JPWO2018055866A1 - 切替バルブ、バイナリポンプ及びそのバイナリポンプを備えた液体クロマトグラフ - Google Patents

Abstract

【解決手段】切替バルブは、バイナリポンプに用いられる。当該切替バルブは、第１ポンプ部が接続される第１送液ポートと、第２ポンプ部が接続される第２送液ポートと、送液対象の液を出力する出力部に通じる出力ポートと、を備えており、前記第１送液ポートを前記出力ポートと接続し、前記第２送液ポートをいずれのポートにも接続しない第１状態、前記第２送液ポートを前記出力ポートと接続し、前記第１送液ポートをいずれのポートにも接続しない第２状態、及び前記第１送液ポートと前記第２送液ポートの両ポートを前記出力ポートと接続する第３状態のいずれかの状態に切り替えるように構成されている。

Description

本発明は、複数設けられたポート間の接続をロータの回転によって切り替える切替バルブ、その切替バルブを用いたバイナリポンプ、及びそのようなバイナリポンプを移動相送液用の送液装置として備えた液体クロマトグラフに関するものである。

液体クロマトグラフィーや超臨界流体クロマトグラフィーでは、移動相の組成を時間的に変化させながら分析を行なうグラジエント分析が実行される場合がある。グラジエント分析では、２種類の溶媒をそれぞれ流量を変化させながら送液することで移動相の組成を時間的に変化させる。そのようなグラジエント分析用の送液装置としてバイナリポンプが知られている。バイナリポンプは２つのポンプ部を備えており、各ポンプ部から送液される液を合流させて出力するようになっている（特許文献１参照。）。

米国特許第７６７０４８０号

バイナリポンプを用いたグラジエント分析では、一方の溶媒のみを送液している際に、システム圧力の上昇によってその一方の溶媒が動作を停止させているポンプ部側の流路へ逆流する場合がある。このような逆流が生じると、その後、動作を停止させていたポンプ部を動作させてもう一方の溶媒を送液しようとする際に送液に遅れが生じ、所望の混合比率の移動相が得られないという問題がある。移動相の混合精度が悪いと分離や分析再現性が悪化する。

そこで本発明は、バイナリポンプによる各溶媒の送液精度を向上させることを目的とするものである。

本発明に係る切替バルブは、上述のバイナリポンプに用いられるものである。当該切替バルブは、第１ポンプ部が接続される第１送液ポートと、第２ポンプ部が接続される第２送液ポートと、送液対象の液を出力する出力部に通じる出力ポートと、を備えている。そして、前記第１送液ポートを前記出力ポートと接続し、前記第２送液ポートをいずれのポートにも接続しない第１状態、前記第２送液ポートを前記出力ポートと接続し、前記第１送液ポートをいずれのポートにも接続しない第２状態、及び前記第１送液ポートと前記第２送液ポートの両ポートを前記出力ポートと接続する第３状態のいずれかの状態に切り替えるように構成されている。

バイナリポンプに６方バルブを組み込むことは従来から提案されている。例えば特開２００７−３２７８４７号公報では、２種類の液を送液するバイナリポンプに６方バルブを組み込み、６方バルブによって一方のポンプ部（第１ポンプ部）のみを出力ポートに接続した状態と両方のポンプ部（第１ポンプ部と第２ポンプ部）を同時に出力ポートに接続した状態のいずれか一方の状態に切り替えられるように構成したものが開示されている。開示の構成では、第１ポンプ部のみを出力ポートに接続している間、第２ポンプ部は出力ポートに接続されないため、第２ポンプ部側への液の逆流を防止することができる。一方で、この構成では、第２ポンプ部のみを出力ポートに接続した状態にはすることができない。そのため、第１ポンプ部からの送液流量が０％で第２ポンプ部からの送液流量が１００％という状態から開始するようなグラジエント分析では逆流を防止することができない。本発明の切替バルブでは、第１ポンプ部のみが出力ポートに接続された状態（第１状態）と第２ポンプ部のみが出力ポートに接続された状態（第２状態）のいずれの状態にもすることができる点において通常の６方バルブとは異なる。

また、上記のように通常の６方バルブをバイナリポンプに組み込んだ構成では、第１ポンプ部のみが出力部に接続された状態と両方のポンプ部が出力ポートに接続された状態との間で切り替える際に、第１ポンプ部と出力ポートとの間の接続が一時的に遮断されてしまう。

これに対し、本発明の切替バルブにおいては、前記第１送液ポートと前記出力ポートとの間の接続が遮断されることなく前記第１状態と前記第３状態との間で切り替えられ、前記第２送液ポートと前記出力ポートとの間の接続が遮断されることなく前記第２状態と前記第３状態との間で切り替えられるように構成されていることが好ましい。そうすれば、状態の切替え時に連続的に送液を行なうことができ、安定した送液を行なうことができる。さらに、上記のように通常の６方バルブをバイナリポンプに組み込んだ構成では、第２ポンプ部が送液を開始してから出力ポートと合流部の間の流路が液置換されるまでの間は移動相の組成の正確さが損なわれてしまう。これに対し、本発明の切替バルブにおいては、流路を液置換するための遅れが生じず、移動相の組成の正確さが損なわれない。

本発明の切替バルブは、前記出力ポートとして第１出力ポートと第２出力ポートの２つの出力ポートを含み、前記第１状態及び前記第３状態において前記第１送液ポートが前記第１出力ポートと接続され、前記第２状態及び前記第３状態において前記第２送液ポートが前記第２出力ポートと接続されるように構成されていてもよい。

