JP2007327847A - グラジェント送液方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】グラジェント送液に於ける初期溶液のＡ液がＢ液側に流入する余地を極力無くし、両液の境界面での液の侵入を抑える。これにより、グラジェント設定の開始時、分離されず検出されるはずのピークが失われるのを避ける。
【解決手段】ポンプユニットとバルブより成る送液部２つ以上を一つのキーバルブにて連結させる。キーバルブの切換えにより、各送液部より交互に又は順番に送液する。キーバルブの２つのポート間に溶液混合部を設ける。キーバルブの切換えにより、溶液混合部にその両端から溶液が入り、両溶液の接触混合が行なわれる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、グラジェント送液方法及び装置に関するものである。特に、高圧グラジェントにおける溶液混合に効果を発揮する改善に関するものである。

液体クロマトグラフィーに於いては、分析時間の短縮や分離の改善、ピーク形状の改善のために移動相の組成を変化させながら、試料成分を分離、溶出させるグラジェント溶離法を用いる。又、グラジェントの作成方法には、低圧混合方式（低圧グラジェント）と高圧混合方式（高圧グラジェント）がある。

低圧グラジェントは、電磁弁などを用いて溶液の混合比率を変化させながらポンプの入口側で溶液を混合して、後にカラムへ送液する方法である。
一方、高圧グラジェントは２つ以上のポンプを用いて、それぞれのポンプの流量を調節し、ポンプの出口側で溶液を混合し送液する方法である。

従来からの方法として、高圧グラジェントに於いては、異なる種類の溶液を送液する複数の送液ユニットの送出口から配管をのばし、その配管同士をコネクタを介し、接合・混合し、カラムなどのクロマトグラフィーシステムに送液している。ここでは、送液部αから送液される初期溶液を「Ａ液」とし、送液部βから送液される第２溶液を「Ｂ液」として説明する。

Ａ液：Ｂ液が１００％：０％からグラジェント送液を開始する場合、まず初期組成であるＡ：Ｂ＝１００％：０％の状態でクロマトグラフィーシステムに送液を行ない、装置及びカラム等の安定を待つ必要がある。（平衡化行程）。この行程に於いては、送液部αからＡ液が設定流量の１００％送液され、送液部βからはＢ液が設定流量の０％、つまり送液されていない状態になる。
この際、溶液の合流が起こる溶液混合部に於いては、理想的には図１Ａに示すように、コネクタ内部の境界面においてＢ液は停止している状態で、Ａ液の全量がシステムに送液されるはずである。
しかし、実際はグラジェント送液が、開始時はＡ液のみが送液される状態であるため、Ａ液がＢ液を置換し、Ｂ液流路内に流入する現象が発生する。又、液の境界においては拡散のために、流路内において相互の液の混合が起こる（図２Ａ）。

この現象によって、理論的には時間経過に沿って、Ａ液：Ｂ液の組成を直線的に推移させるプログラム（図１Ｂ）を使用しても、実際にはＢ液の送出され始める段階では、Ｂ液の配管内に浸入したＡ液が送出されるため、Ａ液がほぼ１００％の組成でシステムに送液される。これは、グラジェント開始時間（立ち上がり）の遅延を示す。又、この状態で送液を続けると、Ｂ液配管内に浸入していたＡ液が全て送出された後、Ｂ液が送出される事になる。しかし、Ｂ液側に浸入したＡ液を送出するまでにかかった時間分、グラジェントプログラムは進行しているため、実質的にシステムにＢ液が送出し始める時には、プログラムの途中の段階の設定でＢ液の送液が開始されることになる。
つまり、本来ならば図１Ｂに示すように直線的な溶液組成で移行するはずが、図２Ｂに示すようにある時間まではＢ液の送出はほとんどなく、その後急激に設定流量のＢ液が送出されるため、Ｂ液の割合が急激に増加する事になる。

この現象により、本来ならグラジェント設定の開始付近に分離され、検出されるはずであったピークが、急激なグラジェントの立ち上がりにより、分離されずに検出されてしまうという事になる。

このような現象を回避するためには、最も望ましくは２液の混合部の境界面において、他方への溶液の浸入を完全に防ぐことである。つまり、グラジェント開始以前の相互の溶液の接触を持たせないことである。しかし、実際は境界面での液の相互浸入を完全に防止することは困難である。

Ｂ液側流路への浸入を防ぐ（減少させる）方法として、特開２００４−６１１１９（特許文献１）では、「溶媒を送液する溶媒流路の溶媒混合部近傍に、該流路を開閉可能な開閉手段を備えたことを特徴とするグラジェント送液装置」が提案されている。これによれば、「溶媒混合部近傍に開閉手段を設けた事により、前記した課題である初期溶媒の第二溶媒流路への流入を大幅に抑制できる。即ち、初期溶媒の流入はバルブの手前までの小容量の領域に抑えることができ、バルブから定量ポンプ間の比較的大きな容量を占める流路部分へ初期溶媒が流入する事はない。」と主張されている。

