液相色谱仪的制作方法

1.本发明涉及一种液相色谱仪。


背景技术：

2.作为对液体试样中所含的成分进行分析的装置，广泛地使用有液相色谱仪。在液相色谱仪中，伴随以固定流量送液的流动相的流动而将液体试样导入到管柱中，将所述液体试样中所含的各种成分按时间分离后，利用检测器进行测定。此时，送液流路承受与流量或流动相的种类、组成对应的压力(数mpa～数十mpa)。此处，如果仅使用1个泵来将流动相进行送液，则在抽吸流动相后到喷出为止的期间会产生无法进行送液的时段。因此，为了将流动相以固定流量无间断地进行送液，以往使用有组合两个泵的送液单元。
3.在送液单元中，两个泵并联或串联地连接。在并联连接型的情况下，以使两台泵在同一周期内相互成为反向(其中一者抽吸时，另一者喷出)的方式进行驱动，由此始终任一个泵会喷出。在串联连接型的情况下，在上游侧的泵喷出流动相的时段，下游侧的泵抽吸上游侧的泵所喷出的流动相中的一部分并使剩余部分通过，在上游侧的泵抽吸流动相(未喷出流动相)的时段，下游侧的泵喷出与刚才抽吸相应的量的流动相。
4.在并联连接型的情况下，在两个泵的各自的抽吸口及喷出口设置有止回阀，在串联连接型的情况下，在上游侧的泵的抽吸口及喷出口设置有止回阀。目的在于，在并联连接型的情况下，设置于其中一个泵的抽吸口的止回阀防止在所述泵喷出流动相时逆流到抽吸口侧，设置于喷出口的止回阀防止在另一个泵喷出流动相时流动相从喷出口流入。串联连接型的上游侧泵的止回阀也具有相同作用。另外，在串联连接型的下游侧的泵中，因为在抽吸时也使流动相的一半通过，所以未设置喷出口侧的止回阀，而且，因为在喷出时通过设置于上游侧的泵的喷出口的止回阀来防止流动相的逆流，所以也未设置抽吸侧的止回阀。
5.在设置有止回阀的泵中，在将流动相从抽吸的相切换为喷出的相时，在泵内的压力达到规定值以上之前，不开启止回阀。因此，为了在喷出开始的同时开启止回阀，而在抽吸结束后且流动相的喷出开始前，进行预先使泵内的流动相的压力上升的被称为预压的操作(例如专利文献1)。
6.预压时(止回阀关闭时)的泵内的流动相的压力是由泵内的体积的变化量(与柱塞的移动量对应)及流动相的压缩率而定。流动相的压缩率因流动相的成分而不同。因此，预压时的体积的变化量(柱塞的移动量)根据所使用的每种流动相而定。
7.[现有技术文献]
[0008]
[专利文献]
[0009]
[专利文献1]日本专利特开2006-125367号公报
[0010]
[专利文献2]日本专利特开平07-077521号公报


技术实现要素：

[0011]
[发明所要解决的问题]
[0012]
以往，送液单元的结构零件的材料使用不锈钢等金属。但是，使用金属时会检测到微量的溶入到流动相内的金属离子，有对分析结果造成影响之虞。因此，近年来，开发出一种液相色谱仪，其包括送液单元，所述送液单元是送液单元的结构零件中与流动相接触的部分的材料使用几乎不溶出到流动相的树脂。送液单元中的泵是使用整体为树脂制的泵、或与流动相接触的部分为树脂制且所述部分的周围为金属制的泵。
[0013]
关于使用这些树脂的泵，在加压时流路膨胀，因此即便在与以往的金属制的泵相同的条件下进行预压，压力也不足，进而通过使柱塞移动才使止回阀开启，因此有流动相的喷出的时机延迟的问题。
[0014]
而且，关于包括使用此种树脂的泵的送液单元，在进行低压梯度控制时会产生以下问题。一般而言，将下述控制称为梯度控制，即，通过使成分不同的多种溶剂的混合比连续地变化而一边使流动相的组成连续地变化一边将流动相供给到管柱，且将下述控制称为低压梯度控制，即，梯度控制中通过仅使用一组送液单元在比泵更靠下游侧使这些多种溶剂混合而获得流动相。低压梯度控制中，例如在将混合有水与乙腈的流动相供给到管柱的情况下，进行使水与乙腈的混合比以20分钟从90:10连续地变化到50:50的控制。此时，在泵完成溶剂的喷出的时点在泵内仅残留经压缩的溶剂(压缩残液)，因此考虑在开始抽吸的动作后到压缩残液的压力下降到某值(泄压完成时)为止的期间无法抽吸新的溶剂，根据各溶剂的混合比的目标值将泄压完成时到抽吸完成为止的期间的柱塞的移动量进行分割，由此以混合比成为所述目标值的方式将各溶剂抽吸到泵中(参照专利文献2)。然而，如果使用包括树脂制的泵的送液单元进行低压梯度控制，则会产生从泵喷出的流动相中的实际的混合比偏离目标值的问题。
[0015]
本发明所要解决的问题提供一种液相色谱仪，包括送液单元，所述送液单元无论泵的材料如何都能够以规定压力进行预压或以规定混合比进行低压梯度控制。
[0016]
[解决问题的技术手段]
[0017]
为了解决所述问题而完成的本发明的第一形态是一种液相色谱仪，包括送液单元，所述送液单元将储存部内的流动相以规定压力通过送液管送到管柱，
[0018]
所述送液单元包括：
[0019]
泵，具有：泵室；柱塞，在所述泵室内往复运动；抽吸口，设置于所述泵室且连接于所述储存部；以及喷出口，设置于所述泵室且直接或经由其他泵而连接于所述送液管；
[0020]
止回阀，连接于所述喷出口；
[0021]
输入部，输入与所述流动相的压缩率及伴随所述泵室内的压力的变化的所述泵室的容积的变化量相关的信息；以及
[0022]
压力施加控制部，基于由所述输入部所输入的所述信息，在将从所述抽吸口所抽吸的流动相从所述喷出口喷出之前，以对所述泵室内的流动相所施加的压力成为开启所述止回阀的止回阀开启压力的方式，控制所述柱塞。
[0023]
本发明的第二形态是一种液相色谱仪，包括送液单元，所述送液单元将流动相以规定压力通过送液管送到管柱，所述流动相是将成分互不相同的多种溶剂混合而成，
[0024]
所述送液单元包括：
[0025]
溶剂供给部，包括：多条溶剂供给流路；以及切换机构，从所述多条溶剂供给流路中选择性地切换一条溶剂供给流路；
