JPS6251424B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高速液体クロマトグラフイーにおけ
るグラジエント溶出のための溶媒混合装置に関
し、特に小容量のミキサーで十分な混合濃度の安
定性および混合濃度の正確度が得られる溶媒混合
装置に関する。

高速液体クロマトグラフイーにおけるグラジエ
ント溶出法は、複雑な混合物の分離や分析条件の
検討にたいへん有効な手法である。しかし、この
ときに使用される従来の溶媒混合装置は、異つた
溶媒を混合する時その混合濃度の安定性および正
確度が十分なものではなかつた。そのため、高速
液体クロマトグラフの検出器が混合した溶媒を移
動相とした時その濃度変動の影響を受けベースラ
イン変化が大きくなり、高感度分析が困難であつ
たり、また実際の移動相濃度の設定濃度との偏差
が大きかつたり濃度の再現性が十分でないという
問題があつた。

この発明の発明者らは上記のような状況に鑑み
て鋭意研究を行つた結果、従来装置における溶媒
混合濃度の不安定性の原因が、(i)制御弁の動作、
(ii)制御弁と送液ポンプ間の配管、(iii)ミキサーの配
置、に主として存在することを見出し、これらの
点を改良することにより、この発明を成すに到つ
たものである。

而して、この発明によれば、送液ポンプの吸入
口に移動相用の複数個の溶媒槽を各々制御弁を介
して接続し、送液ポンプの吸入行程中にそれらの
制御弁を順次開閉して送液ポンプに各溶媒を所定
の比率で吸入し混合する方式の溶媒混合装置にお
いて、吸入行程中におけるひとつの制御弁の
“開”状態と次の他のひとつの制御弁の“開”状
態の間に制御弁のすべてが“閉”になる“全閉”
状態をごくわずかの時間で設けるとともに、制御
弁と送液ポンプ入口間の接続配管を圧力変形小に
かつ容量小に構成し、さらに送液ポンプの吐出口
側にミキサーを配置した高速液体クロマトグラフ
の溶媒混合装置が提供される。

この発明において“開”状態とは、溶媒が少量
でも制御弁を通過しうる状態、つまり制御弁が少
しでも開いている状態をいう。また、“閉”状態
とは完全に制御弁が閉じている状態をいう。

この発明装置において前記“全閉”状態を構成
する具体例としては、制御弁としてデツドボリユ
ームが小さく比較的動作速度が速くかつ“開”状
態から“閉”状態になる時の時間が、“閉”状態
から“開”状態になる時の時間よりも短い電磁弁
を用いること、制御弁の動作時にとなり合う２つ
の制御弁がいずれも“開”状態になる時間がない
ようにドライブ信号のタイミングを制御したりド
ライブ回路を選択して各制御弁を駆動すること等
が挙げられる。

また、この発明装置において制御弁と送液ポン
プ間の接続配管を圧力変形小にかつ容量小に構成
する具体例としては、配管をステンレスパイプで
行うこと、配管をテフロン（登録商標名）パイプ
で行う際には内径１mmφ×外径２mmφのテフロン
パイプならすくなくとも10cm以下とすること、配
管は各制御弁出口と送液ポンプの入口とを直結す
るものとし中間にミキサーなどを介設しないこと
等が挙げられる。

この発明装置において送液ポンプの吐出口側に
ミキサーを配設する構成については別段説明を要
しないであろう。

次に図に示す実施例に基いて、この発明の溶媒
混合装置の構成をさらに詳説する。

第１図に示す１はこの発明の溶媒混合装置の一
実施例である。２はデユアル小プランジヤーポン
プで、その吸入口はステンレスパイプ製接続配管
３で複数の電磁弁４ａ，４ｂの出口に直結されて
おり、それら電磁弁４ａ，４ｂの入口は各々テフ
ロンチユーブ５ａ，５ｂで溶媒槽６ａ，６ｂに接
続されている。溶媒槽６ａ，６ｂにはそれぞれ溶
媒Ａ，Ｂが満たされている。７はミキサーで、圧
力センサー８を介して前記ポンプ２の吐出口に接
続され、またダンパー９を介して公知の構成の高
速液体クロマトグラフの試料導入口にそしてカラ
ムそして検出器１００が接続されている。ポンプ
２および電磁弁４ａ，４ｂはプログラマ１０によ
りコントロールされている。

第２図は電磁弁４ａの弁構造を示すもので、ダ
イヤフラム１２で支持された弁棒１１が最下位置
（図中破線の位置）にあるときが“閉”状態で、
その他の位置は“開”状態である。なお“開”状
態でも、弁棒１１が最上位置（図中実線の位置）
にあるときを以下特に“完全開”状態と呼ぶ。

