JPS5985945A - 液体クロマトグラフ装置及びその分析方法 - 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】 この発１１Ｊ　ｔよ広く液体クロマトグラフ装置と液体
クロマ１−グラフ分析方法、特に、液体クロマトグラフ
カジノ、の流出液の種々の特性を測定するための９’（
Ｌ学システノ、と分析方法の改良に関する。

液体クロマトグラフ処理は選択的に吸着材料が充填され
た細ＪＶいカラムで未知の標本を種々の化掌的な招成要
素ｅご分離し、時間に関連して流出液の特定の特性の変
化について、カラムからの流出液の種々のＸｔｎ類の測
定を行うために用いる。よって、そのような液体クロマ
トグラフ処理においてをよ、屈折率、吸光度等の観察下
で１１￥別に、特１１．を連糸んｌ−、、−ｒ正確に検
出及び測定することが必吸である。

紫外線そしてｎＪ視光吸収検出器は高性能液体クロマト
グラフに最も広く使われている。そして、そのようなり
ロマトグラフの発展に重要な影響余有してきた。しかし
、屈折率の変イヒを泪１１定するような改良された検出
器が開発さね、ている０例えば、アメリカ合衆国特許番
号３，９５０．１　（１４は種々のタイプの屈折率検出
器について議論Ｉ７、一般的なタイプの改良形の装置の
１つを開示している。それは又、小さいフロー−ヒル中
での流れと屈折率効果について述べており、その内容は
参考としてこの明細書中でも触れられている。

液体クロマトグラフ用の紫外線及び可視光吸収検出器は
平らで平行な透明窓を使用している。

そして、この検出器はセルを通る光の路程が等しく力い
ことによるリニヤダイナＳ　７クレンジ（１ｉｎｅａｒ
　ｄｙｎａｍｉｃ　ｒａｎｇｅ　）の大きな損失′ｆｒ
、３悴けるために、フローセルを照らす光の集束の角度
内に制限される。他の光吸収検出器は、多少平行光によ
シ横から照らされている円柱のセルを採用しておシ、ま
た、フローセルを通る光の１４３程が等しくないために
制限されたりニャダイヲーミック応答レンジを与える。

これらの検出器の非直線的応答は次式に示すような一業
−ルの法則（Ｂｅｅｒ’ｓ　Ｌａｗ　’）に従って標本
の濃度に関しての、光の対数の関係となっている。

ｌｏｇ（Ｉｏ／■）＝ａＸｂＸｃ ここでＩＯはフローセル上の光の強度、■はフローセル
を通過（〜だ光の強度、ａはフローセル中のモル吸収率
、ｂＦｉフローセル中の光の路程、Ｃはフローセル中の
標本のモル濃度である。

クロマトグラフ用の改良された検出器は横の照明を有す
る円柱状セルにおける高直線性ダイナミック応答レンジ
を達成するために開発されている。（アメリカ合衆国特
許番号３，９７５，１０４及び４，００６，９９０参照
）。

アメリカ合衆国特許記号３，９７５，１０４は横から照
明されるフローセルの軸にそったスリット状のアパーチ
ュアーの使用について記述する。このスリット状のア／
４’−チュアーの使用はフローセルの軸の近くを通過す
る光に対して標本の濃度の測定で使用する光線を限定す
るためである。

だから、フローセル中で光の路程ははとんど等しい。し
かし、フローセル内のスリット状のアパ−チュアーはフ
ローセルの構造トフローセルの流れの円柱状の対称性を
崩す。スリット状及び円状のアパーチュアーはｆｌ々の
他の光学システムに他の多ぐの方法で使用される。（例
えば、アメリカ合衆国特許番号２，５４０，８２７　：
　３，０７５，４２６　：そして３，９９９，８５６に
記載されている）。

アメリカ合衆国特許番号４，００６，９９０はフロー七
ルの中央近くにその光を集束するためにフローセルに向
って凸レンズの使用と関連して平行光を使用することに
ついて述べている。フローセルの中央付近に集束した光
線はフローセルを通過してほとんど等しい光の路程を有
する。このフローセル中にほとんど等しい光の路程’ｔ
　？Ｕる手段は分光光度計あるいはＬ／−ザのような平
行光源を必要とする。

