特許 7502551 分析装置のカラムカートリッジ

(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】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】分析装置のカラムカートリッジ

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/60 20060101AFI20240611BHJP

   G01N 30/54 20060101ALI20240611BHJP

【ＦＩ】

G01N30/60 Q

G01N30/54 E

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023500558

(86)(22)【出願日】2021-12-07

(86)【国際出願番号】 JP2021044932

(87)【国際公開番号】W WO2022176328

(87)【国際公開日】2022-08-25

【審査請求日】2023-06-09

(31)【優先権主張番号】P 2021025673

(32)【優先日】2021-02-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテク

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】清水 祐輔

(72)【発明者】

【氏名】渡部 祥人

(72)【発明者】

【氏名】飯島 夢生

(72)【発明者】

【氏名】山村 周平

(72)【発明者】

【氏名】橋本 雄一郎

【審査官】高田 亜希

(56)【参考文献】

【文献】特開昭４９－１５２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１３３４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０１５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００３３２７１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３０／００ － ３０／９６

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体クロマトグラフに用いられる分析カラムが収容される金属ブロックと、前記金属ブロックを収容するハウジングとを有する、分析装置のカラムカートリッジにおいて、
前記金属ブロックは、前記分析カラムの収容空間に連通する複数の孔が形成され、
前記ハウジングは、前記金属ブロックに形成された前記複数の孔に対向する位置に複数の窓部が形成されており、
前記窓部および当該窓部に対向する前記孔を介して、カラムカードリッジ外部の温度検出用装置のプローブまたは当該温度検出用装置から発生された赤外線により前記分析カラムの温度が検出されることを特徴とする分析装置のカラムカートリッジ。

【請求項2】

請求項１に記載の分析装置のカラムカートリッジにおいて、
前記ハウジングは、ハウジング上部と、ハウジング下部とを有し、前記金属ブロックは、金属ブロックは、前記ハウジング上部と対向して配置される金属ブロック上部と、前記ハウジング下部と対向して配置される金属ブロック下部とを有し、前記分析カラムは、前記金属ブロック上部と前記金属ブロック下部との間に配置され、前記複数の孔は、前記金属ブロック上部に形成され、前記複数の窓部は、前記ハウジング上部に形成されていることを特徴とする分析装置のカラムカートリッジ。

【請求項3】

請求項２に記載の分析装置のカラムカートリッジにおいて、
前記温度検出用装置のプローブは複数の棒状の温度センサプローブであり、前記複数の棒状の温度センサプローブは、前記ハウジング上部に形成された前記複数の窓部に挿入されて、前記金属ブロック上部に形成された前記複数の孔に挿入され、前記分析カラムの温度が検出されることを特徴とする分析装置のカラムカートリッジ。

【請求項4】

請求項２に記載の分析装置のカラムカートリッジにおいて、
前記温度検出用装置は赤外線温度センサであり、前記赤外線温度センサから発生された赤外線が、前記ハウジング上部に形成された前記窓部を通過し、前記金属ブロック上部に形成された前記孔を通過して、前記分析カラムの温度が検出されることを特徴とする分析装置のカラムカートリッジ。

【請求項5】

請求項３に記載の分析装置のカラムカートリッジを備え、
前記複数の棒状の温度センサプローブが検出した温度を表示する表示装置を備えることを特徴とする分析装置。

【請求項6】

請求項４に記載の分析装置のカラムカートリッジを備え、
前記赤外線温度センサが検出した温度を表示する表示装置を備えることを特徴とする分析装置。

【請求項7】

請求項２に記載の分析装置のカラムカートリッジにおいて、
前記ハウジング上部には、取っ手部が形成され、前記複数の窓部の一部は、前記取っ手部が形成されている位置に形成されることを特徴とする分析装置のカラムカートリッジ。

【請求項8】

請求項４に記載の分析装置のカラムカートリッジにおいて、
前記複数の窓部を覆う赤外線を透過する遮蔽部材を備え、前記赤外線温度センサから発生された赤外線が、前記遮蔽部材及び前記ハウジング上部に形成された前記窓部を通過し、前記金属ブロック上部に形成された前記孔を通過して、前記分析カラムの温度が検出されることを特徴とする分析装置のカラムカートリッジ。

