の設定になる。

【００８４】次に、テフロン膜を用いた場合の溶存酸素
の拡散について説明する。チャンネル内部の溶存酸素
は、先ずテフロン膜に溶解する。次に、溶解した酸素は
真空側へ拡散する。最後に、酸素は真空中に拡散してい
く。

【００８５】テフロン膜内の拡散係数は固体内での拡散
であるので、液体の拡散よりはるかに拡散係数は小さ
い。したがって、テフロン膜の厚みを薄くすることによ
って当該膜内の拡散時間を小さくすることができる。

【００８６】一般的な膜厚は２５０μｍ位であるが、こ
れを１５０μｍ程度にすると４０％の時間短縮が可能と
なる。拡散係数は温度に大きく依存するので、テフロン
膜を加熱することによって拡散係数を小さくすることが
できる。実験では、常温に対して５５°Ｃに加熱するこ
とにより拡散係数を約１／２にすることができる。そし
て、テフロン膜の膜厚と温度調節により、１／３程度に
改善できる。

【００８７】このテフロン膜での拡散条件の設定と前記
のチャンネルギャップｄとを最適化することにより、セ
ミミクロＨＰＬＣで使用される流速１００〜２００マイ
クロリットル／分で溶存酸素濃度がゼロＰＰＭに近い状
態になると推定される。

【００８８】このようにして、本発明によれば、高効率
かつ小型化可能な脱気装置を得ることが可能となる。

【００８９】以上は溶液（液体）中に溶存する気体成分
を酸素として説明したが、本発明はこれに限らず、種々
の液体中に溶存する様々な気体成分の除去についても同
様に適用できる。

【００９０】なお、本発明は上記の構成に限定されるも
のではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種
々の変更が可能である。

【００９１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

【００９２】図８は本発明による脱気装置を構成する脱
気モジュールの第１実施例を説明する平面図、図９は図
８のＡ−Ａ線に沿った断面図、図１０は図８の矢印Ｂ方
向からみた正面図である。

【００９３】また、図１１は本発明による脱気装置を構
成する脱気モジュールの第１実施例の偏平チューブの配
置を説明する模式図である。

【００９４】本実施例の脱気モジュールは同一構造の２
つのサブユニットを背中合わせに積層した構造を有す
る。すなわち、第１のサブユニット２００と第２のサブ
ユニット３００は同一構造であり、第１のサブユニット
２００側に溶液の流入口２０７を有し、第２のサブユニ
ット３００側に溶液の流出口３０７を有している。

【００９５】第１のサブユニット２００は偏平チューブ
（以下、フラットチューブとも言う）２０１を第２のサ
ブユニット３００側を経由した平らな螺旋状に巻回して
偏平チューブ配列体を形成し、この偏平チューブ配列体
の中間真空空間４０１側（第２のサブユニット３００と
の間の空間）とその外部真空空間（図１６の真空チャン
バー１３）側にそれぞれ配置したメッシュシート２０２
および２０３と、各メッシュシート２０２および２０３
と偏平チューブ配列体とを所定形状に固定するフレーム
（下フレーム２０４と上フレーム２０５）とから構成さ
れる。

【００９６】同様に、第２のサブユニット３００は偏平
チューブ（フラットチューブ）２０１を第１のサブユニ
ット２００側を経由した平らな螺旋状に巻回して偏平チ
ューブ配列体を形成し、この偏平チューブ配列体の中間
真空空間４０１側（第１のサブユニット２００との間の
空間）とその外部真空空間側にそれぞれ配置したメッシ
ュシート３０２および３０３と、各メッシュシート３０
２および３０３と偏平チューブ配列体とを所定形状に固
定するフレーム（下フレーム３０４と上フレーム３０
５）とから構成される。なお、第１のサブユニット２０
０と第２のサブユニット３００とを構成する偏平チュー
ブ配列体の偏平チューブの形状は各メッシュシート対
（２０２と２０３、３０２と３０３）の周辺に介挿した
サブスペーサ２０６、３０６で保持される。

【００９７】第１のサブユニット２００と第２のサブユ
ニット３００は、第１のサブユニット２００の下フレー
ム２０４と第２のサブユニット３００の上フレーム３０
５とをスペーサ４００を介して積層し、中間真空空間４
０１を形成するごとく複数のネジ４０４によって固定す
る。