[0026]
泵，具有：泵室；柱塞，在所述泵室内往复运动；抽吸口，设置于所述泵室且连接于所述溶剂供给部；以及喷出口，设置于所述泵室且直接或经由其他泵而连接于所述送液管；
[0027]
输入部，输入与所述流动相的压缩率及伴随所述泵室内的压力的变化的所述泵室的容积的变化量相关的信息；以及
[0028]
流路切换控制部，基于由所述输入部所输入的所述信息，控制利用所述切换机构来切换溶剂供给流路的时机。
[0029]
[发明的效果]
[0030]
泵室内的流动相的压力实际上不仅依赖于所述流动相的压缩率，也依赖于因伴随压力施加使泵室的壁、柱塞、设置于柱塞与泵室的壁的间隙的密封材料、从泵室到止回阀为止的流路等被压缩而变化的泵室的容积。泵室的容积的变化量依赖于泵室的壁等的材料，在所述材料为金属的情况下，小到可忽视的程度，在所述材料为树脂等容易压缩变形的材料的情况下，不可忽视。因此，第一形态的液相色谱仪中，基于流动相的压缩率、以及伴随压力的变化的泵室的容积的变化，在将从抽吸口所抽吸的流动相从喷出口喷出之前，以对泵室内的流动相所施加的压力成为止回阀开启压力的方式，控制柱塞。此处，柱塞的控制可通过调整柱塞的每单位时间的位置或移动速度等而进行，泵室的容积的变化可预先利用预实验等求出。通过如此控制柱塞，在将流动相从喷出口喷出的时点，泵室内的流动相成为能够开启止回阀的压力，因此能够在适当的时机从泵喷出流动相。并且，通过操作者使用输入部输入与流动相的压缩率及因伴随泵室内的压力的变化使泵室的壁等构件被压缩而产生的所述泵室的容积的变化量相关的信息，压力施加控制部基于这些信息来控制所述压力、即对泵内的流动相所施加的压力，因此即便因变更所使用的流动相或更换泵而导致流动相的压缩率或泵室的容积的变化量变化，也能够适当地进行压力的控制。
[0031]
而且，如果在进行低压梯度控制时伴随泵室内的压力的变化而使容积变化，则与容积未产生变化的情况相比泄压完成而能够抽吸溶剂的时机发生变化，因此如果不考虑所述泄压完成的时机的变化而切换导入到泵室中的溶剂，则实际的混合比会偏离目标值。因此，第二形态的液相色谱仪中，基于泵室内的溶剂的压缩率、以及伴随泵室内的压力的变化的所述泵室的容积的变化，控制利用切换机构来切换溶剂供给流路的时机。由此，能够与泄压完成的时机的变化对应地确定溶剂供给流路的切换的时机，因此能够将多种溶剂以目标混合比进行混合。并且，与第一形态的液相色谱仪同样地，即便因变更所使用的溶剂或更换泵而导致溶剂的压缩率或泵室的容积的变化量变化，也能够适当地控制溶剂供给流路的切换的时机。
附图说明
[0032]
图1是表示本发明的液相色谱仪的第一实施方式的概略结构图。
[0033]
图2是表示第一实施方式的液相色谱仪所具有的送液单元的结构的图。
[0034]
图3是表示第一实施方式的液相色谱仪所具有的送液单元中的凸轮轮廓、凸轮匀速旋转时的泵的动作、及凸轮的旋转速度的示例的图。
[0035]
图4是表示在第一实施方式的液相色谱仪所具有的送液单元中考虑泵的内壁的压缩量而确定压缩量的方法的流程图。
[0036]
图5是表示本发明的液相色谱仪的第二实施方式的概略结构图。
[0037]
图6是用于说明要抽吸溶剂的时段及切换所抽吸的溶液的时机的图。
[0038]
图7是表示在第二实施方式的液相色谱仪所具有的送液单元中考虑泵的内壁的压缩量而确定切换抽吸到泵中的溶液的时机的方法的流程图。
[0039]
图8是表示变形例的液相色谱仪所具有的送液单元的结构的图。
[0040]
[符号的说明]
[0041]
1、4：液相色谱仪
[0042]
11：储存槽
[0043]
12：送液管
[0044]
121：第一送液管
[0045]
122：第二送液管
[0046]
123：第三送液管
[0047]
13：试样注入部(注射器)
[0048]
14：管柱
[0049]
15：检测器
[0050]
20、30：泵单元(第一实施方式中的送液单元)
[0051]
21、31：第一泵
[0052]
211、311：第一抽吸口
[0053]
212、312：第一喷出口
[0054]
213、313：第一料缸(第一泵室)
[0055]
214、314：第一柱塞
[0056]
22、32：第二泵
[0057]
221、321：第二抽吸口
[0058]
222、322：第二喷出口
[0059]
223、323：第二料缸(第二泵室)
[0060]
224、324：第二柱塞
[0061]
231、331：第一止回阀
[0062]
232、332：第二止回阀
[0063]
24：凸轮轴
[0064]
251、351：第一凸轮
[0065]
252、352：第二凸轮
[0066]
26：步进马达
[0067]
27：控制部
[0068]
28：输入部
[0069]
29：显示部
[0070]
333：第三止回阀
[0071]
334：第四止回阀
[0072]
40：送液单元
[0073]
411：第一储存部
[0074]
412：第二储存部
[0075]
42：溶剂供给部
[0076]
4221：第一供给流路(多条溶剂供给流路中的一条)
[0077]
4222：第二供给流路(多条溶剂供给流路中的一条)
[0078]
423：切换阀
[0079]
424：切换控制部
[0080]
46：搅拌器
[0081]
51、52、53：预压完成时的旋转角(止回阀开启时旋转角)
具体实施方式
[0082]
(1)第一实施方式
[0083]
