JP6485300B2 - 送液装置及び液体クロマトグラフ - Google Patents

Description

本発明は、送液装置及び液体クロマトグラフに関するものである。

液体を用いる精密分析装置、例えば液体クロマトグラフにおいて、高圧で送液される移動相中の気泡は、ポンプの送液不良やベースラインの変動、ピークの変形など、分析結果に様々な影響を与える原因となる。このような分析結果に悪影響を及ぼす気泡の発生を抑制及び防止するために、移動相中の溶存ガスを除去する脱気装置が広く用いられている。

脱気装置の多くは、液体は透過せず気体のみを透過する材料からなる脱気チューブを内部に配置した脱気チャンバに真空ポンプを接続して脱気チャンバ内を減圧することで、脱気チューブ内に流通された移動相中の溶存気体を除去する構造になっている（例えば特許文献１を参照。）。

特開２００１−０８７６０１号公報

液体クロマトグラフィーでよく用いられる移動相としてアセトニトリルが知られている。アセトニトリルは、粒子が小さく、脱気チューブを透過する。移動相の送液流量が小さい場合は、脱気チャンバ内に液体がとどまる時間が長くなり、透過量が顕著になる。真空ポンプに複数のチャンバが接続されている場合、脱気チューブを透過したアセトニトリルは徐々にチャンバ内及び連結チューブ内に充満し、他のチャンバ内の脱気チューブに浸透する。例えば他の脱気チューブ内を流れる移動相が水の場合、水の一部にアセトニトリルが溶け込み、移動相の組成が変わる。これにより、溶出時間が早まったり、分析結果の再現性が悪化したりするなどの不具合が生じるという問題があった。

本発明は、脱気チューブ内から真空チャンバ内への液体粒子の透過を低減することを目的とするものである。

本発明の実施形態の送液装置は、気体を通し液体を通さない気体透過性材料からなる脱気チューブを内部にそれぞれ有する複数の真空チャンバ、上記真空チャンバに接続された真空流路、及び上記真空流路を介して上記真空チャンバに接続された真空ポンプを備えた脱気装置と、上記脱気チューブを介して液体を送液する送液ポンプと、上記真空ポンプと上記送液ポンプの動作を制御する送液制御部と、を備え、上記送液制御部は、上記送液ポンプの送液流量に応じて上記真空チャンバ内の真空度を変化させるものである。

本発明の実施形態の液体クロマトグラフは、本発明の実施形態の送液装置を備えたものである。

本発明の実施形態の送液装置及び液体クロマトグラフは、送液ポンプの送液流量に応じて真空チャンバ内の真空度を変化させるので、送液流量が少ない場合に真空チャンバ内の真空度を下げることができ、脱気チューブ内から真空チャンバ内への液体粒子の透過を低減することができる。

送液装置の一実施形態を備えた液体クロマトグラフの一実施形態を説明するための概略的な構成図である。 脱気装置を説明するための概略的な構成図である。 送液装置の他の実施形態を備えた液体クロマトグラフの他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。

本発明の実施形態の送液装置において、例えば、複数の上記送液ポンプを備え、上記送液ポンプは上記脱気チューブごとに設けられており、上記送液制御部は、複数の上記送液ポンプの合計送液流量に応じて上記真空度を変化させるようにしてもよい。これにより、脱気装置内での脱気チューブからの液体粒子の透過を低減した、高圧グラジエント方式の液体クロマトグラフ用の送液装置を実現できる。

また、例えば、複数の上記脱気チューブは１つの上記送液ポンプに接続されており、上記脱気チューブと上記送液ポンプの間に電磁弁がそれぞれ設けられているようにしてもよい。これにより、脱気装置内での脱気チューブからの液体粒子の透過を低減した、低圧グラジエント方式の液体クロマトグラフ用の送液装置を実現できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
図１は、送液装置の一実施形態を備えた液体クロマトグラフの一実施形態を説明するための概略的な構成図である。この液体クロマトグラフの実施形態は２液高圧グラジエント溶離分析システムの例である。

移動相液体Ａを収容するための容器１ａと、移動相液体Ｂを収容するための容器１ｂが設けられている。移動相液体Ａは例えば水である。移動相液体Ｂは例えばアセトニトリルである。

移動相液体Ａ，Ｂに溶存する気体を除去するための脱気装置３が設けられている。図２に示されるように、脱気装置３は、真空チャンバ３１ａ，３１ｂと、真空流路３３と、真空ポンプ３５を備えている。

真空チャンバ３１ａの内部に、移動相液体Ａが流通される脱気チューブ３７ａが収容されている。真空チャンバ３１ｂの内部に、移動相液体Ｂが流通される脱気チューブ３７ｂが収容されている。脱気チューブ３７ａ，３７ｂは気体を通し液体を通さない気体透過性材料で形成されている。例えば、脱気チューブ３７ａ，３７ｂは、材質がＡＦ(アモルファスフロロポリマー)やＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)、内径が１.０〜２.０ｍｍ（ミリメートル）、長さが１０〜５０００ｍｍである。

