特許 5945541 プレート型キャピラリカラム、キャピラリカラムユニット及びそれらを用いたクロマトグラフ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5945541

(24)【登録日】2016年6月3日

(45)【発行日】2016年7月5日

(54)【発明の名称】プレート型キャピラリカラム、キャピラリカラムユニット及びそれらを用いたクロマトグラフ

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/60 20060101AFI20160621BHJP

   G01N 30/02 20060101ALI20160621BHJP

【ＦＩ】

   G01N30/60 D

   G01N30/02 A

【請求項の数】15

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2013-526971(P2013-526971)

(86)(22)【出願日】2012年8月3日

(86)【国際出願番号】JP2012069893

(87)【国際公開番号】WO2013018903

(87)【国際公開日】20130207

【審査請求日】2014年12月26日

(31)【優先権主張番号】特願2011-171301(P2011-171301)

(32)【優先日】2011年8月4日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000127961

【氏名又は名称】株式会社堀場エステック

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100113468

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 明子

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(72)【発明者】

【氏名】大塚 高弘

【審査官】 赤坂 祐樹

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−１４２２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９０８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３１４９９４１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５５８３２８１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３０／００−３０／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに対向する第１面板部と第２面板部を有するプレートと、
前記プレートの内部に形成されたキャピラリと、
前記キャピラリの一端部と接続され、前記第１面板部に開口するように形成された第１有底穴と、
前記キャピラリの他端部と接続され、前記第２面板部に開口するように形成された第２有底穴と、を備え、
前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第２有底穴を通るキャピラリカラム第１仮想円上に前記第１面板部及び前記第２面板部を貫通する貫通穴が１又は複数形成されており、
前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第１有底穴が前記キャピラリカラム第１仮想円の仮想中心上にあることを特徴とするプレート型キャピラリカラム。

【請求項2】

互いに対向する第１面板部と第２面板部を有するプレートと、
前記プレートの内部に形成されたキャピラリと、
前記キャピラリの一端部と接続され、前記第１面板部に開口するように形成された第１有底穴と、
前記キャピラリの他端部と接続され、前記第２面板部に開口するように形成された第２有底穴と、を備え、
前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第２有底穴を通るキャピラリカラム第１仮想円上に前記第１面板部及び前記第２面板部を貫通する貫通穴が１又は複数形成されており、
前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第１有底穴が前記キャピラリカラム第１仮想円上にあることを特徴とするプレート型キャピラリカラム。

【請求項3】

前記第２有底穴及び各貫通孔が、前記キャピラリカラム第１仮想円の仮想中心を中心として回転対称となるように配置されている請求項１又は２いずれかに記載のプレート型キャピラリカラム。

【請求項4】

前記プレートが、表面に溝が形成された第１プレート要素と、前記第１プレート要素の表面を覆うように貼り合わせられる第２プレート要素とから構成された請求項１又は２いずれかに記載のプレート型キャピラリカラム。

【請求項5】

前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第１キャピラリカラム第１仮想円と同心円となるキャピラリカラム第２仮想円上に前記第１面板部及び前記第２面板部を貫通する貫通穴がさらに１又は複数形成されている請求項１又は２いずれかに記載のプレート型キャピラリカラム。

【請求項6】

前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記キャピラリカラム第１仮想円上の第１有底穴、第２有底穴、及び、貫通孔と、前記キャピラリカラム第２仮想円上の貫通孔とが仮想正方形をなすように配置されている請求項５記載のプレート型キャピラリカラム。

【請求項7】

請求項１又は２いずれかに記載のプレート型キャピラリカラムと、
前記プレート型キャピラリカラムに対して積層される分岐流路板と、を備えたキャピラリカラムユニットであり、
前記分岐流路板が、互いに対向する第３面板部と第４面板部を有する平板と、前記第３面板部に開口するように形成された第３有底穴と、前記第４面板部に開口するように形成された第４有底穴と、前記第３面板部又は前記第４面板部のいずれか一方に開口する第５有底穴と、前記第３有底穴、前記第４有底穴、前記第５有底穴をそれぞれ接続するように前記平板内に形成された細管と、を有し、
前記第２面板部と前記第４面板部とを合わせて、前記プレート型キャピラリカラムと前記分岐流路板とを積層した際に、前記第４有底穴が前記第２有底穴と連通するとともに、前記第５有底穴が前記貫通孔と連通するように配置されていることを特徴とするキャピラリカラムユニット。

【請求項8】

前記分岐流路板において前記第３面板部又は前記第４面板部に対して垂直な方向から視て、前記キャピラリカラム第１仮想円と同半径の分岐流路板第１仮想円上に前記第４有底穴及び第５有底穴が形成されているとともに、前記分岐流路板第１仮想円上に前記第３面板部及び前記第４面板部を貫通する貫通穴が１又は複数形成されている請求項７記載のキャピラリカラムユニット。

【請求項9】

前記分岐流路板において前記第３面板部又は前記第４面板部に対して垂直な方向から視て、前記第３有底穴が前記分岐流路板第１仮想円の仮想中心上にある請求項８記載のキャピラリカラムユニット。

【請求項10】

前記分岐流路板において前記第３面板部又は前記第４面板部に対して垂直な方向から視て、前記第３有底穴が前記分岐流路板第１仮想円上にある請求項８記載のキャピラリカラムユニット。

【請求項11】

前記分岐流路板において前記第３面板部又は前記第４面板部に対して垂直な方向から視て、前記分岐流路板第１仮想円と同心円となり、前記キャピラリカラム第２仮想円と同半径の分岐流路板第２仮想円上に前記第３面板部に開口するように設けられた第６有底穴と、前記第３面板部又は前記第４面板部のいずれか一方に開口する第７有底穴が設けられている請求項１０記載のキャピラリカラムユニット。

【請求項12】

請求項１又は２いずれかに記載のプレート型キャピラリカラムが複数積層されたキャピラリカラムユニットであり、
各プレート型キャピラリカラムが、第１面板部に対して第１面板部が接触する、又は、第２面板部に対して第２面板部が接触するとともに、前記第１有底穴に対しては前記第１有底穴が連通する、又は、前記第２有底穴に対しては前記第２有底穴が連通するように積層されているキャピラリカラムユニット。

【請求項13】

請求項１又は２いずれかに記載のプレート型キャピラリカラムを用いたクロマトグラフ。

【請求項14】

互いに対向する第１面板部と第２面板部を有するプレートと、
前記プレートの内部に形成されたキャピラリと、
前記キャピラリの一端部と接続され、前記第１面板部に開口するように形成された第１有底穴と、
前記キャピラリの他端部と接続され、前記第２面板部に開口するように形成された第２有底穴と、を備え、
前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第２有底穴を通るキャピラリカラム第１仮想円上に前記第１面板部及び前記第２面板部を貫通する貫通穴が１又は複数形成されており、
前記第２有底穴及び各貫通孔が、前記キャピラリカラム第１仮想円の仮想中心を中心として回転対称となるように配置されていることを特徴とするプレート型キャピラリカラム。

【請求項15】

互いに対向する第１面板部と第２面板部を有するプレートと、前記プレートの内部に形成されたキャピラリと、前記キャピラリの一端部と接続され、前記第１面板部に開口するように形成された第１有底穴と、前記キャピラリの他端部と接続され、前記第２面板部に開口するように形成された第２有底穴と、を備え、前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第２有底穴を通るキャピラリカラム第１仮想円上に前記第１面板部及び前記第２面板部を貫通する貫通穴が１又は複数形成されていることを特徴とするプレート型キャピラリカラムと、
前記プレート型キャピラリカラムに対して積層される分岐流路板と、を備えたキャピラリカラムユニットであり、
前記分岐流路板が、互いに対向する第３面板部と第４面板部を有する平板と、前記第３面板部に開口するように形成された第３有底穴と、前記第４面板部に開口するように形成された第４有底穴と、前記第３面板部又は前記第４面板部のいずれか一方に開口する第５有底穴と、前記第３有底穴、前記第４有底穴、前記第５有底穴をそれぞれ接続するように前記平板内に形成された細管と、を有し、
前記第２面板部と前記第４面板部とを合わせて、前記プレート型キャピラリカラムと前記分岐流路板とを積層した際に、前記第４有底穴が前記第２有底穴と連通するとともに、前記第５有底穴が前記貫通孔と連通するように配置されていることを特徴とするキャピラリカラムユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クロマトグラフに用いられるプレート型キャピラリカラム及びそれを用いたキャピラリカラムユニットに関するものである。