【００９８】この脱気モジュールを構成するフラットチ
ューブ２０１は断面円形のチューブを第１のサブユニッ
ト２００と第２のサブユニット３００の間を周回するご
とく平らな螺旋形状となるように、両サブユニット２０
０と３００の間に中間真空空間４０１を形成するごとく
配列され、フレーム２０４と２０５、３０４と３０５に
よる固定時にメッシュ２０２と２０３、３０２と３０３
の間に介在するサブスペーサ２０６、３０６で偏平形状
とされ、これを維持している。

【００９９】図１０は第１のサブユニット２００と第２
のサブユニット３００を経由して巻回されるフラットチ
ューブの当該第１のサブユニット２００と第２のサブユ
ニット３００の橋絡部分を示している。この橋絡部分で
は、フラットチューブ２０１は対向するサブユニット側
に斜行して配列されている。図１１は断面図で示してあ
るが、この断面図はフラットチューブの引回し状態を模
式的に示すために、フラットチューブ２０１は連続して
示してある。

【０１００】図１０と図１１において、フラットチュー
ブの一端（第１のサブユニット側）は溶液の流入口２０
７、また他端（第２のサブユニット側）は溶液の流出口
３０７となっている。この溶液の流入口２０７と流出口
３０７では、フラットチューブ２０１は元の円形断面に
なっており、この部分に外部から溶液を導入し、外部に
排出する配管と接続するためのコネクターが結合され
る。

【０１０１】図１２はフラットチューブ配列体の平面
図、図１３は図１２のＣ−Ｃ断面でのフラットチューブ
内を流れる溶液方向の説明図である。図１２に示したよ
うに、フラットチューブ２０１は第１のサブユニットと
第２のサブユニットの間を周回して平らな螺旋状に配置
される。その端部での引回し形状は図１０に示したとお
りである。

【０１０２】そして、このフラットチューブ配列体の内
部を流れる溶液は、図１３に示したように第１のサブユ
ニットと第２のサブユニットとではが互いに逆な方向と
なっている。

【０１０３】図１４は溶液の流入口２０７と流出口３０
７に設けられるコネクタの１構造例の説明図である。フ
ラットチューブ２０１は溶液の流入口２０７と流出口３
０７で元の円形断面になっており、その開放端に中継コ
ネクタ２０８（３０８）が取り付けられ、外部の配管３
１（４１）に取り付けた本体コネクタ２０９（３０９）
を受けるようになっている。

【０１０４】本実施例の脱気装置は、その脱気モジュー
ルの特徴が、当該モジュールのチャンネルギャップがい
くら小さくなっても、コネクタには無関係であるという
点にある。

【０１０５】薄膜を用いる前記図１７、図１８で説明し
たような脱気モジュールでは、コネクタのフランジ部の
厚さによってチャンネルギャップが制限を受ける。これ
に対し本発明実施例では、上記したようにコネクタはチ
ャンネルギャップの大きさによって制限されることはな
い。

【０１０６】チャンネルギャップは、既に説明したとお
り、小さくすることにより大幅な効率向上が可能とな
り、セミミクロからミクロに移行するときに脱気装置の
性能は飛躍的に向上する。

【０１０７】また、本発明によれば、脱気モジュールを
構成するサブユニットが偏平チューブを周回するのみで
溶液の流路を形成できることから、その製造も容易であ
り、コストを上昇させることなく高効率の脱気装置を得
るとができる。

【０１０８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の円形断面をもつチューブや薄膜シートを用いる脱
気モジュールに代えて、元々が円形断面をもつ比較的大
径のチューブを周回させるのみで脱気モジュールを構成
でき、高範囲の流速と高効率かつ小型化可能な脱気装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による脱気装置を構成する脱気モジュー
ルを構成する偏平チューブの概念図である。

【図２】従来の細管式のチューブ方式の脱気モジュール
を用いる脱気装置とシート方式の脱気モジュールを用い
る脱気装置のチャンネルのＲＳを比較したＳ／Ｖ特性図
である。