また、切替バルブは、ドレインに通じるドレインポートを備え、前記第１送液ポート又は前記第２送液ポートの少なくとも一方を前記ドレインポートに接続する第４状態に切り替えられるように構成されていてもよい。そうすれば、この切替バルブを第４状態にすることで、第１ポンプ部又は第２ポンプ部をドレインへ接続してこれらのポンプ部から切替バルブまでの系内のパージを行なうことができる。

本発明に係るバイナリポンプは、第１ポンプ部と、前記第１ポンプ部とは別に設けられた第２ポンプ部と、送液対象の液を出力する出力部と、前記第１ポンプ部が接続された第１送液ポート、前記第２ポンプ部が接続された第２送液ポート及び前記出力部に通じる出力ポートを備え、前記第１送液ポートを前記出力ポートと接続し、前記第２送液ポートをいずれのポートにも接続しない第１状態、前記第２送液ポートを前記出力ポートと接続し、前記第１送液ポートをいずれのポートにも接続しない第２状態、及び前記第１送液ポートと前記第２送液ポートの両ポートを前記出力ポートと接続する第３状態のいずれかの状態に切り替えるように構成された上記の切替バルブと、を備えている。

バイナリポンプは、前記第１ポンプ部と前記切替バルブとの間の系内圧力を検出する第１圧力センサ及び前記第２ポンプ部と前記切替バルブとの間の系内圧力を検出する第２圧力センサをさらに備えていることが好ましい。そうすれば、第１ポンプ部と切替バルブとの間の系内圧力や第２ポンプ部と切替バルブとの間の系内圧力をモニタしながらその検出値に基づいた各ポンプ部の動作制御が可能になり、送液の安定性を向上させることができる。

第１圧力センサ及び第２圧力センサによる検出値に基づいた各ポンプ部の動作制御の一例として、予圧動作を行なうことが挙げられる。予圧動作を行なうように構成されたバイナリポンプの構成の具体的な一例としては、前記第２状態において、前記第１センサにより検出される圧力がシステム圧力に近づくように前記第１圧力センサの出力に基づいて前記第１ポンプ部を動作させる第１予圧動作と、前記第１状態において、前記第２センサにより検出される圧力がシステム圧力に近づくように前記第２圧力センサの出力に基づいて前記第２ポンプ部を動作させる第２予圧動作を実行するように構成された予圧動作部をさらに備えているものが挙げられる。かかる予圧動作部を備えていることにより、動作を停止させているポンプ部側の系内圧力がシステム圧力（動作しているポンプ部の送液圧力）に近い圧力に維持されるので、動作を停止させていたポンプ部が出力ポートに接続された瞬間の液の逆流が抑制され、送液流量の乱れや送液精度の低下が抑制される。

さらに好ましい実施態様としては、予圧動作部が、前記第２状態において前記第１センサにより検出される圧力がシステム圧力と略同一となるように前記第１ポンプ部を動作させ、前記第１状態において、前記第２センサにより検出される圧力がシステム圧力と略同一となるように前記第２圧力センサの出力に基づいて前記第２ポンプ部を動作させるように構成されている。圧力が「略同一」であるとは、圧力が完全に同一であるだけでなく、送液精度に影響を与えない程度に小さい圧力差がある場合をも含む。これにより、動作を停止させているポンプ部側の系内圧力がシステム圧力と同程度の圧力に維持されるので、動作を停止させていたポンプ部が出力ポートに接続された瞬間の液の逆流を抑制する効果がさらに向上する。

ところで、切替バルブが第１状態又は第２状態となっているときに出力ポートとの間の接続が遮断されているポンプ部側の流路は密閉系となっており、その圧力は一定に維持されて自然に圧力が低下することはあり得ないはずである。そのため、例えばシステム圧力が一定になっているときに、出力ポートとの間の接続が遮断されているポンプ部がその系内圧力を高めるように予圧動作を行なっている場合には、密閉系であるはずの流路内の圧力が自然に低下していることを意味する。密閉系である流路内の圧力が自然に低下する要因として液漏れが考えられる。すなわち、予圧動作中の各ポンプ部の動作によって液漏れの発生とそのリーク量を検知することができる。

そこで、本発明のバイナリポンプにおいては、予圧動作中における前記第１ポンプ部又は前記第２ポンプ部による送液量に基づいてリーク量を算出するリーク量算出部をさらに備えていてもよい。

さらに、前記リーク量算出部によりリーク量が検出されたときは警告を発するように構成されていることが好ましい。そうすれば、液漏れの発生をユーザが容易に認識することができる。リーク量の検出は、例えばしきい値に基づいて行なうことができ、予圧動作中における第１ポンプ部又は第２ポンプ部による送液量が予め設定されたしきい値を超えたときに警告を発するように構成されていてもよい。液漏れの検知の際に発せられる警告の方法としては、バイナリポンプや液体クロマトグラフに設けられ又は接続された液晶ディスプレイ等の表示部にその旨を表示する方法や警告音を発生させる方法が考えられる。また、警告が発せられたときにデータファイルなどの記録部に警告履歴を保存するように構成されていてもよい。

また、送液条件によって又は分析カラム等でのリークの発生によって、システム圧力が低下していく場合がある。そのような場合に、いずれか一方のポンプ部側の流路を出力部と遮断して密閉系にしているとシステム圧力の低下に伴ってその流路内の圧力がシステム圧力よりも相対的に高くなる。その状態でポンプ部を出力部に接続すると、圧力差によってそのポンプ部側の流路内の液が急激に送液されてしまい、移動相の組成に影響を与えたり、送液流量が不安定になったりするなどの問題がある。