液体クロマトグラフに用いられる光学システムにおいて
、多くの研究や発展的な仕事が行われてきた。これは、
上に引用した参照番号等によシ示される。しかし、まだ
次のような改良された手段が必要である、この改良され
た手段とは既知のシステムよりも簡単なフローセルの構
造で、横に照らされでいる円柱状のフローセルにおいて
、はとんど等しい光の路程を供給し、さらに、このフロ
ーセルを通って流れる流体の軸対称性を供給するような
手段である。この発明は全ての先行技術の本質的な利点
を保ち、゛この要求を溝足するように改良された技術に
関する。

この発明の主な目的は液体クロマトグラフ用の改良され
た光学システムを有する液体クロマトグラフ装置ｒＹと
改良された分析方法を提供することである。さらに、こ
の発明の目的は以下のことを含む。１．液体クロマトグ
ラフ装置用の横に照らされる円柱状フローセルにおいて
、Ｉよとんど等しい光の路程を与えるような手段′を提
供すること。２．フローセル内に内部止め具あるいは内
部ア・母−チュアーを必要とせず、それによりフローセ
ルの４苫造が簡単になυ、そして、フローセル内を通過
する流体の流れの軸対象が可能となるような手段を提供
すること。３．横に照らされる円柱状のフローセルの本
来のクロマトグラフの能率は維持されるような光学シス
テムを提供すること。４．横の温度と屈折率の仙斜がセ
ルの壁に直角に方向ずけられ、セルの軸に垂直な面で光
線の重大な屈折あるいはベンデングを起さないような光
学システムを提供すること。

５、光線の屈折の無いことが、クロマトグラフ効果を最
大にするだめに、クロマトグラフカラムの終端とフロー
セルの終端の直接の連結を可能にするような光学システ
ノ・を提供すること。ここで、クロマトグラフカラムで
の鯖擦熱による横の温度傾斜は重大な流れと屈折率Ｍ〜
度を引き起すような光学システムである。（アメリカ合
衆国特許（１号３，９５０，１０４参照）。６．平行光
源あるいはフローセルの軸付近に入射光を集束するよう
な光学システムを提供すること。ここで、光源の大きさ
は光−１に対して直角であっても、平杓であっても制限
されない。７．アパーチュアーの前方の光学累子とハウ
ジングでの屈υ［と散乱による迷光は、検出手段として
のシステムに自１れる光センサに入射することを大部分
妨けられるような光学システムを提供すること。そのよ
うな迷光は標本の濃度に対するセンサーの応答の直線性
の上限を減少さする。８ｆζ択波長を調整するだめにモ
ノクロメータに直接連結されうる光学システムを提供す
るとと。９．標本の構成要素が同時に２又はそれ以上の
波長でモニター可能であるように、クローセルの流れの
軸に対し同一の直角な面を通って同時に行われる複数の
波長での検出を両立できるような光学システム及び分子
斤方法を提供すること。１０．類似のポリ５．−ム素子
で標本の構成姿素の吸光度と螢光を両方同時にモニター
する能力のある光学システムと分析方法。

この発明の他の目的と一層の応用の可能性は、後述する
発明の詳細な説明から明らかになるであろう。しかし、
次のことは理解されなければならない。それは、この発
明の好ましい実施例を示す発明の詳細な説明は主に図面
によって説明される。このため、この発明の精神と範囲
内でのｆｉｌ々の変化及び変更が発明の詳細な説明忙示
される技術において他の技術に対して明らかになるとい
うことである。