【図３】円形チューブ方式の脱気モジュールの表面積／
溶液体積（Ｓ／Ｖ）の計算の説明図である。

【図４】薄膜シート方式の脱気モジュールの表面積／溶
液体積（Ｓ／Ｖ）の計算の説明図である。

【図５】円形チューブ方式と本発明の偏平チューブ方式
の各脱気モジュールのＲＳを比較したＳ／Ｖ特性図であ
る。

【図６】円形チューブ方式と偏平チューブ方式の脱気モ
ジュールの表面積／溶液体積（Ｓ／Ｖ）の計算の説明図
である。

【図７】偏平チューブ方式の脱気モジュールにおける内
壁間ギャップｄと脱気効率の関係を説明する模式図であ
る。

【図８】本発明による脱気装置を構成する脱気モジュー
ルの第１実施例を説明する平面図である。

【図９】図８のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

【図１０】図８の矢印Ｂ方向からみた正面図である。

【図１１】本発明による脱気装置を構成する脱気モジュ
ールの１実施例の偏平チューブの配置を説明する模式図
である。

【図１２】フラットチューブ配列体の平面図である。

【図１３】図１２のＣ−Ｃ断面でのフラットチューブ内
を流れる溶液方向の説明図である。

【図１４】溶液の流入口と流出口に設けられるコネクタ
の１構造例の説明図である。

【図１５】高速液体クロマトグラフィーのシステム構成
を説明する模式図である。

【図１６】円形チューブ方式の脱気モジュールを用いた
従来の脱気装置の一構成例を説明する模式図である。

【図１７】従来の脱気装置の他の構成例を説明する薄膜
シート方式の脱気モジュールの模式図である。

【図１８】図１７のＡ−Ａ線に沿って切断した断面図で
ある。

【符号の説明】

２００第１のサブユニット２０１偏平チューブ（フラットチューブ）２０２，２０３，３０２，３０３メッシュシート２０４，３０４下フレーム２０５，３０５上フレーム２０６，３０６サブスペーサ２０７流入口３００第２のサブユニット３０７流出口４０１中間真空空間４０１，４０３外部真空空間４０４ネジ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】貯留容器から送液ポンプにより溶液を吸入
し、吸入した溶液に溶存する気体を除去した後、サンプ
ル注入バルブを介して分離カラムを含む検出手段に送液
するために、前記貯留容器と前記送液ポンプの間に設置
する高速液体クロマトグラフィー用の脱気装置であっ
て、前記脱気装置を、気体透過性の偏平チューブから構成し
た脱気モジュールと、この偏平チューブを収容する真空
チャンバーとから構成し、前記脱気モジュールを構成す
る偏平チューブに前記溶液を流通させることにより、当
該溶液中に溶存する気体成分を前記偏平チューブから前
記真空チャンバーに透過させて除去することを特徴とす
る脱気装置。
【請求項２】貯留容器から送液ポンプにより溶液を吸入
し、吸入した溶液に溶存する気体を除去した後、サンプ
ル注入バルブを介して分離カラムを含む検出手段に送液
するために、前記貯留容器と前記送液ポンプの間に設置
する高速液体クロマトグラフィー用の脱気装置であっ
て、前記脱気装置を、平らな螺旋状に巻回した偏平チューブ
配列体と、前記偏平チューブ配列体の中間真空空間側と
その外部真空空間側にそれぞれ配置したメッシュシート
と、前記各メッシュシートと前記偏平チューブ配列体と
を所定形状に固定するフレームとを備えた脱気モジュー
ルと、前記中間真空空間と外部真空空間を収容して前記
脱気モジュールを収納する真空チャンバーとから構成し
たことを特徴とする脱気装置。
【請求項３】溶離液貯留容器から送液ポンプにより溶離
液を吸入し、吸入した溶離液に溶存する気体を除去した
後、サンプル注入バルブを介して分離カラムを含む検出
手段に送液するために、前記溶離液貯留容器と前記送液
ポンプの間に設置する高速液体クロマトグラフィー用の
脱気装置であって、２枚のメッシュシートの間に配列した偏平チューブと前
記２枚のメッシュシートの両面側かつ周辺に積層した２
枚のフレームとで構成した第１のサブモジュールおよび
第２のサブモジュールとを所定の間隔を保持するスペー
サを介して一体に固定してなり、前記偏平チューブが前
記第１のサブフレームと第２のサブフレーム間を周回す
る単一チューブで構成してなることを特徴とする脱気モ
ジュールと、前記脱気モジュールを収容する真空チャン
バーとから構成したことを特徴とする脱気装置。