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JP5423610B2 - 送液ポンプ及び液体クロマトグラフ - Google Patents

送液ポンプ及び液体クロマトグラフ Download PDF

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Description

本発明は、プランジャを一直線上で往復動させることにより移動相の吸引と吐出を連続的に行なう方式の送液ポンプ及びその送液ポンプを用い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において移動相の送液に用いられる送液ポンプでは、送液圧力が５０ＭＰａを超えるような高圧になると、ポンプ室を封止しているプランジャシールとプランジャとの間の摩擦力が大きくなって、プランジャシールの寿命が短くなるという問題があった。そのため、プランジャシールとプランジャとの間の摩擦力を軽減するために、プランジャの外周面を濡らすための洗浄液をプランジャシールとプランジャとの摺動部分に供給する機構を備えることが提案されている（特許文献１参照。）。図３にそのような機能を備えた送液ポンプの一例を示す。
ポンプボディ２の先端に、内部にポンプ室８ａ、吸入流路８ｂ及び吐出流路８ｃを備えたポンプヘッド８が装着されている。ポンプボディ２の内部にはクロスヘッド４が収容され、バネ６によってポンプヘッド８とは反対側の方向に付勢されている。クロスヘッド４の先端にプランジャ３が保持されており、プランジャ３の先端がポンプ室８ａ内に挿入されている。
クロスヘッド４はカムなどからなる駆動機構（図示は省略）によって一直線上（図において左右方向）で往復動し、これに従ってプランジャ３も一直線上で往復動し、ポンプ室３内の容積を増減させる。吸引流路８ｂはチェック弁１０ａを介して移動相を貯留する容器へと繋がる配管２９に接続され、吐出流路８ｃはチェック弁１０ｂを介して例えば液体クロマトグラフの分析流路を構成する配管２８に接続されている。
ポンプボディ２の先端部分とポンプヘッド８との間にプランジャシール１２、シールホルダ１４及び洗浄シール１６がポンプヘッド８側から順に挟持されている。プランジャシール１２はポンプ室８ａのプランジャ３挿入部分においてプランジャ３を摺動可能に保持しながらポンプ室８を封止するものであり、シールホルダ１４によって支持されている。
シールホルダ１４は内部に洗浄室１８、洗浄室流路２０及び２４を備えている。洗浄室流路２０にはポンプ（図示は省略）によって洗浄液を貯留する容器から洗浄液を吸引して洗浄室１８に供給するように組まれた配管２１が接続され、洗浄室流路２４には洗浄室１８からの洗浄液を洗浄液用の容器に戻すように組まれた配管２５が接続されている。洗浄室１８はプランジャシール１６により封止されている。
上記のように洗浄液の循環機構を設けることで、洗浄液を洗浄室１８に供給してプランジャシール１２の背面側でプランジャ３の外周面を濡らし、プランジャ３とプランジャシール１２との間の摩擦を低減して摺動性を高めている。また、プランジャシール１２の背面側を常時濡らしておくことで、プランジャシール１２の背面側が乾燥することによって発生する塩の析出を防止するという効果もある。
特開平１０−２３８４７５号公報
上記のような送液ポンプでは、洗浄液を貯留するための容器やその洗浄液を循環させるためのポンプが設けられているが、これらをなくすことができれば装置の大きさを小さくすることができ、装置の据付スペースを小さくすることができる。また、洗浄液を循環させるための配管をなくせば、配管接続が簡単になってメンテナンスの際に配管の取外しや組立てが容易になる。しかし、従来では、このような機構を設けなければプランジャとプランジャシールとの間の摩擦力の低減を図ることは困難であった。
そこで、本発明は、洗浄液を循環させるための機構を別途設けることなくプランジャとプランジャシールの間の摩擦力の低減を図ることができるようにすることを目的とするものである。