そこで、本発明のバイナリポンプにおいては、前記第２状態において前記第１圧力センサにより検出される圧力がシステム圧力よりも大きいとき、及び前記第１状態において前記第２圧力センサにより検出される圧力がシステム圧力よりも大きいとき、及び前記第３状態においてシステム圧力が持続的に低下するときに、前記切替バルブを前記第３状態にするように構成された圧力解放部をさらに備えていることが好ましい。そうすれば、上記のような問題の発生を防止することができる。

本発明に係る液体クロマトグラフは、分析流路と、前記分析流路中で移動相を送液する上述のバイナリポンプと、前記分析流路上における前記バイナリポンプよりも下流側に設けられ、前記分析流中に試料を注入する試料注入部と、前記分析流路上における前記試料注入部よりもさらに下流側に設けられ、前記試料注入部により前記分析流路中に注入された試料を成分ごとに分離する分析カラムと、前記分析流路上における前記分析カラムよりもさらに下流側に設けられ、前記分析カラムで分離された成分を検出する検出器と、を備えている。

本発明に係る切替バルブでは、第１送液ポートを出力ポートと接続し、第２送液ポートをいずれのポートにも接続しない第１状態、第２送液ポートを出力ポートと接続し、第１送液ポートをいずれのポートにも接続しない第２状態、及び第１送液ポートと第２送液ポートの両ポートを出力ポートと接続する第３状態のいずれかの状態に切り替えるように構成されているので、この切替バルブをバイナリポンプに用いることによって、送液を停止しているポンプ部側への液の逆流を防止することができ、送液精度を向上させることができる。

本発明に係るバイナリポンプは、上記の切替バルブを用いて各ポンプ部と出力部との間の接続状態を切り替えるようになっているので、送液を停止しているポンプ部側への液の逆流が防止され、送液精度が向上する。

本発明に係る液体クロマトグラフは上記のバイナリポンプを用いて移動相を送液するようになっているので、移動相を構成する溶媒の組成が正確に制御され、分析の再現性が向上する。

液体クロマトグラフの一実施例を概略的に示す流路構成図である。 バイナリポンプの構成の一例を概略的に示す図であって切替バルブが第１状態のときの構成図である。 同バイナリポンプの切替バルブが第２状態のときの構成図である。 同バイナリポンプの切替バルブが第３状態のときの構成図である。 同バイナリポンプの切替バルブが第４状態のときの構成図である。 バイナリポンプの構成の他の例を概略的に示す図であって切替バルブが第１状態のときの構成図である。 同バイナリポンプの切替バルブが第２状態のときの構成図である。 同バイナリポンプの切替バルブが第３状態のときの構成図である。 同バイナリポンプの切替バルブが第４状態のときの構成図である。 バイナリポンプの構成のさらに他の例を概略的に示す図であって切替バルブが第１状態のときの構成図である。 同バイナリポンプの切替バルブが第２状態のときの構成図である。 同バイナリポンプの切替バルブが第３状態のときの構成図である。 同バイナリポンプの切替バルブが第４状態のときの構成図である。 同実施例の分析動作の一例を説明するための、圧力、Ａ液の流量、Ｂ液の流量、Ｂ液の濃度及び切替バルブの状態の時間変化を示すグラフである。 同実施例の分析動作の他の例を説明するための、圧力、Ａ液の流量、Ｂ液の流量、Ｂ液の濃度及び切替バルブの状態の時間変化を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明に係る切替バルブ、バイナリポンプ及び液体クロマトグラフの一実施例について説明する。

図１を用いて、一実施例の液体クロマトグラフの流路構成について説明する。

この実施例の液体クロマトグラフは、分析流路２、バイナリポンプ４、ミキサ１４、試料注入部１６、分析カラム１８及び検出器２０を備えている。バイナリポンプ４は溶媒であるＡ液とＢ液をミキサ１４へ送液するものであり、ミキサ１４はバイナリポンプ４により送液されたＡ液とＢ液を混合するものである。試料注入部１６は分析流路２上におけるミキサ１４よりも下流側に設けられ、分析流路２中に試料を注入する。分析カラム１８は分析流路２上における試料注入部１６よりもさらに下流側に設けられ、分析流路２中に注入された試料を分離する。検出器２０は分析流路２上における分析カラム１８よりもさらに下流側に設けられ、分析カラム１８で分離された試料成分を検出する。

バイナリポンプ４は、Ａ液を容器から吸入して送液する第１ポンプ部６ａとＢ液を容器から吸入して送液する第２ポンプ部６ｂを備えている。第１ポンプ部６ａと第２ポンプ部６ｂは切替バルブ１２の互いに異なるポートにそれぞれ第１送液流路８ａ、第２送液流路８ｂを介して接続されている。

図１では切替バルブ１２は概略的に示されているが、切替バルブ１２は、第１送液流路８ａのみをミキサ１４へ接続した第１状態、第２送液流路８ｂのみをミキサ１４へ接続した第２状態、及び第１送液流路８ａと第２送液流路８ｂの両方をミキサ１４へ接続した第３状態に少なくとも切り替えることができる。第１送液流路８ａ上と第２送液流路８ｂ上のそれぞれに圧力センサ１０ａと１０ｂが設けられている。