第３図は電磁弁４ａのドライブ回路を示すもの
である。電磁弁４ａのコイル１３に通電すれば、
“完全開”状態へ向い、通電を断てば“閉”状態
に向う。トランジスタ１６が導通から遮断にスイ
ツチングしたときにコイル１３の応答が遅れない
ために、コイル１３と並列にツエナーダイオード
１４とダイオード１５の直列回路が接続されてい
る。

第４図は電磁弁４ａの動作のタイムチヤート
で、イは前記トランジスタ１６に加えられるドラ
イブ信号、ロは電磁弁４ａの状態を示している。
電磁弁４ａが“閉”から“開”になるときには、
ドライブ信号がOFFからONになつてから（t′₁−
t′₀）時間のON遅延時間だけ遅れて弁棒１１が上
昇を始め、“開”状態が始まり、（t′₂−t′₁）時間の
ON移動時間を経て“完全開”状態になる。つま
り、ドライブ信号がOFFからONになつてから
（t′₂−t′₀）時間のON作動時間の後に“完全開”に
なる。一方、“完全開”から“閉”になるときに
は、ドライブ信号がONからOFFになつてから
（t₁−t₀）時間のOFF遅延時間だけ遅れて弁棒１１
が下降を始め、（t₂−t₁）時間のOFF移動時間を経
て“閉”状態になる。つまり、ドライブ信号が
ONからOFFになつてから（t₂−t₀）時間のOFF作
動時間の後に“閉”状態になる。

第３図に示すドライブ回路でツエナーダイオー
ド１４とダイオード１５の直列回路をコイル１３
に並列に設けているのは、換言すれば前記OFF
遅延時間が長くなるのを防止するためである。

電磁弁には様々の特性のものがあるが、この装
置を構成しているすべての電磁弁は各２つを各々
比較した場合次式を満足しうる特性のものを選ん
である。

Ｏ＜Δｔ＜10mS （） ただし、 Δｔ＝（t′₁−t′₀）−（t₂−t₀） （） ここで（t′₁−t′₀）は１つの電磁弁のON遅延時
間であり（t₂−t₀）はもう１つの電磁弁のOFF作
動時間である。

またこの10mSという時間は１ストロークの容
量が異るポンプの場合は、ちがつた値にすること
が可能である。

プログラマ１０は、第５図に示すようなタイム
チヤートでポンプ２および電磁弁４ａ，４ｂを駆
動するべくドライブ信号を発する。つまり、第５
図イに示すポンプ２の吸入プロフイールに同期さ
せて、所定の濃度になるように電磁弁４ａに第５
図ロに示すドライブ信号を発し、また、電磁弁４
ｂに第５図ハに示すドライブ信号を送る。ポンプ
２の吸入行程中に電磁弁４ａ，４ｂへのドライブ
信号が反転するタイミングは同時である。

電磁弁４ａ，４ｂは、先に説明したような特性
をもつているため、ドライブ信号のON・OFFよ
りも少し遅れて“開”・“閉”する。第５図ニおよ
びホは、それぞれ電磁弁４ａおよび４ｂの
“開”・“閉”のタイミングを示し、前記（）式
の特性から、必ずΔｔ時間の“全閉”状態があ
る。

この発明の溶媒混合装置は以上のように構成さ
れているので、次のような優れた効果を有してい
る。

(i) 従来装置は制御弁の切換時に“全閉”状態を
経由するよう構成されていなかつたので、２つ
の制御弁のドライブ信号が同時に反転した場合
に、制御弁のOFF作動時間がON作動時間より
長いときには、２つの制御弁が同時に“開”状
態となることがあり、そのため、“開”から
“閉”に向う制御弁側の溶媒が制御弁の弁棒の
移動により押出され“閉”から“開”に向う制
御弁側へ一部逆流する（第１図においては制御
弁４ａの出口から３′ａを経て、３′ｂにまた制
御弁４ｂの出口から３′ｂを経て３′ａに逆流す
る）現象を生じ、また“閉”から“開”に制御
弁が作動する時他の制御弁が“開”状態にある
ため“閉”から“開”への弁棒の移動により制
御弁内部に吸入される溶媒が弁の入口からだけ
でなく、もう一方の“開”状態にある制御弁を
通しても一部吸入され同様に溶媒の逆流の現象
を生じ、これらの現象の程度が溶媒相互の粘性
のちがい、溶媒槽の液面高さの変化、配管抵抗
のちがい等で変化して実際の溶媒の混合比を変
動させ、これが溶媒混合濃度の不安定性および
混合濃度が不正確になる原因になつていた。

