JP6672781B2 - 流路機構及びこれを備えた液体クロマトグラフ - Google Patents

Description

本発明は、溶媒中の試料成分を分離させて検出器で検出させるための流路機構及びこれを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においては、複数種類の溶媒をミキサで混合し、その混合された溶媒を移動相として分離カラムに送液しながら、溶媒中の試料成分を分離カラムで分離させることにより分析を行う場合がある。このような分析では、５０μＬ／ｍｉｎ〜１ｍＬ／ｍｉｎ程度の流量（コンベンショナル流量）や、５０μＬ／ｍｉｎ以下の流量（ミクロ流量）など、異なる流量で溶媒が送液される場合がある。通常、この種の液体クロマトグラフには、１つのミキサが備えられている。

下記特許文献１には、コンベンショナル流量で溶媒を送液する際に用いられるコンベンショナルミキサと、ミクロ流量で溶媒を送液する際に用いられるミクロミキサとを備えた液体クロマトグラフが開示されている。この例では、通常分析時にコンベンショナルミキサを用いてコンベンショナル流量で溶媒が送液され、濃縮分析時にミクロミキサを用いてミクロ流量で溶媒が送液されるようになっている。すなわち、特許文献１には、容量が異なる複数種類のミキサを切り替えて使用する構成が開示されている。

特許第５０１２１４８号公報

しかしながら、上記のような従来の構成では、分析条件に応じて分離カラムを交換する場合に、作業者が手作業で分離カラムを取り外し、別の分離カラムを取り付ける作業を行わなければならなかった。そのため、複数種類のミキサの切り替えとは別に、分離カラムの交換作業を行わなければならず、異なる内部容量で分析を行う際の作業が煩雑であった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、異なる内部容量で分析を行う際の作業が容易な流路機構及びこれを備えた液体クロマトグラフを提供することを目的とする。

本発明に係る流路機構は、溶媒中の試料成分を分離させて検出器で検出させるための流路機構であって、第１ミキサと、第２ミキサと、第１分離カラムと、第２分離カラムと、流路切替部とを備える。前記第１ミキサは、内部で溶媒を混合する。前記第２ミキサは、前記第１ミキサとは容量が異なり、内部で溶媒を混合する。前記第１分離カラムは、前記第１ミキサに対応付けられている。前記第２分離カラムは、前記第２ミキサに対応付けられている。前記流路切替部は、前記第１ミキサ及び前記第１分離カラムを前記検出器に連通させる第１連通状態、又は、前記第２ミキサ及び前記第２分離カラムを前記検出器に連通させる第２連通状態に切り替える。

このような構成によれば、流路切替部を用いて、第１ミキサ及び第１分離カラムを検出器に連通させる第１連通状態、又は、第２ミキサ及び第２分離カラムを検出器に連通させる第２連通状態に容易に切り替えることができる。このように、流路切替部を切り替えるだけで、流路の内部容量が異なる第１連通状態又は第２連通状態に容易に切り替えることができるため、異なる内部容量で分析を行う際の作業が容易である。

前記流路機構は、カラムオーブンをさらに備えていてもよい。前記カラムオーブンは、前記第１ミキサ、前記第２ミキサ、前記第１分離カラム及び前記第２分離カラムを収容し、内部が加熱される。

このような構成によれば、第１ミキサ、第２ミキサ、第１分離カラム及び第２分離カラムが、いずれもカラムオーブン内に収容されている。したがって、ミキサの交換作業及び分離カラムの交換作業を同時に行うことができるため、作業がさらに容易になる。

前記流路切替部が、１つのバルブにより構成されていてもよい。

このような構成によれば、１つのバルブを切り替えるだけで、流路の内部容量が異なる第１連通状態又は第２連通状態に容易に切り替えることができる。これにより、複数のバルブを切り替える場合のように切替タイミングを同期させる必要がないため、作業がさらに容易になる。

前記流路機構は、試料を捕捉して濃縮する濃縮カラムをさらに備えていてもよい。この場合、前記第１連通状態では、前記濃縮カラム内に濃縮された試料が前記第１分離カラムに導かれ、前記第２連通状態では、前記濃縮カラム内に濃縮された試料が前記第２分離カラムに導かれてもよい。

このような構成によれば、流路切替部を切り替えるだけで、濃縮カラム内に捕捉して濃縮された試料を第１分離カラム又は第２分離カラムに選択的に導くことができる。したがって、流路の内部容量が異なる第１連通状態又は第２連通状態に容易に切り替えて、第１分離カラム又は第２分離カラムに濃縮された試料を導くことにより、いずれかの分離カラムを用いて良好に分析を行うことができる。