【背景技術】

【0002】

クロマトグラフに用いられるキャピラリカラムは、例えば、細く長いガラス管をコイル状に巻き回したものがあるがよく知られている。近年、前述したような大型のキャピラリカラムの代替品として、ガラス板の表面に溝を形成してあり、小型に成型可能なプレート型キャピラリカラムが提案されている。

【0003】

より具体的には、特許文献１の図１に示されるように、細管をある仮想平面において、らせん状に巻回すとともに、その仮想平面を両側から２枚の平円板で挟みこむことによりプレート型にしたキャピラリカラムがある。そして、このものはらせん状に巻き回された細管の外側端を通るようにプレートの表側から有底穴をあけて形成された試料導入口と、前記細管の内側端を通るようにプレートの表側から有底穴をあけて形成された試料出口と、を備えている。すなわち、特許文献１に記載のプレート型キャピラリカラムは、プレートの面板部について同じ側に開口する有底穴により、試料導入口と試料出口とが形成されている。

【0004】

特許文献１のプレート型キャピラリカラムは、単体での使用しか想定されていないが、例えば、流体が流れる距離を長くすることで分解能等を向上させる目的で、プレート型キャピラリカラムを積層する場合がある。

【0005】

特許文献２に記載のプレート型キャピラリカラムは、１枚の石英ガラスの表面に溝を一筆書き形状で形成し、別のプレート型キャピラリカラムの裏面が積層された状態で前記溝がキャピラリとなるように構成されたものである。そして、積層することにより、各プレート型キャピラリカラムのキャピラリが連通して延長できるように特許文献２の図６及び図７に示されるように２つのタイプのプレート型キャピラリカラムを製造している。

【0006】

より具体的には、特許文献２における第１のタイプのプレート型キャピラリカラムは、キャピラリの外側端にはプレートの表面と裏面を貫通するように貫通孔を形成されているとともに、キャピラリの内側端にはプレートの表面にのみ開口する有底穴が形成されている。一方、第２のタイプのプレート型キャピラリカラムは、キャピラリの形状は第１のタイプと同じであるものの、キャピラリの内側端には、プレートの表面にのみ開口する有底穴が形成されており、キャピラリの外側端には、プレートの表面と裏面を貫通する貫通孔が形成されている。

【0007】

つまり、特許文献２に記載のプレート型キャピラリカラムは、形状の異なる２種類のものを用意し、それらを交互に重ね合わせる事で初めて積層によるキャピラリの延長が可能となっている。

【0008】

しかしながら、このように形状の異なる２種類のプレート型キャピラリカラムを製造しなくてはならない場合、その分だけ製造コストが押し上げられる要因となってしまう。さらに、特許文献１及び２に記載のプレート型キャピラリカラムでは、従来のガラス管を用いたキャピラリカラムを備えるクロマトグラフにおいて用いられるバックフラッシュ、ハートカット等の複雑な流路を必要とする測定方法に対応することは想定されていない。このため、ガラス管を用いたキャピラリカラムからプレート型キャピラリカラムへと置き換えることは実際には難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開平５−１８０８２１号公報

【特許文献2】特開２００６−９０８１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は上述したような問題を鑑みてなされたものであり、形状を１種類しか用意しなかったとしても、各プレート型キャピラリカラムを積層することでキャピラリを延長して、クロマトグラフの分解能を向上させることができるとともに、従来、複雑な流路が必要なためプレート型キャピラリカラムでは対応の難しかった測定方法を実現することができる拡張性を有したプレート型キャピラリカラム、及びそれらを用いたキャピラリカラムユニット又はクロマトグラフを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

すなわち、本発明のプレート型キャピラリカラムは、互いに対向する第１面板部と第２面板部を有するプレートと、前記プレートの内部に形成されたキャピラリと、前記キャピラリの一端部と接続され、前記第１面板部に開口するように形成された第１有底穴と、前記キャピラリの他端部と接続され、前記第２面板部に開口するように形成された第２有底穴と、を備え、前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第２有底穴を通るキャピラリカラム第１仮想円上に前記第１面板部及び前記第２面板部を貫通する貫通穴が１又は複数形成されていることを特徴とする。ここで、プレートの内部に形成されたキャピラリとは、例えば前記キャピラリの側面部が外気に対して開口していないように形成されている、あるいは、側面部が外気に接触しないように密閉されて形成されているものを言う。

【0012】

このようなものであれば、前記第１有底穴が前記第１面板部に開口し、前記第２有底穴が前記第２面板部に開口しているので、同一形状のプレート型キャピラリカラムを複数用意し、各プレート型キャピラリカラムの前記第１面板部同士を重ね合わせて前記第１有底穴同士を連通させる、又は、前記第２面板部同士を重ね合わせて前記第２有底穴同士を連通させることで、任意の長さのキャピラリを容易に形成することができる。

【0013】

言い換えると、同一形状のプレート型キャピラリカラムを複数用意し、各面板部に垂直な方向へと積層していく際に、各プレート型キャピラリカラムの面板部の向きを交互に逆向きにして積層するだけで、キャピラリの長さを自由に調節することができる。しかも、このようにキャピラリの長さを自由に変更できるにもかかわらず、プレート型キャピラリカラムの形状は１種類に限定することができるので、製造上のコストを大幅に低減することも可能となる。より具体的に説明すると、１種類のプレート型キャピラリカラムを製造すればよいので、常に同じ形状をしたキャピラリを形成すればよく、例えばキャピラリ内に液相を塗布する等と言った手間のかかる作業工程を一種類に限定することができ、製造コストを下げることが可能となる。

【0014】

さらに、各プレート型キャピラリカラムを各面板部に対して垂直な方向に対して積層するだけで、全体のキャピラリの長さを容易に調節することができるので、複雑な流路を必要とするハートカットやバックフラッシュ等の測定方法を実現するための構造をこのプレート型キャピラリカラムに付加しやすい。

【0015】

また、前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第２有底穴を通るキャピラリカラム第１仮想円上に前記第１面板部及び前記第２面板部を貫通する貫通穴が１又は複数形成されているので、前記貫通孔を利用して、複雑な流路を必要とするハートカットやバックフラッシュ等の測定方法を可能にするためのキャピラリの分岐を形成する事が可能である。

【0016】

簡単な構成であり、単一のキャピラリカラムだけで自由にキャピラリの長さを変更できるとともに、ハートカットやバックフラッシュのための複雑な流路も積層により構成可能となる第１有底穴の具体的な位置としては、前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第１有底穴が前記キャピラリカラム第１仮想円の仮想中心上にあるものが挙げられる。

【0017】

前述したプレート型キャピラリカラムと同様に、１種類のプレート型キャピラリカラムを用意するだけで、積層することによりキャピラリの長さを容易に変更できるとともに、特殊な測定方法のために用いられる複雑な流路を形成できるようにするための第１有底穴の別の態様としては、前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第１有底穴がキャピラリカラム第１仮想円上にあるものが挙げられる。

【0018】

各面板部の向きを交互に逆向きにして積層した際に、あるプレート型キャピラリカラムから直上のプレート型キャピラリカラムに流体を導入するとともに、さらに１つのキャピラリカラムをとばして、さらに上にあるプレート型キャピラリカラムへと直接流体を流入させることができるように、別の流路を容易に形成できるようにするには、前記第２有底穴及び各貫通孔が、前記仮想中心を中心として回転対称となるように配置されていればよい。このようなものであれば、第２面板部同士を重ね合わせたプレート型キャピラリカラム同士において、前記第１有底穴を通る各面板部に垂直な中心軸に対して一方のプレート型キャピラリカラムを回転させるだけで、一方のプレート型キャピラリカラムの第２有底穴を、他方のプレート型キャピラリカラムの第２有底穴又は貫通孔のいずれに連通させるかを適宜選択することができる。従って、一方のプレート型キャピラリカラムのキャピラリを積層されたプレート型キャピラリカラムのどの穴に接続していくかを適宜選択できるので、例えば、ハートカットやバックフラッシュ等の測定方法を行うための複雑な流路を簡単に形成することができる。

【0019】

前記プレート型キャピラリカラムの内部に容易にキャピラリを構成するには、前記プレートが、表面に溝が形成された第１プレート要素と、前記第１プレート要素の表面を覆うように貼り合わせられる第２プレート要素とから構成されたものであればよい。このようなものであれば、第１プレート要素の溝を第２プレート要素により蓋をすることで、容易に前記キャピラリをプレートの内部に形成する事が可能となる。