前述した目的はこの発明により達成される。

というのはこの発明はクロマトグラフカラムの流出液の
化学的構成要素あるいは他の種々の特性における変化を
検出するための改良された光学システノ・を有する液体
クロマトグラフ装置ｉ′￥を提供するからである。ζこ
でこの光学シス゛アムは、フローセル内を流れる流出液
を光学軸に沿って通過する光線が通過する光透過性部分
をイイするフローセルと、前記光透過性部分とｒＪ’ｌ
　ｉ′；Ｌ：フローセル内の流出液を前記光軸にそって
通過ノ′る光會放射する前記フローセルの一方の（［１
に設けられた光源と、前記光源に対し前記クローセルの
反対（Ｉｌｌで前記光軸に位ＩＮ、する光制限用アパ−
チュアーと、前記フローセルと前記アパーチュアー間で
前記光軸に設けられた正の光集束素子と、前記光集束素
子に対して前記ア・？−チュアーの反対側で前記光軸に
位置する光センサ手段とから構成される。特に、前記フ
ローセルの中心から前記光集束素子までの距離ｓと前記
光集束素子−から前記アパーチュアーのＩＴ］ｉまでの
距１Ｉｒｅｓ’と前記＞Ｙ−集束素子の焦点用Ｅｅｌ：
　ｆとの関係が次式 を満足する関係を持つ。

仁の発明のいくりかの実施例において、光集束素子は単
一の凸レンズである。他の実施例ではレンズは祷七凸レ
ンズあるいは凹面鏡である。

この発明は喝に有限の半径の実り目的に円形の断面を有
する７０−セルに関する。

この発明の目的は液体クロマトグラフ分析方法の実′Ｊ
Ｍｅこよりさらに完成される。この液体クロマトグラフ
分析力法は、実質的に円形の断面の前記光透過１部分を
有する前記フローセルを通るクロマトグラフカラム・の
流出液を流ゴ工程と、前記光透過性部分全通過する光軸
に沿った非］′行７１　Ｋ’ｄをツム源から放射する工
程と、前記光軸が前記アパーチュアーを通るようにこの
前記ア／４’−チュアーを位置決めする工程と、前記フ
ローセルの中心から前記光集束素子首での距離Ｓと前記
光集束素子から前記アバ−デユア−の％ｉまでの距離Ｓ
′と前にＩｉ１光年束累イの焦点用り頂ｆとの関係〃・
次式 ％式％ を満足するように前記フローセルの光透過性部分と前記
′ア・？−チュアー間で実質的に前記光軸上で正のブし
集束素子の光学的中心を位置決めする工程と、Ｎｉｌ記
光集光集束素子して前記アパーチュアーの反対側であっ
て前記アパ−チュアーに１４接して前記光軸上に光セン
サーを位置決めする工程と、前記アパーチュアーを通過
し前記光センサーに入射する光量全測定１°る工程とよ
り成る。

この発明に係るクロマトグラフ分析方法の一実施例にお
いては、光センザｂ波長の選択の調整可能なモノクロメ
ータを有する。他の実施例においては、測定はそれぞれ
のア／ｅ−チュアーを通過する杉ｊ数の光ビームの範囲
内で、２又はそれ以上の波長で同時Ｖｒｌ複数の検出を
行う場合を含む。

以下図面を参照してこの発明の実施例を詳しく説明する
。この発明の実施に用いられるクロマトグラフ装働２は
クロマトグラフカラム（分離カラム）４、標本注入器６
、溶液送達システム８、溶液送臂１０１！：検出器１２
より成る。この発明の改良の中心は検出器１２でおる。

検出器１２は基本的には１あるいけそれ以上の光ふ１４
、フローセル１６、正の光集束素子１８、ｔｌｉｌＪ限
用アノ上用アノアー２０と光センサ一手段２２より成る
。

光源１４はこの技術に知られたそし、て商業１得られる
種々の光源のどれでもよい。放射される光は紫外線、可
視光あるいはそれらの複合光であってもよい。たとえば
、広い光源からの光を泉う０してもよい。放射された光
ビームの波長の選択はフローセル１６の前あるいは後に
光学フィルタ′（Ｉ−設０ることにより得でもよい。代
わりに、この波長の選択はフローセルの前あるいは後に
波長の選択可能なモノクロメータを使用してもよい。あ
るいは、この図示せぬモノクロメータはアパーチュアー
２０と光センサ一手段２２との間に位置されてもよい。