本発明に係る液体クロマトグラフは、前記流路機構と、検出器とを備える。前記検出器は、前記第１連通状態において前記第１分離カラムで分離された溶媒中の試料成分、又は、前記第２連通状態において前記第２分離カラムで分離された溶媒中の試料成分を検出する。

本発明によれば、流路切替部を切り替えるだけで、流路の内部容量が異なる第１連通状態又は第２連通状態に容易に切り替えることができるため、異なる内部容量で分析を行う際の作業が容易である。

本発明の一実施形態に係る液体クロマトグラフの構成例を示す流路図である。 図１の状態から第２バルブを回転させた状態を示す流路図である。 図１の状態から第１バルブを回転させた状態を示す流路図である。 図３の状態から第２バルブを回転させた状態を示す流路図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る液体クロマトグラフの構成例を示す流路図である。この液体クロマトグラフは、複数の容器１、脱気ユニット２、低圧グラジエントユニット３、送液ポンプ４、カラムオーブン５、オートサンプラ６及び検出器７などを備えており、低圧グラジエント分析を行うことができる。

複数の容器１には、それぞれ異なる種類の溶媒が収容されている。これらの溶媒は、送液ポンプ４の駆動により、移動相として各容器１から送り出される。各容器１から送り出された複数種類の溶媒は、脱気ユニット２を通過することにより脱気された後、低圧グラジエントユニット３において一定の比率で合流する。各溶媒の混合比率は、低圧グラジエントユニット３において調整することができる。

カラムオーブン５は、中空状の筐体（図示せず）により区画されており、内部に第1ミキサ５１、第２ミキサ５２、第1分離カラム５３、第２分離カラム５４及び第１バルブ５５などが収容されている。第1ミキサ５１、第２ミキサ５２、第１分離カラム５３及び第２分離カラム５４は、それぞれ第１バルブ５５に配管を介して接続されている。カラムオーブン５内には、ヒータ（図示せず）が配置され、当該ヒータによってカラムオーブン５の内部が加熱される。

低圧グラジエントユニット３において合流した複数種類の溶媒は、送液ポンプ４を介してカラムオーブン５内へと導かれ、第１ミキサ５１又は第２ミキサ５２のいずれかに流入する。図１の状態では、複数種類の溶媒が第１ミキサ５１に流入するような状態となっているが、第１バルブ５５を回転させれば、複数種類の溶媒が第２ミキサ５２に流入するような状態とすることができる。

オートサンプラ６には、ニードル６１、シリンジ６２、濃縮カラム６３及び第２バルブ６４などが備えられている。ニードル６１は、試料容器（図示せず）に挿入されて、当該試料容器内から試料を吸引する。シリンジ６２は、ニードル６１から試料を吸引する際に駆動される。

濃縮カラム６３は、いわゆるサンプルループであり、ニードル６１に連通している。図１の状態では、ニードル６１が濃縮カラム６３を介してシリンジ６２に連通している。この状態でシリンジ６２を駆動させ、ニードル６１から試料を吸引した場合には、吸引された試料が濃縮カラム６３に捕捉され、この濃縮カラム６３内において濃縮される。その後、第２バルブ６４に連通する試料導入部６５にニードル６１を挿入し、第２バルブ６４を回転させれば、第１ミキサ５１又は第２ミキサ５２で混合された複数種類の溶媒が濃縮カラム６３を通過する。これにより、混合された複数種類の溶媒中に試料が導入され、その試料がカラムオーブン５内の第１分離カラム５３又は第２分離カラム５４に導かれる。

第２バルブ６４は、例えば６個のポートａ〜ｆを有する６ポートバルブからなる。第２バルブ６４のポートａには、シリンジ６２が配管を介して連通し、ポートｆには、ニードル６１が配管及び濃縮カラム６３を介して連通している。第２バルブ６４のポートｃには、試料導入部６５が配管を介して連通している。第２バルブ６４のポートｄ，ｅは、配管を介してカラムオーブン５内の第１バルブ５５に連通している。第２バルブ６４のポートｂは、ドレイン（図示せず）に連通している。

