JPH03223671A - 液体クロマトグラフィー装置の気泡混入検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液体クロマトグラフィー装置、およびこれに
用いろ気泡ａ久検田装置に関し、訂しくは分離１分析の
操作において液体クロマトグラフィー装置のカラムに気
泡が混入することで分離性能が低下することを防止する
ために用いられる気泡混入検出装置、およびこれを備え
た液体クロマトグラフィー装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に液体クロマトグラフィーを用いた分離１分析のた
めの操作においては、分離剤を充填した分想筒（以下ｒ
カラム１という）に対しポンプや注用器等を用いて試料
を導入し、その後、ポンプによｎ溶離液をカラムに送液
して必要な物質の分前回収を行なうという操作が行なわ
れる、 ところでこのような操作においては、試料や溶！ＩＩＩ
液の送１夜の際に、あるいは送液される液に伴なって発
生した気泡がカラム内に導入されると、装置、乃分殖性
能が著しく低下するという問題がある２、そＪ−て、ン
夜体クロマトグラフィー装置では、こ・つ、とうなカラ
ムへの気体の導入を防止する目的で保護装置を設ける場
合が多い。

このようなカラムへの気泡導入を防止するために用いら
れている従来の保護装置は、例えば浮子式１超音波式、
電気伝導度式、静電容量式１透過光学式等々のセンサを
用いて、例えばカラムに送液する液の貯留槽内の液面レ
ベル（気液界面）を検出する方法が採用されている。す
なわちカラムへの気泡導入の代表的なケースである所謂
「液切れ」に起因して試料や溶ａＩ！液に代って気相が
導入されることがあるので、この問題を、上記センサで
液面レベルを検知してこれを気相混入の危険信号として
記識し、これに基づいて液体クロマトグラフィー装置の
稼働を自動停止させたり、あるいは装置保護のための関
連機器を作動制御する信号として利用することで回避す
るようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかし上記カラムやこれに液を供給・排出する送液配管
等によって構成される液体クロマトグラフィー装置にお
いては、カラムへの気泡導入は上述した「液切れ」に原
因するばかりでなく、試料やｍｔｌＪ液の発泡に起因す
る気相発生の問題や、湿度変化、ポンプ吸引による減圧
などに起因した液中での溶解度変化による気泡、気体粒
子の発生等の問題もあるため、単に容器等の液面レベル
をモニターする等の従来方法では液体クロマトグラフィ
ー装置の保護が十分達成されない場合がある。

この問題に対処する一方法として、使用する試料、溶離
液を加熱、超音波処理等により予め十分脱気を行ってお
く手段が講じられる。しかしながらこのような前処理を
行うと、不安定な試料や溶離液では分解が生じたり、特
にタンパク室などを試料として用いる場合は生理的活性
を失うなどの変性が起こる。これらのため、前処理操作
が内容的に、あるいは時間的に制約をうけるケースが少
なくない。さらにプロセスが工業的規模になると、その
処理労力も膨大なものとなって１７、まうという問題も
ある。

その他の方法としては、例えばカラム上流の配管中にお
ける気泡の存在を検知するセンサを設けることが考えら
れる。

しかし本発明者の研究によれば、このような配管途中の
気泡混入を検知するセンサを用いた方法を液体クロマト
グラフィー装置の保護の目的に単に適用したのでは、本
来装置保護に必要な場合だけでなく、装置の過剰な保護
となって操作能率の低下、特に工業的な規模での生産性
を著しく低下させてしまうという問題があることが知見
された。

これは、カラムに供給される液中の気泡は液体と混相状
でカラム内に導入されるのであるが、カラム系内は有圧
であフて圧力が高いほど伴なわれる気泡あるいは気体粒
子は再度溶解する。そしてこのような溶解状態ではカラ
ムの分離性能を劣化させることがなく、このような分離
性能に影響しない範囲量の気泡等の存在が検知された場
合、すなわち止める必要がない場合にも装置の稼働を停
止させてしまう結果となるからである。