【請求項9】

請求項５に記載の分析装置において、
前記金属ブロック下部は、前記分析カラムに接触して熱を伝える伝熱部を有し、前記表示装置は、前記複数の棒状の温度センサプローブが検出した温度に基づいて、前記分析カラムと前記伝熱部とに接触異常が発生しているか否かを判断し、接触異常が発生していると判断した場合は、接触異常を表示することを特徴とする分析装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、試料を分析する分析装置のカラムカートリッジに関する。

【背景技術】

【0002】

分析カラムを用いた分析方法として液体クロマトグラフがある。分析カラムはシリカゲルやポリマーゲル等の母材に、各種官能基が結合した粒子の充填材を、円筒状の細長い容器に高圧で充填したものである。

【0003】

液体クロマトグラフは、移動相として液体を用いる。一般的に液体クロマトグラフでピーク形状のよい結果を得るためには、分析カラムを最適温度に温調することが必要である。分析カラム内の移動相の温度が上昇するにつれて、移動相の粘度が減少することで圧力が減少する。

【0004】

このため、液体クロマトグラフの分析カラムは、カラムオーブン庫内に保持し、カラムの温調が必須である。

【0005】

特許文献１には、２本の分析カラムと、ヒータと、温度センサとが収容されたカラムカートリッジが開示されている。

【0006】

特許文献１に記載のカラムカートリッジでは、ひとつのカラムカートリッジに２本の分析カラムが搭載されるため、少なくとも２本の分析カラムごとにカラムカートリッジを取扱うことになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】ＷＯ２０１２／０５８５１５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載の技術では、カラムカートリッジ内の分析カラムの１本が性能劣化または詰まった場合に、性能劣化等した分析カラムを交換する必要がある。

【0009】

この場合、カラムカートリッジごと交換する必要があり、まだ使用可能なカラム、ヒータ及び温度センサを破棄する無駄が生じ、省資源、低コスト化に反することになる。

【0010】

また、カラムカートリッジを廃棄する際には、カラムカートリッジを分解し、分析カラム、ヒータ、温度センサ、電子部品等を分別しなければならず、煩雑な作業を行う必要がある。

【0011】

カラムカートリッジ内からヒータや温度センサを省略すると、分析カラムの温調が困難となるため、カラムカートリッジ内から単にヒータや温度センサを省略することはできない。

【0012】

本発明の目的は、省資源及び省コスト化が可能でありながら、分析カラムの温調が可能な、分析装置のカラムカートリッジを実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。

【0014】

分析装置のカラムカートリッジは、液体クロマトグラフに用いられる分析カラムが収容される金属ブロックと、前記金属ブロックを収容するハウジングとを有する。金属ブロックは、分析カラムの収容空間に連通する複数の孔が形成され、ハウジングは、金属ブロックに形成された複数の孔に対向する位置に複数の窓部が形成されている。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、省資源及び省コスト化が可能でありながら、分析カラムの温調が可能な、分析装置のカラムカートリッジを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施例１におけるカラムカートリッジの外観斜視図である。

【図2】図１に示したカラムカートリッジの上面図である。

【図3】図１に示したカラムカートリッジの底面図である。

【図4】図１に示したカラムカートリッジの分解斜視図である。

【図5】図１に示したカラムカートリッジの分解断面図である。

【図6】図１に示したカラムカートリッジの断面図である。

【図7】カラムカートリッジ内部の分析カラムの温度を測定する一例の説明図である。

【図8】カラムカートリッジ内部の分析カラムの温度を測定する一例の説明図である。

【図9】カラムカートリッジ内部の分析カラムの温度を測定する一例の説明図である。

【図10】図９に示したＡ部分の拡大図である。

【図11】カラムカートリッジ内部の分析カラムの温度を測定する他の例の説明図である。

【図12】カラムカートリッジ内部の分析カラムの温度を測定する他の例の説明図である。

【図13】実施例２の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

【実施例】

【0018】

（実施例１）
以下、本発明の実施例１について図１から図１２を用いて詳細に説明する。

【0019】

図１は、実施例１における、分析装置（液体クロマトグラフ）のカラムカートリッジ１の外観斜視図である。図１において、カラムカートリッジ１は、樹脂製のハウジング上部２と、樹脂製のハウジング下部３とを備える。ハウジング上部２と、ハウジング下部３とにより、ハウジングが形成される。ハウジング上部２の上面には、取っ手部（突部）５が形成されている。ハウジング上部２とハウジング下部３との間には、流路口４が形成されている。この流路口４に移動相が流入される。