第１バルブ５５は、例えば１０個のポートａ〜ｊを有する１０ポートバルブからなる。第１バルブ５５のポートａ，ｂには、第１ミキサ５１の流入口及び流出口がそれぞれ配管を介して連通し、ポートｉ，ｄには、第２ミキサ５２の流入口及び流出口がそれぞれ配管を介して連通している。第１バルブ５５のポートｇは、第１分離カラム５３の上流端に配管を介して連通し、ポートｅは、第２分離カラム５４の上流端に配管を介して連通している。第１バルブ５５のポートｃ，ｆは、オートサンプラ６の第２バルブ６４に配管を介して連通している。第１バルブ５５のポートｊは、送液ポンプ４に配管を介して連通している。第１バルブ５５のポートｈには配管が接続されているが、この配管の先端はストップジョイント（図示せず）により閉塞されている。

第１ミキサ５１は、容量が比較的小さいグラジエントミキサである。具体的には、容量が１００μＬ未満（例えば４０μＬ）であり、内部に形成された流路が分岐及び合流を繰り返すことにより、流入する複数種類の溶媒が混合される。第１ミキサ５１には、第１分離カラム５３が対応付けられている。

第２ミキサ５２は、容量が比較的大きいグラジエントミキサであり、第１ミキサ５１とは異なる容量を有している。具体的には、容量が１００μＬ以上（例えば７５０μＬ）であり、内部に形成された流路が分岐及び合流を繰り返すことにより、流入する複数種類の溶媒が混合される。第２ミキサ５２には、第２分離カラム５４が対応付けられている。

第１分離カラム５３及び第２分離カラム５４は、マニホールド５６を介して下流側で合流しており、当該マニホールド５６が配管を介して検出器７に接続されている。検出器７には、セル７１、光源７２及び受光部７３が備えられている。第１分離カラム５３又は第２分離カラム５４を通過した試料は、検出器７のセル７１内に導かれる。セル７１には、光源７２から測定光が照射され、セル７１を透過した測定光が受光部７３により受光される。セル７１を透過する測定光は、セル７１内の試料に固有の波長が吸収を受けるため、受光部７３における測定光の受光強度に基づいて試料を同定することができる。

図１の状態では、第１バルブ５５のポートａ，ｊが連通し、ポートｂ，ｃが連通している。したがって、送液ポンプ４から第１バルブ５５のポートｊに流入する複数種類の溶媒は、第１ミキサ５１において混合された後、第２バルブ６４のポートｅに流入する。第２バルブ６４においては、ポートｄ，ｅが連通している。したがって、第１ミキサ５１において混合された複数種類の溶媒は、濃縮カラム６３に流入することなく第２バルブ６４を通過し、第１バルブ５５のポートｆに流入する。

第１バルブ５５においては、ポートｆ，ｇが連通している。したがって、混合された複数種類の溶媒は第１分離カラム５３へと導かれ、この第１分離カラム５３を通過した後、検出器７のセル７１内に流入する。このように、図１の状態では、第１ミキサ５１において混合された複数種類の溶媒は、試料が導入されることなく第１分離カラム５３に導かれるようになっている。

図１の状態では、第２バルブ６４におけるポートａ，ｆが連通している。したがって、この状態でシリンジ６２を駆動させ、ニードル６１から試料を吸引すれば、濃縮カラム６３内に試料を捕捉して濃縮することができる。第１ミキサ５１及び第１分離カラム５３を用いて試料を分析する際には、このようにして濃縮カラム６３内に試料を捕捉した後、試料導入部６５にニードル６１を挿入し、第２バルブ６４を回転させることとなる。

図２は、図１の状態から第２バルブ６４を回転させた状態を示す流路図である。この図２の状態では、第２バルブ６４におけるポートｃ，ｄが連通し、ポートｅ，ｆが連通している。したがって、第１ミキサ５１において混合された複数種類の溶媒は、図１の場合のように第１分離カラム５３に直接導かれるのではなく、濃縮カラム６３を通過して、当該濃縮カラム６３内に濃縮された試料が導入された後、第１分離カラム５３に導かれる。

このようにして第１分離カラム５３に導入された試料は、第１分離カラム５３を通過する過程で試料成分ごとに分離され、検出器７のセル７１に導かれる。そして、セル７１を透過した光源７２からの測定光が受光部７３で受光されることにより、その受光強度に基づいて、分離された各試料成分のピークが検出される。このように、第１ミキサ５１で混合された複数種類の溶媒を移動相として、第１分離カラム５３を用いて試料の分析を行うことにより、高速分析を行うことができる。

図３は、図１の状態から第１バルブ５５を回転させた状態を示す流路図である。この図３の状態において、第２バルブ６４は図１と同じ状態であり、第２バルブ６４のポートａ，ｆが連通している。したがって、この状態でシリンジ６２を駆動させ、ニードル６１から試料を吸引すれば、濃縮カラム６３内に試料を捕捉して濃縮することができる。