【0020】

前記プレート型キャピラリカラムを積層した際における流路構成の自由度をさらに高めるには、前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記第１キャピラリカラム第１仮想円と同心円となるキャピラリカラム第２仮想円上に前記第１面板部及び前記第２面板部を貫通する貫通穴がさらに１又は複数形成されているものであればよい。

【0021】

前記キャピラリカラム第２仮想円上に１又は複数の貫通孔をさらに設けた場合でも前記キャピラリとの配置上の干渉が起こりにくく、当該キャピラリの長さをできる限り長く設計しやすくするには、前記第１面板部又は前記第２面板部に対して垂直な方向から視て、前記キャピラリカラム第１仮想円上の第１有底穴、第２有底穴、及び、貫通孔と、前記キャピラリカラム第２仮想円上の貫通孔とが仮想正方形をなすように配置されているものであればよい。このようなものであれば仮想正方形内には貫通孔が存在せず、前記キャピラリを当該仮想正方形内の領域で蛇行させれば貫通孔との配置上の干渉を何ら気にする必要がなく、非常に設計のしやすいものとなる。

【0022】

さらに、プレート型キャピラリカラムと異なる形状の板をもう一種類だけ増やすことにより、弁等を用いなくてもより複雑な流路形状を形成可能とし、より並列、ハートカット、バックフラッシュ用の流路を簡単に形成できるようにするには、前述したプレート型キャピラリカラムと、前記プレート型キャピラリカラムに対して積層される分岐流路板と、を備えたキャピラリカラムユニットであり、前記分岐流路板が、互いに対向する第３面板部と第４面板部を有する平板と、前記第３面板部に開口するように形成された第３有底穴と、前記第４面板部に開口するように形成された第４有底穴と、前記第３面板部又は前記第４面板部のいずれか一方に開口する第５有底穴と、前記第３有底穴、前記第４有底穴、前記第５有底穴をそれぞれ接続するように前記平板内に形成された細管と、を有し、前記第２面板部と前記第４面板部とを合わせて、前記プレート型キャピラリカラムと前記分岐流路板とを積層した際に、前記第４有底穴が前記第２有底穴と連通するとともに、前記第５有底穴が前記貫通孔と連通するように配置されていることを特徴とするキャピラリカラムユニットであればよい。

【0023】

前記分岐流路板と、前記プレート型キャピラリユニットとを積層した際において、いずれかの部材を回転させるだけで、任意の貫通孔と有底穴との連通関係を切り替えることがしやすいようにするには、前記分岐流路板において、前記第３面板部又は前記第４面板部に対して垂直な方向から視て、前記キャピラリカラム第１仮想円と同半径の分岐流路板第１仮想円上に前記第４有底穴及び第５有底穴が形成されているとともに、前記分岐流路板第１仮想円上に前記第３面板部及び前記第４面板部を貫通する貫通穴が１又は複数形成されているものであればよい。

【0024】

外形が同一形状の前記プレート型キャピラリカラムと前記分岐流路板とを積層して複雑な流路を形成する際にその積層の仕方を簡便なものにできる第３有底穴の位置の具体例としては、前記分岐流路板において前記第３面板部又は前記第４面板部に対して垂直な方向から視て、前記第３有底穴が前記分岐流路板第１仮想円の仮想中心上にあるものが挙げられる。

【0025】

前記プレート型キャピラリカラムと前記分岐流路板により複雑な流路を形成する際にその積層方法等が容易になる前記第３有底穴の別の配置例としては、前記分岐流路板において前記第３面板部又は前記第４面板部に対して垂直な方向から視て、前記第３有底穴が前記分岐流路板第１仮想円上にあるものが挙げられる。

【0026】

ハートカットを行うためのような非常に複雑な流路を前記プレート型キャピラリカラムと前記分岐流路板とで作る場合において、その流路構成を容易にするには、前記分岐流路板において前記第３面板部又は前記第４面板部に対して垂直な方向から視て、前記分岐流路板第１仮想円と同心円となり、前記キャピラリカラム第２仮想円と同半径の分岐流路板第２仮想円上に前記第３面板部に開口するように設けられた第６有底穴と、前記第３面板部又は前記第４面板部のいずれか一方に開口する第７有底穴が設けられているものであればよい。

【0027】

特に一種類の部材のみを用意するだけで、キャピラリの長さを調節することができるキャピラリカラムユニットの具体的な実施の態様としては、プレート型キャピラリカラムが複数積層されたキャピラリカラムユニットであり、各プレート型キャピラリカラムが、第１面板部に対して第１面板部が接触する、又は、第２面板部に対して第２面板部が接触するとともに、前記第１有底穴に対しては前記第１有底穴が連通する、又は、前記第２有底穴に対しては前記第２有底穴が連通するように積層されているキャピラリカラムユニットが挙げられる。

【0028】

プレート型キャピラリカラム又はキャピラリカラムユニットを用いたクロマトグラフであれば、省スペースでクロマトグラフを形成することができるとともに、少ない部品種類数で、様々な種類のキャピラリカラムユニットを形成することができ、従来からある様々な種類の測定方法を実施する事が可能となる。

【発明の効果】

【0029】

このように本発明のプレート型キャピラリカラムによれば、１種類の形状を用意するだけで、各プレート型キャピラリカラムを交互に逆向きに積層していくことにより様々な長さのキャピラリを構成することができる。従って、測定対象に応じたキャピラリの長さに調節してクロマトグラフの分解能を向上させることができる。さらに、キャピラリの形状や長さ等を個々のプレート型キャピラリカラムで異ならせる必要がなく、１種類に限定することができるので、キャピラリに液相を塗布する等といった手間のかかる作業工程も１種類に限定することができ、製造コストを低減しやすい。また、このようなプレート型キャピラリカラムを用いたキャピラリカラムユニット、ガスクロマトグラフによれば、拡張性を容易に付加することができ、弁等を用いなくても複雑な形状の流路を形成することができ、ハートカットやバックフラッシュと等といった測定方法をプレート型キャピラリカラムを用いて実施する事が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明のクロマトグラフの構成を示す概念的模式図。

【図2】本発明の実施形態におけるプレート型キャピラリカラムを示す模式的斜視図及び模式的分解斜視図。

【図3】前記プレート型キャピラリカラムの第１有底穴及び第２有底穴の近傍の構造を示す模式的断面図。

【図4】第１実施形態におけるキャピラリカラムユニットの模式的分解斜視図。

【図5】第１実施形態におけるキャピラリカラムユニットの流路図及び模式的斜視図。

【図6】第１実施形態におけるキャピラリカラムユニットの流路図及び模式的斜視図。

【図7】第２実施形態におけるキャピラリカラムユニットに用いられる分岐流路板の構造を示す模式的斜視図及び模式的分解斜視図。

【図8】バックフラッシュ用の流路構成を有するキャピラリカラムユニットの測定時の流路図及び模式的斜視図。

【図9】バックフラッシュ用の流路構成を有するキャピラリカラムユニットの排出時の流路図及び模式的斜視図。

【図10】ハートカット用の流路構成を有するキャピラリカラムユニットの流路図及び模式的斜視図。

【図11】本発明の第３実施形態におけるプレート型キャピラリカラムの形状及び流路例を示す模式図。

【図12】本発明の第４実施形態におけるプレート型キャピラリカラムの形状及びハートカット用の流路例を示す模式図。

【図13】第４実施形態におけるプレート型キャピラリカラムによる各種流路構成例を示す模式図。

【図14】第４実施形態における別の分岐流路板の構成例を示す模式図。

【図15】本発明の第５実施形態におけるプレート型キャピラリカラムの形状及び流路構成を示す模式図。

【符号の説明】

【0031】

３００・・・クロマトグラフ
２００・・・キャピラリカラムユニット
１００・・・プレート型キャピラリカラム
１０１・・・分岐流路板
１ ・・・第１面板部
１１ ・・・第１有底穴
２ ・・・第２面板部
２１ ・・・第２有底穴
６ ・・・キャピラリ
７ ・・・貫通孔
Ｐ ・・・プレート
Ｐ１ ・・・第１プレート要素
Ｐ２ ・・・第２プレート要素
Ｃ１ ・・・キャピラリカラム第１仮想円
Ｃ２ ・・・キャピラリカラム第２仮想円
１０１・・・分岐流路板
ＣＤ１・・・分岐流路板第１仮想円
ＣＤ２・・・分岐流路板第２仮想円
３ ・・・第３面板部
３１ ・・・第３有底穴
４ ・・・第４面板部
４１ ・・・第４有底穴
５１ ・・・第５有底穴
ｈ１ ・・・第６有底穴
ｈ２ ・・・第７有底穴
８ ・・・細管
９ ・・・貫通孔
Ｈ ・・・平板