この場合には、このアパーチュアーはモノクロメータの
入力スリットとして働く。この発明の重要な特徴は正の
光集束素子１８を用いることである。これはこのシステ
ムの光軸に直角な流出液の流れを与えるフローセル１６
の軸の像をアパ−チュアー２０の面上に結ばせるためで
ある。このアノセーチュ７−．？　ｏハフローセル１６
の軸近くを通過する光に対し検出に用いる光＃’（ｃ限
定する。

この発明の１つの特徴は平行行線が必要ないということ
である。これにより高価な分光光度光学系やレーザの必
要がなくつる。平行光線を放射する光源はもちろん使用
可能である。（〜かじ、この発明の実施例では非平行光
ＩＮ　’ｌｒ放射する光源を使用しでいる。

この発明で使用可能なフローセル１６はクロマトグラフ
カラム４に直接連結されるように簡単な構造に設泪され
ている。このフローセルは単一ビームフローセルあるい
は検出用と参考用Ｋ　共通］出口を有する二重ビームフ
ローセルテあってもよい。各フローセルは光透過性部分
を有し２て設けられる。この光透過性部分を通過して光
源１４からの光線はクロマトグラフカラム４からフロー
セル１６を流れる流出液を通過可能である。好ま［７い
形式では、この光透過性部分ｔま小さな内径つまり流れ
の通路ヲ廟する円形の溶フリイされたシリ化管の短い１
片である。この１片は適当なガスケット間に留められて
いる。

フローセル１６は出願人の出願以前のアメリカ合衆国特
許番号４．（１００，９９０に述べられているフローセ
ルでよい。ただし、上記特許からポス４６とプレート５
１は除かれている。このアメリカ合衆国特許番号４，０
００，９９０の開示内容はこの明細書中にも参考として
触れられている。

第２図に示す凸レンズ１８は焦点距離ｆの単一の凸レン
ズである。レンズ１８を有する光学システムの物体距Ｐ
ｊ１４　ｓ　ハフｒｖ−セ／Ｌ／　７　ｔ；　ｑ）ｒｌ
ｘｔＱ線とレンズ１８間の距離である。像距離Ｓ′はレ
ンズ１８と７Ａ−チ、　７−２０１７）面間のＷｌｉ　
ｌ’１ｌｔｉ　−Ｃ６る。ＩＩＪ合レンズｔよ単一レン
ズ以上の利点、例え□ば収差やゆがみの減少を与えるＯ
このため・そのような接合１／ンズの使用は新しい光学
システムを構祭する除に有効である。

アパーチュアー２０はその孔部の大きさ力；１月定され
ていても、例えばアイリス形のアノ？−ブーニア−のよ
うに孔部の大きさを調整可能であってもよい。アパーチ
ュアーの孔部は円７１の（Ｌ音じでよい。代わりに、フ
ロー−辷ル１６の軸ｅこ対シて平行に配置され、もつと
一般的にはレンズ１８により結ばれるフローセルの軸の
像に向しｖらオ］。

た形状であってもよい。

光センザ一手段２２の特質は重要−ｒｔよない。

そして、この技術に知られている神々の形状のものを採
用してよい。こうして、光センサーは単純な光電池であ
っても、あるいは多数の電子部品から成るより鞘巧な光
センサーであってもよい。この発明に係る。新光学シス
テムの重要か利点の１つに、１、流出液の標本の構成要
素の吸光度と螢光の両方を同時にモニタすること全可能
にすることでおる。

第３し１は光ｔｉｔ束素子が凹面鏡２４である場合の実
施例を示す。凹面鏡２４と図示されてい々いレンズの組
み合わせも又、この発明に係る光ｔシステムでの使用が
考紛、されている。

第４図ｔよ同時に多数の波長で測定するために設計され
たこの発明の一実施例を示ず図である。

この実施例はフロー七ル１６上に光を照射する複数の光
源１４ａ、及び１４ｂ、第ルンズ１８ａ、第１アパーチ
ュアー２０ａ、第１センザ２２ｇ５第２レンズ１８ｂ、
第２アパーチユアー２０ｂそして第２センサー２２ｂよ
り構成される。