使用图1～图4来说明本发明的液相色谱仪的第一实施方式。图1是表示本实施方式的液相色谱仪1的概略结构图。所述液相色谱仪1包括：储存槽(储存部)11，储存流动相；送液管12，一端连接于储存槽11；泵单元20，设置于送液管12的管路中；试样注入部(注射器(injector))13，设置于所述管路中的泵单元20的更下游；管柱14，设置于所述管路中的试样注入部13的更下游；以及检测器15，设置于所述管路中的管柱14的更下游。试样注入部13是向流动相中注入试样溶液的装置。管柱14将注入到流动相中的试样溶液中所含的各种成分按时间分离。检测器15是依次检测通过管柱14所分离的各种成分的装置，可使用质谱仪、光电二极管阵列(photo-diode array，pda)检测器、紫外可见分光光度检测器等。第一实施方式中，泵单元20相当于所述送液单元。泵单元20以外的各结构要素与以往的液相色谱仪中所使用的各结构要素相同。
[0084]
如图2所示，泵单元20具有第一泵21以及第二泵22。在泵单元20内及泵单元20的前后，送液管12具有：第一送液管121，将储存槽11与第一泵21的抽吸口(第一抽吸口)211连接；第二送液管122，将第一泵21的喷出口(第一喷出口)212与第二泵22的抽吸口(第二抽吸口)221连接；以及第三送液管123，将第二泵22的喷出口(第二喷出口)222与试样注入部13连接。如此，第一泵21与第二泵22经由第二送液管122而串联连接。
[0085]
分别在第一抽吸口211设置有第一止回阀231，在第一喷出口212设置有第二止回阀232。第一止回阀231及第二止回阀232均具有防止流动相朝储存槽11侧逆流的作用。
[0086]
另外，在第二泵22所具有的第二抽吸口221及第二喷出口222未设置止回阀。这是因为，第二抽吸口221可通过设置于第一泵21的第一喷出口212的第二止回阀232来防止流动相的逆流，第二喷出口222如下所述在抽吸时也必须使从第二抽吸口221所抽吸的流动相中的一半通过。
[0087]
如图2所示，第一泵21包括：第一料缸(第一泵室)213，与所述第一抽吸口211及第一喷出口212连通；及第一柱塞214，在第一料缸213内往复运动。作为第一料缸213的壁及第一柱塞214的材料，在本实施方式中使用作为树脂的聚醚醚酮(polyether ether ketone，peek)。peek具有几乎不溶出到流动相中的优点。另一方面，具有下述特征，即，通过压入第一柱塞214而对第一料缸213内的流动相施加压力时被压缩，由此使得第一料缸213内的容积发生变化。另外，第一料缸213的壁及/或第一柱塞214可使这些整体为peek制，也可仅使与流动相接触的表面附近为peek制且所述部分以外的部分为金属制。而且，也可使用peek以外的树脂。
[0088]
而且，在第一料缸213的壁与第一柱塞214的间隙设置有密封材料(未图示)，所述密封材料用于防止流动相从所述间隙漏出。
[0089]
第二泵22包括第二料缸(第二泵室)223及第二柱塞224，所述第二料缸(第二泵室)223及第二柱塞224包含与第一泵21的第一料缸213及第一柱塞214相同的构造、容积及材料。
[0090]
如图2所示，泵单元20还包括：凸轮轴24；第一凸轮251及第二凸轮252，固定于凸轮轴24；步进马达(stepping motor)26，使凸轮轴24旋转；以及控制部27，控制步进马达26的旋转速度。而且，液相色谱仪1中设置有键盘(keyboard)或鼠标(mouse)等输入器件(输入部28)及显示器(显示部29)，可从输入部28输入利用控制部27进行控制的条件，并显示于显示部29。
[0091]
第一凸轮251与第一柱塞214的后端接触，所述第一凸轮251伴随凸轮轴24的旋转而旋转，由此使第一柱塞214往复运动。第二凸轮252与第二柱塞224的后端接触，以与第一凸轮251相同的结构使第二柱塞224往复运动。第一凸轮251及第二凸轮252的形状以第二柱塞224的速度成为第一柱塞214的速度的1/2的方式设定。而且，原则上，第一柱塞214与第二柱塞224相互朝相反方向移动(由此，在第一泵21抽吸流动相时，第二泵22喷出流动相，在第一泵21喷出流动相时，第二泵22抽吸流动相)。但是，在第一泵21与第二泵22之间切换喷出流动相的泵的时机、及下述预压时，第一柱塞214与第二柱塞224均朝压入的方向移动。
[0092]
对泵单元20的动作进行说明。第一凸轮251及第二凸轮252伴随凸轮轴24的旋转而旋转，由此第一柱塞214与第二柱塞224分别进行往复运动。在第一泵21从第一喷出口212喷出流动相(第一柱塞214前进)时，第二泵22从第二抽吸口221抽吸从第一喷出口212所喷出的流动相(第二柱塞224后退)。第二泵22仅抽吸第一泵21所喷出的流动相中的一半，使剩余的一半通过并从第二喷出口222流出。另一方面，在第一泵21从第一抽吸口211抽吸流动相时，第二泵22将刚才所抽吸的一半的流动相从第二喷出口222喷出。由此，无论各泵的抽吸/喷出的相位如何，均始终将流动相以大致固定的压力、流量进行送液。
[0093]
在第一泵21喷出流动相时，第一泵21内的流动相不仅在第一喷出口212侧被挤压，在第一抽吸口211侧也被挤压，但通过设置有第一止回阀231，而防止流动相逆流到储存槽11。而且，在第一泵21抽吸流动相时，通过设置有第二止回阀232，而防止第二送液管122或第二泵22内的流动相逆流到第一泵21。在第二泵22喷出流动相时，第二泵22内的流动相不仅在第二喷出口222侧被挤压，在第二抽吸口221侧也被挤压，但通过设置有第二止回阀232，而防止流动相逆流到第一泵21。
[0094]
以下，对预压进行说明。在第一泵21喷出流动相时，在第一泵21内的压力达到规定值(所述止回阀开启压力)以上之前，不开启第二止回阀232，因此无法喷出流动相。因此，在本实施方式的泵单元20中，如下所述，在第一泵21中的流动相的抽吸结束后且喷出开始前，进行使第一泵21内的流动相的压力上升到止回阀开启压力以上的预压操作。另外，因为第二泵22未设置止回阀，所以没有必要进行预压。