【発明を実施するための形態】

【0032】

本発明の第１実施形態について各図を参照しながら説明する。
第１実施形態のガスクロマトグラフ３００は、図１に示すようにプレート型キャピラリカラム１００を積層して形成され、キャピラリの少なくとも一部に液相が塗布されて固定相が形成されたキャピラリカラムユニット２００と、１又は複数の成分を含む試料をキャリアガスとともに前記キャピラリカラムユニット２００の内部流路へと導入する試料ガス導入機構２０１と、前記キャピラリカラムユニット２００の内部流路の出口に設けられ、試料ガス中の各成分を検出する検出器２０２とから構成されるものである。そして、このガスクロマトグラフ３００は、前記検出器２０２が、試料ガスが導入されてから試料中の各成分が検出されるまでにかかる時間である保持時間及び、保持時間に基づいて算出される保持比、相対指標等により試料中の各成分がどのような物質に該当するかを出力する出力部２０３をさらに備えたものである。

【0033】

前記キャピラリカラムユニット２００は、複数の同形状のプレート型キャピラリカラム１００を厚さ方向に積層するとともに、当該プレート型キャピラリカラム１００の内部に形成されたキャピラリ６同士を連通させて構成したものである。

【0034】

前記プレート型キャピラリカラム１００は、図２（ａ）に示すように面板部が正方形状であり、全体として薄板形状をなしたものであり、互いに対向する第１面板部１と第２面板部２を有するプレートＰと、前記プレートＰの内部に形成されたキャピラリ６と、前記プレートＰの各面板部１、２に対して垂直な方向に空けられた有底穴１１，２１及び貫通孔７を備えたものである。すなわち、前記キャピラリ６は、プレートＰ内に形成された流路であって、接続されている各有底穴１１、２１以外では外部に開口しないように形成したものである。従って、前記キャピラリ６は、前記各有底穴１１、２１に接続されている一端部と他端部以外では外気に接触しないように形成されており、例えば、その他の部材により蓋などをすることなく側面部の密閉が保たれるようにしてある。

【0035】

前記プレートＰは、図２（ｂ）に示すように２枚の薄板を貼り合わせて形成してあるものであり、表面に溝が形成された第１プレート要素Ｐ１と、前記第１プレート要素Ｐ１の表面を覆うように貼り合わせられる第２プレート要素Ｐ２とから構成したものである。

【0036】

前記第１プレート要素Ｐ１は例えば、薄板の石英ガラスであって、エッチング等の加工方法により表面に微細な溝を形成してある。本実施形態では、表面に垂直な方向から視た場合に、正方形の中心点から正方形の四隅の一つへと広がっていくらせん状に溝を形成してある。ここで、図面において、らせんの巻き数は分かりやすさのために３巻き程度で表示しているが、より細密に溝を形成することで巻き数を多くしても構わない。そして、前記第１プレート要素Ｐ１と同じ形状の石英ガラスである第２プレート要素Ｐ２を各々が重なるように貼り付けることにより、前記溝の開口側を塞いで内部にキャピラリ６を有したプレート型キャピラリカラム１００を構成してある。

【0037】

さらに、図２（ａ）においてプレート型キャピラリカラム１００の下面（第１プレート要素Ｐ１の裏面）に相当する第１面板部１には、その中心に第１有底穴１１が前記キャピラリ６の一端部と接続されるように形成してある。この第１有底穴１１は、図３（ａ）に示しているように、第１プレート要素Ｐ１のみを貫通するように形成してあるものであり、第２プレート要素Ｐ２の中心には穴を形成しないことにより各プレートＰ要素を貼り合わせた状態で有底穴となるようにしてある。また、図２に示すように、らせんを描くように形成されたキャピラリ６の中心側の一端部が第１有底穴１１の側面に対して交差するように形成してある。加えて、前記第１プレート要素Ｐ１の四隅にも各々の中心軸をつなぐことで仮想正方形をなすように厚さ方向に貫通する貫通孔７の一部が形成してある。つまり、第１プレート要素Ｐ１には各面板部を貫通するように計５つの穴が形成してある。

【0038】

一方、前記第２プレート要素Ｐ２の裏面は前記第１プレート要素Ｐ１の表面に貼りあわされるとともに、その表面は前記プレート型キャピラリカラム１００の上面を形成するものである。そして、図２に示すようにこの第２プレート要素Ｐ２の四隅のうち３つには、前記第１プレート要素Ｐ１と同様の配置及び同じ直径で厚さ方向に貫通する貫通孔７の一部が形成してある。また、図２の図面視において左上に形成してある１つの穴は、図３（ｂ）に示しているように前記らせん状のキャピラリ６の他端部である外側端と接続されるように配置してある。前記第１プレート要素Ｐ１には、図２に示すように左上の隅には穴が形成されていないので、各プレート要素Ｐ１、Ｐ２が貼り合わされた状態で第２有底穴２１が形成されるようにしてある。加えて、その他の貫通孔７の一部は、第１プレート要素Ｐ１の貫通孔７の一部と連通することで、プレート型キャピラリカラム１００の貫通孔７を形成するようにしてある。

【0039】

従って、第１プレート要素Ｐ１と第２プレート要素Ｐ２を組み合わせたプレート型キャピラリカラム１００の状態においては、図２に示すように第１面板部１又は第２面板部２に対して垂直な方向から視た場合、第１面板部１の中心には第１有底穴１１が形成されており、この第１有底穴１１の中心軸を中心として、前記第２有底穴２１の中心軸を結ぶ直線を半径とするキャピラリカラム第１仮想円Ｃ１上に、３つの貫通孔７が形成されることになる。また、別の見方をすると前記第２有底穴２１及び貫通孔７の面板部に対する配置は、前記第１貫通孔７の中心軸を中心として、回転対称となるように配置してある。より具体的には、前記第２有底穴２１及び各貫通孔７は、プレート型キャピラリカラム１００を仮想中心である前記第１有底穴１１の中心軸を中心として、９０度の回転対称となるように配置してある。従って、一方のプレート型キャピラリカラム１００を他方のプレート型キャピラリカラム１００に対して９０度回転させた場合には、前記第２有底穴２１及び各貫通孔７の位置が合致することになる。なお、本実施形態では、仮想中心を中心として前記第２有底穴２１及び各貫通孔７が、回転対称となるように配置してあるが、場合によっては回転対称に配置しなくてもよい。要するに、前記第２有底穴２１及び各貫通孔７がキャピラリカラム第１仮想円Ｃ１上に配置されていればよい。このようなものであればプレート型キャピラリカラム１００を積層し、仮想中心を中心として回転させれば、第２有底穴２１及び各貫通孔７で連結したい穴同士を連結することができ、所望の流路を簡単に形成することができる。

【0040】

このように構成されたプレート型キャピラリカラム１００のみを厚さ方向に積層したキャピラリカラムユニット２００の使用例について図４等を参照しながら説明する。なお、以下の説明においては説明の便宜上、同形状のプレート型キャピラリカラム１００であっても区別がつきやすいように、図面視において上側にあるものについてはｔを、下側にあるものについてはｂをさらに付している。しかしながら、付されている符号が異なっていていても、各プレート型キャピラリカラム１００ｔ、１００ｂは、形状的には全く同じものである。

【0041】

図４に示すように、下側のプレート型キャピラリカラム１００ｂのように、第１面板部１ｂを上向き、第２面板部２ｂを下向きにするとともに、第２有底穴２１ｂを左上に配置した状態を基準状態として説明する。下側のプレート型キャピラリカラム１００ｂに対して、上側のプレート型キャピラリカラム１００ｔは、各面板部１ｔ、２ｔの向きを逆向きにする、すなわち、第１面板部１ｔを下側、第２面板部２ｔを上側にするとともに、第２有底穴２１ｔが同じく左上側に来るように第１有底穴１１ｔを中心として回転させてある。これらの各プレート型キャピラリカラム１００ｔ、１００ｂをプレートＰｔ、Ｐｂの辺同士が合致するように積層させることで、図５（ａ）に示す流路概念図、図５（ｂ）に示す斜視図のようなキャピラリカラムユニット２００を形成することができる。

