JP3673884B2

JP3673884B2 - 切り替え弁を用いた液体クロマトグラフ

Info

Publication number: JP3673884B2
Application number: JP18982797A
Authority: JP
Inventors: 原一植松
Original assignee: Tosoh Corp
Current assignee: Tosoh Corp
Priority date: 1997-07-15
Filing date: 1997-07-15
Publication date: 2005-07-20
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH1137985A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切り替え弁を用いた液体クロマトグラフ装置に関し、詳しくは、該切り替え弁により、第１のカラム内の溶媒の流れる方向を反対とすることを特徴とする液体クロマトグラフ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速液体クロマトグラフィ等の液体クロマトグラフィ（以下、ＨＰＬＣと略記する）により分析を行う場合、ポンプやバルブのシール材の摩耗カスや溶媒や試料に含まれる不純物がカラムの先端に蓄積される。カスや不純物の蓄積は分析カラムの性能低下の要因となるため、このような事態を避け、分析カラムを保護して劣化を防ぐ目的で、図９に示したように、プレカラムを試料注入部と分析カラムの間に挿入する手法がしばしば用いられている。
【０００３】
この場合、プレカラムは、一定期間使用した後に廃棄して新しいものに交換したり、或いは、一旦流路系から取り外し、洗浄・再生処理（以下、洗浄・再生処理を単に再生という）を行った後、流路系に戻すことが多い。
【０００４】
ＨＰＬＣの逆相分離モードやイオンクロマトグラフィでは、プレカラムと分析カラムを切り替え弁を介して接続し、プレカラムを再生する方法も提案されている。この方法では、分析用の溶媒と再生用の溶媒の２つの溶媒とこれらを送液するための複数のポンプを準備し、分析の場合は分析用の溶媒をプレカラム、分析カラムの順で流すための流路を形成する。そしてプレカラムの再生を行う場合は、再生用の溶媒をプレカラムのみを流した後に流路系外に排出する一方で、分析カラムには分析用の溶媒を流すような流路を形成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＨＰＬＣで使用するカラムは高価であることから、プレカラムを廃棄する方法はコスト面等において好ましくない。とはいえ、同一のプレカラムを長期間に渡って使用し続けると、カス等の蓄積により送液用ポンプにかかる圧力が上昇してしまうという課題が生じるため、再生が必要となる。
【０００６】
流路系からプレカラムを取り外して再生する方法では、外したプレカラムに対して分析の際の溶媒の流れとは逆方向に溶媒を送液し、入り口側に蓄積されたカス等を洗い流すが、流路系からプレカラムを取り外す必要があるために長時間かかり、この間分析を中断しなければならないという課題もある。
【０００７】
逆相分離モードやイオンクロマトグラフィで提案されているような、プレカラムと分析カラムを切り替え弁を介して接続し、再生用の溶媒を送液して再生を行う方法は、プレカラムを流路系から取り外す必要がなく、またそのため分析を中断しなければならない時間は短いが、分子排除モードは分析用溶媒のみの単一溶媒で分析を行うため、このような再生方法を採用できないという課題がある。従って、分子排除モードで逆相分離モードやイオンクロマトグラフィで提案されているような方法を採用するとすれば、ポンプ等の送液手段を追加し、再生用の溶媒を追加しなければならないという課題が生じる。
【０００８】
更に、分子排除モードでは屈折率を利用した検出器を用いることが主であり、屈折率検出器は安定化に長時間を要するとともに溶媒の変化、温度の変化に対して敏感であることから、前記のように再生用の溶媒を追加して再生を行ってしまうと、分析用の溶媒を用いてプレカラム及び流路系の平衡化のための操作が必要となってしまうという課題が新たに生じる。かかる平衡化操作はプレカラムを交換する場合にも生じ、結局、分子排除モードでは、プレカラムを交換するにしても再生するにしても、逆相分離モードやイオンクロマトグラフィで提案されているような再生方法を行うと、検出器の安定に多くの時間を要してしまうという課題が残される。
【０００９】
従って本発明の目的は、ＨＰＬＣを実施する液体クロマトグラフ装置であって、不要な機器を追加ぜず、分析用の溶媒を用いてプレカラムの再生を簡便に実施することで、プレカラムの交換を必要最小限としつつ、しかも分子排除モードを実施する場合においても再生後のプレカラム等の平衡化を行う必要のない装置を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成すべく成された本願請求項１の液体クロマトグラフ装置は、第１のカラムと第２のカラムを切り替え手段を介して接続した液体クロマトグラフ分析装置において、上記切り替え手段は２つの移動位置に切り替え可能な弁体を有し、上記の移動位置の一方で第１のカラムから第２のカラムに向かう溶媒流路を形成し、他方の移動位置で第２のカラムから第１のカラムに向かう溶媒の流路を形成し、該２つの移動位置で第１のカラム内の溶媒の流れる方向を反対とすることを特徴とする。