第５図は吸光度と螢光の測定を考慮して設計されたこの
発明の実施例を示す図である。この実施例は光源１４、
フローセル１６、第ルンズｚｇａ＋ｌＮアノや一チュア
ー２０ａ、第１センサｚ　２ａ　Ｔ　ｍ　２レンズ１８
ｂ、第２アノ？−チュアー２０ｂそしてセンサ２２ｂよ
り成る。さらに、この実施例は光フィルタ２６．２８及
び３０を含む。光フィルタ３θは任意であり、第１セン
サ２２Ａに至る光からの迷光を除去するために使用さね
２る。フィルタ２８の通過波長はフィルタ２６の通過波
長と同一であり、フィルタ３０の通過波長は異る。

第３図から第５図に示す実施例に秒いて種々の要素の調
整と位置決めは第２図の実施例において説明したものと
同様に行なわれる。

この発明の光学システムは横から照らさ−ｈ、　Ｚ）円
柱状のフローセル内でほぼ等【−いｊＬ！程を与える。

ぞしてこの発明の光学システムは独特の利点の他に、先
行技術での共働°の有する木質的な利点全全て有してい
る。フローセル内の内部止め具やアパーチュアーは必要
ないので、フローセルの構ｊ責は簡単である。また、フ
ローセル内の流出液の流れの軸対称が可能である。４１
へから照らされる円柱状のフローセルの独自のクロマト
グラフの能率は保たれる。一方、横の温度と屈折率の傾
斜はフローセルの壁に直角に向けられで馳る。そし１、
フローセルの軸に対して直角Ａ面でのｙ（、：　？ｉｉ
の大きな屈折やペンラ゛ングを引き起こさない。光線の
屈折が最小力゛ので、クロマトグラフカラムノ・の終端
にフローセルｊ直接連結することが可能である。これれ
、クロマトグラフの効率孕Ａ、Ｊ、大にするためであり
、クロマトグラフカラムでの摩擦熱に」こる横の温度傾
斜は・大きな流れど、高い屈Ｊ７ｉ率感Ｄ〔を引き起す
。