本発明の送液ポンプは、移動相を吸入するための吸入口と吸入した移動相を吐出するための吐出口を備えたポンプ室と、ポンプ室内に先端部が挿入され送液ポンプ内で摺動しながら一直線上で往復動してポンプ室内の容積を増減させるプランジャと、ポンプ室の前記プランジャ挿入部分に配置されてプランジャを保持するとともにポンプ室を封止するプランジャシールと、プランジャの外周面を洗浄するためにプランジャシールのポンプ室とは反対側に設けられた洗浄室と、ポンプ室の吸入口に一端が接続されてポンプ室内に移動相を吸入するための移動相吸入流路と、を備えたものであって、洗浄室は移動相吸入流路上に配置されている。
本発明の液体クロマトグラフは、分析流路、分析流路中で移動相を送液するための移動相送液部、分析流路に試料を注入するための試料注入部、分析流路上の試料注入部よりも下流側の位置に配置された分析カラム及び分析流路上の分析カラムよりもさらに下流側の位置に配置された検出器を備えたものであって、移動相送液部は移動相を送液するための送液ポンプとして本発明の送液ポンプを備えている。
本発明の送液ポンプによれば、ポンプ室の吸入口に一端が接続されてポンプ室内に移動相を吸入するための移動相吸入流路上に洗浄室が配置されているので、ポンプ室に吸入される移動相が必ず洗浄室を通り、これによってプランジャの外周面を移動相によって濡らすことができ、洗浄室に洗浄液を供給しなくてもプランジャシールとプランジャとの間の摩擦を低減することができる。これにより、洗浄液を循環させるための独立した機構が不要になり、送液ポンプの設置スペースを小さくすることができるとともに、配管の構成を簡単にすることができる。
本発明の液体クロマトグラフでは、移動相を送液するための送液ポンプとして本発明の送液ポンプを用いているので、液体クロマトグラフの設置スペースが小さくなり、配管の構成も簡単になる。
送液ポンプの一実施例を示す断面図である。 液体クロマトグラフの一実施例を示す断面図である。 従来の送液ポンプの一例を示す断面図である。
送液ポンプの一実施例について図１を参照しながら説明する。
ポンプボディ２の先端部にポンプヘッド８が装着されている。ポンプヘッド８は内部にポンプ室８ａ、吸入流路８ｂ及び吐出流路８ｃを備えている。吸入流路８ｂはポンプ室８ａ内に移動相を吸引するための流路であり、その端部にチェック弁１０ａを介して配管２６の一端が接続されている。配管２６の他端は後述するシールホルダ１４の流路２４に接続されている。吐出流路８ｃはポンプ室８ａ内に吸入した移動相を吐出するための流路であり、その端部にチェック弁１０ｂを介して配管２８が接続されている。配管２８は例えば液体クロマトグラフの分析カラムや検出器に繋がる分析流路を構成している。
ポンプボディ２の内部にクロスヘッド４が収容されており、クロスヘッド４の先端にポンプヘッド８側へ延びたプランジャ３が保持されている。プランジャ３の先端部はポンプ室８ａ内に挿入されている。クロスヘッド４はバネ６によってポンプヘッド８とは反対側の方向に付勢されている。クロスヘッド４は図示されていないカム機構によってポンプヘッド８側の方向とその反対側の方向に往復動され、それに伴なってプランジャ３がポンプ室８ａ内を摺動しながら往復動するようになっている。
チェック弁１０ａ，１０ｂは例えば圧力差を利用して開閉することにより、移動相の逆流を防止するためのものである。すなわち、プランジャ３がポンプヘッド８とは反対側の方向へ移動するとポンプ室８ａ内が減圧され、チェック弁１０ａは開放されてチェック弁１０ｂは閉じられる。逆に、プランジャ３がポンプヘッド８側へ移動するとポンプ室８ａ内が加圧され、チェック弁１０ａは閉じられてチェック弁１０ｂは開放される。
ポンプ室８ａのプランジャ３挿入部分はプランジャシール１２によって封止されている。プランジャシール１２はポンプボディ２とポンプヘッド８の間に挟持されたフランジ１４によって支持されている。プランジャシール１２はプランジャ３を貫通させるための孔をもち、プランジャ３を摺動可能に保持しながらポンプ室８ａからの移動相の漏れを防止するものである。
シールホルダ１４は内部に洗浄室１４を有するとともに、外部から洗浄室１４に通じる貫通孔からなる２つの洗浄室流路２０，２４が設けられている。洗浄室１４のポンプボディ２側は洗浄シール１６によって封止されている。洗浄シール１６はポンプボディ２の先端面によって支持されている。洗浄室流路２０には移動相を貯留した容器へ繋がる配管２２が接続されている。洗浄室流路２４には、既述のように配管２６の他端が接続されている。配管２２、洗浄室流路２０、２４、配管２６及び吸入流路８ｂは移動相吸入流路を構成している。