真空流路３３は真空チャンバ３１ａ，３１ｂ及び真空ポンプ３５に接続されている。真空ポンプ３５は真空流路３３を介して真空チャンバ３１ａ，３１ｂに接続されている。
真空ポンプ３５によって真空チャンバ３１ａ，３１ｂ内及び真空流路３３内が減圧されることによって真空チャンバ３１ａ，３１ｂ内の真空度が上げられる。これにより、移動相液体Ａ，Ｂが脱気チューブ３７ａ，３７ｂ内を通る間に溶存気体が脱気チューブ３７ａ，３７ｂを透過して排出され、移動相液体Ａ，Ｂの脱気が行われる。

図２に示されるように、例えば移動相液体Ａが水で移動相液体Ｂがアセトニトリルである場合、脱気チューブ３７ｂを透過したアセトニトリルは徐々に真空チャンバ３１ａ，３１ｂ内及び真空流路３３内に充満し、脱気チューブ３７ａを浸透して水に溶け込む（点線矢印を参照）。

図１に戻って説明を続ける。
送液ポンプ５ａ，５ｂが設けられている。送液ポンプ５ａは移動相液体Ａを容器１ａから脱気装置３の脱気チューブ３７ａを介して吸引する。送液ポンプ５ｂは移動相液体Ｂを容器１ｂから脱気装置３の脱気チューブ３７ｂを介して吸引する。

送液ポンプ５ａ，５ｂの吐出側はともに混合器７に接続されている。混合器７の下流側に試料導入部９が接続されている。試料導入部９は混合器７から送られる移動相液体に試料を注入する。注入された試料はカラムオーブン１１ａに収容された分離カラム１１を介して検出器１３に送られる。分離カラム１１は注入された試料を成分ごとに分離する。検出器１３は分離された試料成分を検出する。

脱気装置３の真空ポンプ３５及び送液ポンプ５ａ，５ｂは制御部１５に設けられた送液制御部１７によって動作が制御される。制御部１５は試料導入部９、カラムオーブン１１ａ及び検出器１３の動作も制御する。

送液制御部１７は、試料の分析時に、分離カラム１１に導入される移動相の組成を時間変化させていくように送液ポンプ５ａ，５ｂの送液流量の比率を制御する。混合器７は送液ポンプ５ａ，５ｂを介して送られてくる移動相液体Ａ，Ｂを混合する。混合器７よりも下流側では移動相液体Ａ，Ｂは所定比率で混合された移動相液体として流れる。

また、送液制御部１７は、送液ポンプ５ａ，５ｂの合計送液流量に応じて真空ポンプ３５の目標真空度を制御し、真空チャンバ３１ａ，３１ｂ内の真空度を変化させる制御を行う。

例えば、送液制御部１７は、送液ポンプ５ａ，５ｂの合計送液流量が多いほど真空チャンバ３１ａ，３１ｂ内の真空度が高くなるように真空ポンプ３５の目標真空度を制御する。ここで、送液制御部１７は、上記合計送液流量と上記真空度の関係を表す関数を用いて上記目標真空度を決定してもよいし、上記合計送液流量と上記真空度の関係を表すデータテーブルを用いて上記目標真空度を決定してもよい。

例えば移動相液体Ａが水で、移動相液体Ｂがアセトニトリルである場合、送液ポンプ５ａ，５ｂの合計送液流量が比較的少ないときには真空ポンプ３５の目標真空度を下げる制御をする。例えば、送液ポンプ５ａ，５ｂの合計送液流量が０.１ｍＬ／ｍｉｎ（ミリリットル毎分）未満であるとき、目標真空度は−５０ｋＰａ（キロパスカル）である。

これにより、脱気チューブ３７ｂ内から真空チャンバ３１ｂ内への移動相液体Ｂ（例えばアセトニトリル）の透過を低減することができる。ここで、送液ポンプ５ａ，５ｂの合計送液流量が比較的少ないときには移動相液体Ａ，Ｂが脱気チューブ３７ａ，３７ｂ内に留まる時間は十分に長いので、移動相液体Ａ，Ｂの脱気は正常に行うことができる。したがって、上記合計送液流量が比較的少ない場合でも、分離カラム１１に導入される移動相の意図しない組成の変化を抑制しつつ移動相の脱気をすることができ、分析再現性が改善される。

また、送液ポンプ５ａ，５ｂの合計送液流量が比較的多いときには真空ポンプ３５の目標真空度を上げる制御をする。例えば、送液ポンプ５ａ，５ｂの合計送液流量が０.１ｍＬ／ｍｉｎ以上であるとき、目標真空度は−１００ｋＰａである。