[0095]
抽吸结束时的第一泵21内的收容流动相的空间的容积设为v、从抽吸结束的状态到第二止回阀232被开启为止(预压期间中)的第一泵21的容积的变化量(与柱塞的移动距离对应)设为δv、预压期间中的第一泵21内的流动相的压力的变化量设为δp(δp由第二止回阀232的构造而定)、流动相的压缩率设为β。
[0096]
在以往的送液单元中，以δv满足
[0097]
δv＝βvδp
…
(1)
[0098]
的关系的方式，确定预压期间中的柱塞的移动距离。压缩率β根据流动相的成分而不同，因此δv按照流动相的每种成分而确定。
[0099]
但是，如本实施方式那样，在使用包含通过施加压力而被压缩的材料的泵(第一泵21)的情况下，δv不仅需要考虑由(1)式所示的流动相的压缩所带来的容积的变化，而且还需要考虑由泵室的壁、柱塞、密封材料等构成泵的各构件被压缩所带来的泵的容积的变化。因此，本实施方式中，以将由伴随向第一泵21内的流动相施加压力而产生的变形所带来的泵的容积的变化量规定为αδp，且δv满足
[0100]
δv＝(βv+α)δp
…
(2)
[0101]
的关系的方式，规定预压期间中的柱塞的移动距离。
[0102]
α的值依赖于泵的材料，因此只要不将第一泵21更换为包含与第一泵21不同的材料的泵，则没有必要变更。因此，通常α的值设为不变的常数，依据流动相的成分仅输入压缩率β，由此能够确定δv。在更换第一泵21的情况下，将α变更为由新的第一泵21的材料而定的值即可。
[0103]
接下来，一边参照图3，一边以预压时为中心而说明第一凸轮251及第二凸轮252的动作。图3中的上段记载为“凸轮轮廓”的曲线图表示凸轮轴24(以及第一凸轮251及第二凸轮252)的旋转角θ与柱塞(第一柱塞214及第二柱塞224)的移动速度dr/dθ的关系。此处，柱塞的移动速度dr/dθ是凸轮轴24旋转单位角度(1
°
)时柱塞移动的速度(注意与作为距离除以时间所得的值的速度不同)。此种θ与dr/dθ的关系是由凸轮的形状而设定。当dr/dθ为正时，意味着柱塞向压入的方向移动，当dr/dθ为负时，意味着柱塞向抽出的方向移动。
[0104]
通过如此设定凸轮轮廓，在凸轮轴24以等速旋转时，如图3中段所示，第一泵21在旋转角θ为96
°
～264
°
时喷出流动相，在旋转角θ为264
°
～360
°
(0
°
)时抽吸流动相，在旋转角θ为0
°
～96
°
时将流动相进行预压。此处，在凸轮轴24以等速旋转时作为完成预压的角度所设定的96
°
相当于下述“基准旋转角”。在预压时，dr/dθ设定为小于喷出时。另一方面，第二泵22在旋转角θ从240
°
经过360
°
(0
°
)到达120
°
为止的期间喷出流动相，在旋转角θ为120
°
～240
°
时抽吸流动相。另外，在旋转角θ为96
°
～120
°
的范围内时，第二泵22伴随凸轮轴24的旋转而一边使第二柱塞224的移动速度dr/dθ减小一边继续喷出流动相，因此第一泵21维持预压时的第一柱塞214的移动速度dr/dθ(小于θ为120
°
以后时的dr/dθ)，由此抑制了流动相的喷出量。而且，在旋转角θ为240
°
～264
°
时，第一泵21及第二泵两个泵均喷出流动相，因此以供给到第三送液管123的流动相的流量成为固定的方式，调整第一柱塞214及第二柱塞224的移动速度dr/dθ。
[0105]
此处所示的凸轮轴24进行等速旋转时的第一泵21的预压结束(从预压切换为喷出)的时机是根据第一泵21使用特定的泵而将特定的流动相进行送液的情况的时机而设定。实际上，预压结束的时机依据(2)式根据泵的材料及流动相的成分而不同。本实施方式中，第一凸轮251及第二凸轮252的形状(图3上段的凸轮轮廓)无论第一泵21的材料及流动相的成分如何都设为相同，并且通过以下方法设定这些凸轮轴24的旋转速度，由此按照第一泵21的材料及流动相的每种成分来调整预压结束的时机。控制部27以依据所设定的旋转速度使凸轮轴24旋转的方式进行步进马达26的控制。
[0106]
在第一泵21的材料比所述特定的泵的材料硬的情况或流动相的压缩率比所述特定的流动相的压缩率小的情况下，(2)式中的δv的值变小，因此比凸轮轴24进行等速旋转时所设定的时机更快地完成预压。在所述情况下，即便是在等速旋转时尚在进行预压的120
°
以下的旋转角θ下，也从第一泵21喷出流动相。因此，依据图3下段所示的旋转速度的示例中的模式1，从预压完成时的旋转角(图3中标注符号51的角度；下述的“止回阀开启时旋转角”；图3的示例中为48
°
)到等速旋转时的预压完成的角度(96
°
)为止，使旋转速度比等速旋转的情况慢。此时的旋转速度是以下述方式设定，即，使从第一泵21喷出且通过第二泵22的流动相的流量、与通过第二泵22的动作从所述第二泵22喷出的流动相的流量合并所得的流量与原本的第二泵22的喷出量一致。由此，在预压完成时以后，使从第一泵21喷出且通过第二泵22的流动相、与从第二泵22喷出的流动相合并所得的流动相被供给到第三送液管123，所述流动相的流量成为与预压完成前相同的值。
[0107]
在第一泵21的材料比所述特定的泵的材料软的情况或流动相的压缩率比所述特定的流动相的压缩率大的情况下，(2)式中的δv的值变大，因此比凸轮轴24进行等速旋转时所设定的时机更迟地完成预压。在所述情况下，在等速旋转时完成了预压的120
°
以后的旋转角θ下，加快旋转速度，以提前达到所述第一泵21的预压完成时的旋转角。
[0108]
在所述情况下，如图3下段所示的模式2，在第一泵21的预压完成时的旋转角(图3中标注符号52的角度)为96
°
～120
°
的期间、即第一泵21与第二泵22两个泵均喷出流动相的角度的情况下，从96
°
