試料注入方法、試料注入装置及びそれを有する超臨界流体クロマトグラフィー装置
【課題】 超臨界流体クロマトグラフィー装置において、移動相に注入される試料の圧力を簡易な構成で自在に調整することができる方法及び装置を提供する。
【解決手段】 超臨界流体と溶剤とを含有する移動相が流れる管１４を開閉する二方弁４１を迂回して管１４を接続し、二方弁４３ａ、４３ｂによって管１４に対して閉鎖されているサンプルループ４９に試料を封入する工程と、封入された試料の圧力が設定された所定の圧力になるまで封入された試料をさらに加圧する工程と、加圧された試料を有するサンプルループ４９を管１４に対して開放し、かつ二方弁４１によって管１４の移動相の流れを規制して、管１４からサンプルループ４９に移動相を導入し、管１４に試料を注入する。注入後は、二方弁４３ａ、４３ｂを閉じて三方弁４４ｂを切り替え、放圧管４８とサンプルループ４９とを接続し、サンプルループ４９の内圧を下げる。
【解決手段】 超臨界流体と溶剤とを含有する移動相が流れる管１４を開閉する二方弁４１を迂回して管１４を接続し、二方弁４３ａ、４３ｂによって管１４に対して閉鎖されているサンプルループ４９に試料を封入する工程と、封入された試料の圧力が設定された所定の圧力になるまで封入された試料をさらに加圧する工程と、加圧された試料を有するサンプルループ４９を管１４に対して開放し、かつ二方弁４１によって管１４の移動相の流れを規制して、管１４からサンプルループ４９に移動相を導入し、管１４に試料を注入する。注入後は、二方弁４３ａ、４３ｂを閉じて三方弁４４ｂを切り替え、放圧管４８とサンプルループ４９とを接続し、サンプルループ４９の内圧を下げる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界流体クロマトグラフィー装置における移動相の流路に試料を注入する方法及び装置に関し、特に、注入する試料の圧力を調整可能な方法及び装置、及び注入する試料の圧力を調整可能な超臨界流体クロマトグラフィー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超臨界流体クロマトグラフィー装置では超臨界流体が移動相に用いられる。超臨界流体は、通常の溶剤に比べて高い拡散性と低粘性とを有する。このため、超臨界流体クロマトグラフィー装置では、例えば分離が困難とされる光学異性体を高速で分離可能である。
【０００３】
一方で、超臨界流体は、適切な圧力及び温度によって存在する流体である。このため、超臨界流体クロマトグラフィー装置では、試料の注入時に圧力変動が生じると、移動相の組成が変化し、目的の物質の分離に悪影響を及ぼすことがある。
【０００４】
超臨界流体クロマトグラフィー装置における試料の注入時の圧力変動を防止するための技術としては、例えば超臨界流体を含有する移動相の背圧に抗してサンプルループに試料を試料ポンプによって供給し、サンプルループ中の試料の圧力を移動相の圧力まで高め、その後に移動相の流路にサンプルループを接続し、サンプルループ中の試料を移動相の流路に注入してカラムに導入する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
前記技術は、試料の注入時の圧力変動を防止する観点で優れているが、移動相の圧力を注入前の試料に伝達するために圧力伝達手段の採用や流路の形状の複雑化を要し、既成の超臨界流体クロマトグラフィー装置に適用する観点から検討の余地が残されている。また、試料の注入時の圧力を移動相の圧力以外の圧力に調整する観点から検討の余地が残されている。
【特許文献１】特開平５−３０７０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、超臨界流体クロマトグラフィー装置において、移動相に注入される試料の圧力を簡易な構成で自在に調整することができる方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相に注入された試料から目的の物質を分離するための超臨界流体クロマトグラフィー装置における移動相の流路に試料を注入する方法において、移動相の流路の一部を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管であって、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管に試料を封入する工程と、封入された試料の圧力が設定された所定の圧力になるまで封入された試料をさらに加圧する工程と、加圧された試料を有するバイパス管を移動相の流路に対して開放し、かつ移動相の流路の一部における移動相の流れを規制して、移動相の流路からバイパス管に移動相を導入し、移動相の流路に試料を注入する工程と、を含む方法を提供する。
【０００８】