【0042】

このようなキャピラリカラムユニット２００を用いてガスクロマトグラフ３００を構成した際の、ガスの流れについて説明する。試料ガス導入機構２０１により、上側のプレート型キャピラリカラム１００ｔの第２有底穴２１ｔ内に試料をキャリアガスとともに導入されると、上側のプレート型キャピラリカラム１００ｔ内のキャピラリ６ｔを通過し、第１有底穴１１ｔに到達する。その後、連通している下側のプレート型キャピラリカラム１００ｂの第１有底穴１１ｂへとガスは進行し、下側のプレート型キャピラリカラム１００ｂのキャピラリ６ｂを通過し、第２有底穴２１ｂへと到達する。そして、この第２有底穴２１ｂから出たガスは、検出器２０２により検出される。

【0043】

このように第１実施形態のキャピラリユニット２００を用いれば、プレートＰの内部にキャピラリ６が形成されているとともに、そのキャピラリ６の各端部に接続される第１有底穴１１と、第２有底穴２１がそれぞれ第１面板部１と第２面板部２という逆向きの面にそれぞれ別々に開口しているので、プレート型キャピラリカラム１００同士が同じ面で接触するように厚さ方向に積層していくことでキャピラリ６を連結して長さを調節することができる。言い換えると、キャピラリ６の端部に設けられた第１有底穴１１と第２有底穴２１が互いに異なる面板部に開口するようにしてあるので、プレート型キャピラリカラム１００の面板部の向きを交互に替えながら積層するだけで、キャピラリ６の長さを延長する事が可能となっている。従って、従来のように２種類の形状の異なるプレート型キャピラリカラムを用いなくても１種類のプレート型キャピラリカラム１００を製造しておくだけで、任意の長さのキャピラリ６を構成することが容易にできる。従って、測定対象に応じて適宜、キャピラリ６の長さを設定することができるので、クロマトグラフ３００としての分解能を高めることも容易である。

【0044】

次に第２実施形態のキャピラリカラムユニット２００及びクロマトグラフ３００について説明する。なお、以下の説明では、プレート型キャピラリカラム１００については、前記第１実施形態で説明したものを同じものを用いることを前提としている。また、対応する部材には同じ符号を付すこととする。

【0045】

第２実施形態のキャピラリカラムユニット２００は、第１実施形態で説明したプレート型キャピラリカラム１００と、図６に示す分岐流路板１０１と、を備えたものである。

【0046】

前記分岐流路板１０１は、図６（ａ）に示すように前記プレート型キャピラリカラム１００と同形状のプレートＰを用いて形成してあり、前記プレート型キャピラリカラム１００において、各有底穴又は貫通孔７が形成してある位置には、同様に有底穴又は貫通孔を形成してある。以下では、各部材の区別がつきやすいように説明の便宜上、プレート型キャピラリカラム１００におけるプレートＰ及びキャピラリ６は、分岐流路板１０１においては平板Ｈ及び細管８として記述している。

【0047】

前記分岐流路板１０１は、図６（ａ）に示すように互いに対向する第３面板部３と第４面板部４を有する平板Ｈと、前記第３面板部３に開口するように形成された第３有底穴３１と、前記第４面板部４に開口するように形成された第４有底穴４１と、前記第３面板部３又は前記第４面板部４のいずれか一方に開口する第５有底穴５１と、前記第３有底穴３１、前記第４有底穴４１、前記第５有底穴５１をそれぞれ接続するように前記平板Ｈ内に形成された細管８と、を有するものである。

【0048】

この分岐流路板１０１も、面板部が正方形状の薄板形状をなすととともに、図６（ｂ）に示すように前記プレート型キャピラリカラム１００と同様に２枚の厚さ方向に対して２枚に分割された平板要素Ｈ３、Ｈ４から構成してある。そして、一方の平板要素Ｈ３の表面に溝を形成し、他方の平板要素Ｈ４を重ね合わせて貼り合して、溝に蓋をすることで、内部に試料ガスやキャリアガスを流すための細管８を形成してある。なお、この細管８内には、液相が塗布されておらず、測定試料は通常の空間を流れるのと同等の速度で流れていくようにしてあり、保持時間等の測定値に大きく影響を与えるものではない。すなわち、クロマトグラフ３００として使用する際に測定される保持時間等の測定値は、前記プレート型キャピラリカラム１００のキャピラリ６により略決定されるように構成してある。

【0049】

分岐流路板１０１に設けられている各穴について説明すると、図６（ａ）において上面に当たる第３面板部３に開口する第３有底穴３１は、平板Ｈの中心を通るように形成してある。そして、平板Ｈの四隅には、第４有底穴４１と、第５有底穴５１、貫通孔７が正方形状をなすように形成してある。第２実施形態においては、第４有底穴４１と第５有底穴５１は対角線上に配置してあるとともに、第５有底穴５１は前記第３面板部３にのみ開口するようにしてある。さらに、各有底穴を接続する細管８は、平板Ｈの対角線を結ぶように一直線上に形成してある。

【0050】

別の見方をすると、前記第３面板部３又は前記第４面板部４に対して垂直な方向から視て、図６において上面に当たる第３面板部３に開口する第３有底穴３１の中心軸を仮想中心とし、前記キャピラリカラム第１仮想円Ｃ１と同半径の分岐流路板第１仮想円ＣＤ１上に前記第４有底穴４１及び第５有底穴５１が形成されているとともに、前記分岐流路板第１仮想円ＣＤ１上に前記第３面板部３及び前記第４面板部４を貫通する貫通孔が２つ設けてある。これら２つの貫通孔９は、前記第４有底穴４１及び前記第５有底穴５１がなす対角線とは別の対角線をなすように配置してある。より厳密には、分岐流路板第１仮想円ＣＤ１の円周上に沿って、第４有底穴４１、貫通孔９、第５有底穴５１、貫通孔９の順で前記第３有底穴３１を中心とした９０度の回転対称となるように配置してある。

【0051】

以下においては、このような分岐流路板１０１を用いたキャピラリカラムユニット２００について、各種測定方法毎に説明する。

【0052】

＜並列＞

【0053】

図７に示すキャピラリカラムユニット２００の構成は、１つの試料導入口から導入された試料が、並列に設けられた２つの流路を別々に通った後に、それぞれ別の検出器２０２へと導出されるようにした並列の測定方法を実現するためのものである。例えば、各流路における固定相の種類を異ならせておくことにより、試料中の成分の特定を行いやすくすることができる。

【0054】

この並列の測定方法に用いられるキャピラリカラムユニット２００は、分岐流路板１０１を１枚と、プレート型キャピラリカラム１００を２枚用いて構成してあり、分岐流路板１０１を最上層に設けるとともに、プレート型キャピラリカラム１００を２枚前記分岐流路板１０１の下側へ積層してある。

【0055】

図７において前記分岐流路板１０１は、第４面板部４が上側となるように配置してあり、前記第４有底穴４１から試料ガスが導入されるようにしてある。また、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように分岐流路板１０１の前記第３面板部３に中央部に形成されている第３有底穴３１は、中層にあるプレート型キャピラリカラム１００ｔの第１有底穴１１ｔと連通するようにしてある。さらに、分岐流路板１０１の前記第３面板部３の隅に形成されている第５有底穴５１は、中層にあるプレート型キャピラリカラム１００ｔの貫通孔７ｔと連通するようにしてある。この第５有底穴５１が連通する中層にあるプレート型キャピラリカラム１００ｔの貫通孔７ｔは、さらに、最下層にあるプレート型キャピラリカラム１００ｂの第２面板部２ｂの隅に形成されている第２有底穴２１ｂと連通させてある。

【0056】

このように構成されたキャピラリカラムユニット２００内における試料ガスの流れについて説明する。

【0057】

まず、分岐流路板１０１の第４有底穴４１から導入された試料ガスは、細管８を通って、中央部にある第３有底穴３１から中層へと流れるものと、隅にある第５有底穴５１から最下層へと流れるように分岐する。

【0058】

前記第３有底穴３１から中層へと入った試料ガスは、中層のプレート型キャピラリカラム１００ｔのキャピラリ６ｔを中央端から外側端へと通過し、外側端にある第２有底穴２１ｔから最下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂの貫通孔７ｂから第１検出器２０２へと流れる。

【0059】

一方、分岐流路板１０１の第５有底穴５１から最下層へと流れた試料ガスは、最下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂにおいて、キャピラリ６ｂを外側端から中央端へと通過し、第１有底穴１１ｂから第２検出器２０２へと流れる。