なお、図１では切替バルブ１２とミキサ１４が単一の流路で接続されているように図示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ａ液とＢ液が個別の流路で出力されミキサ１４で合流混合される構成であってもよい。後述する図２から図５の実施例はＡ液とＢ液を個別の流路でミキサ１４へ出力する構成を示しており、後述する図６〜図９の実施例はＡ液とＢ液を単一の流路でミキサ１４へ出力する構成を示している。

バイナリポンプ４のより具体的な構成の一例を図２から図５を用いて説明する。

この実施例のバイナリポンプ４は、切替バルブ１２として６つのポートａ〜ｆを有するロータリー式の６方バルブが用いられている。６つのポートａ〜ｆは同一円周上に６０度間隔で均等に配置されている。ポートａには第１送液流路８ａ、ポートｂにはミキサ１４に通じる流路、ポートｃにはドレイン、ポートｄには第２送液流路８ｂ、ポートｅにはミキサ１４に通じる流路、ポートｆにはドレインがそれぞれ接続されている。ポートａは第１送液ポートをなし、ポートｄは第２送液ポートをなす。また、ポートｂは第１出力ポートをなし、ポートｅは第２出力ポートをなすとともに、これらのポートｂ及びｅがミキサ１４に液を出力する出力部をなしている。

また、この実施例では、ポンプ部６ａ及び６ｂが直列ダブルプランジャ方式の構成で示されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、並列ダブルプランジャ方式など液を送液する構成であればいかなる方式の構成であってもよい。

ポンプ部６ａと切替バルブ１２のポートａとを接続する第１送液流路８ａ上における圧力センサ１０ａよりも切替バルブ１２側に、ダンパ２２ａが設けられている。さらに、ポンプ部６ｂと切替バルブ１２のポートｄとを接続する第２送液流路８ｂ上における圧力センサ１０ｂよりも切替バルブ１２側に、ダンパ２２ｂが設けられている。なお、ダンパ２２ａ及び２２ｂは必須の構成要素ではなく、必ずしも設けられている必要はない。

切替バルブ１２のロータには互いに隣り合うポート間を接続するための２つの溝が設けられている。２つの溝は互いに隣り合うポート間を接続するために必要な長さよりも長く（例えば７５°分の長さ）設けられており、ロータの回転によって流路の接続状態を、後述する第１状態（図２の状態）、第２状態（図３の状態）、第３状態（図４の状態）、第４状態（図５の状態）のいずれかの状態に切り替えることができるように構成されている。

図２に示されているように、切替バルブ１２が第１状態になると、ポートａ−ｂ間が接続されて第１送液流路８ａがミキサ１４と接続される一方で、第２送液流路８ｂの接続されているポートｄはいずれのポートとも接続されず、第２送液流路８ｂの下流端が閉じられた状態となる。第２送液流路８ｂがミキサ１４とは遮断されるため、Ａ液のみを送液する際にこの第１状態とすることで、Ａ液が第２送液流路８ｂ側へ逆流することが防止される。

図３に示されているように、切替バルブ１２が第２状態になると、ポートｄ−ｅ間が接続されて第２送液流路８ｂがミキサ１４と接続される一方で、第１送液流路８ａの接続されているポートａはいずれのポートとも接続されず、第１送液流路８ａの下流端が閉じられた状態となる。第１送液流路８ａがミキサ１４とは遮断されるため、Ｂ液のみを送液する際にこの第２状態とすることで、Ｂ液が第１送液流路８ａ側へ逆流することが防止される。

図４に示されているように、切替バルブ１２が第３状態になると、ポートａ−ｂ間が接続されると同時にポートｄ−ｅ間が接続され、第１送液流路８ａと第２送液流路８ｂがともにミキサ１４へ接続される。Ａ液とＢ液を同時にミキサ１４へ送液する際はこの第３状態となる。

図５に示されているように、切替バルブ１２が第４状態になると、ポートａ−ｆ間が接続されると同時にポートｃ−ｄ間が接続され、第１送液流路８ａと第２送液流路８ｂがともにドレインへ接続される。この状態にすることで、第１送液流路８ａ内及び第２送液流路８ｂ内のパージを行なうことができる。

ポンプ部６ａ、６ｂ及び切替バルブ１２の動作は制御部２４によって制御される。制御部２４は予め設定されたグラジエントプログラムに基づいて切替バルブ１２の切替え動作とともにポンプ部６ａ及び６ｂの動作速度を制御するように構成されているが、そのような通常の送液動作のほかに、予圧動作、液漏れの検知及び漏れ量の算出、圧力解放といった動作を行なうための機能として、予圧動作部２６、リーク量算出部２８及び圧力解放部３０を備えている。

ここで、制御部２４はバイナリポンプ４に設けられた専用のコンピュータであってもよいし、汎用のコンピュータ又は液体クロマトグラフ全体を統括的に制御する専用のコンピュータ若しくは汎用のコンピュータであってもよい。予圧動作部２６、リーク量算出部２８及び圧力解放部３０は、制御部２４内に設けられた記憶領域に格納されたプログラムをＣＰＵ等の演算素子が実行することによって得られる機能である。

上述のように、この実施例のバイナリポンプ４では、Ａ液の濃度が１００％でＢ液の濃度が０％の状態からＢ液の濃度を上昇させていくモードと、Ｂ液の濃度が１００％でＡ液の濃度が０％の状態からＢ液の濃度を下降させていくモードの２種類のグラジエントモードを実行することができる。