【0020】

図２は、カラムカートリッジ１の上面図である。図２において、カラムカートリッジ１におけるハウジング上部２の上面には、温度検出用の窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅが形成されている。これらは、後述する円柱形状の分析カラム１０の収容空間まで連通している。また、窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅは、分析カラム１０の長手方向に沿って配列されている。一部の窓部６Ｂ、６Ｃ及び６Ｄは取っ手部５が形成されている位置に形成されている。

【0021】

窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅの径は、約１．４ｍｍ以下が望ましい。

【0022】

図３は、カラムカートリッジ１の底面図である。図３において、ハウジング下部３の底面には、開口３Ａが形成され、この開口３Ａに後述する金属ブロック下部７の伝熱部７Ａが挿入され、ハウジング下部３の外部に露出している。この伝熱部７Ａは、熱源（図示せず）と接触し、分析カラム１０に熱を伝える。

【0023】

図４は、カラムカートリッジ１の分解斜視図である。図４において、ハウジング上部２とハウジング下部３との間には、金属ブロック上部８と、金属ブロック下部７とが配置されている。これら、金属ブロック上部８及び金属ブロック下部７は、アルミニウム等の熱伝導率が高い金属製である。金属ブロック上部８と、金属ブロック下部７とにより金属ブロックが形成される。

【0024】

金属ブロック上部８は、ハウジング上部２に対向して配置され、金属ブロック下部７に対向して配置される。

【0025】

また、金属ブロック上部８と金属ブロック下部７との間には、分析カラム１０が配置されている。分析カラム１０は、流路口４と流路口９との間に配置され、内部に移動相等の液体が流入され、流出される。

【0026】

図５は、カラムカートリッジ１の分解断面図である。図５において、金属ブロック上部８の上面には、複数の孔１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及び１１Ｅが形成されている。これら孔１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及び１１Ｅは、窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅと対向する位置に形成されている。

【0027】

孔１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及び１１Ｅの径は、約０．８ｍｍ以下が望ましい。

【0028】

図６は、カラムカートリッジ１の断面図である。図６において、上述したように、孔１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及び１１Ｅが、窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅと対向する位置に形成されている。

【0029】

図7は、カラムカートリッジ１内部の分析カラム１０の温度を測定する一例の説明図である。図７において、棒状の温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅは、ハウジング上部２の上面に形成された窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅに挿入される。

【0030】

温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅの径は、約０．７ｍｍ以下が望ましい。

【0031】

図８は、温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅが、窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅに挿入され、温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅの先端部が、分析カラム１０の収容空間まで到達した状態を示す図である。

【0032】

温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅが測定した分析カラム１０の温度は、表示装置１９に表示される。温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅにより、分析カラム１０を伝熱しながら、かつ、分析カラム１０内に送液をしながら、分析カラム１０内の移動相の流れ方向に対して、温度差、温度勾配を確認することができる。

【0033】

温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅと、表示装置１９とは、無線で温度検出信号を送受してもよいし、有線で温度検出信号を送受してもよい。

【0034】

また、温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅのそれぞれに温度表示部を有していてもよい。

【0035】

図９は、カラムカートリッジ１内部の分析カラム１０の温度を測定する一例の説明図であり、カラムカートリッジ１の断面を示している。図１０は、図９に示したＡ部分の拡大図である。温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅは、窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅを通過し、金属ブロック上部８に形成された孔１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及び１１Ｅに挿入される。

【0036】

図１０は、温度センサプローブ１５Ａが孔１１Ａに挿入された状態を示している。温度センサプローブ１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅは、温度センサプローブ１５Ａと同様に、孔１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ及び１１Ｅに挿入される。

【0037】

温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅの先端は、分析カラム１０の表面に接触させることができる。

【0038】

温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅにより分析カラム１０の長手方向の５か所の温度を検出することができる。分析カラム１０の長手方向の５か所の温度を検出することにより、分析カラム１０全体の温度分布を検知することができ、規定の温度で平衡化したか否かを判断することができる。また、金属ブロック下部７の伝熱部７Ａと分析カラム１０とに接触異常が発生している場合には、これを検出することができる。