また本発明は、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相に注入された試料から目的の物質を分離するための超臨界流体クロマトグラフィー装置に用いられ、移動相の流路に試料を
注入するための試料注入装置において、試料注入装置は、移動相の流路に設けられる開閉自在な第一の弁と、第一の弁を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管と、バイパス管を開閉自在な二つの第二の弁と、第二の弁に挟まれたバイパス管の内圧を検出する圧力計と、第二の弁に挟まれたバイパス管に試料を圧入するための圧入手段と、第一及び第二の弁の開閉と圧入手段の運転とを制御する制御装置とを有し、制御装置は、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管の内部に試料を供給し、バイパス管の内部を設定された所定の圧力まで加圧し、移動相の流路中の移動相の一部又は全部をバイパス管に導入してバイパス管内の試料を移動相の流路に注入し、移動相の流路に対してバイパス管を閉鎖する制御を行う装置である装置を提供する。
【０００９】
さらに本発明は、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相を生成する移動相生成手段と、目的の物質を含有する試料を移動相に注入するための試料注入装置と、目的の物質を分離するためのカラムとを有する超臨界流体クロマトグラフィー装置において、試料注入装置は前述した本発明の試料注入装置である超臨界流体クロマトグラフィー装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管に試料を封入、加圧し、試料の圧力を所望の圧力に調整した後に試料を移動相の流路に注入することから、超臨界流体クロマトグラフィー装置において、移動相に注入される試料の圧力を簡易な構成で自在に調整することが可能となる。したがって、試料の注入による圧力変動を抑制し、超臨界流体クロマトグラフィー装置の安定した運転を可能とすることができる。
【００１１】
また、移動相に注入される試料の圧力を簡易な構成で自在に調整することが可能であることから、試料の注入時の圧力変動がもたらす試料の分離挙動変化を二次的に制御することにより、目的の物質の効率的な分離操作を可能とすることができる。
【００１２】
本発明では、試料の注入後のバイパス管を低圧部に向けて開放すると、バイパス管に試料を再び注入することが可能となり、継続して試料を注入する観点からより一層効果的である。
【００１３】
本発明では、サンプルループに試料を封入すると、試料を定量的に注入する観点、及び多量の試料を注入する観点からより一層効果的である。
【００１４】
本発明では、カラムで分離された目的の物質を超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から取り出す取り出し部をさらに用いると、目的の物質を製造する観点からより一層効果的である。
【００１５】
本発明では、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から、超臨界流体を形成していた成分をガスとして回収して移動相の生成に再利用せしめるガス回収手段をさらに用いると、超臨界流体クロマトグラフィー装置のランニングコストを抑える観点からより一層効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相に注入された試料から目的の物質を分離するための超臨界流体クロマトグラフィー装置に適用される。
【００１７】
本発明に用いられる移動相は、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相であれば特に限定されない。前記移動相は、超臨界流体と溶剤とを混合して生成することができ、あるいは液化ガスと溶剤とを含有する混合流体の圧力及び温度の一方又は両方を高めて生成することができる。前記移動相は、例えば公知の熱交換器及び高圧ポンプを用いて生成すること
ができる。
【００１８】
前記超臨界流体は、臨界圧力以上及び臨界温度以上のいずれか一方又は両方の状態（すなわち超臨界状態）にある物質である。超臨界流体として用いられる物質としては、例えば二酸化炭素、アンモニア、二酸化イオウ、ハロゲン化水素、亜酸化窒素、硫化水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、プロピレン、ハロゲン化炭化水素、水等が挙げられる。
【００１９】
前記溶剤は、前記目的の物質の種類や超臨界流体の種類等に応じて、公知の種々の溶剤の中から一種又は二種以上が選ばれる。前記溶剤としては、例えばメタノール、エタノールや２−プロパノール等の低級アルコール、アセトン等のケトン、アセトニトリル、酢酸エチル、水等が挙げられる。
【００２０】