Ａ液の濃度が１００％でＢ液の濃度が０％の状態からＢ液の濃度を上昇させていくモードでは、最初にＡ液のみを送液している間は切替バルブ１２を第１状態（図２）にして第２送液流路８ｂとミキサ１４との間の接続を遮断する。このとき、第１送液流路８ａ内の圧力、すなわちシステム圧力よりも第２送液流路８ｂ内の圧力が低くなっていると、その後、切替バルブ１２が第３状態（図４）に切り替えられた瞬間にＡ液が第２送液流路８ｂ側へ逆流し、Ｂ液の送液に遅れが生じる。その結果、移動相の送液流量に乱れが生じたり、移動相組成の再現性が低下して液体クロマトグラフの分析結果の再現性が損なわれたりするという問題がある。

Ｂ液の濃度が１００％でＡ液の濃度が０％の状態からＢ液の濃度を下降させていくモードでも同様である。すなわち、最初にＢ液のみを送液している間は切替バルブ１２を第２状態（図３）にして第１送液流路８ａとミキサ１４との間の接続を遮断する。このとき、第２送液流路８ｂ内の圧力、すなわちシステム圧力よりも第１送液流路８ａ内の圧力が低くなっていると、その後、切替バルブ１２が第３状態（図４）に切り替えられた瞬間にＢ液が第１送液流路８ａ側へ逆流し、Ａ液の送液に遅れが生じる。

上記の問題を防止するため、この実施例では、制御部２４に予圧動作部２６が設けられている。予圧動作部２６は、ミキサ１４との間の接続が遮断されて密閉系となっている送液流路８ａ又は８ｂ内の圧力をシステム圧力と同程度の圧力に維持するように、圧力センサ１０ａ及び１０ｂの出力値に基づいてポンプ部６ａ及び６ｂの動作を制御する。

例えば、切替バルブ１２が第１状態となっていて第１ポンプ部６ａからのＡ液のみをミキサ１４へ送液している場合には、第２圧力センサ１０ｂにより検出される第２送液流路８ｂ内の圧力がシステム圧力と同程度の圧力となるように、第２ポンプ部６ｂの送液動作を制御する。この場合、第２圧力センサ１０ｂの出力値と比較の対象となるのは第１圧力センサ１０ａの出力値であってもよいし、第１圧力センサ１０ａとは別に設けられ、少なくとも切替バルブ１２が第１状態のときにシステム圧力を検出することができる圧力センサの出力値であってもよい。

逆に、切替バルブ１２が第２状態となっていて第２ポンプ部６ｂからのＢ液のみをミキサ１４へ送液している場合には、第１圧力センサ１０ａにより検出される第１送液流路８ａ内の圧力がシステム圧力と同程度の圧力となるように、第１ポンプ部６ａの送液動作を制御する。この場合、第１圧力センサ１０ａの出力値と比較の対象となるのは第２圧力センサ１０ｂの出力値であってもよいし、第２圧力センサ１０ｂとは別に設けられ、少なくとも切替バルブ１２が第２状態のときにシステム圧力を検出することができる圧力センサの出力値であってもよい。

なお、予圧動作部２６の最も好ましい形態は、この実施例において説明しているように、密閉系となっている側の流路８ａ又は８ｂ内の圧力をシステム圧力と「同程度」にするように構成されているものであるが、必ずしもこれに限られない。切替バルブ１２が第１状態又は第２状態になっているときにオフライン状態となっているポンプ部６ａ又は６ｂ側の流路８ａ又は８ｂ内の圧力をシステム圧力に近づけれていれば、切替バルブ１２が第１状態又は第２状態から第３状態に切り替えられた瞬間の液の逆流を抑制する効果があるため、例えばシステム圧力の５０％以上、好ましくは７０％以上、さらに好ましくは９０％以上を予圧動作の目標値として設定してもよい。

リーク量算出部２８は、上記の予圧動作時におけるポンプ部６ａ及び６ｂの動作に基づいて液漏れの検知及びそのリーク量を算出するように構成されている。既述のように、出力ポートとの間の接続が遮断されているポンプ部側は密閉系となっているため、自然に圧力が低下することはあり得ない。そのため、例えばシステム圧力が一定である場合に、出力ポートとの間の接続が遮断されているポンプ部がその系内圧力を高めるように予圧動作を行なっている場合には、その系内圧力が自然に低下しているということになり、その系で液漏れが発生していることが考えられる。

上記のいずれのグラジエントモードにおいても、グラジエント送液を開始する前の段階でＡ液のみ又はＢ液のみを送液した状態が一定時間継続する（図１０、図１１参照。）。この間、システム圧力はほとんど変動しないため、ミキサ１４との間の接続が遮断されている送液流路８ａ又は８ｂ内の圧力がシステム圧力と同程度になった後は、ポンプ部６ａ又は６ｂの予圧動作は終了し、そのポンプ部６ａ又は６ｂはほとんど動作しないはずである。そうであるにも拘わらずポンプ部６ａ又は６ｂが動作する場合には、液漏れが発生していると考えられる。したがって、このときのポンプ部６ａ又は６ｂの送液動作に基づいてリーク量を算出することができる。

また、送液条件や分析カラム１８における液漏れ等によってシステム圧力が低下していく場合があり、そのようなときに切替バルブ１２を第１状態又は第２状態にしていずれか一方の送液流路８ａ又は８ｂを密閉系にすると、その送液流路８ａ又は８ｂ内の圧力がシステム圧力よりも高くなることがある。この状態で、切替バルブ１２を第３状態に切り替えると、系内圧力がシステム圧力よりも高くなった送液流路８ａ又は８ｂ内の液が急激に送液されてしまい、移動相の送液流量が乱れたり、移動相の組成の正確性が損なわれたりするという問題がある。