【図面の簡単な説明】

シ３１卜１／／」この発明に係るクロマトグラフ装置の
４＋４成の概教ヲ示す図、Ｈ＞　２図はこの発明に係る
′）ｌ、、学シスデノ、の一実施例の説明図、ｆｆ４３
図は光集來緊子が四Ｆ１１鈍である場合の実施例の説明
図、第４図は同時に多波長で測定する場合に関するこの
発Ｑｉの一実施例の説明図、自１５図は吸光ｌ亀と螢光
の測定音考慮した実施例の説明図である。 ２・・・クロマトグラフ装置、４・・・りｒＪマドグラ
フカラム、６・・・標本注入器、８・・・溶液送達シス
テム、１０・・・溶液道管、１２・・・検出器、１４・
・・ｊｆＡＱ、１６・・・フローセル、１８・・・レン
ズ、２０・・・アノｆ−チュアー、２２・・・光センサ
、２４・・・凹面鏡。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦。イ１４？ −５−２２ｂ 手続補正書働式） ％式％ １、事件の表示 特願昭５８−１５８９３９号 ２、発明の名称 液体クロマトグラフ装置及びその分析方法３、補正をす
る者 事件との関係　特許出願人 ミルトン・ロイ・カンパニー ４、代理人 昭和５８年１１月２９日 ６　補正の対象 明細書 ２８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体クロマトグラフ装置において、クロマトグラフ
   カラムの流出液の化学的組成の時間に対する変化を検出
   する光学システムが、フローセル内を流れる流出液を光
   学軸に沿って通過する光線が通過する光透過性部分を有
   するフローセルと、前記光透過性部分と前記フローセル
   内の流出液を前記光軸にそって通過する光を放射する前
   記フローセルの一方の側に設けられた光源と、前記光源
   に対し前記フローセルの反対側で前記光軸に位置する光
   制限用アパーチュアーと、前記フローセルと前記アパー
   チュアー間で前記光軸に設けられた正の光集束素子と、
   前記光集束素子に対して前記アノや−チュアーの反対側
   で前記光軸に位置する光センサ手段とよシ成ることを特
   徴とする液体クロマトグラフ装置。 ２、前記光集束素子が単一の凸レンズであシ、前記光源
   が非平行光線を放射し、前記光透過性部分が円形の断面
   を有するような光学システムを有すことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記ｑ；（の液体クロマトグラフ装置 ３、前記光集束素子が複合凸レンズであシ、前記光源が
   非平行光線全放射し、前記光透過性部分が円形の断面ヲ
   冶するよう力光学システムを有することをＩｆ！ｊ′ｇ
   ｉとする特許請求の範囲第１項記載の液体クロマトグラ
   フ装置。 ４、前記フローセルの中心から前記光集束素子までの距
   離Ｓと前記光集束素子から前記アパーチュアーの而１で
   の距離Ｓ′と前記光集束素子の焦点距離ｆとの関係が次
   式 全満足する関係にあるような光年システムを有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液体クロマト
   グラフ装置。 ５、前記フローセルが実質的に有限の半径の円形の断面
   を有するような光学システムを有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の液体クロマトグラフ。 ６．　前記ツ°０センリーー一手段が同時に多波長の光
   吸収検出器であるような光学システムを有すること？ｒ
   、−’）テ徴とジる１１イま「請求の範、間第１項記載
   液体クロマトグラフ装置。 ７、　液体クロマトグラフ分析方法において、実質的に
   円形の断面の前記光透過性部分を有する前記フローセル
   を通るクロマトグラフカラムの流出液を流す工程と、前
   記光透過性部分を通過する光軸に沿った非３Ｆ行）’に
   　Ｉ−ｕ光源から放射する工程と、前記光軸が前記’７
   　／４’−チ１．アーを通るようにこの前記アパーチュ
   アーを位置決めする工程と、前記フローセルの中心から
   前記光集束素子までの距離Ｓと前記光集束素子から前記
   アパーチュアーの面までの距離Ｓ′と前記光４（＝、東
   素子の焦点距離ｆとの関係が次式］ ％式％ を満足するように前記フローセルの光透過性部分と前記
   ア／４’−チュアー間で実質的に前記光軸上に正の光集
   束素子の光学的中心金位置決めする工程と、前記光集束
   素子に対して前記アパ−チュアーの反対（１１１でΔ５
   −１で前記アパーチュアーに１イ接（７て１）；［配光
   軸上に光センサーをｆ）’ＪＴ７＋′決めする工程と、
   前記゛１ノーーーｆ、−アーを通過１．前１：１１光セ
   ンザーに入射する九汁ヲ測定する工程とを具（ｉｉｉｉ
   することｔｌｒ￥徴とする液体クロマトグラフ分析方法
   。 ８、　前記光センサーが選択波長の調整ｊ＋Ｊ能なモノ
   クロメータを備えることを特徴とする特許請求の範囲第
   ７項記載の液体りｒコマトゲラフ分析方法。 ９、前記測定する工程は前記アノ七−チュアーを通過し
   た光ビームの範囲内で２あるいはそれ以」二の波長で同
   時に複数の検出をすることｔ特徴とする竹許請求の範囲
   第７追記ホｌｖ、の液体クロマトグラフ分析方法。 １０、前記測定する工程は前記フローセル中の流出液の
   標本の［泣成侠素の吸光度と螢光の値を同時にモニタす
   ることを特徴とする特許ｈＣＩ求の範囲第７項記載の液
   体クロマトグラフ分析方法。 １１　　前記同時にモニタ・する工程−１別々にセン号
   −にそれぞれ異る波長の光看・通過する複数の光ヂャネ
   ルを使用することにより行わ１１ること全特徴とＪる特
   許Ｈ’ｌ’ｌ求の範囲第１０項記載の液体り「Ｊマドグ
   ラフ分析方法。