これに対し、この発明装置では制御弁が必ず
“全閉”状態を経由して切換えられるので、上
記現象が生じる余地はなく、従つてそれだけ溶
媒混合濃度の安定性および正確度が改善され
る。

ただし、“全閉”状態の時間が長いとポンプ
の吸入動作に影響がでるので、制御弁の特性の
バラツキも考慮して、“全閉”の状態が生じる
時間をこの装置では10mS以下としている。こ
の程度ならば、通常の分析流量0.5〜３ml／分
では、ポンプの吸入時間が12秒〜２秒の範囲内
であるためその影響を無視できる。

(ii) 従来装置では制御弁と送液ポンプの入口とが
通常テフロンパイプで接続されていたので、仮
に制御弁のOFF作動時間がON作動時間より短
くて“全閉”状態になつたとしても、“開”か
ら“閉”へ向う制御弁の弁棒の弁移動速度がき
わめて早いため（通常１〜3mS）、弁内部から
弁棒の作動にともなつて押出される溶媒（通常
５〜６μ）が一部は溶媒槽に逆流するが一部
はポンプに吸入されずにテフロンパイプを押し
拡げ、そして、次の制御弁が“閉”から“開”
になるときにその押し拡げた体積分の溶媒がそ
の“閉”から“開”へ向う制御弁へ逆流し、こ
れが前記した現象と同様に溶媒混合濃度の不安
定性の原因になつていた。

これに対し、この発明装置では制御弁と送液
ポンプ間の接続配管がほとんど押し拡げられな
いので、上記の不安定性原因がなく、それだけ
溶媒混合濃度の安定性が改善される。

(iii) 従来装置では、ミキサーが送液ポンプの吸口
側すなわち制御弁と送液ポンプ間の接続配管中
に介設されることが多かつたが、送液ポンプの
吸入口側は低圧側であり、かつミキサーの容量
は比較的大きくする必要がるため溶媒の種類に
よつてはあらかじめある程度脱気された溶媒で
も混合時にミキサー内に気泡が発生しやすく、
これが溶媒の混合比を変動させる一因となつて
いた。

これに対し、この発明装置ではミキサーを高
圧側である送液ポンプの吐出口側に設けたの
で、気泡が発生しにくくなつている。

なお、この発明装置ではミキサーが送液ポン
プより後にあるので、溶媒の実質的混合は送液
ポンプから吐出された後で行われることにな
る。

この発明の溶媒混合装置は、上記のごとく溶媒
混合濃度の安定性および正確度が極めて良好であ
り、従つて高速液体クロマトグラフにおける高感
度分析が可能になるだけでなく実際の濃度と設定
濃度をきわめて小さくできる。実際、前記実施例
の高速液体クロマトグラフでは、溶媒として、水
とメタノールを用いて混合した時、検出器の波長
が短波長（210nm）であつたが、極めて高感度
（0.01AμFS）でも安定して分析が行えるもので
あつた。

さらに、溶媒混合濃度の不安定性の主たる原因
が除去されたので、小容量のミキサーでも充分安
定に使用可能になり、時間おくれの小さい精度、
再現性のよいグラジエント溶出ができるようにな
つた。

なお、溶媒が３種以上の場合にもこの発明を容
易に適用しうることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の溶媒混合装置の一実施例の
構成説明図、第２図は第１図に示す溶媒混合装置
に用いる電磁弁の弁部の部分断面図、第３図は第
１図に示す溶媒混合装置における電磁弁のドライ
ブ回路、第４図は同電磁弁の動作特性のタイムチ
ヤート、第５図は第１図に示す溶媒混合装置にお
けるデユアル小プランジヤポンプと電磁弁の動作
特性のタイムチヤートである。 １……溶媒混合装置、２……デユアル小プラン
ジヤポンプ、３……接続配管、４ａ，４ｂ……電
磁弁、６ａ，６ｂ……溶媒槽、７……ミキサー、
１０……プログラマ、１００……高速液体クロマ
トグラフの試料導入口、カラム、検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 送液ポンプの吸入口に移動相用の複数個の溶
   媒槽を各々制御弁を介して接続し、送液ポンプの
   吸入行程中にそれらの制御弁を順次開閉して送液
   ポンプに各溶媒を所定の比率で吸入し混合する方
   式の溶媒混合装置において、 吸入行程中におけるひとつの制御弁の“開”状
   態と次の他のひとつの制御弁の“開”状態の間に
   制御弁のすべてが“閉”になる“全閉”状態をご
   くわずかの時間で設けるとともに、 制御弁と送液ポンプ入口間の接続配管を圧力変
   形小にかつ容量小に構成し、さらに送液ポンプの
   吐出口側にミキサーを配置したことを特徴とする
   高速液体クロマトグラフの溶媒混合装置。