そのため、この実施例の制御部２４は圧力解放部３０を備えている。圧力解放部３０は、システム圧力が持続的に低下する場合や圧力センサ１０ａと１０ｂにより検出される送液流路８ａと８ｂ内の圧力がシステム圧力よりも高い場合に、送液流路８ａ及び８ｂが密閉系にならないように切替バルブ１２を第３状態にするように構成されている。切替バルブ１２が第３状態になっていれば、送液流路８ａ及び８ｂが密閉系にならないため、これらの流路８ａ及び８ｂ内の圧力がシステム圧力よりも高い状態で維持されることはない。

図２から図５に示したバイナリポンプ４の構成では、切替バルブ１２を６方バルブによって構成し、Ａ液とＢ液をそれぞれ個別の流路を介してミキサ１４へ出力するようになっているが、本発明はこれに限定されない。図６から図９に示されているように、Ａ液とＢ液を共通の流路を介してミキサ１４へ出力するように構成してもよい。

図６から図９に示されたバイナリポンプ４の構成について説明すると、この実施例における切替バルブ１２'は４つのポートａ〜ｄを有する４ポートバルブによって構成されている。切替バルブ１２'のロータには、ポート間を接続するための溝が１つのみ設けられており、その溝は１８０度分の円弧形状を有し、同時に３つのポート間を接続することができるようになっている。

切替バルブ１２'のポートａには第１送液流路８ａが、ポートｂにはミキサへ通じる流路が、ポートｃには第２送液流路８ｂが、ポートｄにはドレインがそれぞれ接続されている。ポートａ、ポートｂ及びポートｃはそれぞれ第１送液ポート、出力ポート及び第２送液ポートをそれぞれなしている。この切替バルブ１２'も、図２から図５に示したバイナリポンプ４の切替バルブ１２と同様に、第１状態から第４状態に切り替えることができる。

切替バルブ１２'が第１状態になると、図６に示されているように、ポートａ−ｂ間が接続され、第１送液流路８ａがミキサ１４と接続される一方で、第２送液流路８ｂが接続されているポートｃは他のいずれのポートとも接続されない。

ロータが第１状態から時計回りに９０度回転した状態が第２状態である。切替バルブ１２'が第２状態になると、図７に示されているように、ポートｂ−ｃ間が接続され、第２送液流路８ｂがミキサ１４と接続される一方で、第１送液流路８ａが接続されているポートａは他のいずれのポートとも接続されない。

ロータが第１状態から時計回りに４５度又は第２状態から反時計回りに４５度だけ回転した状態が第３状態である。切替バルブ１２'が第３状態になると、ポートａ−ｂ−ｃ間が１つの溝によって同時に接続され、第１送液流路８ａと第２送液流路８ｂが共通の流路を介してミキサ１４と接続される。

ロータが第３状態から１８０度回転した状態が第４状態である。切替バルブ１２'が第４状態になると、ポートａ−ｄ−ｃ間が１つの溝によって同時に接続され、第１送液流路８ａと第２送液流路８ｂが同時にドレインと接続される。

以上のように、４ポートバルブを切替バルブ１２'として用いても、６ポートバルブを切替バルブ１２として用いた場合と同様の機能をもたせることができる。

なお、以上において説明した実施例では、切替バルブ１２、１２'としてポートが同一円周上において均等に配置されたものが用いられているが、本発明はこれに限定されるものではなく、同一円周上においてポートが不均等に配置されたものを用いることもできる。

同一円周上においてポートが不均等に配置された切替バルブ１２"を用いたバイナリポンプ４の一実施例を図１０から図１３に示す。

この実施例の切替バルブ１２"は６つのポートａ〜ｆを有し、ポートａとｂ、ｃとｄ、ｆとｅの間隔が４５度、ポートｂとｃの間の間隔が９０度、ポートａとｆ、ｄとｅの間の間隔が６７．５度となっている。ポートａには第１送液流路８ａ、ポートｂ、ｃにはミキサ１４に通じる流路、ポートｄには第２送液流路８ｂ、ポートｅ、ｆにはドレインがそれぞれ接続されている。ポートａは第１送液ポートをなし、ポートｄは第２送液ポートをなす。また、ポートｂは第１出力ポートをなし、ポートｃは第２出力ポートをなすとともに、これらのポートｂ及びｃがミキサ１４に液を出力する出力部をなしている。

切替バルブ１２"のロータには互いに隣り合うポート間を接続するための２つの溝が設けられている。２つの溝の長さはポートａとｆ、ｄとｅの間の間隔と同じ６７．５度分に相当する長さとなっており、これらの溝の間の狭い方の間隔は４５度、広い方の間隔は１８０度となっている。切替バルブ１２"としてこのような６ポートバルブを用いても、第１状態（図１０の状態）、第２状態（図１１の状態）、第３状態（図１２の状態）、第４状態（図１３の状態）のいずれかの状態に切り替えることができる。第１状態から第４状態の各状態において実現される流路構成はそれぞれ、図２から図５を用いて説明した切替バルブ１２'と同じである。