図３の状態では、第１バルブ５５のポートｃ，ｄが連通し、ポートｉ，ｊが連通している。したがって、送液ポンプ４から第１バルブ５５のポートｊに流入する複数種類の溶媒は、第２ミキサ５２において混合された後、第２バルブ６４のポートｅに流入する。第２バルブ６４においては、ポートｄ，ｅが連通している。したがって、第２ミキサ５２において混合された複数種類の溶媒は、濃縮カラム６３に流入することなく第２バルブ６４を通過し、第１バルブ５５のポートｆに流入する。

第１バルブ５５においては、ポートｅ，ｆが連通している。したがって、混合された複数種類の溶媒は第２分離カラム５４へと導かれ、この第２分離カラム５４を通過した後、検出器７のセル７１内に流入する。このように、図３の状態では、第２ミキサ５２において混合された複数種類の溶媒は、試料が導入されることなく第２分離カラム５４に導かれるようになっている。第２ミキサ５２及び第２分離カラム５４を用いて試料を分析する際には、このような状態で濃縮カラム６３内に試料を捕捉した後、試料導入部６５にニードル６１を挿入し、第２バルブ６４を回転させることとなる。

図４は、図３の状態から第２バルブ６４を回転させた状態を示す流路図である。この図４の状態では、第２バルブ６４におけるポートｃ，ｄが連通し、ポートｅ，ｆが連通している。したがって、第２ミキサ５２において混合された複数種類の溶媒は、図３の場合のように第２分離カラム５４に直接導かれるのではなく、濃縮カラム６３を通過して、当該濃縮カラム６３内に濃縮された試料が導入された後、第２分離カラム５４に導かれる。

このようにして第２分離カラム５４に導入された試料は、第２分離カラム５４を通過する過程で試料成分ごとに分離され、検出器７のセル７１に導かれる。そして、セル７１を透過した光源７２からの測定光が受光部７３で受光されることにより、その受光強度に基づいて、分離された各試料成分のピークが検出される。このように、第２ミキサ５２で混合された複数種類の溶媒を移動相として、第２分離カラム５４を用いて試料の分析を行うことにより、コンベンショナル分析を行うことができる。

以上のように、本実施形態では、第１バルブ５５を回転させることにより、第１ミキサ５１及び第１分離カラム５３が検出器７に連通する第１連通状態（図１及び図２参照）、又は、第２ミキサ５２及び第２分離カラム５４が検出器７に連通する第２連通状態（図３及び図４参照）に切り替わる。すなわち、第１バルブ５５は、第１連通状態又は第２連通状態のいずれかに切り替えるための流路切替部を構成している。

本実施形態では、第１バルブ５５を回転させて切り替えるだけで、流路の内部容量が異なる第１連通状態又は第２連通状態に容易に切り替えることができる。したがって、異なる内部容量で分析を行う際の作業が容易である。

また、本実施形態では、第１ミキサ５１、第２ミキサ５２、第１分離カラム５３及び第２分離カラム５４が、いずれもカラムオーブン５内に収容されている。したがって、ミキサ５１，５２の交換作業及び分離カラム５３，５４の交換作業を同時に行うことができるため、作業がさらに容易になる。

特に、本実施形態では、流路切替部が１つのバルブ（第１バルブ５５）により構成されているため、この１つのバルブ（第１バルブ５５）を切り替えるだけで、流路の内部容量が異なる第１連通状態又は第２連通状態に容易に切り替えることができる。これにより、複数のバルブを切り替える場合のように切替タイミングを同期させる必要がないため、作業がさらに容易になる。

さらに、本実施形態では、第１バルブ５５を回転させて切り替えるだけで、濃縮カラム６３内に捕捉して濃縮された試料を第１分離カラム５３又は第２分離カラム５４に選択的に導くことができる。したがって、流路の内部容量が異なる第１連通状態又は第２連通状態に容易に切り替えて、第１分離カラム５３又は第２分離カラム５４に濃縮された試料を導くことにより、いずれかの分離カラム５３，５４を用いて良好に分析を行うことができる。

第１ミキサ５１、第２ミキサ５２、第１分離カラム５３、第２分離カラム５４、第１バルブ５５、第２バルブ６４及び濃縮カラム６３などは、溶媒中の試料成分を分離させて検出器７で検出させるための流路機構１００を構成している。本実施形態では、このような流路機構１００が、カラムオーブン５内に収容された構成となっている。そして、第１連通状態において第１分離カラム５３で分離された溶媒中の試料成分、又は、第２連通状態において第２分離カラム５４で分離された溶媒中の試料成分が、検出器７で検出される。