しかしながら、この提案に於いてもバルブと溶液混合部間に距離があり、小容量の流入は避けることが出来ない。近時、使用されている毛管カラムを使用するＨＰＬＣに於いては、従来のクロマトグラフィーに於いては無視しても良いような微細な流量や溶液組成の変化であっても、ナノ、ミクロの流量を扱う液体クロマトグラフィーにとっては、極めて大きな乱れとなってしまう。従来技術では、毛管カラムを使用する連続した流量変化のない流体流を求められる技術に対処することは困難である。

特開２００４−２７１４０９（特許文献２）では、第１，第２ポンプからの流路、試料導入部への流路が接続され、且溶液を一時的に保留する第１及び第２のサンプリングループを備えた流路切換手段を有し、この流路切換手段により、第１ポンプから溶液を第１サンプリングループに送液しながら、第２ポンプにより第２サンプリングループ内の溶液を試料導入側へ押し出す第１状態と、第１のポンプから溶液を第２サンプリングループに送液しながら、第２ポンプにより第１サンプリングループ内の溶液を試料導入側へ押し出す第２状態とを交互に繰り返す装置を提案している。

しかし、この装置に於いては、溶液の浸入は第１ポンプのみ、溶液の押し出しは第２ポンプのみと定まっており、この間のグラジェント送液も極めて段階的にならざるを得ず、尚且、前記の問題を解決することは出来ない。

特開２００４−６１１１９号公報 特開２００４−２７１４０９号公報

本発明は、液体クロマトグラフィー分析に於ける移動相の組成を変化させつつ、試料成分の分離、溶出を行なうグラジェント送液に於いて、基本的に移動相たる初期溶液のＡ液の第２溶液Ｂ液側への流入を防止する事を目的とする。このために、初期溶液のＡ液がＢ液側に流入する余地を極力無くすこと、即ち初期溶液のＡ液のＢ液側への流入の起こり得る空間をほとんど無くすこと、それにより両液の境界面での液の相互浸入を最小限に抑えることを目的とする。

又、本発明は初期溶液の流入の抑制効果を最大にするため、流路の遮断に使用する開閉手段と溶液混合部間に距離を置かない装置を得ることを目的とする。

又、これによりグラジェント開始の遅れを最小限に抑えると共に、Ｂ液の割合の急激な増加による急激なグラジェントの立ち上がりを最小限にし、溶液の混合比率を設定値に近づけることを目的とする。

又、このＢ液の急激な立ち上がりによるグラジェント設定の開始付近に、分離されず、検出されるはずのピークが失われてしまうのを避けることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決し目的を達成するため、第一に、ポンプユニットとバルブより成る送液部２つ以上を１つのキーバルブにて連結し、各送液部より混合比率に従って送液する如く構成したグラジェント送液システムに於いて、キーバルブの二つのポートと連通して溶液混合部を設け、キーバルブの切り換えにより溶液混合部にその両端から溶液が入り、両溶液の接触混合が行われることを特徴とするグラジェント送液方法を提案する。

又、第ニに、ポンプユニットとバルブより成る送液部２つ以上をキーバルブにて連結し、各送液部より混合比率に従って送液する如くしたグラジェント送液システムに於いて、キーバルブの切り換えにより連続的に混合溶液を送液することを特徴とするグラジェント送液方法を提案する。

又、第三に、キーバルブの切り換えにより、初期溶液と第２溶液を隔絶することを特徴とするグラジェント送液方法を提案する。

又、第四に、ポンプユニットとバルブより成る送液部２つ以上を１つのキーバルブにて連結し、両送液部より交互に送液する如く構成したグラジェント送液システムに於いて、キーバルブの２つのポート間に、ポートに連通して溶液混合部を設け、該溶液混合部を介して、分析システムへ送液する如くしたことを特徴とするグラジェント送液装置を提案する。

又、第五に、２つ以上の送液部をキーバルブに連結すると共に、キーバルブより初期溶液を送液する送液部αをキーバルブのポートを介して、溶液混合部に連通し、第２液を送液する送液部βをキーバルブにて止める第１状態と、初期溶液を送液する送液部αをキーバルブのポートを介して溶液混合部に連通し、第２液を送液する送液部２をキーバルブのポートを介して溶液混合部に連通する第２状態とを交互に実行することを特徴とするグラジェント送液装置を提案する。