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり
、単に配管途中における気泡の存在検知だけでなく、カ
ラム分離性能に影響しない程度の範囲量の気泡等が検知
された場合は呻き、カラムの分離性能を低下させてしま
う気泡あるいは気体粒子の配管中の存在を区分して検出
することで、カラムの分離性能の低下を招くことなく装
置の高い稼働効率を確保することに有効な液体クロマト
グラフィー装置の気泡混入検出装置を提供するところに
ある。

（課題を解決するための手段及び作用）上記した目的を
実現するための本発明よりなる液体クロマトグラフィー
装置の気泡混入検出装置の特徴は、液体クロマトグラフ
ィーのカラムに液を供給する配管内を気泡が通過したこ
とを検知して気泡検知１８号を電気的信号として出力す
る検知手段と、この検知手段からの単位時間当りにおけ
る出力回数が予め定めた値を上回った時に出力信号を発
する第１の気泡混入判定手段と、検知手段からの出力信
号が予め定めた一定時間以上連続した時に出力信号を発
する第２の気泡混入判定手段と、これら第１及び第２の
気泡混入判定手段からの出力信号により動作する論理和
回路とを有する構成をなすところにある。

上記配管内を通過する気泡を検知する手段は、気泡の通
過によってもたらされる相的変化を電気的、光学的等の
変化として検知できるものであればその検出原理や方式
は特に限定されるものではないが、上記気泡は一般に比
較的細い管が用いられる上記配管内を液と分離して通過
するものであり、したがってこれを検知する手段は、一
般的には配管に設けた透明管部分を挾んで投光手段と受
光手段を配置し、気泡通過時の屈折率あるいは透過量変
動により受光手段に光信号が入力される（あるいは常時
の入力がオフされる）ことで気泡通過を検知する非接触
方式のものが特に好ましく採用される。

このような光学的検知手段としては、例えば投光器自体
をパルス発光型として、受光器で受光したパルス数を計
数する方式や、投光器は連続発光型として、計数器にお
いて、受光器から入力される連続した気泡検知信号の時
間長さを計数する方式のものを例示することができる。

連続受光した気泡検知信号の計数としては、微小時間の
サンプリング時間毎に受光有無を調べてその受光検知回
数を積算する回路構成のものを例示することができる。

このような光学的な気泡混入検出装置として代表的には
、液体クロマトグラフィーのカラムに液を供給する配管
の途中に設けられた透光性筒部と、投光器から前記透光
性筒部内を通し受光器に受光される光の透過又は遮断に
より気泡の通過を検知して気泡検知信号を出力する光学
的検知手段と、気泡検知時における前記光学的検知手段
からの出力時間の長さを単位時間毎に計数する計数器と
、この計数器の計数値を予め定めた値と比較することに
より気泡の混入量を判定する判定手段とを備えた構成の
ものを例示することができる。

また検出気泡量は、装置の稼働条件等に応じて判定条件
が設定変更で餘るように設けておくことが好ましい。具
体的には、液体クロマトグラフィー装置においては使用
するカラムサイズ、溶離液、操作圧力、温度などが多様
であり、カラムサイズが異なれば必然的に許容される気
泡の量が変わり、溶離液の種類あるいはその組成または
操作圧力、温度によフて気体の溶解度が違ってくるから
である。したがって、これらの場合に対応して、気泡の
異常混入として装置のｆｉｔ働を停止させる等の対策を
行うレベルが設定できることが必要である。

また、液体クロマトグラフィー操作は平衡化（準備）工
程、試料注入工程、分離工程、洗浄・再生工程など複数
の工程から成り立っており、使用する溶離液あるいはそ
の組成は工程毎に異なることが多々あるので、工程毎に
上述した判定条件が設定できることは更に好ましい。

一方、非接触式の光学的検知手段においては室内光や外
光等で気泡以外のものを気泡とじて検知する影響が考え
られるので、例えば受光器は一定光量の受光時にのみ、
これを気泡検知として出力を発するようにすることも好
ましい。

本発明は前記の構成をなすことによって、単位時間に配
管を通過する気泡の数あるいは大きさから、カラムに導
入される気体量を実質的に計測することができ、これに
よって配管に含まれることがある気体の形状等にかかわ
らず、カラムの分離性能の低下をきたす気泡量の多い場
合を選択して検出することができ、この検出情報に基づ
いて液体クロマトグラフィー装置の分離性能低下をぎた
す場合に、装置の稼働を停止する等に利用できる。