【0060】

このように、前記プレート型キャピラリカラム１００と前記分岐流路板１０１の組み合わせにより試料ガスを同時に別々の流路で流すことができ、例えば固定相の性質の異なる流路で並列にクロマトグラフによる分析を行うことができる。

【0061】

＜バックフラッシュ＞

【0062】

次に、キャピラリ６内に貯まった残留成分を排出するためのバックフラッシュを行うことができるキャピラリカラムユニット２００の構成について説明する。バックフラッシュ用の構成の一例としては、図８に示すように上層から第２面板部２ｔを上向きにしたプレート型キャピラリカラム１００ｔ、第３面板部３ｂ上向きにした分岐流路板１０１、第２面板部２ｂを上向きにしたプレート型キャピラリカラム１００ｂの順で配置したものが挙げられる。

【0063】

そして、上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔと分岐流路板１０１は、第１有底穴１１ｔと第３有底穴３１を連通させてあるとともに、貫通孔７ｔと第５有底穴５１も連通してある。分岐流路板１０１と、最下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂは、第３有底穴３１と第２有底穴２１ｂを連通させてある。

【0064】

さらに、上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔの第２有底穴２１ｔから試料ガスを導入するととともに、分岐流路の第５有底穴５１と連通する貫通孔７ｔからは圧力を調整可能な調圧ガスを導入するようにしてある。

【0065】

通常の測定時には、調圧ガスの圧力は試料ガスの圧力よりも小さく設定してあるので、図８に示すように上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔのキャピラリ６ｔを通過した試料ガスは、分岐流路の第３有底穴３１から第４有底穴４１側へのみ細管８を通過して、最下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂ内へと流れる。そして、最下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂの第１有底穴１１ｂから検出器２０２へと試料ガスは到達することになる。

【0066】

一方、前記調圧ガスの圧力を高圧にした場合は、試料ガスは検出器２０２まで到達することはなく、図９に示すように分岐流路板１０１の第５有底穴５１から第３有底穴３１へと調圧ガスが流れ、上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔ内を調圧ガスが逆流することになる。このため、上層のプレート型キャピラリカラム１００内に貯まっていた残留物等を試料ガス導入口である第２有底穴２１ｔから排出することができる。

【0067】

＜ハートカット＞

【0068】

最後に、１枚目のプレート型キャピラリカラム１００ｔを通過した時点で分析を行うか、１枚目のプレート型キャピラリカラム１００ｔを通過した後、さらに別のプレート型キャピラリカラム１００ｂを通過したのちに分析を行うかを選択できるハートカット用のキャピラリカラムユニット２００の構成について説明する。言い換えると、このハートカット用のキャピラリカラムユニット２００は、測定時においてキャピラリカラムユニット２００自体を組み替えることなく、キャピラリ６の長さを変更できるように構成したものである。

【0069】

このハートカット用のキャピラリカラムユニット２００では、前記分岐流路板１０１の構成を並列やバックフラッシュの場合とは異ならせてある。より具体的には、前記分岐流路板１０１は、第３面板部３における第３有底穴３１以外は、第４面板部４に開口する有底穴をその四隅に形成してある。すなわち、前述の第５有底穴５１の開口方向を第３面板部３から第４面板部４に変更するとともに、２つの貫通孔７を第４面板部４に開口する有底の第１接続穴９１と第２接続穴９２に変更している。そして、第３有底穴３１、第４有底穴４１、第５有底穴５１を結ぶ平板Ｈの対角線方向に延びる細管８は、Ｚ字状に形成されており、第３有底穴３１と第１接続穴９１、第５有底穴５１と第２接続穴９２とを接続するように延伸してある。

【0070】

このような分岐流路板１０１を用いた上で、前記キャピラリカラムユニット２００は、図１０に示すように上層から、第１面板部１ｔを下向きにしたプレート型キャピラリカラム１００ｔ、分岐流路板１０１、第１面板部１ｂを下向きにしたプレート型キャピラリカラム１００ｂの順で並べて設けてある。

【0071】

上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔは、図１０（ａ）に示すように第１面板部１ｔを下向きに配置するとともに、第１有底穴１１ｔと前記分岐流路板１０１の第３有底穴３１とが連通するようにしてある。さらに前記分岐流路板１０１は、第４有底穴４１と最下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂの貫通孔７ｂとを連通させるとともに、第５有底穴５１と、最下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂの第２有底穴２１ｂとを連通させてある。

【0072】

さらに、上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔの第２有底穴２１ｔから試料ガスを導入するように構成するとともに、最下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂの貫通孔７ｂのうち分岐流路板１０１の第１接続穴９１及び第２接続穴９２に連通するものについては、第１調圧ガスと第２調圧ガスを導入可能に構成してある。

【0073】

ガスの流れについて説明すると、上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔに導入された試料ガスは、第１有底穴１１ｔから分岐流路体の第３有底穴３１へと流れ、細管８へと入っていく。ここで、第１調圧ガス及び第２調圧ガスの圧力が低い場合には、第３有底穴３１から第４有底穴４１及び第５有底穴５１の両方に半分ずつ試料ガスが流れることになり、第３有底穴３１を通過したガスは、第２検出器２０２へと到達するとともに、第５有底穴５１を通過した試料ガスは、最下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂの内部を流れ、第１有底穴１１ｂから第１検出器２０２へと到達する。すなわち、この場合、第２検出器２０２では１つのキャピラリ６を通過した試料ガスの成分分析が行われ、第１検出器２０２では２つのキャピラリ６を通過した試料ガスの成分分析が行われる。

【0074】

第１調圧ガスの圧力のみが高い場合には、第４有底穴４１へは試料ガスが流れ込まないので、第５有底穴５１を通過し、２つのキャピラリ６を通過した後、第１検出器２０２に到達する試料ガスのみを成分分析することができる。逆に第２調圧ガスの圧力のみが高い場合には、第５有底穴５１へは試料ガスが流れ込まないので、第４有底穴４１を通過し、１つのキャピラリ６のみを通過した後、第２検出器２０２に到達する試料ガスだけを成分分析することができる。このように、第１調圧ガス、第２調圧ガスの圧力を調節するだけで、適宜試料ガスの分析形態を変更する事が可能となる。このような流路構成を取れるので、各調圧ガスの圧力を測定中に調整することにより、試料ガスに含まれるある成分に関しては１つのキャピラリ６だけを通し、別の成分に関してはさらにもう一つのキャピラリ６を通すことができるようになる。

【0075】

さらに、キャピラリカラムユニットの第３実施形態について説明する。

【0076】

前記実施形態では、プレートＰに形成された第１有底穴１１を仮想中心として、第２有底穴２１及び貫通孔７を形成してあったが、その他の配置であっても構わない。前記プレート型キャピラリカラム１００の別の態様について図１１に示す。図１１に示すように、第３実施形態のプレート型キャピラリカラム１００は、互いに対向する第１面板部１と第２面板部２を有するプレートＰと、前記プレートＰの内部に形成されたキャピラリ６と、前記キャピラリ６の一端部と接続され、前記第１面板部１に開口するように形成された第１有底穴１１と、前記キャピラリ６の他端部と接続され、前記第２面板部２に開口するように形成された第２有底穴２１と、を備え、前記第１面板部１又は前記第２面板部２に対して垂直な方向から視て、前記第１有底穴１１及び前記第２有底穴２２を通るキャピラリカラム第１仮想円Ｃ１上に前記第１面板部１及び前記第２面板部２を貫通する貫通穴７が１又は複数形成されていることを特徴とする。

【0077】

すなわち、プレートＰにおいて、第１有底穴１１及び第２有底穴２２及び貫通孔７が同一のキャピラリカラム第１仮想円Ｃ１上に設けてあり、キャピラリカラム第１仮想円Ｃ１の仮想中心には穴を形成していない。すなわち、第１プレート要素Ｐ１及び第２プレート要素Ｐ２の中央部には貫通孔がなく、周辺部にのみ貫通孔が存在するので、各プレート要素Ｐ１及びＰ２を重ね合わせてプレートＰとするのに周辺部を圧接するだけで容易に気密にして第１有底穴１１、第２有底穴２２からのリークを無くすことができる。逆にいうと、中央部に第１有底穴１１がある場合、各プレート要素Ｐ１及びＰ２の接合の仕方について工夫し、リークがないように接合する手間に比べて、第３実施形態のように中央に各穴がない場合は接合がしやすくなり、プレート型キャピラリカラム１００を製造しやすくなる。また、この実施形態では、キャピラリ６の形状についても前記実施形態とは異なる形状のものを一例として示している。