以上において説明した実施例の各系内圧力、Ａ液の流量、Ｂ液の流量、Ｂ液濃度の時間変化と切替バルブ１２、１２'又は１２"の切替え動作について、図１４及び図１５を用いて説明する。図１４はＡ液（水系溶媒）の濃度が１００％でＢ液（有機溶媒）の濃度が０％の状態からＢ液の濃度を上昇させていくグラジエントモードの場合、図１５はＢ液（有機溶媒）の濃度が１００％でＡ液（水系溶媒）の濃度が０％の状態からＢ液の濃度を下降させていくグラジエントモードの場合を示している。これらの図において最上段のグラフは第１圧力センサ１０ａの出力値（実線）と第２圧力センサ１０ｂの出力値（破線）を示している。そのグラフの下には、上から順にＡ液の流量、Ｂ液の流量、Ｂ液の濃度の時間変化を示すグラフが示されている。そして、最下段に切替バルブ１２の状態を括弧付きで示しており、（１）は第１状態（図２、図６又は図１０の状態）、（２）は第２状態（図３、図７又は図１１の状態）、（３）は第３状態（図４、図８又は図１２の状態）、（４）は第４状態（図５、図９又は図１３の状態）を意味する。

まず、Ａ液（水系溶媒）の濃度が１００％でＢ液（有機溶媒）の濃度が０％の状態からＢ液の濃度を上昇させていくグラジエントモードの場合について図１４を用いて説明すると、装置を起動した後、切替バルブ１２、１２'又は１２"は第４状態に切り替えられて、各ポンプ部６ａ、６ｂのプランジャ位置の原点復帰や送液流路８ａ、８ｂ内のパージが実行される。その後、移動相の送液を開始するために、まず第１状態に切り替えられて第１ポンプ部６ａによってＡ液が所定の流量でミキサ１４へ送液され、Ａ液の送液流量が安定してから切替バルブ１２、１２'又は１２"が第３状態に切り替えられてＢ液の送液も開始され、グラジエント分析が開始される。

Ａ液の送液流量が安定するまでの間、第２送液流路８ｂは密閉系となっているが、この間に第２送液流路８ｂ内の圧力がシステム圧力と同程度の圧力となるようにポンプ部６ｂの予圧動作（予圧送液）が行なわれる。グラジエント分析が開始されると、Ａ液（水系溶媒）よりも粘性の低いＢ液（有機溶媒）の濃度が上がっていくため、システム圧力が低下していく。その後、Ｂ液の濃度が１００％となったところでグラジエント分析が終了する。

グラジエント分析が終了すると、切替バルブ１２、１２'又は１２"が再び第１状態に切り替えられ、第１ポンプ部６ａからのＡ液のみがミキサ１４へ送液され、その流量が安定した後で再び切替バルブ１２、１２'又は１２"が第３状態に切り替えられて次のグラジエント分析が開始される。第１状態から第３状態に切り替えられるまでの間も、第２送液流路８ｂ内の圧力がシステム圧力と同程度の圧力となるようにポンプ部６ｂの予圧動作（予圧送液）が行なわれる。

次に、Ｂ液（有機溶媒）の濃度が１００％でＡ液（水系溶媒）の濃度が０％の状態からＢ液の濃度を下降させていくグラジエントモードの場合について図１５を用いて説明する。この場合も、装置起動から送液を開始するまでの動作は上記の場合と同じである。このモードでは、送液を開始する際に、切替バルブ１２、１２'又は１２"が第２状態に切り替えられ、第２ポンプ部６ｂからのＢ液のみが所定の流量でミキサ１４へ送液される。Ｂ液の送液流量が安定してから切替バルブ１２、１２'又は１２"が第３状態に切り替えられてＡ液の送液も開始され、グラジエント分析が開始される。

Ｂ液の送液流量が安定するまでの間、第１送液流路８ａは密閉系となっているが、この間に第１送液流路８ａ内の圧力がシステム圧力と同程度の圧力となるようにポンプ部６ａの予圧動作（予圧送液）が行なわれる。グラジエント分析が開始されると、Ｂ液（有機溶媒）よりも粘性の高いＡ液（水系溶媒）の濃度が上がっていくため、システム圧力が上昇していく。その後、Ｂ液の濃度が０％となったところでポンプ部６ａの動作を停止してグラジエント分析を終了する。

ポンプ部６ａの動作を停止した直後は、第１送液流路８ａのダンパ２２ａに圧縮状態のＡ液が残っている。したがって、ポンプ部６ａの動作を停止してすぐに切替バルブ１２、１２'又は１２"を第２状態に切り替えると、第１送液流路８ａ内の圧力が高い状態で維持される。一方で、ポンプ部６ａからＡ液の送液が停止されてポンプ部６ｂからＢ液のみが送液される状態になると、システム圧力は低下していく。これにより、ポンプ部６ａの動作を停止した直後に切替バルブ１２、１２'又は１２"を第２状態に切り替えてしまうと、第１送液流路８ａ内の圧力がシステム圧力よりも高い状態で維持されることになり、次に切替バルブ１２、１２'又は１２"を第３状態に切り替えたときに第１送液流路８ａ内のＡ液が圧力差によって急激にミキサ１４へ送液されてしまう。

そこで、このモードでは、グラジエント分析が終了して第１ポンプ部６ａの動作を停止した後も、切替バルブ１２、１２'又は１２"を第３状態のままで維持して第１送液流路８ａ内の圧力を解放し、第１送液流路８ａ内の圧力が解放され安定した後で、切替バルブ１２、１２'又は１２"を第２状態に切り替える。

以上において説明した切替バルブ、バイナリポンプ及び液体クロマトグラフの実施形態は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。上記の実施例において切替バルブは６方バルブや４方バルブによって実現されているが、必ずしもこれらの構成を備えている必要はない。切替バルブとしては、第１送液ポートを出力ポートに接続した第１状態、第２送液ポートを出力ポートに接続した第２状態、及び第１送液ポートと第２送液ポートの両ポートを出力ポートに接続した第３状態に選択的に切り替えることができる構成であれば、いかなる構成であってもよい。