上記のような気泡混入検出装置は、液体クロマトグラフ
ィー装置の送液配管系に設けた送液ポンプよりも上流側
、特に送液ポンプ上流位置で切換弁を介し分岐された配
管系の途中に配置されることによって好適に液体クロマ
トグラフィー装置を構成することができる。すなわち分
岐された一方の配管系からの送液を終了した後に、分岐
された他方の配管系からの送液に切換るように装置を操
作する場合、上記一方の配管系の途中に上記気泡混入検
出装置を配置しておくことで、送液の切換バルブの切換
時期を時間及び流量を管理することなく自動的に決める
ことがで籾るからである。

これは、カラムへの気泡混入を防ぐという目的からは、
第６図で示しているように気泡混入検出装置２１をカラ
ム２０直前に配置することが理想的な配置として考えら
れるところであるが、このようにして気泡混入装置２１
をカラム２０直前に配置すると、気泡の異常混入が検知
された場合には配管中の気泡を取除くために送液ポンプ
２２を停止し、適当な処置を行うことが必要になる。し
かしこのような操作では、工業的な規模で特定物質の回
収等を行なう場合、特に、工程管理上煩雑でまた生産効
率の低下をきたす。なお２５は回収器、２６は回収タン
ク、２７は切換バルブである。

これに対し上記のように切換バルブの上流に気泡混入検
出装置を配置すれば、装置の運転を中断することなく一
連の操作を継続して行なうことが可能となる。

上記の気泡混入検出装置を送液ポンプ上流位置で切換弁
を介し分岐された配管系の途中に設けた液体クロマトグ
ラフィー装置は、例えば大量の溶離液をカラムに通液す
るために同一溶離液の複数のタンクを順次に切換て送液
を行なう場合や、試料液を試料液タンクからタンク内容
全量送液した後、自動的に続いて流すべき溶離液を送液
するような工業的な規模で実施される液体クロマトグラ
フィー装置において特に有用性が高いものである。

なお試料導入のために六方バルブ等（周知の六方バルブ
や特開昭６０−１４９９７３号に記載の液注入装置等、
以下単に「六方バルブ」という）を用いて送液流路の途
中の経路を切換え、これにより試料液を送液配管の途中
に導入する方式の液体クロマトグラフィー装置の場合に
は、六方バルブを送液ポンプとカラムの間に介設するこ
とができ、この六方バルブの試料液ループに試料液を導
入する配管の途中に上記気泡混入検出装置を設けること
により、接続されたタンク内の試料が無くなるまで（気
泡を検出するまで）、分離操作を自動的に繰り返し制御
が行える。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

実施例１ 第１図は本発明の実施例１の概要を示した図であり、図
において１は液体クロマトグラフィー装置のカラム（図
示せず）に液を供給する配管であり、この配管の途中に
は透明材料で管壁が構成された部分（セル２）を設け、
このセル２の両側に発光器３と受光器４とを対向配置し
て気相と液相の屈折率の相違により気泡の通過を検出で
きるようにしている。発光器として連続投光機能を有す
るものを用いているが、短パルス投光機能をもつものも
適用できる。この場合、投光と受光とは同期されている
ことが望ましい。すなわち本例では、配管内を液体のみ
が流れている通常時は発光器３からの光が第２図（ｂ）
に示すように屈折して受光器４に入力されないようにし
、他方気泡が配管内を通過する場合には第２図（ａ）に
示すように発光器３からの光が受光器４に入力されるよ
うに設けている。

そして上記受光器４の信号は、信号カウンタ回路５と信
号メジャー回路６に送られて、これらにより配管１内を
通過する気泡の量を検出するようにしている。すなわち
本例の信号カウンタ回路５は、例えばサンプリングタイ
ムを設定したタイマー回路８からの信号により不図示の
カウンタ回路が当該単位時間（サンプリングタイム）毎
の受光器４の出力を計数し、この計数値を予め設定しで
ある閾値と比較することにより、計数値が閾値を越えて
いる場合に信号を出力するようになっている。上記カウ
ンタ回路はサンプリングタイム毎に自動的にリセットさ
れて、順次新しい受光器４の出力の計数を行なう。