【００１１】
また、本願請求項２の液体クロマトグラフ装置は、上記構成において切り替え手段として８ポート以上の２位置切り替えバルブを装備するものであり、本願請求項３の液体クロマトグラフ装置は、上記構成において切り替え手段として６ポート以上の２位置切り替えバルブを２個以上組み合わせたものを装備するものであることを特徴とする。
【００１２】
本願発明の再生方法等は、特に分子排除モードのＨＰＬＣにおいて有用であるが、第１のカラム及び第２のカラムに対し、分析時に限らず再生時にも同一の溶媒を流したい場合にも有用である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本願請求項に係る発明を、図面に基づき更に詳細に説明する。
【００１４】
図１、２、５、６及び７は、切り替え手段として８ポート等の２位置切り替えバルブを装備する液体クロマトグラフ装置の概要を示すものである。図中、１はポンプ、２は試料注入バルブ、３は８ポートの２位置切り替えバルブ、４はフィルタ、５はプレカラム（第１のカラム）、６は分析カラム（第２のカラム）、７はプレカラム用オーブン、８は分析カラム用オーブン、９は検出器をそれぞれ示す。なお、図１の上部は分析を実施する場合の流路を、下部はプレカラムを再生する場合の流路を示している。
【００１５】
分析の際は、切り替えバルブのポートＡ−Ｈ−プレカラム−切り替えバルブのポートＣ−Ｂ−分析カラム−切り替えバルブのポートＤ−Ｅ−検出器という流路が形成される。従って溶媒は、プレカラム（Ａ側）−プレカラム（Ｂ側）−分析カラム−検出器の順番で送液され、溶媒や試料の不純物、ポンプのシール材の摩耗カス等はプレカラムの先端（Ａ側）に堆積される。
【００１６】
プレカラムの再生の際は、切り替えバルブの切り替えにより、切り替えバルブのポートＡ−Ｂ−分析カラム−切り替えバルブのポートＤ−Ｃ−プレカラム−切り替えバルブのポートＨ−Ｇという流路が形成される。従って溶媒は、分析カラム−プレカラム（Ｂ側）−プレカラム（Ａ側）−排出の順番で送液され、プレカラムの先端（Ａ側）に堆積された溶媒や試料の不純物、ポンプのシール材の摩耗カス等は、溶媒により洗い流され、系外に排出される。この際、洗い流された不純物は分析カラムを通ることなく系外に排出されるため、分析カラムを痛めることはない。
【００１７】
図２は、図１の装置において、８ポートの２位置切り替えバルブ３とその周辺の詳細を示すものである。該バルブはステータと呼ばれる固定された面とロータと呼ばれる稼働面から構成され、ステータには４５度間隔で貫通した穴が開けられている。これに対してロータには４５度間隔で溝が交互に開けられており、両者を密着させて流路を構成する。ロータを４５度回転することにより、前記した２つの流路が形成される。
【００１８】
図３は、プレカラム（第１のカラム）内を流れる溶媒の方向を示す図である。上記説明の通り、分析の際は、溶媒は分析カラムの方向に流れる。これに対してプレカラムの再生の際は、溶媒は分析の際と逆の方向に流れる。一方、分析カラム（第２のカラム）については、分析の際もプレカラムの再生の際も溶媒の流れる方向は一定である。
【００１９】
図４は、プレカラムを交換する場合について説明するための図である。本願各請求項の発明にはプレカラムの簡便な再生を可能とし、その交換を必要最小限にする効果があるが、プレカラムを交換する場合にもまた、効果的である。通常のＨＰＬＣでは、プレカラムを交換する場合、ポンプの送液を停止して行う必要がある。これは、プレカラムと分析カラムが直列に接続されているためである。プレカラムを交換した後は、ポンプの送液を再開し、カラムの内部や検出器の平衡化を行う必要がある。新しいプレカラムは分析で使用される溶媒以外の溶媒（保存溶媒）で満たされているが、交換後は、分析で使用する溶媒によって徐々に置換されていく。保存溶媒はプレカラム−分析カラム−検出器の順で流れていくため、安定状態にあった分析カラムの平衡は一旦、崩れることになる。また、カラム温度も新しいプレカラムと分析カラムで異なるため、温度の平衡も崩れてしまう。このようにプレカラムを交換した後は、平衡化操作に多くの時間を要する。本願各請求項の発明では、バルブの切り替え操作により短時間でプレカラムの交換、平衡化操作を行うことができる。プレカラムの交換は、プレカラム再生の際に使用する流路で行う。この状態でプレカラムを交換し、プレカラム内の溶媒置換を行えば、新しいプレカラムに入っていた保存溶媒は分析カラムに入ることなく直接系外に排出される。この後、分析の際に使用する流路に切り替えれば、短時間で分析を開始することができる。なお、プレカラムの交換時にポンプの送液を止める必要もない。
【００２０】