又、第六に、キーバルブの初期溶液の出口ポートと第２液の出口ポートに溶液混合部口部を連結させたことを特徴とするグラジェント送液装置を提案する。

又、第七に、受取りシステムへの圧力を測定する圧力センサーを溶液の供給流路に設け、各送液部の少なくとも一のポンプユニットとバルブを介して、連通する溶液の吸入流路にポンプユニット及び吸入流路内の圧力を測定する圧力センサーを設けると共に、送液部βとキーバルブに連通する流路Ｕの圧力を測定する圧力センサーを設けることを特徴とするグラジェント送液装置を提案する。

又、第八に、受取りシステムの供給流路に設けた圧力センサーとキーバルブ間の供給流路にキーバルブに連通した試料導入ユニットを設けたことを特徴とするグラジェント送液装置を提案する。

又、第九に、キーバルブと各送液部間の流路に、それぞれ３方ジョイントを設置し、該３方ジョイントと各送液部の吸入流路に設けたスイッチングバルブ間に、それぞれ流路を連通形成させたことを特徴とするグラジェント送液装置を提案する。

本発明によれば、液体クロマトグラフィー分析に於ける溶液等の送液、移動相の組成を変化させつつ送液する所謂グラジェント送液に於いて、基本的に移動相たる初期溶液のＡ液の第２溶液Ｂ液側への流入を防止することが出来る。特に、初期溶液Ａ液のＢ液側への浸入の起こりうる空間をほとんど無くしたキーバルブと溶液混合部の構成により、両液の境界面での液の相互浸入を最小限に抑えることが出来る。

又、これによりグラジェント開始の遅れを最小限に抑えることができ、Ｂ液の割合の急激な増加による急激なグラジェントの立ち上がりを最小限にし、溶液の混合比率を設定値に近づけることが出来る。そして、このＢ液の急激な立ち上がりによるグラジェント設定開始付近に、分離されず、検出されるはずのピークが失われて了うのを防止することが出来る。

以下図に示す実施例により、本発明を説明する。
バルブ１８は開閉手段としてのキーバルブで、多方バルブ、ここでは一例として６方スイッチングバルブ（以降、キーバルブと称する）を使用する。それぞれのポートをＩ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶ，Ｖ，ＶＩとする。バルブポジション１（図３）では、各ポートＩＩとＩＩＩ、ＩＶとＶ、ＶＩとＩがそれぞれ連通している状態とする。バルブポジション２（図４）では、各ポートＩとＩＩ、ＩＩＩとＩＶ、ＶとＶＩがそれぞれ連通している状態とする。

まず、Ａ液（初期溶液）を送液する送液部αをバルブポートＩに接続し、Ｂ液（第２溶液）を送液する送液部βをポートＶに接続する。ポートＩＩとＶＩからの流路２，３をそれぞれ溶液混合具Ｑの入口部ｑ２，ｑ３に接続し、溶液混合具Ｑの出口部q４をクロマトグラフィーシステムＸ１に接続してある。この際、ポートＩＩ，ＶＩから溶液混合具Ｑまでの流路２，３の配管の内容量を十分小さくする事により、溶液の浸入を最小限に抑制することが出来る。最後にバルブポートＩＩＩとＩＶは、プラグ栓により流路を遮断する。

Ａ液（初期溶液）：Ｂ液（第２溶液）＝１００％：０％から始めるグラジェント分析の際のバルブ及び送液部の動作は、以下のように行なわれる。
（１）バルブポジション１の状態で、送液部αからＡ液を設定流量で送液する（システムの平衡化、図３）。
１）送液部αから送出されたＡ液は、キーバルブ１８のポートＩからキーバルブ１８内に入り、ポートＶＩから出て、溶液混合具Ｑを介して、クロマトグラフィーシステムＸ１に導入される（図中塗りつぶし矢印）。
２）送液部βからの流路は、キーバルブポートＩＶ，Ｖが連通するが、ポートＩＶは閉鎖されているため、Ｂ液の流路は遮断されている。この状態で、Ｂ液の送液の準備としてシステム圧力と同じ圧力になるようにＢ液の加圧が行なわれる（Ｂ液の予備加圧）（図中縞矢印）。
（２）バルブポジション２に切り換えると同時に、B液を設定流量で送液開始する（グラジェント開始、図４）。
１）Ａ液はバルブのポートＩからキーバルブ１８内に入り、ポートＩＩから出て、溶液混合具Ｑにより、Ｂ液と混合しクロマトグラフィーシステムＸ１に導入される（図中塗りつぶし矢印）。
２）Ｂ液はバルブポートＶからキーバルブ１８内に入り、ポートＶＩから出て、溶液混合Ｑにより、Ａ液と混合しクロマトグラフィーシステムＸ１に導入される（図中縞矢印）。
（３）以降、Ａ液，Ｂ液共にグラジェントプログラムに沿って送液される。