また信号メジャー回路６は、受光器４から入力される信
号の継続時間を計数する不図示のタイマー回路と、この
タイマー回路により計数した時間と予め設定しである閾
値と比較することにより、計数時間が閾値を越えている
場合に信号を出力するようになっている。なお受光器４
からの信号がオフとなった場合にはタイマー回路はリセ
ットされる。

７はオア回路（論理和回路）であり、上記信号カウンタ
回路５と信号メジャー回路６からの信号を入力として、
これらの少なくともいずれかの信号が人力された場合に
出力を生じ、アンド回路１０を介して気泡混入検出信号
を出力するようになっている。なお本例においては、ア
ンド回路ｌＯのもう一方の入力として出力時間調整器９
からの信号が与えられており、これによりアンド回路か
ら出力する信号の出力時間長さを調整できるようにして
いるが、このような出力時間調整器９は省略してもよい
。

上記によって出力されたアンド回路１０からの気泡混入
検出信号は、例えば液体クロマトグラフィー装置の稼働
を停止させる制御装置や関連機器の制御信号として利用
できる他、操作者等への警告を発する信号として利用す
ることもできる。

実施例２ 第３図は気泡混入検出装置を備えた本発明の液体クロマ
トグラフィー装置の一例を示したものであり、カラム３
０に液を送る送液ポンプ３２の上流を切換バルブ３７を
介して分岐させ、これらを同一溶離液の複数のタンク３
４．３４に接続させた場合の例を示している。そして本
例では上記分岐された配管の一方（溶離液の送液順序と
しては一番目）の配管の途中に気泡混入検圧装置３１を
設けている。

このような構成を有する液体クロマトグラフィー装置に
よれば、気泡混入検出装置３１で気泡の異常混入が検知
された場合には、切換バルブ３７を直ちに切換えること
でカラム３０への気泡導入を防止し、したがって装置の
運転を停止することなく自動的に連続して二つの溶ｒＩ
Ｉｉ液タンクから大量の溶Ｍ液の送液ができる効果があ
る。もちろん二番目のタンクを補助（予備）約手段とし
て用いることもできる。

実施例３ 第４図に示される本例は、溶離液タンクの一方を試料液
タンク３３に変更した以外は実施例２と実質的に同様の
構成をなしている。

このような構成によれば、試料液の送液に続いて溶離液
の送液を自動的に行うことができ、特に工業的な装置で
は、試料液の量は各回プロセス毎に一定しない場合が多
く、かかる場合に試料液送液の終了から溶離液送液に自
動的に移行する操作の管理は極めて難かしい。

しかし本例の装置によれば、試料液の送液終了は気泡混
入検出装置３１によって確実に検知でき、これにより切
換バルブ３７を切換え動作できるので、試料液量が毎回
変動するようなプロセスの自動化が容易に行なえるとい
う効果がある。

実施例４ 第５図で示される本例は、カラム４０と送液ポンプ４２
の間に六方バルブ４３を設け、この六方バルブ４３の試
料液ループ４４に試料を導入するためのサンプルポンプ
４６と試料液タンク４５の間の配管に気泡混入検出装置
４１を設けた例を示している。上記六方バルブ４３は既
知のものがそのまま使用できる。

なお第５図（ａ）は同装置において試料液ループ４４に
試料液を導入する時の六方バルブ４３の切換え状態、第
５図（ｂ）はカラム４０に試料を送液するために送液経
路の途中に試料液ループ４４を導入した時の状態を示し
ている。

このような液体クロマトグラフィー装置は、微量成分を
分画する場合や高純度の分画を行なう場合に好ましく用
いられるが、かかる場合に試料液タンク４５内の試料液
がなくなるまで、六方バルブ４３の経路の切換えを繰返
して装置の連続運転を行なうことができるので、試料液
の有効な利用と装置の連続的な運転とが可能になるとい
う効果がある。