到预压完成时的旋转角为止，使凸轮轴24的旋转速度比等速旋转时快，然后到120
°
为止使旋转速度比等速旋转时慢。由此，能够提前达到预压完成时的旋转角，并且能够抑制达到所述旋转角后以过量的流量供给流动相。
[0109]
如图3下段所示的模式3，在第一泵21的预压完成时的旋转角(图3中标注符号53的角度)为120
°
以后的情况下，从96
°
到预压完成时的旋转角为止，使凸轮轴24的旋转速度比等速旋转时快，由此提前达到所述旋转角。此时，在96
°
～120
°
的期间，逐渐缓慢地加快旋转速度，由此抑制以过量的流量供给流动相。
[0110]
到此为止所叙述的预压完成的时机优选为通过液相色谱仪1的维护负责人或用户等(以下称为“操作者”)从输入部28输入与泵的材料及流动相相关的信息而由软件(software)自动地设定。一边参照图4的流程图，一边说明此种软件的动作的一例。另外，本实施方式中，在包括第一柱塞214的第一泵21中进行预压，但在以下的软件的动作的说明中概括化地称为“柱塞”及“泵”。
[0111]
首先，操作者使用输入部28进行规定的操作，由此控制部27使软件的动作开始。软件以如下方式受理α及β的值的输入(步骤1)。首先，使输入画面显示于显示部29，所述输入画面用于使操作者输入与泵的材料及流动相相关的信息。此处，作为所述信息，可使操作者输入(2)式中的α及β的值，也可使操作者输入或从选项中选择所使用的流动相的名称或泵的材料的名称后，控制部27从所述存储部获取预先按照流动相及泵的每种材料而存储到存储部(未图示)的α及β的值。
[0112]
接下来，控制部27基于所获取的α及β的值，使用(2)式计算到预压完成为止使泵内的容积变化的量δv(步骤2)。另外，(2)式中的容积v是根据泵的构造而定的值，因此无需使操作者输入而使用所述值。
[0113]
接下来，将n的值设定为1(步骤3)，基于凸轮轮廓计算使步进马达26从开始预压的
位置旋转n脉冲(在所述时点n＝1，所以为1脉冲)量时的柱塞的移动距离(步骤4)。并且，求出使柱塞移动所述移动距离时的泵内的容积的变化量δvn(步骤5)。这是因为，如果所求出的δvn小于δv(步骤6中为否)，泵内的容积在使预压完成之前尚无变化，则使n的值增加1(步骤7)后再次执行步骤4～步骤6的动作。
[0114]
另一方面，如果步骤5中所求出的δvn与δv相等或大于δv(步骤6中为是)，则意味着在使步进马达26旋转n脉冲量时预压完成。因此，将使步进马达26从预压开始位置旋转n脉冲量后的位置设定为预压完成位置(步骤8)。并且，以送出到第三送液管123的流动相的流量尽可能接近固定的方式，设定预压完成位置以后直到来自泵的流动相的喷出状态成为通常状态(图3的示例中旋转角θ为144
°
以上)为止的凸轮轴24的旋转速度(步骤9)。通过以上软件动作，使得预压完成的时机(及此后的凸轮轴24的旋转速度)的设定完成。
[0115]
也可将如此设定的预压完成的时机等多种条件预先存储到存储部中，开始使用液相色谱仪1时，使这些多种条件显示于显示部29后，让用户来选择。在所述情况下，α的值(或与此对应的泵的种类)仅在更换泵时变更，因此在通常的液相色谱仪1的使用开始时，也可让用户仅选择β的值或与此对应的流动相的种类(在所述情况下，当然α的值也使用根据所使用的泵而定的值)。
[0116]
(2)第二实施方式
[0117]
使用图5～图7来说明本发明的液相色谱仪的第二实施方式。图5是表示第二实施方式的液相色谱仪4的概略结构图。所述液相色谱仪4包括：第一储存部411及第二储存部412、溶剂供给部42、送液管12、泵单元20、搅拌器(mixer)46、试样注入部(注射器)13、管柱14、以及检测器15。送液管12、试样注入部13、管柱14及检测器15具有与第一实施方式的这些构件相同的结构，因此省略详细说明。
[0118]
第一储存部411及第二储存部412是储存成分互不相同的溶剂的储存槽。以下，将储存在第一储存部411中的溶剂称为第一溶剂，将储存在第二储存部412中的溶剂称为第二溶剂。另外，本实施方式中，设置有这些第一储存部411及第二储存部412这两个储存部，但在使用混合有3种以上的溶剂的流动相进行分析的情况下，也可设置3个以上储存部。
[0119]
溶剂供给部42包括：分别从第一储存部411及第二储存部412延伸的第一供给流路4221及第二供给流路4222、切换阀(切换机构)423、以及流路切换控制部424。切换阀423是在第一供给流路4221与第二供给流路4222之间切换供给导入到送液管12中的溶剂的供给流路的阀。流路切换控制部424如下所述以在规定时机切换供给流路的方式控制切换阀423。
[0120]
泵单元20具有与第一实施方式的泵单元20相同的结构(参照所述图2)，料缸的壁及柱塞为树脂(peek)制的第一泵21及第二泵22串联连接，在第一泵21的第一抽吸口211及第一喷出口212分别连接有止回阀(第一止回阀231及第二止回阀232)。
[0121]
第二实施方式中，由溶剂供给部42、送液管12、以及泵单元20合并所得的构件构成送液单元40(与仅由泵单元20构成送液单元的第一实施方式不同)。
[0122]
搅拌器46将从泵单元20具有时间差地流入的第一溶剂与第二溶剂混合而送出。将利用搅拌器46将第一溶剂与第二溶剂混合而成的液体作为流动相供给到试样注入部13。
[0123]
以下，说明第二实施方式的液相色谱仪4中的送液单元40的动作。送液单元40中的泵单元20的基本动作与第一实施方式相同。即，第一凸轮251及第二凸轮252伴随凸轮轴24
的旋转而旋转，由此使第一柱塞214与第二柱塞224分别往复运动。在第一泵21将溶剂从第一喷出口212喷出时，第二泵22从第二抽吸口221抽吸所喷出的溶剂中的一半，使剩余的一半溶剂通过并从第二喷出口222流出。在第一泵21从第一抽吸口211抽吸流动相时，第二泵22将刚才抽吸的一半的溶剂从第二喷出口222喷出。