今回使用したキーバルブ１８は、流路としての溝が掘られたローターを回転することにより、ポート間を連通する。そのローターの回転により、バルブポジション１もしくはバルブポジション２の何れかの形態をとる。
この回転をバルブポジション１から２への切替えは、反時計回り（６０度）で行ない、バルブポジション２から１への切替えを時計回り（６０度）で行なう事により、ポジション１の時にポートＩＶ，Ｖを連通していた流路は、バルブポジション２の時はポートＶ，ＶＩを連通するようになる。Ｂ液はポートＶから入るため、上記の流路は、ポジション１および２の両ポジションともに同一溶液（Ｂ液）の流路となる。

同様の関係はバルブポジション１におけるポートＶＩ，Ｉ間の流路（バルブポジション２ではポートＩ，ＩＩ間）でも、同様に切替えが起こってもＡ液しか流れない。
このように、バルブの流路に同じ溶液しか通過しないため、流路に残存した異なる溶液同士がバルブ流路内で接触することが防げる。

つまり、このバルブを用いる事により、Ａ液とＢ液の接触はバルブの切り替わりによって初めて行なわれる事になるため、従来のようにＡ液のみ送液されている状態における境界面において、溶液同士の置換や拡散による混合などの現象は発生しない。

つまり、バルブを切り替え、Ｂ液も送液される状態になって初めて、Ａ液，Ｂ液の接触境界面が発生する。この段階においては、液の相互置換が起こる可能性があるが、Ａ液，Ｂ液ともに送出されている段階であり、また合流部たる溶液混合部Ｑに到達するまで配管容量を小さくする事により、混合・置換は短時間しかおき得ない。

これにより、図２Ｂで示したような多段階のグラジェントカーブにはなり得ず、図１Ｂの如き直線状のグラジェントカーブが実現できる。この構造を用いた場合に、グラジェントカーブに及ぼす影響としては、バルブポジションが２に切替わり、Ｂ液が送液開始され、その液が溶液混合部Ｑに到達するまでにかかる時間分、グラジェント開始時間（立ち上がり）の遅延となる事である。然し、溶液混合具の溶液混合部Ｑまでの配管による遅延であるため、配管の容量を微小にする事により、遅延も微小とできる。

本発明の送液機構は、基本機構を示す図５により説明する。本発明高圧グラジェント送液システムにおける送液装置の基本機構は、キーバルブ１８により連結された送液部αと送液部βから構成される。前記送液部αは、流路Ｗを介して多方弁としての８方スイッチングバルブ５０のポートＡから前記キーバルブ１８のポートＩに接続される。また、前記送液部βは流路Ｕを介して、８方スイッチングバルブ５１のポートＩから前記キーバルブ１８のポートＶに接続される。
又、本発明の送液機構は、送液部βは単数について説明するが、複数を用いることは可能である。

圧力センサー３０，４０，４１，３１は、圧力を電気的な信号に変換する半導体素子またはピエゾ素子（圧電素子）からなる検知部、前記検知部をケーシングするケース、検知した信号を出力・増幅するための内蔵回路から構成されている。また、該圧力センサーは、流体の流れる流路、インレットとアウトレット、配管接続部を有する。この圧力センサーは、圧力を計測しようとする流路に用いられる配管の一部として接続してもよく、その配管にかかる圧力を測定し、電気的な信号として出力される。

制御部８０は、圧力センサー３０，４０，４１，３１からの圧力情報（センサーからの信号）、プランジャーの位置情報（駆動部からの信号）、ユーザーが指定した流速などの入力情報（インターフェースからの信号）を基に記憶し、内部での演算を行ない、プランジャーを駆動するリニアアクチュエーター９０，９１，９２，９３及びスイッチングバルブ５０，５１，１８を動作させる信号を出力する機構の全体を合わせたコンピューターを制御部８０と呼ぶ。

送液部αは、ポンプユニット１００，１０１及びスイッチングバルブ５０より成り、ポンプユニット１００，１０１は夫々のポンプチャンバー１１０，１２０内を往復動し、且ポンプシール１５０，１５１されるプランジャー１３０，１３１と該プランジャー１３０，１３１を駆動するリニアアクチュエーター９０，９１により構成される。これらポンプユニット１００，１０１のプランジャー１３０，１３１を駆動するリニアアクチュエーター９０，９１は、外部からの電気的信号により駆動させ、ステップモーター、マイクロステップモーター等を使用し、減速歯車モジュールや軸受、ナット等による直線運動変換機構等の従来各種公知機構を使用して、往復動を行なう。