以上は、８ポートの切り替えバルブを用いた例を示したが、例えば、８ポート以上のポート切り替えバルブを用いて、不要のポートに栓をして閉塞するか、或いは、バイパス流路を形成して前記同様の流路を形成しても良い。また、同じ８ポートの切り替えバルブを用い、ポートＦとポートＧの流路をバイパスしても前記同様の流路を形成することができる。かかる構成について、図５に概要を示す。この場合、分析の際の廃液出口と再生の際の廃液出口は共通である。
【００２１】
更に、６ポート以上切り替えバルブを複数組み合わせることにより、前記同様の流路を形成することもできる。図６は、６ポート以上切り替えバルブを複数組み合わせた本願請求項３の液体クロマトグラフ装置の概要を示すものである。
【００２２】
実施例
図７に示した本願発明を適用したサイズ排除モードのＨＰＬＣにより、標準ポリスチレンの分析を実施した。実施条件は、試料：標準ポリスチレン、試料注入量：３００μｌ、ポンプの送液流量：１ｍｌ／分であり、プレカラムとしては市販のカラム（商品名ＴＳＫｇｅｌＧＭＨ（東ソー（株）製）、内径７．８ｍｍ×長さ３ｃｍ）、分析カラムとしては市販の分析カラム（商品名ＴＳＫｇｅｌ
ＧＭＨ（東ソー（株）製）、内径７．８ｍｍ×長さ３０ｃｍ×３本）を用い、これらカラム用のカラムオーブンは５０℃に設定した。なおこれらカラムは、以下に示すポンプ圧力の測定に先だって長期間に渡り標準ポリスチレンの分析に使用したものである。
【００２３】
第８図に、バルブの切り替え操作を行った場合のポンプの圧力の変化を示す。図中、領域Ａは、分析時の圧力変動を示し、領域Ｂは、流路を再生の際の流路に切り替えた場合の圧力変動を示し、領域Ｃは、流路を再度分析の際の流路に戻した場合の圧力変動を示す。図から明らかなように、流路を分析用の流路から再生用の流路に切り替えることにより、圧力は大幅に低下する。次に、流路を再生用の流路から分析用の流路に戻した場合、プレカラムカラムの先端に蓄積された種々のカスが系外に排出されているため、もとの圧力まで上昇することはない。
【００２４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、プレカラムを取り外すことなしにプレカラムの再生を行うことが可能である。従って、プレカラムを取り外す作業は不要となるから、再生処理を迅速かつ簡便に行うことができる。この結果、分析の中断を短時間に収めることも可能となる。また、再生を迅速かつ簡便に行い得ることから、プレカラムへのカス等の蓄積によるポンプ圧力の上昇等の発生を抑えることもできる。
【００２５】
本願発明の再生方法は、特に分子排除モードのＨＰＬＣにおいて、再生用の溶媒を使用することなく分析用の溶媒を用いるのみで行い得る。しかも、再生時における送液は、単一のポンプ等により行い得る。また更に、本願発明によれば、第１のカラムと第２のカラムについて同一の溶媒を流しつつ、プレカラムの再生が可能であるから、その再生後、分析カラムの平衡化に長時間を要するという課題も生じない。むろん、分子排除モード以外のＨＰＬＣであっても、第１のカラム及び第２のカラムに対し、分析時に限らず再生時にも同一の溶媒を流したい場合には有用である。
【００２６】
以上の通り、迅速かつ簡便なプレカラムの再生を可能とすることにより、最終的にプレカラム及び分析カラムの寿命を延ばすことができるが、プレカラムを交換する場合においても本発明によれば、分析カラムの平衡化を短時間で終了することが可能であり、分析の効率を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の液体クロマトグラフ装置の概要を示す図である。
【図２】８ポート切り替えバルブの詳細を示す図である。
【図３】第１のカラム及び第２のカラムにおける溶媒の流れる方向を説明するための図である。
【図４】プレカラムを交換する場合の手順について説明するための図である。
【図５】本発明の液体クロマトグラフ装置の概要を示す図である。
【図６】本発明の液体クロマトグラフ装置の概要を示す図である。
【図７】実施例で使用した分子排除モード用液体クロマトグラフ装置の概要を示す図である。
【図８】実施例の結果を示す図である。図中、縦軸は送液ポンプの圧力、横軸は経過時間をそれぞれ示す。
【図９】通常の液体クロマトグラフ装置の流路の概要を示す図である。
【符号の説明】
１送液ポンプ
２試料注入バルブ
３切り替えバルブ
４フィルタ
５プレカラム
６分析カラム
７プレカラム用オーブン
８分析カラム用オーブン
９検出器
１０廃液出口

Claims

第１のカラムと第２のカラムを切り替え手段を介して接続した液体クロマトグラフ分析装置において、上記切り替え手段は２つの移動位置に切り替え可能な弁体を有し、上記の移動位置の一方で第１のカラムから第２のカラムに向かう溶媒流路を形成し、他方の移動位置で第２のカラムから第１のカラムに向かう溶媒の流路を形成し、該２つの移動位置で第１のカラム内の溶媒の流れる方向を反対とすることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
前記切り替え手段が８ポート以上の２位置切り替えバルブであることを特徴とする請求項１の液体クロマトグラフィ装置。
前記切り替え手段が６ポート以上の２位置切り替えバルブを２個以上組み合わせたものであることを特徴とする請求項１の液体クロマトグラフ装置。