[0124]
溶剂供给部42在以下所述的规定的时机，在第一溶剂与第二溶剂之间切换供给到第一泵21的溶剂。为了对此进行说明，首先说明以往的液相色谱仪中的送液单元40的动作。
[0125]
在以往的液相色谱仪中，送液单元40以将第一泵21要抽吸溶剂的时段(图6中记载为“抽吸”的时段)按照与第一溶剂和第二溶剂的混合比相同的比率分配的方式进行切换。例如，在第一泵21将溶剂进行两循环抽吸的期间，将第一溶剂与第二溶剂以20:80的混合比混合的情况下，在第一循环的抽吸期间抽吸第一溶剂40％、第二溶剂60％，在第二循环的抽吸期间抽吸第二溶剂100％即可(另外，设定混合比的循环的单位并不限于两循环单位，也可为一循环单位或三循环单位以上)。但是，在各抽吸期间，从开始抽吸的动作(第一柱塞214的后退)到第一泵21内的压力下降到规定值的泄压完成时为止的期间(称为“空缺期间”)实际上无法抽吸溶剂。因此，在除空缺期间以外的剩余期间内设定第一溶剂与第二溶剂的抽吸量的比，由此能够以目标混合比抽吸第一溶剂及第二溶剂。例如，在所述混合比的示例中，空缺期间为抽吸循环整体的20％的情况下，在第一循环中，将剩余的80％的抽吸期间分为第一溶剂40％、第二溶剂60％即可。如此，切换所抽吸的溶剂的时机是从空缺期间的结束经过(100％－20％)
×
40％＝32％(从抽吸的动作的开始时为(20％+32％)＝52％)时即可(参照图6中的“未考虑泵压缩变形(以往)”)。
[0126]
然而，在第一泵21的各构件的材料包含树脂等会因压力而产生变形的材料的情况下，在抽吸动作开始前的喷出完成时，通过对所残留的溶剂所施加的压力使第一料缸213产生变形。其结果，与未因压力而产生变形的情况相比，泄压完成时的第一柱塞214的位置不同，随之实际上溶剂的抽吸开始的时机也不同。因此，切换所抽吸的溶剂的时机有必要从未因压力而产生变形的情况进行变更(参照图6中的“考虑泵压缩变形”)。
[0127]
将抽吸动作的开始时的第一泵21内的容积设为vm、从抽吸动作的开始时到泄压完成时为止的某时间时与抽吸动作开始时的容积及压力的差分别设为δvm及δpm、在抽吸动作开始时残留于第一泵21内的溶剂的压缩率设为βm、由伴随第一泵21内的压力的变化而产生的变形所带来的第一泵21的容积的变化量设为αmδpm。从抽吸动作开始时到泄压完成时为止溶剂没有出入第一泵21，因此在不考虑伴随压力变化的变形的情况下，与喷出操作时的预压时同样地，满足
[0128]
δvm＝β
mvm
δpm…
(3)
[0129]
的关系。在考虑伴随压力变化的变形的情况下，与预压时同样地，满足
[0130]
δvm＝(β
mvm
+αm)δpm…
(4)
[0131]
的关系。本实施方式中，基于所述(4)的关系，求出伴随第一柱塞214的移动的δvm与δpm的关系。并且，将第一柱塞214移动到成为与第一泵21内的压力下降到能够抽吸溶剂的值时(即泄压完成时)的δpm对应的δvm时确定为泄压完成时。
[0132]
αm的值依赖于泵的材料，因此只要不将第一泵21更换为包含与第一泵不同的材料的泵，则没有必要变更。因此，通常αm的值设为不变的常数，依据残留在第一泵21内的溶剂(为之前的抽吸时所抽吸的溶剂，且在所述抽吸时抽吸多种溶剂的情况下，为将这些溶剂混
合而成的溶剂)的成分而仅输入压缩率βm，由此能够确定泄压完成时的δvm。在更换第一泵21的情况下，将αm变更为由新的第一泵21的材料而定的值即可。如果确定泄压完成时的δvm，则通过与以往相同的方法，从此时的第一柱塞214的位置在使剩余的第一柱塞214的移动期间内设定第一溶剂与第二溶剂的抽吸量的比，由此确定切换第一溶剂与第二溶剂的时机。
[0133]
与第一实施方式的情况同样地，在第二实施方式中也设置控制部27及输入部28(省略图示)，并且优选为通过操作者从输入部28输入与泵的材料及溶剂相关的信息而使软件自动地进行设定。一边参照图7的流程图，一边说明此种软件的动作的一例。到此为止的第二实施方式的说明中是以包括第一柱塞214的第一泵21的动作为例进行了叙述，但以下的说明中概括化地称为“柱塞”及“泵”。
[0134]
通过操作者使用输入部28进行规定的操作而使软件的动作开始时，控制部27受理αm及βm的值的输入(步骤11)。αm及βm的值可由操作者直接输入，也可使操作者输入或从选项中选择所使用的流动相(多种溶剂及这些溶剂的混合比)的名称或泵的材料的名称后，控制部27从所述存储部获取预先按照流动相及泵的每种材料而存储到存储部(未图示)的αm及βm的值。
[0135]
接下来，控制部27基于所获取的αm及βm的值，使用(4)式求出泄压完成时的δvm的值(步骤12)。另外，(4)式中，抽吸动作的开始时的泵的容积vm是由泵的构造而定的值，因此无需使操作者输入而使用所述值。
[0136]
接下来，将n的值设定为1(步骤13)，基于凸轮轮廓计算使步进马达26从开始抽吸动作的位置旋转n脉冲(在所述时点n＝1，所以为1脉冲)量时的柱塞的移动距离(步骤14)。并且，求出使柱塞移动所述移动距离时的泵内的容积的变化量δv
mn
(步骤15)。这是因为，如果所求出的δv
mn
小于δvm(步骤16中为否)，尚未完成泄压，则使n的值增加1(步骤17)后再次执行步骤14～步骤16的动作。
[0137]
另一方面，如果步骤15中所求出的δv
mn
与δvm相等或大于δvm(步骤16中为是)，则意味着在使步进马达26旋转n脉冲量时泄压完成。因此，将使步进马达26从抽吸动作的开始位置旋转n脉冲量后的位置设定为泄压完成位置(步骤18)。
[0138]