ポンプユニット１００，１０１は、スイッチングバルブ５０の夫々ポートＣ，Ｇに接続してある。スイッチングバルブ５０は、ここでは多方弁たる８方弁を使用している。スイッチングバルブ５０のポートＥには、吸入流路Ｙが接続され、該吸入流路Ｙには、内部圧力センサー４０を介してスイッチングバルブ６０がそのポートａに接続され、スイッチングバルブ６０のポートｃには、溶液Ａを貯蔵する溶液貯蔵槽７０を連通してある。スイッチングバルブ６０には、そのポートｅに排出流路Ｚ、例えばトレインチューブが連結してある。

送液部βは、ポンプユニット１０２，１０３及びスイッチングバルブ５１より成り、ポンプユニット１０２，１０３は夫々ポンプチャンバー１１１，１２１内を往復動し、且ポンプシール１６０，１６１されるプランジャー１４０，１４１と該プランジャー１４０，１４１を駆動するアクチュエーター９２，９３により構成される。これらポンプユニット１０２，１０３のプランジャー１４０，１４１を駆動するリニアアクチュエーター９２，９３は、ステップモーター、マイクロステップモーター等を使用し、減速歯車モジュールや軸受、ナット等による直線運動変換機構等の従来各種公知機構を使用して、往復動を行なう。

ポンプユニット１０２，１０３は、スイッチングバルブ５１のポートＫ，Ｏに夫々接続してある。スイッチングバルブ５１は、ここでは多方弁たる８方弁を使用している。スイッチングバルブ５１のポートＭには、吸入流路Ｙ１が接続され、該吸入流路Ｙ１には内部圧力センサー４１を介して、スイッチングバルブ６１がそのポートｆに接続され、スイッチングバルブ６１のポートｈには、溶液Ｂを貯蔵する溶液貯蔵槽７１が連通してある。スイッチングバルブ６１には、そのポートｊには排出流路Ｚ１、例えばドレインチューブが連結してある。

送液部αは、流体またはその混合物を送るポンプユニット１００、ポンプユニット１０１、流路Ｙの内部圧力およびポンプユニット１００とポンプユニット１０１の内部圧力を観測する内部圧力センサー４０、流路Ｙと前記ポンプユニット１００もしくは前記ポンプユニット１０１、または前記流路Ｙと前記ポンプユニット１００もしくは前記ポンプユニット１０１を接続するための８方スイッチングバルブ５０、前記流路Ｙと溶液貯蔵槽７０の接続、または前記流路Ｙと前記溶液貯蔵槽７０の隔離を可能とする１−４方または１−３方スイッチングバルブ６０、前記ポンプユニット１００と前記ポンプユニット１０１とのポンプチャンバー１１０と１２０内に往復運動するプランジャー１３０と１４０を駆動するリニアアクチュエーター９０と９１、前記スイッチングバルブ５０と前記スイッチングバルブ６０の切り換え、前記プランジャー１３０と１３１の往復運動を制御部８０により、制御されるように構成されている。

送液部βは、流体またはその混合物を送る前記ポンプユニット１０２、前記ポンプユニット１０３、流路Ｙ１の内部圧力およびポンプユニット１０２またはポンプユニット１０３の内部圧力を観測する圧力センサー４１、流路Ｕと前記ポンプユニット１０２もしくは前記ポンプユニット１０３、または前記流路Ｙ１と前記ポンプユニット１０２もしくは前記ポンプユニット１０３を接続するためのスイッチングバルブ５１、前記流路Ｙ１と溶液貯蔵槽７１の接続、または前記流路Ｙ１と前記溶液貯蔵槽７１の隔離を可能とする１−４方または１−３方スイッチングバルブ６１、前記ポンプユニット１０２と前記ポンプユニット１０３とのポンプチャンバー１１１と１２１内に往復運動するプランジャー１３１と１４１を駆動するリニアアクチュエーター９２と９３、前記キーバルブ５１と前記キーバルブ６１の切り換え、前記プランジャー１４０と１４１の往復運動を制御する制御部８０により、制御されるように構成されている。

高圧グラジェント送液システムにおける送液システムの基本機構の動作および制御キーバルブ１８により連結された送液部αと送液部βにより、構成されるグラジェント送液システムにおける送液装置の基本機構に関した基本動作および制御は、制御部８０によりロジック的に制御される。

本送液システムはグラジェント送液を行なうために、条件によってポンプユニット１００とポンプユニット１０１から構成されている送液部α、またはポンプユニット１０２とポンプユニット１０３から構成されている送液部βは、クロマトグラフィーシステムＸ１へ送液する際に、一方のプランジャーが送液しない時には、もう一方のプランジャーが必ずしも送液するとは限らない。