【0039】

図１１及び図１２は、カラムカートリッジ１内部の分析カラム１０の温度を測定する他の例の説明図である。

【0040】

図１１及び図１２は、赤外線温度センサ１７から発生された赤外線は、窓部６Ｃを通過し、金属ブロック上部８に形成された孔１１Ｃに到達した状態を示している。赤外線温度センサ１７を図１１及び図１２に示した状態から移動させ、赤外線温度センサ１７から発生された赤外線を他の窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｄ、６Ｅを通過し、金属ブロック上部８に形成された孔１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｄ及び１１Ｅを通過して、分析カラム１０に到達し、分析カラム１０の温度を検出することができる。

【0041】

図１１及び図１２には図示を省略したが、図８に示した例と同様に、表示装置１９に分析カラム１０の温度が表示される。

【0042】

本発明の実施例１による、分析装置のカラムカートリッジ１は、樹脂製のハウジング上部２と、樹脂製のハウジング下部３と、熱伝導率が高い金属製の金属ブロック上部８と、伝熱部７Ａを有し、熱伝導率が高い金属製の金属ブロック下部７と、を備え、ハウジング上部２には、複数の温度検出用窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅが形成され、金属ブロック上部８と金属ブロック下部７との間に分析カラム１０が配置されるように構成されている。

【0043】

伝熱部７Ａは、カラムカートリッジ１外部の熱源（図示せず）に接触し、金属ブロック上部８と金属ブロック下部７との間に配置された分析カラム１０に接触して熱を伝える。複数の温度検出用窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅを用いて、温度検出用装置（温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅ又は赤外線温度センサ１７）により、金属ブロック上部８と金属ブロック下部７との間に配置された分析カラム１０の温度を検出することができる。

【0044】

よって、カラムカートリッジ１内に、ヒータ、温度センサ及び電子部品を収容する必要が無く、省資源及び省コスト化が可能でありながら、分析カラムの温調が可能な、分析装置のカラムカートリッジを実現することができる。

【0045】

また、カラムカートリッジ１を廃棄する際には、ヒータ、温度センサ、電子部品の分別が不要であり、煩雑な作業も不要である。

【0046】

さらに、円柱状の分析カラム１０の長手方向の複数個所の温度を検出することができるので、分析カラム１０全体の温度分布を検知することができ、規定の温度で平衡化したか否かを判断することができる。

【0047】

また、金属ブロック下部７の伝熱部７Ａと分析カラム１０とに接触異常が発生している場合には、これを検出することできる。

【0048】

なお、表示装置１９は、温度検出用装置（温度センサプローブ１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ及び１５Ｅ又は赤外線温度センサ１７）が検出した温度と時間とに基づいて、伝熱部７Ａと分析カラム１０とに接触異常が発生しているか否かを判断し、接触異常が発生していると判断した場合は、接触異常を表示することができる。

【0049】

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。

【0050】

図１３は、実施例２の説明図であり、実施例２によるカラムカートリッジ２０の断面図である。図１３において、実施例２によるカラムカートリッジ２０と実施例１によるカラムカートリッジ１との相違点は、実施例２においては窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅを覆う遮蔽部材１８が配置されている点である。その他の構成は、実施例１と実施例２とは同等となっている。

【0051】

遮蔽部材１８は、例えば、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）等の赤外線を透過する材質から形成されており、図１３に示すように、赤外線センサ１７により、遮蔽部材１８を透過して、窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅを通過し、分析カラム１０の温度を検出することができる。

【0052】

図１３には示していないが、実施例２は、実施例１と同様に、温度を表示する表示装置１９を備えている。

【0053】

実施例２によれば、実施例１と同様な効果が得られる他、窓部６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ及び６Ｅが遮蔽部材１８によって覆われるので、分析カラム１０の温度をより速く安定化させることができる。

【符号の説明】

【0054】

１、２０・・・カラムカートリッジ、２・・・ハウジング上部、３・・・ハウジング下部、３Ａ・・・開口、４、９・・・流路口、５・・・取っ手部（突部）、６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄ、６Ｅ・・・窓部、７・・・金属ブロック下部、７Ａ・・・伝熱部、８・・・金属ブロック上部、１０・・・分析カラム、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ・・・孔、１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ、１５Ｅ・・・温度センサプローブ、１７・・・赤外線温度センサ、１８・・・遮蔽部材、１９・・・表示装置

【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】