【0078】

このようなプレート型キャピラリカラム１００であっても図１１（ａ）に示すように、プレート型キャピラリカラム１００を仮想中心に対して９０度ずつ回転させたものを積層していくことで、任意の長さに各キャピラリ６を連通させていくことができる。つまり、１種類のプレート型キャピラリカラム１００を用意するだけで任意の長さのキャピラリ６を容易に形成することができる。

【0079】

さらに、図１１（ｂ）に示すように前記実施形態とは別の形状の分岐流路板１０１を用意することで、例えば、バックフラッシュ用の複雑な流路をこのようなプレート型キャピラリカラム１００でも形成することができる。より具体的には、前記分岐流路板１０１は、第３面板部３又は第４面板部４に対して垂直な方向から視た場合に、図面視において上面側にのみ開口する第３有底穴３１、下面側にのみ開口する第４有底穴４１、下面側にのみ開口する第５有底穴５１、両面を貫通するように形成された貫通孔９が、同一の分岐流路板第１仮想円ＣＤ１の円周上に形成してある。そして、細管８については、第３有底穴３１が角となるように、前記第４有底穴４１、第５有底穴５１を接続するように形成してある。

【0080】

そして、図１１（ｂ）のキャピラリカラムユニット２００は、上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔの第２有底穴２１ｔと、分岐流路板１０１の第３有底穴３１とを連通させるとともに、第５有底穴５１と最下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂの第１有底穴１１ｂを連通させるようにしてある。さらに、分岐流路板１０１の第４有底穴４１と下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂの貫通孔７ｂとを連通させ、低圧又は高圧のガスを前記貫通孔７ｂから導入できるようにしてある。従って、図８又は図９で示したような前記実施形態で説明したバックフラッシュ等の測定方法に必要な複雑な流路を１種類の形状のプレート型キャピラリカラム１００により形成する事が可能である。

【0081】

次にキャピラリカラムユニットの第４実施形態について説明する。

【0082】

第１実施形態から第３実施形態のプレート型キャピラリカラム１００では、第１面板部１又は第２面板部２に対して垂直な方向から視た場合に、第２有底穴２１を通るキャピラリカラム第１仮想円Ｃ１上にのみ、第１面板部１及び第２面板部２を貫通する貫通孔７が形成されていたが、第４実施形態ではさらに前記キャピラリカラム第１仮想円と同心円となるキャピラリカラム第２仮想円Ｃ２上にも貫通孔７が形成してある。

【0083】

すなわち、第４実施形態のキャピラリカラムユニットは、第３実施形態のようにキャピラリカラム第１仮想円Ｃ１の仮想中心に第１有底穴１１が設けられていないプレート型キャピラリカラム１００を用いている場合でも、ハートカット用の流路のような複雑な流路も容易に形成できるようにするための構成を備えたものである。

【0084】

より具体的には、図１２（ａ）に示すようにプレート型キャピラリカラム１００において前記キャピラリカラム第２仮想円Ｃ２は前記キャピラリカラム第１仮想円Ｃ１よりも直径の小さいものであり、その円周上に４つの貫通孔７が形成してある。さらに、前記キャピラリカラム第２仮想円Ｃ２上の貫通孔７は前記キャピラリカラム第１仮想円Ｃ１上にある、第１有底穴１１、第２有底穴１２、及び貫通孔７と仮想正方形をなすように配置してある。言い換えると、正方形状に形成されている面板部においてキャピラリカラム第１仮想円Ｃ１上の各穴は四隅に配置されて仮想正方形の頂点をなすのに対して、前記キャピラリカラム第２仮想円Ｃ２上の各穴は、仮想正方形の各辺における中点をなすように配置されている。また、図１２（ａ）から明らかなように前記キャピラリカラム第２仮想円Ｃ２上に配置されている各穴についても仮想中心に対して回転対称となるように配置してある。

【0085】

さらに第４実施形態のプレート型キャピラリカラム１００に対応して、分岐流路板１０１についても前記キャピラリカラム第２仮想円Ｃ２に対応する分岐流路板第２仮想円ＣＤ２上に有底穴及び貫通孔を設けてある。

【0086】

より具体的には第４実施形態の分岐流路板１０１は、第３面板部３、第４面板部４に対して垂直な方向から視た場合において、図１２（ａ）に示すように分岐流路板第１仮想円ＣＤ１上には前記実施形態と同様に第３有底穴３１、第４有底穴４１、第５有底穴５１、貫通孔９が設けてある。さらに、前記分岐流路板第２仮想円ＣＤ２上には、前記第３面板部３に開口するように設けられた第６有底穴ｈ１と、前記第３面板部３に開口する第７有底穴ｈ２が設けてある。第４実施形態では前記第６有底穴ｈ１は仮想正方形の上辺における中点をなし、前記第７有底穴ｈ２は仮想正方形の下辺の中点をなしている。さらに分岐流路板１０１の内部の細管８は、仮想正方形の左上頂点をなす前記第４有底穴４１と前記第６有底穴ｈ１とを接続し、仮想正方形の右上頂点をなす前記第５有底穴５１と前記第７有底穴ｈ２とを接続してある。さらに、前記細管８は仮想正方形の左下頂点をなす第３有底穴３１から出発して途中で分岐して、前記第６有底穴ｈ１及び前記第７有底穴ｈ２にそれぞれ接続してある。

【0087】

このように構成されたプレート型キャピラリカラム１００と分岐流路板１０１とを積層することで、第４実施形態ではハートカット用の流路を形成することができる。以下では第４実施形態におけるハートカット用の流路構成について詳述する。

【0088】

図１２（ｂ）に示すように、キャピラリカラムユニット２００は上層から第１面板部１ｔを上向きとしたプレート型キャピラリカラム１００ｔ、第３面板部３を上向きとした分岐流路板１０１、第１面板部１ｂを上向きとしたプレート型キャピラリカラム１００ｂの順で並べて設けてある。

【0089】

上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔの第１有底穴１１ｔからは試料が導入されるようにしてあり、キャピラリ６ｔを通った試料ガスは第２有底穴２１ｔから連結されている分岐流路板１０１の第３有底穴３１へと流れていく。分岐流路板１０１の第６有底穴ｈ１は、上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔにおいて仮想正方形の上辺中点をなす、貫通孔７ｔと連通してある。また、第７有底穴ｈ２は上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔにおいて仮想正方形の下辺中点をなす貫通孔７ｔと連通してある。

【0090】

各貫通孔７ｔにはそれぞれ試料とは異なるガス１及びガス２が導入してあり、これらのガスの圧力を調整することで、前記第３有底穴３１を通過した試料ガスが細管８を通って、第４有底穴４１又は第５有底穴５１のいずれに到達するかを切り替えることができる。

【0091】

前記第６有底穴ｈ１に導入されるガス１の圧力を小さくし、前記第７有底穴ｈ２に導入されるガス２の圧力を大きくした場合、前記第４有底穴４１から下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂにおいて連結されている第１有底穴１１ｂへと試料ガスは流れる。その後、試料ガスはキャピラリ６ｂを通過して、第２有底穴２１ｂから第１検出器へと至り、分析が行われる。

【0092】

逆に前記第６有底穴ｈ１に導入されるガス１の圧力を大きくし、前記第７有底穴ｈ２に導入されるガス２の圧力を小さくした場合は、前記第５有底穴５１から下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂにおいて連結されている貫通孔７ｂへと流れ、第２検出器へと至り分析が行われる。

【0093】

このようにガス１及びガス２の圧力を調整することで、試料ガスが１本のキャピラリ６を通過した後に分析を行うか、２本のキャピラリを通過した後に分析を行うかを選択できるハートカットによる分析を実現することができる。

【0094】

次に第４実施形態のプレート型キャピラリカラム１００を用いてその他の流路構成も自由に取り得ることを示す。

【0095】

図１１や第３実施形態において示したのと同様に第４実施形態のプレート型キャピラリカラム１００についても図１３（ａ）に示すように、４枚のプレート型キャピラリカラム１００を用いて、各々を９０度ずつ回転させながら、第１有底穴１１と第２有底穴１２とを接続し続けていくことにより、任意の長さのキャピラリ６を形成することができる。

【0096】

また、図１１及び第３実施形態において示した分岐流路板１０１を用いることにより、図１３（ｂ）に示すようなバックフラッシュ用の流路構成や、図１３（ｃ）に示すような並列用の流路構成を実現することができる。