高圧グラジェント送液の初期組成が、溶液Ａ：溶液Ｂ＝１００％：０％になる場合
グラジェントプログラムをスタートさせる際に、溶液Ａだけがクロマトグラフィーシステムへ供給され、溶液Ｂを送液する送液部が、送液中の前記送液部とクロマトグラフィーシステムから隔絶されている。但し、溶液Ｂの送液部は、システム圧力を目標としてプランジャーの前進により２つのポンプチャンバー内の溶液Ｂとも加圧し、待機する。図５に示しているシステムを例としてグラジェント送液システムにおける送液システムの基本機構の動作および制御を述べる。

キーバルブ１８のポートＩＩＩとＩＶが、プラグ線で密栓され、ポートＩ，ＶＩ間が連通の状態で、溶液Ａが流路Ｗと流路Ｘを順次に経て、送液部αのポンプユニット１００またはポンプユニット１０１からクロマトグラフィーシステムＸ１へ供給される。この時、送液部αのポンプユニット１００またはポンプユニット１０１のどちらかが圧力センサー３０により、モニタリングされたシステム圧力を目標としながら、流路Ｘとポンプユニット１００またはポンプユニット１０１のどちらか一方の加圧された内部圧力が同等になるように、プランジャー１３０またはプランジャー１３１の前進により、ポンプチャンバー１１０またはポンプチャンバー１２０内の溶離液Ａを加圧し、待機する。この際、この内部圧力は圧力センサー４０により測定され、制御部８０に送られている。

同時に、送液部βのポンプユニット１０２がポートＩ，Ｊ、Ｋ，Ｌ間が連通されたスイッチングバルブ５１を介して、流路Ｕに連通している。流路Ｕは、スイッチングバルブ１８に連結するが、前記キーバルブ１８のポートＶ，ＶＩ間が連通しておらず、ポートＩＶが密栓されているため、送液部αとクロマトグラフィーシステムＸ１から隔絶されている。送液部βのポンプユニット１０３がポートＭ，Ｎ，Ｐ，Ｏ間が連通されたスイッチングバルブ５１を介して、流路Ｙ１に連通している。送液部βのポンプユニット１０２とポンプユニット１０３ともシステムへの送液が開始していないが、前記のシステム圧力を目標として、プランジャーの前進によりポンプチャンバー１１１またはポンプチャンバー１２１内の溶離液Ｂを加圧し、待機する。システム圧力が平衡化または再平衡化され、グラジェントプログラムをスタートさせると、キーバルブ１８は切り換わり、ポートＶ，ＶＩ間が連通し、流路Ｕと流路Ｗがキーバルブ１８を介して連通されると同時に、送液部αと送液部βともグラジェントプログラムに従って、ロジック的に制御部８０により制御され、流路Ｘ（クロマトグラフィーシステムＸ１）へ送液される。

高圧グラジェント送液の初期組成が、溶液Ａ：溶液Ｂ＝１００％：０％にならない場合
グラジェントプログラムをスタートさせる際に、溶液Ａと溶液Ｂともプログラムの所定割合に従って、クロマトグラフィーシステムへ供給される。図５に示しているシステムを例として、グラジェント送液システムにおける送液システムの基本機構の動作および制御を述べる。

６方スイッチングバルブたるキーバルブ１８のポートＩＩＩとＩＶが、プラグ栓で密栓され、ポートＩ，ＩＩ間が連通の状態で、溶液Ａが流路Ｗと流路Ｘを順次に経て、送液部αのポンプユニット１００またはポンプユニット１０１からクロマトグラフィーシステムへ供給される。また、キーバルブ１８のポートＶ，ＶＩ間も連通の状態で、溶液Ｂが流路Ｕと圧力センサー３１を経て、送液部βのポンプユニット１０２またはポンプユニット１０３から送出され、溶液混合部Ｑで溶液Ａと合流し、溶液Ａと溶液Ｂが溶液混合部Ｑから混合しながら、クロマトグラフィーシステムへ供給される。

そのときに、送液部αのポンプユニット１００またはポンプユニット１０１のどちらかが圧力センサー３０により、モニタリングされたシステム圧力を目標としながら、流路Ｘとポンプユニット１００またはポンプユニット１０１のどちらかの内部圧力が同等になるように、プランジャー１３０またはプランジャー１３１の前進により、溶液Ａを加圧し待機する。

同時に、送液部βのポンプユニット１０２またはポンプユニット１０３のどちらかが圧力センサー３１により、モニタリングされたシステム圧力を目標としながら、流路Ｘとポンプユニット１０２またはポンプユニット１０３のどちらかの内部圧力が同等になるように、プランジャー１４０またはプランジャー１４１の前進により、溶液Ｂを加圧し待機する。