接着，将从泄压完成时到结束抽吸动作为止的泵内的容积的变化量根据要混合的第一溶剂与第二溶剂的混合比进行分割，由此求出从泄压完成时到切换溶剂时为止的第一溶剂的抽吸量v1(步骤19)。
[0139]
接下来，将k的值设定为1(步骤20)，基于凸轮轮廓计算使步进马达26从泄压完成时的位置旋转k脉冲(在所述时点k＝1，所以为1脉冲)量时的柱塞的移动距离(步骤21)。并且，求出使柱塞从泄压完成位置移动所述移动距离时的泵内的容积的变化量δv
mk
(步骤22)。如果所述变化量δv
mk
小于第一溶剂的抽吸量v1(步骤23中为否)，则使k的值增加1(步骤24)后再次执行步骤21～步骤23的动作。另一方面，如果步骤21中所求出的δv
mk
与v1相等或大于v1(步骤23中为是)，则意味着使步进马达26从泄压完成时旋转k脉冲量时为溶剂的切换的时机。因此，将到达使步进马达26从泄压完成时旋转k脉冲量后的位置时设定为溶剂切换的时机(步骤25)。以上，一系列的操作结束。
[0140]
本发明并不限定于所述实施方式，可在本发明的主旨的范围内进行各种变形。
[0141]
例如，所述各实施方式中使用将第一泵21与第二泵22串联连接而成的泵单元20，
但如所述图8所示，也可使用将第一泵31与第二泵32并联连接而成的泵单元30来代替所述泵单元20。如此将泵并联连接的情况下，与第一泵31的第一抽吸口311及第一喷出口312分别对应地设置第一止回阀331及第二止回阀332，并且与第二泵32的第二抽吸口321及第二喷出口322分别对应地设置第三止回阀333及第四止回阀334。此外，第一泵31及第二泵32分别与所述实施方式中的第一泵21及第二泵22同样地，包括第一料缸313及第二料缸323、以及第一柱塞314及第二柱塞324。第一泵31及第二泵32均整体为树脂制，但也可使用与流动相接触的部分为树脂制且所述部分以外的部分为金属制的泵。所述变形例中，不仅在第一泵31，而且在第二泵32也设置第四止回阀334，因此在流动相的喷出前进行预压。第二泵32的预压的时机与第一实施方式同样地，考虑伴随压力的变化的各泵的容量的变化量αδp及流动相的压缩率β基于(2)式确定即可。第一泵31也相同。第一凸轮351及第二凸轮352的形状可根据并联连接的情况的泵的动作适宜确定。在进行低压梯度控制的情况下，与第二实施方式同样地，考虑伴随压力的变化的各泵的容量的变化量αmδpm及泵内的溶剂的压缩率βm确定泄压完成时即可。
[0142]
[附记]
[0143]
本领域技术人员要理解所述例示性的实施方式是以下附记的形态的具体例。
[0144]
(第一项)
[0145]
第一项的液相色谱仪包括送液单元，所述送液单元将储存部内的流动相以规定压力通过送液管送到管柱，
[0146]
所述送液单元包括：
[0147]
泵，具有：泵室；柱塞，在所述泵室内往复运动；抽吸口，设置于所述泵室且连接于所述储存部；以及喷出口，设置于所述泵室且直接或经由其他泵而连接于所述送液管；
[0148]
止回阀，连接于所述喷出口；
[0149]
输入部，输入与所述流动相的压缩率及伴随所述泵室内的压力的变化的所述泵室的容积的变化量相关的信息；以及
[0150]
压力施加控制部，基于由所述输入部所输入的所述信息，在将从所述抽吸口所抽吸的流动相从所述喷出口喷出之前，以对所述泵室内的流动相所施加的压力成为开启所述止回阀的止回阀开启压力的方式，控制所述柱塞。
[0151]
泵室内的流动相的压力实际上不仅依赖于所述流动相的压缩率，也依赖于因伴随压力施加使泵室的壁被压缩而变化的泵室的容积。泵室的容积的变化量依赖于泵室的壁的材料，在所述材料为金属的情况下，小到可忽视的程度，但在所述材料为树脂等容易压缩变形的材料的情况下，不可忽视。因此，第一形态的液相色谱仪中，基于流动相的压缩率、以及伴随压力的变化的泵室的容积的变化，在将从抽吸口所抽吸的流动相从喷出口喷出之前，以对泵室内的流动相所施加的压力成为止回阀开启压力的方式，控制柱塞。此处，柱塞的控制可通过调整柱塞的每单位时间的位置或移动速度等而进行，泵室的容积的变化可预先利用预实验等求出。通过如此控制柱塞，在将流动相从喷出口喷出的时点，泵室内的流动相成为能够开启止回阀的压力，因此能够在适当的时机从泵喷出流动相。
[0152]
而且，通过操作者使用输入部输入与流动相的压缩率及因伴随泵室内的压力的变化使泵室的壁等构件被压缩而产生的所述泵室的容积的变化量相关的信息，压力施加控制部基于这些信息来控制所述压力、即对泵内的流动相所施加的压力，因此即便因变更所使
用的流动相或更换泵而导致流动相的压缩率或泵室的容积的变化量变化，也能够适当地进行压力的控制。
[0153]
第一项的液相色谱仪在送液单元为并联连接型、串联连接型的任一类型的情况下均可应用。在并联连接型的情况下，两个泵两者相当于第一项(以及第二项及第三项)中的“泵”。在所述情况下，在这些两个泵各自的抽吸口及喷出口分别连接有止回阀，两个泵的压力分别通过压力施加控制部来控制。在串联连接型的情况下，两个泵中的上游侧的泵相当于第一项(以及第二项及第三项)中的“泵”。在所述情况下，在上游侧的泵的抽吸口及喷出口分别连接有止回阀，所述泵的压力通过压力施加控制部来控制，但在下游侧的泵中抽吸口及喷出口均未连接止回阀。
[0154]
(第二项)
[0155]
第二项的液相色谱仪是根据第一项的液相色谱仪，其中
[0156]
与所述变化量相关的信息是与所述泵室中所使用的材料的变形量相关的信息。
[0157]
根据第二项的液相色谱仪，即便因泵室中所使用的材料的差异而产生变形量的差异，也可适当地进行压力的控制。
[0158]
(第三项)
[0159]
第三项的液相色谱仪是根据第一项或第二项的液相色谱仪，其中
[0160]
所述泵还包括：
[0161]
凸轮，将旋转运动转换为所述柱塞的往复运动；以及