なお、第１バルブ５５及び第２バルブ６４は、ＣＰＵを含む制御部（図示せず）の制御により、自動で切り替えられるようになっている。ただし、このような構成に限らず、第１バルブ５５及び第２バルブ６４の少なくとも一方が手動で切り替えられるような構成であってもよい。

以上の実施形態では、第１連通状態又は第２連通状態に切り替えるための流路切替部が、第１バルブ５５により構成される場合について説明した。しかし、このような構成に限らず、流路切替部が１０ポートバルブ以外のバルブにより構成されていてもよいし、複数のバルブにより構成されていてもよい。また、流路切替部は、バルブに限らず、他の部材により構成されていてもよい。

流路切替部を複数のバルブにより構成する場合には、例えば、第１ミキサ５１及び第１分離カラム５３が連通する流路と、第２ミキサ５２及び第２分離カラム５４が連通する流路とを設けて、それらの流路の上流側を送液ポンプ４に選択的に連通させるバルブと、それらの流路の下流側を検出器７に選択的に連通させるバルブとが、流路切替部を構成していてもよい。

流路機構以外の構成は、上記実施形態のような構成に限られるものではなく、他のあらゆる構成を採用することができる。例えば、１つの送液ポンプ４を用いて低圧グラジエント分析を行うような構成に限らず、複数の送液ポンプを用いて高圧グラジエント分析を行うような構成にも、本発明を適用することが可能である。

１ 容器
２ 脱気ユニット
３ 低圧グラジエントユニット
４ 送液ポンプ
５ カラムオーブン
６ オートサンプラ
７ 検出器
５１ 第１ミキサ
５２ 第２ミキサ
５３ 第１分離カラム
５４ 第２分離カラム
５５ 第１バルブ
５６ マニホールド
６１ ニードル
６２ シリンジ
６３ 濃縮カラム
６４ 第２バルブ
６５ 試料導入部
７１ セル
７２ 光源
７３ 受光部
１００ 流路機構

Claims (5)

1. 溶媒中の試料成分を分離させて検出器で検出させるための流路機構であって、
   内部で溶媒を混合する第１ミキサと、
   前記第１ミキサとは容量が異なり、内部で溶媒を混合する第２ミキサと、
   前記第１ミキサに対応付けられた第１分離カラムと、
   前記第２ミキサに対応付けられた第２分離カラムと、
   前記第１ミキサ及び前記第１分離カラムを前記検出器に連通させる第１連通状態、又は、前記第２ミキサ及び前記第２分離カラムを前記検出器に連通させる第２連通状態に切り替える流路切替部とを備え、
   前記流路切替部が、１つのバルブにより構成されており、当該１つのバルブを切り替えるだけで、前記第１連通状態又は前記第２連通状態に切り替えられることを特徴とする流路機構。
2. 前記第１ミキサ、前記第２ミキサ、前記第１分離カラム及び前記第２分離カラムを収容し、内部が加熱されるカラムオーブンをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の流路機構。
3. 前記１つのバルブにおいて、第１のポートには前記第１ミキサの流入口が接続され、第２のポートには前記第１ミキサの流出口が接続され、第３のポートには前記第２ミキサの流入口が接続され、第４のポートには前記第２ミキサの流出口が接続され、第５のポートには前記溶媒が供給され、第６のポートには前記第１分離カラムが接続され、第７のポートには前記第２分離カラムが接続され、
   前記第１連通状態においては、前記第５のポートと前記第１のポートとが連通し、前記第２のポートと前記第６のポートとが連通するように、前記１つのバルブが切り替えられ、
   前記第２連通状態においては、前記第５のポートと前記第３のポートとが連通し、前記第４のポートと前記第７のポートとが連通するように、前記１つのバルブが切り替えられることを特徴とする請求項１又は２に記載の流路機構。
4. 試料を捕捉して濃縮する濃縮カラムをさらに備え、
   前記第１連通状態では、前記濃縮カラム内に濃縮された試料が前記第１分離カラムに導かれ、
   前記第２連通状態では、前記濃縮カラム内に濃縮された試料が前記第２分離カラムに導かれることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流路機構。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の流路機構と、
   前記第１連通状態において前記第１分離カラムで分離された溶媒中の試料成分、又は、前記第２連通状態において前記第２分離カラムで分離された溶媒中の試料成分を検出する検出器とを備えることを特徴とする液体クロマトグラフ。

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