送液部αのポンプユニット１００またはポンプユニット１０１のどちらかが、１ストロークの送液を終えた直後に，待機側のポンプユニット１０１又は１００が送液し始め、グラジェントプログラムに従いながら、連続的にクロマトグラフィーシステムＸ１へ溶液Ａを供給する。同様に、送液部βのポンプユニット１０２またはポンプユニット１０３のどちらかが１ストロークの送液を終えた直後に、待機側のポンプユニットが送液し始め、グラジェントプログラムに従いながら、連続的にクロマトグラフィーシステムＸ１へ溶液Ｂを供給する。

高圧グラジェント送液システムにおける送液装置の基本機構における圧力センサーの相互校正について、説明する。
クロマトグラフィーシステム圧力をモニタリングするシステム圧力センサーと各ポンプユニットの内部圧力を観測する内部圧力センサーは、圧力センサー校正のための流路を利用して、実際に使用されるクロマトグラフィーシステムＸ１の分離・分析条件で校正することができる。

高圧グラジェント送液システムに於いて、送液装置の圧力センサーの相互校正を行なうことが出来る。図６に示すように、キーバルブたるバルブ１８と各送液部α，βのスイッチングバルブ５０及び５１間の流路Ｗ及び流路Ｕに、それぞれ３方ジョイント１９０，１９１を設ける。該３方ジョイント１９０，１９１とそれぞれ送液部α，βの給入流路Ｙ及びＹ１に設けたスイッチングバルブ６０及び６１の間に、流路Ｓ及び流路Ｔを接続させる。

圧力センサー３０，３１，４０，４１の相互校正が、下記の手順に基づいたプログラムにより自動的に行える。
（ａ）スイッチングバルブ５０とスイッチングバルブ５１とは、ポートＦ，Ｇ間、Ａ，Ｈ間、Ｂ，Ｃ間、Ｄ，Ｅ間およびポートＮ，Ｏ間、Ｉ，Ｐ間、Ｊ，Ｋ間、Ｌ，Ｍ間がそれぞれ連通される状態に切替える。スイッチングバルブ５０と５１が切り換えられた後に、スイッチングバルブ６０と６１も直ちにポートａ，ｃ間、ｆ，ｈ間が連通される状態に切り換えられ、ポンプユニット１００と１０２がプランジャー１３０と１４０の後退により、それぞれ溶液貯蔵槽７０と７１から溶液を吸引する。
（ｂ）ポンプユニット１００と１０２が吸引を終えた後に、プランジャー１３０と１４０が停止した後にスイッチングバルブ５０と５１が切り換えられ、ポートＧ，Ｈ間、Ｅ，Ｆ間およびポートＯ，Ｐ間、Ｍ，Ｎ間がそれぞれ連通される。スイッチングバルブ６０と６１は切り換えなく、ポートａ，ｃ間およびｆ，ｈ間が連通されたままで、ポンプユニット１０１と１０３がプランジャー１３１と１４１の後退により、それぞれ溶液貯蔵槽７０と７１から溶媒を吸引する。ポンプユニット１０１と１０３が吸引を終える。
（ｃ）スイッチングバルブ６０と６１は、ポートａ，ｃ間およびｆ，ｈ間が連通された状態からポートａ，ｂ間およびｆ，ｇ間が連通される状態に切り換えられる。
（ｄ）キーバルブ１８は、ポートＩ，ＩＩ間とＶ，ＶＩ間が連通される状態に切り替わる。
（ｅ）ポンプユニット１００とポンプユニット１０２、またはポンプユニット１０１とポンプユニット１０３のどちらかまたは両方が溶液貯蔵槽７０と７１をそれぞれクロマトグラフィーシステムに連続に送出する。
（ｆ）そのときに、圧力センサー３０，３１，４０，４１が連通するので、同一システム圧力を感受する。システム圧力が安定した後に、圧力センサー３０，３１，４０，４１の出力を比較し、同一出力レベルに校正する。

高圧グラジェント溶出システムにおける本システムにおいては、サンプルバンドの拡散に悪影響を与えることがないように、内ボリュームの小さいシステム圧力センサー３０と溶液混合具Ｑの間に、試料導入ユニット１７を設けて構成している（図７）。前記の試料導入ユニット１７は、マニュアルインジェクターまたは自動的に試料をクロマトグラフィーシステムに注入できるオートサンプラーであり、送液部αと（または）送液部βから送出される溶液（移動相）により、試料導入ユニットにロードされたサンプルを分離カラムへ導入させる。

試料導入ユニット１７以外に、本システムの基本構成は図５に示したシステムの基本機構１とは同じとなる。また、図６に示したようにシステムの基本機構にも圧力センサーの構成流路を導入することも可能となる。