ここで、上記合計送液流量が比較的多いときには移動相液体Ａ，Ｂが脱気チューブ３７ａ，３７ｂ内に留まる時間は比較的短い。例えば移動相液体Ａが水で移動相液体Ｂがアセトニトリルである場合、脱気チューブ３７ｂを透過したアセトニトリル粒子が真空チャンバ３１ａ，３１ｂ内に充満しても、脱気チューブ３７ａを介して単位体積あたりの水に溶け込むアセトニトリル粒子数は少ない。したがって、上記合計送液流量が比較的多い場合でも、分離カラム１１に導入される移動相の意図しない組成の変化を抑制しつつ移動相の脱気をすることができる。

図３は、送液装置の他の実施形態を備えた液体クロマトグラフの他の実施形態を説明するための概略的な構成図である。この液体クロマトグラフの実施形態は２液低圧グラジエント溶離分析システムの例である。図３において図１と同様の機能を果たす部分には同じ符号が付されている。

この液体クロマトグラフの実施形態は、図１に示された液体クロマトグラフの実施形態の構成と比較して、送液ポンプ５ａに替えて電磁弁１９ａを備え、送液ポンプ５ｂに替えて電磁弁１９ａを備えている。また、混合器７と試料導入部９の間に送液ポンプ２１を備えている。

送液制御部１７は、電磁弁１９ａ，１９ｂの開度（小刻みにオンオフする時間比率）の比率を調節することにより、混合器７に送られる移動相液体Ａ，Ｂの比率を制御する。また、送液制御部１７は、試料の分析時に、分離カラム１１に導入される移動相の組成を時間変化させていくように電磁弁１９ａ，１９ｂの開度の比率を制御する。

また、送液制御部１７は、例えば送液ポンプ２１の送液流量が多いほど真空チャンバ３１ａ，３１ｂ内の真空度が高くなるように、送液ポンプ２１の送液流量に応じて真空ポンプ３５の目標真空度を制御し、真空チャンバ３１ａ，３１ｂ内の真空度を変化させる制御を行う。

ここでの真空ポンプ３５の目標真空度の制御は、図１及び図２を参照して説明した目標真空度の制御と同様であり、送液ポンプ５ａ，５ｂの合計送液流量を送液ポンプ２１の送液流量に替えることで行われる。例えば、送液ポンプ２１の送液流量が０.１ｍＬ／ｍｉｎ未満であるとき、目標真空度は−５０ｋＰａである。また、例えば、送液ポンプ２１の送液流量が０.１ｍＬ／ｍｉｎ以上であるとき、目標真空度は−１００ｋＰａである。

これにより、送液ポンプ２１の送液流量が比較的少ない場合に脱気チューブ３７ａ，３７ｂ内から真空チャンバ３１ａ，３１ｂ内への移動相液体Ａ，Ｂの透過を低減することができる。したがって、この実施形態は、図１及び図２を参照して説明した実施形態と同様に、上記合計送液流量が比較的少ない場合でも比較的多い場合でも、分離カラム１１に導入される移動相の意図しない組成の変化を抑制しつつ移動相お脱気をすることができ、分析再現性が改善される。

以上、本発明の実施形態を説明したが、実施形態における構成、配置、数値、材料等は一例であり、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、グラジエント方式において混合される移動相液体は２種類に限定されず、３種類以上であってもよい。
また、移動相液体は、水やアセトニトリルに限定されず、他の水系溶媒や有機溶媒であってもよい。

本発明の実施形態は、送液する液体にアセトニトリルなどの粒子が小さい有機溶媒が含まれている場合に特に有効である。

また、本発明の実施形態の送液装置は、液体クロマトグラフ以外の分析装置の送液装置に適用可能である。

３ 脱気装置
５ａ，５ｂ，２１ 送液ポンプ
１７ 送液制御部
１９ａ，１９ｂ 電磁弁
３１ａ，３１ｂ 真空チャンバ
３３ 真空流路
３５ 真空ポンプ
３７ａ，３７ｂ 脱気チューブ

Claims (4)

1. 気体を通し液体を通さない気体透過性材料からなり、互いに異なる種類の液体が流れる複数の脱気チューブ、前記複数の脱気チューブを内部に個別に収容する複数の真空チャンバ、前記複数の真空チャンバのそれぞれに接続された複数の真空流路、及び前記複数の真空流路を介して前記複数の真空チャンバに接続された共通の真空ポンプを備えた脱気装置と、
   複数の前記脱気チューブを介して液体を送液する送液ポンプと、
   前記真空ポンプと前記送液ポンプの動作を制御する送液制御部と、を備え、
   前記送液制御部は、前記複数の脱気チューブを流れる液体の合計流量に応じて前記真空チャンバ内の真空度を変化させる送液装置。
2. 複数の前記送液ポンプを備え、
   前記送液ポンプは前記脱気チューブごとに設けられており、
   前記送液制御部は、複数の前記送液ポンプの合計送液流量に応じて前記真空度を変化させる請求項１に記載の送液装置。
3. 複数の前記脱気チューブは１つの前記送液ポンプに接続されており、
   前記脱気チューブと前記送液ポンプの間に電磁弁がそれぞれ設けられている請求項１に記載の送液装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の送液装置を備えた液体クロマトグラフ。
   

Images