（発明の効果） 本発明の装置によれば、液体クロマトグラフィー装置の
カラムに液を供給する配管内を通過する気泡（気体粒子
）の量を検出することができ、しかも検出する気泡量の
設定値は所望に応じて選択できるので、あらゆる条件（
カラムサイズ、配管サイズ、溶ｌｌｌ液の種類及びその
組成など）で使用される液体クロマトグラフィー用カラ
ムの分離性能を低下させる程度の導入量を越える場合と
、気泡混入は認められるものの装置の稼働に実質的に支
障のない場合とを区別して、能率よくしかも分離性能の
低下を招くことのない稼働を実施できるという効果があ
る。

また試料液タンクからの送液終了時や複数の溶離液タン
クを切換えて大量に溶離液の送液を自動的に行なうよう
な場合に、装置停止を不要とでき、工業的な規模で特定
物質の回収等を行なう場合に、工程管理上簡易でまた高
い生産効率を実現できるという効果があり、特に工業的
な規模での分取装置として用いられる場合の利益は極め
て大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明よりなる液体クロマトグラるセンサの作
用を説明するための°図である。 第３図は本発明の液体クロマトグラフィー装置の実施例
２の構成概要をフローチャートで示した図、第４図は同
実施例３の構成概要をフローチャートで示した図、第５
図（ａ）　、　（ｂ）は六方バルブを用いた場合の実施
例４の構成概要をフローチャートで示した図、第６図は
比較例の液体クロマトグラフィー装置の構成概要をフロ
ーチャートで示した図である。 １：配管　　　　　　　２：セル ３；発光器　　　　　　４：受光器 ５：信号カウンタ回路　６：信号メジャー回路７ オア回路 サンプリングタイマー ９　： 出力調整器 １０・アン ド回路 他４名 第 図 （ａ） ＼ （ｂ） 第 ３ 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体クロマトグラフィーのカラムに液を供給する配
   管内を気泡が通過したことを検知して気泡検知信号を電
   気的信号として出力する検知手段と、この検知手段から
   の単位時間当りにおける出力回数が予め定めた値を上回
   った時に出力信号を発する第１の気泡混入判定手段と、
   検知手段からの出力信号が予め定めた一定時間以上連続
   した時に出力信号を発する第２の気泡混入判定手段と、
   これら第１及び第２の気泡混入判定手段からの出力信号
   により動作する論理和回路とを有することを特徴とする
   液体クロマトグラフィー装置の気泡混入検出装置。 ２、液体クロマトグラフィーのカラムに液を供給する配
   管の途中に設けられた透光性筒部と、投光器から前記透
   光性筒部内を通し受光器に受光される光の透過又は遮断
   により気泡の通過を検知して気泡検知信号を出力する光
   学的検知手段と、気泡検知時における前記光学的検知手
   段からの出力時間の長さを単位時間毎に計数する計数器
   と、この計数器の計数値を予め定めた値と比較すること
   により気泡の混入量を判定する判定手段とを備えたこと
   を特徴とする液体クロマトグラフィー装置の気泡混入検
   出装置。 ３、請求項２において、光学的検知手段の投光器が、パ
   ルス発光型であることを特徴とする液体クロマトグラフ
   ィー装置の気泡混入検出装置。 ４、請求項２において、光学的検知手段の投光器が連続
   発光型であり、計数器は、受光器からの気泡検知信号を
   微小時間毎のパルスとして積算するものであることを特
   徴とする液体クロマトグラフィー装置の気泡混入検出装 置。 ５、請求項１ないし３のいずれかの気泡混入検出装置が
   、液体クロマトグラフィー装置の送液配管系に設けた送
   液ポンプよりも上流側に配置されていることを特徴とす
   る液体クロマトグラフィー装置。 ６、請求項５において、気泡混入検出装置が、送液ポン
   プ上流位置で切換弁を介し分岐された配管系の試料液側
   配管の途中及び／又は溶離液側配管の途中に設けられて
   いることを特徴とする液体クロマトグラフィー装置。 ７、請求項５において、気泡混入検出装置が、送液ポン
   プ上流位置で複数の切換弁を介し分岐されて複数の溶離
   液タンクに接続されている各溶離液配管の途中に設けら
   れていることを特徴とする液体クロマトグラフィー装置
   。