[0162]
旋转机构，使所述凸轮旋转；
[0163]
所述压力施加控制部通过下述方式经由所述旋转机构进行所述柱塞的控制，即，在所述压力达到所述止回阀开启压力时的所述凸轮的旋转角即止回阀开启时旋转角小于规定的基准旋转角的情况下，使从所述止回阀开启时旋转角到所述基准旋转角的所述凸轮的旋转速度下降，在所述止回阀开启时旋转角大于所述基准旋转角的情况下，使从所述基准旋转角到所述止回阀开启时旋转角的所述凸轮的旋转速度上升。
[0164]
第三项的液相色谱仪中，在止回阀开启时旋转角小于基准旋转角的情况下，预压快速地完成，从进行过预压的泵及其他泵同时喷出流动相，因此通过使凸轮的旋转速度下降，来抑制以过量的流量供给流动相。另一方面，在止回阀开启时旋转角大于基准旋转角的情况下，在原本的旋转速度下预压的完成缓慢，因此使凸轮的旋转速度上升以更提前地达到止回阀开启时旋转角。通过如此控制凸轮的旋转速度，即便依赖于流动相的压缩率及泵的内壁的压缩量而止回阀开启时旋转角变化，也能够以适当的预压的时机及喷出量供给流动相。
[0165]
(第四项)
[0166]
第四项的液相色谱仪包括送液单元，所述送液单元将流动相以规定压力通过送液管送到管柱，所述流动相是将成分互不相同的多种溶剂混合而成，
[0167]
所述送液单元包括：
[0168]
溶剂供给部，包括：多条溶剂供给流路；以及切换机构，从所述多条溶剂供给流路中选择性地切换一条溶剂供给流路；
[0169]
泵，具有：泵室；柱塞，在所述泵室内往复运动；抽吸口，设置于所述泵室且连接于所述溶剂供给部；以及喷出口，设置于所述泵室且直接或经由其他泵而连接于所述送液管；
[0170]
输入部，输入与所述泵室内的溶剂的压缩率及伴随所述泵室内的压力的变化的所述泵室的容积的变化量相关的信息；以及
[0171]
流路切换控制部，基于由所述输入部所输入的所述信息，控制利用所述切换机构来切换溶剂供给流路的时机。
[0172]
如果在进行低压梯度控制时伴随泵室内的压力的变化而使容积变化，则与容积不产生变化的情况相比泄压完成而能够抽吸溶剂的时机发生变化，因此如果不考虑所述泄压完成的时机的变化而切换导入到泵室中的溶剂，则实际的混合比偏离目标值。因此，第四项的液相色谱仪中，基于泵室内的溶剂的压缩率、以及伴随泵室内的压力的变化的所述泵室的容积的变化，控制利用切换机构来切换溶剂供给流路的时机。由此，能够与泄压完成的时机的变化对应地确定溶剂供给流路的切换的时机，因此能够将多种溶剂以目标混合比进行混合。
[0173]
而且，第四项的液相色谱仪也与第一项的液相色谱仪同样地，即便因变更所使用的溶剂或更换泵而导致溶剂的压缩率或泵室的容积的变化量变化，也能够适当地控制溶剂供给流路的切换的时机。

技术特征：
1.一种液相色谱仪，其特征在于，包括送液单元，所述送液单元将储存部内的流动相以规定压力通过送液管送到管柱，且所述送液单元包括：泵，具有：泵室；柱塞，在所述泵室内往复运动；抽吸口，设置于所述泵室且连接于所述储存部；以及喷出口，设置于所述泵室且直接或经由其他泵而连接于所述送液管；止回阀，连接于所述喷出口；输入部，输入与所述流动相的压缩率及伴随所述泵室内的压力的变化的所述泵室的容积的变化量相关的信息；以及压力施加控制部，基于由所述输入部所输入的所述信息，在将从所述抽吸口所抽吸的流动相从所述喷出口喷出之前，以对所述泵室内的流动相所施加的压力成为开启所述止回阀的止回阀开启压力的方式，控制所述柱塞。2.根据权利要求1所述的液相色谱仪，其中与所述变化量相关的信息是与所述泵室中所使用的材料的变形量相关的信息。3.根据权利要求1或2所述的液相色谱仪，其中所述泵还包括：凸轮，将旋转运动转换为所述柱塞的往复运动；以及旋转机构，使所述凸轮旋转；所述压力施加控制部通过下述方式经由所述旋转机构进行所述柱塞的控制，即，在所述压力达到所述止回阀开启压力时的所述凸轮的旋转角即止回阀开启时旋转角小于规定的基准旋转角的情况下，使从所述止回阀开启时旋转角到所述基准旋转角的所述凸轮的旋转速度下降，在所述止回阀开启时旋转角大于所述基准旋转角的情况下，使从所述基准旋转角到所述止回阀开启时旋转角的所述凸轮的旋转速度上升。4.一种液相色谱仪，其特征在于，包括送液单元，所述送液单元将流动相以规定压力通过送液管送到管柱，所述流动相是将成分互不相同的多种溶剂混合而成，所述送液单元包括：溶剂供给部，包括：多条溶剂供给流路；以及切换机构，从所述多条溶剂供给流路中选择性地切换一条溶剂供给流路；泵，具有：泵室；柱塞，在所述泵室内往复运动；抽吸口，设置于所述泵室且连接于所述溶剂供给部；以及喷出口，设置于所述泵室且直接或经由其他泵而连接于所述送液管；输入部，输入与所述泵室内的溶剂的压缩率及伴随所述泵室内的压力的变化的所述泵室的容积的变化量相关的信息；以及流路切换控制部，基于由所述输入部所输入的所述信息，控制利用所述切换机构来切换溶剂供给流路的时机。

技术总结
本发明提供一种液相色谱仪，其包括送液单元，所述送液单元无论泵的材料如何都能够以规定压力进行预压。液相色谱仪包括送液单元，所述送液单元将储存部内的流动相以规定压力通过送液管送到管柱，且送液单元包括：泵，具有：抽吸口，连接于储存部；以及喷出口，直接或经由其他泵而连接于送液管；止回阀，设置于喷出口；以及压力施加控制部，在将从抽吸口所抽吸的流动相从喷出口喷出之前，进行对泵内的流动相所施加的压力的控制，且基于所述流动相的压缩率及伴随所述压力的施加的泵的内壁的压缩量，以成为开启设置于喷出口侧的止回阀的止回阀开启压力的方式控制所述压力。启压力的方式控制所述压力。启压力的方式控制所述压力。


技术研发人员：亀井航太 北林大介
受保护的技术使用者：株式会社岛津制作所
技术研发日：2022.11.30
技术公布日：2023/8/16