溶液混合部の模式図 上記模式図による溶液の組成変化図 従来の溶液混合部の模式図 上記模式図による溶液の組成変化図 本発明一実施例要部拡大一作動説明図 同上他作動説明図 本発明一実施例概略説明図 本発明他実施例概略説明図 本発明他実施例概略説明図

符号の説明

２ 流路
３ 流路
１７ 試料導入ユニット
１８ キーバルブ
３０ 圧力センサー
３１ 圧力センサー
４０ 圧力センサー
４１ 圧力センサー
５０ スイッチングバルブ
５１ スイッチングバルブ
６０ スイッチングバルブ
６１ スイッチングバルブ
７０ 溶液貯蔵槽
７１ 溶液貯蔵槽
８０ 制御部
９０ リニアアクチュエーター
９１ リニアアクチュエーター
９２ リニアアクチュエーター
９３ リニアアクチュエーター
１００ ポンプユニット
１０１ ポンプユニット
１０２ ポンプユニット
１０３ ポンプユニット
１１０ ポンプチャンバー
１１１ ポンプチャンバー
１２０ ポンプチャンバー
１２１ ポンプチャンバー
１３０ プランジャー
１３１ プランジャー
１４０ プランジャー
１４１ プランジャー
１５０ ポンプシール
１５１ ポンプシール
１９０ ３方ジョイント
１９１ ３方ジョイント
Ｑ 溶液混合具
Ｕ 流路
Ｗ 溶液流路
Ｘ 供給流路
Ｘ１ クロマトグラフィーシステム
Ｙ 吸入流路
Ｚ 排出流路
Ｚ１ 排出流路
ａ ポート
ｃ ポート
ｅ ポート
ｆ ポート
ｈ ポート
ｊ ポート
ｑ２ 入口部
ｑ３ 入口部
ｑ４ 出口部
α 送液部
β 送液部
Ｉ ポート
ＩＩ ポート
ＩＩＩ ポート
ＩＶ ポート
Ｖ ポート
ＶＩ ポート

Claims (9)

1. ポンプユニットとバルブより成る送液部２つ以上を１つのキーバルブにて連結し、各送液部より混合比率に従って送液する如く構成したグラジェント送液システムに於いて、キーバルブの二つのポートと連通して溶液混合部を設け、キーバルブの切り換えにより溶液混合部にその両端から溶液が入り、両溶液の接触混合が行われることを特徴とするグラジェント送液方法。
2. ポンプユニットとバルブより成る送液部２つ以上をキーバルブにて連結し、各送液部より混合比率に従って送液する如くしたグラジェント送液システムに於いて、キーバルブの切り換えにより連続的に混合溶液を送液することを特徴とする請求項１記載のグラジェント送液方法。
3. キーバルブの切り換えにより、初期溶液と第２溶液を隔絶することを特徴とする請求項１又は２に記載のグラジェント送液方法。
4. ポンプユニットとバルブより成る送液部２つ以上を１つのキーバルブにて連結し、両送液部より混合比率に従って、送液する如く構成したグラジェント送液システムに於いて、キーバルブの２つのポート間に、ポートに連通して溶液混合部を設け、該溶液混合部を介して分析システムへ送液する如くしたことを特徴とするグラジェント送液装置。
5. ２つ以上の送液部をキーバルブに連結すると共に、キーバルブより初期溶液を送液する送液部αをキーバルブのポートを介して、溶液混合部に連通し、第２液を送液する送液部βをキーバルブにて止める第１状態と、初期溶液を送液する送液部αをキーバルブのポートを介して溶液混合部に連通し、第２液を送液する送液部βをキーバルブのポートを介して溶液混合部に連通する第２状態とを交互に実行することを特徴とする請求項４記載のグラジェント送液装置。
6. キーバルブの初期溶液の出口ポートと第２液の出口ポートに溶液混合部口部を連結させたことを特徴とする請求項４及び５記載のグラジェント送液装置。
7. 受取りシステムへの圧力を測定する圧力センサーを溶液の供給流路に設け、各送液部の少なくとも一のポンプユニットとキーバルブを介して、連通する溶液の吸入流路にポンプユニット及び吸入流路内の圧力を測定する圧力センサーを設けると共に、送液部βとキーバルブに連通する流路Ｕの圧力を測定する圧力センサーを設けることを特徴とする請求項４乃至６記載のグラジェント送液装置。
8. 受取りシステムの供給流路に設けた圧力センサーとキーバルブ間の供給流路にキーバルブに連通した試料導入ユニットを設けたことを特徴とする請求項４乃至７記載のグラジェント送液装置。
9. キーバルブと各送液部間の流路に、それぞれ３方ジョイントを設置し、該３方ジョイントと各送液部の吸入流路に設けたスイッチングバルブ間に、それぞれ流路を連通形成させたとを特徴とする請求項４乃至８記載のグラジェント送液装置。

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