【0097】

これは、第４実施形態におけるキャピラリカラム第１仮想円Ｃ１上に配置されている第１有底穴１１、第２有底穴２１、貫通孔７の配置構成が第３実施形態のプレート型キャピラリカラム１００と同じであることと、並列、バックフラッシュに関してはキャピラリカラム第２仮想円Ｃ２上の穴を用いなくてもよいことを利用している。

【0098】

さらに第４実施形態のプレート型キャピラリカラム１００に対応する分岐流路板１０１の別の実施形態について説明する。

【0099】

分岐流路板１０１は前述したものに限られず、図１４（ｂ）に示すように仮想正方形の右下頂点をなすように第５有底穴５１があり、第７有底穴ｈ２と第５有底穴５１とを細管８で接続するようにしたものであっても構わない。

【0100】

このような図１４（ａ）に示した分岐流路板１０１を用いても図１２（ｂ）に示したのと同様に各機器を接続することによって、図１４（ｂ）に示すようなハートカット用の流路構成を実現することができる。
なお、第４実施形態における変形例について説明すると、プレート型キャピラリカラム１００のキャピラリカラム第２仮想円Ｃ２上にある貫通孔７については、必ずしもキャピラリカラム第１仮想円Ｃ１上にある各穴と仮想正方形をなし、その中点上に配置される必要はなく、キャピラリカラム第２仮想円Ｃ２上のその他の点に配置されていても構わない。また、分岐流路板１０１の分岐流路板第２仮想円ＣＤ２上にある各穴についても同様に分岐流路板第１仮想円ＣＤ１上の各穴とともに仮想正方形をなす位置以外の点に配置されていても構わない。

【0101】

さらに第５実施形態のプレート型キャピラリカラム１００及び分岐流路板１０１について説明する。

【0102】

第５実施形態は第４実施形態と同様にプレート型キャピラリカラム１００がキャピラリカラム第２仮想円Ｃ２上に貫通孔７を備えている点では共通しているが、図１５（ａ）に示すようにキャピラリカラム第２仮想円Ｃ２の半径がキャピラリカラム第１仮想円Ｃ１よりも小さく形成してある点が異なる。また、分岐流路板１０１においても同様に分岐流路板第２仮想円ＣＤ２の半径が分岐流路板第１仮想円ＣＤ１よりも小さく形成してあり、さらに第７有底穴にｈ２ついては第３面板部３ではなく、第４面板部４にのみ開口するように構成してある。また、分岐流路板第２仮想円ＣＤ２上には、貫通孔９を設けていない。

【0103】

このようなものであっても、図１５（ｂ）に示すように上層のプレート型キャピラリカラム１００ｔからはガス１を導入し、下層のプレート型キャピラリカラム１００ｂからはガス２を導入しうるように図１２（ｂ）等と同様の考え方で積層することによりハートカット用の流路構成を実現したキャピラリカラムユニット２００とすることができる。
なお、第５実施形態の変形例について説明すると、キャピラリカラム第１仮想円Ｃ１とキャピラリカラム第２仮想円Ｃ２上の各穴が一直線上に並んでおらず、キャピラリカラム第２仮想円Ｃ２のその他の位置に貫通孔７が形成されていても構わない。分岐流路板１０１についても同様に各穴が一直線上に並んでおらず、分岐流路板第２仮想円ＣＤ２上のその他の位置に配置されているものであっても構わない。

【0104】

その他の実施形態について説明する。

【0105】

前記実施形態では、プレート型キャピラリカラムのキャピラリの形状はらせん型等であったが、図示した以外の形状であっても構わない。また、各面板部を貫通する貫通孔の個数は４つに限定されるものではなく、１つであっても構わないし、更に複数であっても構わない。要するに、前記第１有底穴を仮想中心とした仮想円上又は前記第１有底穴以外の点を仮想中心とした仮想円上に配置されていればよい。また、第１有底穴を仮想中心とする際には、第１有底穴の中心軸と必ずしも合致している必要は無い。例えば、第１有底穴内にいずれかに仮想中心が設定されていたとしても、各プレート型キャピラリカラムを組み合わせた際に、第２有底穴と貫通孔が連通できるのであれば多少ずれていても構わない。加えて、第１有底穴ではなく別の場所を仮想中心とする仮想円上に前記第１有底穴、第２有底穴、貫通孔が配置されている場合においても、各プレート型キャピラリカラムの仮想中心同士が多少ずれていても積層した際に各穴が多少ずれたとしても連通できる程度であれば問題はない。

【0106】

前記プレート型キャピラリカラムは２枚のプレート要素を用いて形成していたが、さらに複数のプレート要素を用いて構成しても構わない。すなわち、前記実施形態で示したプレート型キャピラリカラムについて全ての穴を貫通孔で形成しておき、さらに、その外側から、カバーガラスを貼り付けることにより、第１有底穴と第２有底穴をそれぞれ第１面板部、第２面板部にのみ開口するようにしても構わない。言い換えると本発明のプレート型キャピラリカラムにおける有底穴の概念は、もともと底があるように形成したものだけに限られず、まず、貫通孔を形成しておき、その後一方の開口を塞いだものを含むものである。

【0107】

逆に１枚のプレートにより内部にキャピラリを形成したものであっても構わない。例えば、このような１枚のプレートの内部にキャピラリを形成する方法としては、Ｘ軸方向に照射位置を変更可能な第１レーザと、Ｙ軸方向に照射位置を変更可能な第２レーザにより、各レーザが交差する点でプレートを加工可能なエネルギーに設定しておき、各レーザの照射位置を適宜変更しながら、プレートの内部にキャピラリを掘削していけばよい。

【0108】

キャピラリカラムユニットとしては、分岐流路板以外に、ヒータを内蔵したヒータ板等をプレート型キャピラリカラムの間に挟むものであってもよい。このようなものであれば、キャピラリカラムとしての機能を発揮するのに最適な温度にキャピラリ内の温度を保つことができる。また、前記各実施形態ではガスクロマトグラフを例として説明を行っていたが、液体クロマトグラフであっても同様に本発明は機能を発揮するものである。

【0109】

また、同一形状のプレート型キャピラリカラムだけを用意し、各プレート型キャピラリカラムの面を交互に反転させながら積層していくだけで、任意の長さのキャピラリを形成できるようにするには、前記プレート型キャピラリカラムが、互いに対向する第１面板部と第２面板部を有するプレートと、前記プレートの内部に形成されたキャピラリと、前記キャピラリの一端部と接続され、前記第１面板部に開口するように形成された第１有底穴と、前記キャピラリの他端部と接続され、前記第２面板部に開口するように形成された第２有底穴と、を備えていることを特徴とするものであればよい。このように、第１有底穴と第２有底穴がそれぞれ別の面に開口するようにし、それぞれの有底穴を接続するように前記プレートの内部にキャピラリを形成しておき、各プレート型キャピラリカラムの第１有底穴と第１有底穴を接続し、第２有底穴と第２有底穴とを連結するだけで、キャピラリを延長し、測定に適した長さとすることができる。さらに、前記キャピラリはプレートの内部に形成されているので、従来のようにプレートの表面に開口してキャピラリが形成される場合には、積層する際にキャピラリ内の気密を保てるようにキャピラリが形成されていない面でキャピラリの開口部を塞ぐ必要がない。つまり、本発明のプレート型キャピラリカラムにはこのような特徴があるため、従来技術のようにプレート型キャピラリカラムに形成され、キャピラリに接続される有底穴等の向きを交互に変更し、２種類以上の形状のプレート型キャピラリカラムを用意する必要がなく、形状を１種類のみに限定することができ、製造コストを低減できる。

【0110】

前記各実施形態ではキャピラリカラム第１仮想円の半径はキャピラリカラム第２仮想円の半径以上であったが、例えばこの関係が逆転したものであっても構わない。また、分岐流路板第１仮想円及び分岐流路板第２仮想円についても同様である。

【0111】

その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、様々な変形や実施形態の組み合わせを行っても構わない。

【産業上の利用可能性】

【0112】

本発明のプレート型キャピラリカラム、キャピラリカラムユニット、クロマトグラフによれば、多数の形状のプレート型キャピラリカラムを容易しなくても、キャピラリの長さを自由に延長したり、複雑な流路構成を実現したりすることができ、製造コストを抑えつつ、様々なクロマトグラフ分析のための測定方法を用いることができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】