２ 分析流路
４ バイナリポンプ
６ａ 第１ポンプ部
６ｂ 第２ポンプ部
８ａ 第１送液流路
８ｂ 第２送液流路
１０ａ 第１圧力センサ
１０ｂ 第２圧力センサ
１２ 切替バルブ
１４ ミキサ
１６ 試料注入部
１８ 分析カラム
２０ 検出器
２２ ダンパ
２４ 制御部
２６ 予圧動作部
２８ リーク量算出部
３０ 圧力解放部

Claims (12)

1. 第１ポンプ部が接続される第１送液ポートと、
   第２ポンプ部が接続される第２送液ポートと、
   送液対象の液を出力する出力部に通じる出力ポートと、を備え、
   前記第１送液ポートを前記出力ポートと接続し、前記第２送液ポートをいずれのポートにも接続しない第１状態、前記第２送液ポートを前記出力ポートと接続し、前記第１送液ポートをいずれのポートにも接続しない第２状態、及び前記第１送液ポートと前記第２送液ポートの両ポートを前記出力ポートと接続する第３状態のいずれかの状態に切り替えるように構成されたバイナリポンプ用の切替バルブ。
2. 前記第１送液ポートと前記出力ポートとの間の接続が遮断されることなく前記第１状態と前記第３状態との間で切り替えられ、前記第２送液ポートと前記出力ポートとの間の接続が遮断されることなく前記第２状態と前記第３状態との間で切り替えられるように構成されている請求項１に記載の切替バルブ。
3. 前記出力ポートとして第１出力ポートと第２出力ポートの２つの出力ポートを含み、
   前記第１状態及び前記第３状態において前記第１送液ポートが前記第１出力ポートと接続され、前記第２状態及び前記第３状態において前記第２送液ポートが前記第２出力ポートと接続されるように構成されている請求項１又は２に記載の切替バルブ。
4. ドレインに通じるドレインポートを備え、
   前記第１送液ポート又は前記第２送液ポートの少なくとも一方を前記ドレインポートに接続する第４状態に切り替えられるように構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載の切替バルブ。
5. 第１ポンプ部と、
   前記第１ポンプ部とは別に設けられた第２ポンプ部と、
   送液対象の液を出力する出力部と、
   前記第１ポンプ部が接続された第１送液ポート、前記第２ポンプ部が接続された第２送液ポート及び前記出力部に通じる出力ポートを備え、前記第１送液ポートを前記出力ポートと接続し、前記第２送液ポートをいずれのポートにも接続しない第１状態、前記第２送液ポートを前記出力ポートと接続し、前記第１送液ポートをいずれのポートにも接続しない第２状態、及び前記第１送液ポートと前記第２送液ポートの両ポートを前記出力ポートと接続する第３状態のいずれかの状態に切り替えるように構成された請求項１から４のいずれか一項に記載の切替バルブと、を備えたバイナリポンプ。
6. 前記第１ポンプ部と前記切替バルブとの間の系内圧力を検出する第１圧力センサ及び前記第２ポンプ部と前記切替バルブとの間の系内圧力を検出する第２圧力センサをさらに備えた請求項５に記載のバイナリポンプ。
7. 前記第２状態において、前記第１センサにより検出される圧力がシステム圧力に近づくように前記第１圧力センサの出力に基づいて前記第１ポンプ部を動作させ、前記第１状態において、前記第２センサにより検出される圧力がシステム圧力に近づくように前記第２圧力センサの出力に基づいて前記第２ポンプ部を動作させるように構成された予圧動作部をさらに備えた請求項６に記載のバイナリポンプ。
8. 前記予圧動作部は、前記第２状態において前記第１センサにより検出される圧力がシステム圧力と略同一となるように前記第１ポンプ部を動作させ、前記第１状態において、前記第２センサにより検出される圧力がシステム圧力と略同一となるように前記第２圧力センサの出力に基づいて前記第２ポンプ部を動作させるように構成されている請求項７に記載のバイナリポンプ。
9. 前記予圧動作を実行する前記第１ポンプ部又は前記第２ポンプ部の動作に基づいてリーク量を算出するリーク量算出部をさらに備えた請求項７又は８に記載のバイナリポンプ。
10. 前記リーク量算出部によりリーク量が検出されたときは警告を発するように構成されている請求項９に記載のバイナリポンプ。
11. システム圧力が持続的に低下するとき、前記第１圧力センサにより検出される圧力がシステム圧力よりも大きいとき及び前記第２圧力センサにより検出される圧力がシステム圧力よりも大きいときに、前記切替バルブを前記第３状態にするように構成された圧力解放部をさらに備えた請求項６から１０のいずれか一項に記載のバイナリポンプ。
12. 分析流路と、
    前記分析流路中で移動相を送液する請求項５から１１のいずれか一項に記載のバイナリポンプと、
    前記分析流路上における前記バイナリポンプよりも下流側に設けられ、前記分析流中に試料を注入する試料注入部と、
    前記分析流路上における前記試料注入部よりもさらに下流側に設けられ、前記試料注入部により前記分析流路中に注入された試料を成分ごとに分離する分析カラムと、
    前記分析流路上における前記分析カラムよりもさらに下流側に設けられ、前記分析カラムで分離された成分を検出する検出器と、を備えた液体クロマトグラフ。

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