この実施例の送液ポンプでは、吸入流路８ｂが配管２６を介して洗浄室１４に繋がる一方の洗浄室流路２４に接続され、洗浄室１４に繋がる他方の洗浄室流路２２に移動相を貯留した容器に繋がる配管２２が接続されているので、ポンプ室８ａに吸入される移動相は必ず洗浄室１４内を経る。これにより、プランジャシール１２の背面側においてプランジャ３の外周面を移動相によって濡らすことができる。したがって、洗浄液を洗浄室１８に供給するための独立したポンプや配管を不要としながらも、プランジャ３の外周面とプランジャシール１２との間の摩擦を低減してプランジャシール１２の寿命の低下を防止することができる。
なお、移動相が塩を含む緩衝液である場合、緩衝液を洗浄室１８に通すとプランジャ３の外周面に付着して洗浄シール１４の背面側に漏れ出した緩衝液が乾燥し、塩が析出してプランジャ３と洗浄シール１４との間に入り込んで洗浄シール１４の寿命を低下させる虞がある。そのため、移動相が塩を含む緩衝液の場合は、図３に示されているような、洗浄室１８に洗浄液を流す従来の流路構成となるように分析者が配管を組み直す。
次に、上記実施例の送液ポンプを用いた液体クロマトグラフについて図２を用いて説明する。
分析流路３０上に送液ポンプ３４、試料注入部３６、分析カラム３８及び検出器４０が上流側から順に設けられている。分析流路３０の上流端は移動相を貯留した容器３２に繋がっている。送液ポンプ３４として図１の実施例の送液ポンプが用いられている。
送液ポンプ３４のプランジャ３を駆動することによって送液される移動相は、洗浄室１８においてプランジャ３の外周面を濡らしてからポンプ室８ａ内へ吸引されて吐出される。送液ポンプ３４のポンプ室８ａから吐出された移動相は試料注入部３６から注入された試料を分析カラム３８へ搬送する。分析カラム３８で試料は各成分に分離され、検出器４０でそれぞれ検出される。
２ ポンプボディ
３ プランジャ
４ クロスヘッド
６ バネ
８ ポンプヘッド
８ａ ポンプ室
８ｂ 吸入流路
８ｃ 吐出流路
１０ａ，１０ｂ チェック弁
１２ プランジャシール
１４ シールホルダ
１６ 洗浄シール
１８ 洗浄室
２０，２４ 洗浄室流路
２２，２６，２８ 配管
３０ 分析流路
３２ 移動相容器
３４ 送液ポンプ
３６ 試料注入部
３８ 分析カラム
４０ 検出器

Claims (2)

  1. 移動相を吸入するための吸入口と吸入した移動相を吐出するための吐出口を備えたポンプ室と、前記ポンプ室内に先端部が挿入され前記送液ポンプ内で摺動しながら一直線上で往復動して前記ポンプ室内の容積を増減させるプランジャと、前記ポンプ室の前記プランジャ挿入部分に配置されて前記プランジャを保持するとともに前記ポンプ室を封止するプランジャシールと、前記プランジャの外周面を洗浄するために前記プランジャシールの前記ポンプ室とは反対側に設けられた洗浄室と、前記ポンプ室の吸入口に一端が接続されてポンプ室内に移動相を吸入するための移動相吸入流路と、を備えた送液ポンプにおいて、
    前記洗浄室は前記移動相吸入流路上に配置されていることを特徴とする送液ポンプ。
  2. 分析流路、分析流路中で移動相を送液するための移動相送液部、分析流路に試料を注入するための試料注入部、分析流路上の試料注入部よりも下流側の位置に配置された分析カラム及び分析流路上の分析カラムよりもさらに下流側の位置に配置された検出器を備えた液体クロマトグラフにおいて、
    前記移動相送液部は移動相を送液するための送液ポンプとして請求項１に記載の送液ポンプを備えていることを特徴とする液体クロマトグラフ。
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