前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、前記移動相に注入された試料から目的の物質を分離することができる装置であれば特に限定されず、通常の超臨界流体クロマトグラフィー装置に、後述する試料注入方法を実施するための手段を適用することによって構成することができる。
【００２１】
＜本発明の試料注入方法＞
本発明の試料注入方法は、移動相の流路の一部を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管であって、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管に試料を封入する工程（試料封入工程）と、封入された試料の圧力が設定された所定の圧力になるまで封入された試料をさらに加圧する工程（試料加圧工程）と、加圧された試料を有するバイパス管を移動相の流路に対して開放し、かつ移動相の流路の一部における移動相の流れを規制して、移動相の流路からバイパス管に移動相を導入し、移動相の流路に試料を注入する工程（試料注入工程）とを含む。
【００２２】
前記試料封入工程は、移動相の流路の一部を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管と、移動相の流路に対してバイパス管を開閉する二つの弁とを用いて行うことができる。前記移動相の流路の一部は、移動相が流れる方向において、目的の物質を分離するためのカラムよりも上流側の移動相の流路であれば特に限定されない。
【００２３】
前記試料封入工程では、所定の容積を有しバイパス管の一部又は全部を構成するサンプルループに試料を封入することが、試料を定量的に注入する観点、及びより多量の試料を一回で注入する観点から好ましい。
【００２４】
前記試料加圧工程は、封入された試料を加圧することが可能な公知の加圧手段を用いて行うことができる。前記加圧手段としては、例えば圧縮機や高圧ポンプ等が挙げられる。封入された試料の加圧には、目的の物質の分離に悪影響を及ぼさない媒体が加圧手段の種類に応じて用いられる。前記媒体には、例えば空気、窒素、希ガス等の気体や、超臨界流体、移動相等の流体、及び溶剤、試料等の液体が挙げられる。
【００２５】
本発明では、前記封入された試料の圧力が設定された所定の圧力になるまで、封入された試料に試料をさらに圧入することが、目的の物質の分離への影響の抑制や、構成の簡易化の観点から好ましい。
【００２６】
本発明において、前記所定の圧力は、常圧以上の圧力であれば特に限定されない。前記所定の圧力が移動相の圧力と同じ場合では、試料の注入時の圧力変動を抑制することが可能である。前記所定の圧力が移動相の圧力よりも高い場合では、試料の注入時に圧力の低下が伴うような試料の注入時であっても、試料の注入時の圧力変動を抑制することが可能
である。
【００２７】
前記所定の圧力が移動相の圧力よりも低い場合では、目的の物質の分離に悪影響を与えない程度の圧力変動を試料の注入時に生じさせることが可能である。この圧力変動は、超臨界流体クロマトグラフィー装置の検出器で検出される。したがって、試料の注入を断続的に継続して行う場合に、目的の物質の分離により一層適当なタイミングで試料を注入することが可能となり、目的の物質の分離操作の効率のより一層の向上を図ることが可能である。
【００２８】
前述した観点から、前記所定の圧力は、移動相の流路中の移動相の圧力に対して±５ＭＰａの範囲であることが好ましい。
【００２９】
前記試料注入工程は、前記移動相の流路の一部における移動相の流れを規制する手段をさらに用いて行うことができる。移動相の流れを規制する手段としては、例えば二方弁やバラフライ弁等の、移動相の流量を調整可能な公知の弁が挙げられる。
【００３０】
本発明では、試料を注入した後にバイパス管を移動相の流路に対して閉鎖し、移動相の圧力よりも低い圧力の低圧部に向けてバイパス管を開放して、バイパス管の内圧を下げる工程（解圧工程）をさらに含むことが、前記試料加圧工程における前記所定の圧力が移動相の流路における移動相の圧力以下である場合に連続して試料を注入する観点から好ましい。
【００３１】
前記解圧工程は、移動相の流路における移動相の圧力よりも低い圧力の低圧部と、移動相の流路に対して閉鎖されるバイパス管の一部と前記低圧部とを開閉する弁とをさらに用いて行うことができる。
【００３２】
解圧工程によって低下するバイパス管の圧力の下限は特に限定されず、前記低圧部における圧力であっても良いし、それより高く、かつ前記移動相の圧力よりも低い特定の圧力であっても良い。解圧後のバイパス管の圧力は、例えば圧力計による検出結果に基づく弁の開閉や、設定されている開時間及び開度による弁の開閉、低圧部の圧力等によって調整することができる。
【００３３】
前記低圧部は、前記移動相の流路における移動相の圧力よりも低い圧力の系であれば特に限定されない。前記低圧部としては、大気圧の雰囲気に通じる管や、適当な内圧の容器等が挙げられる。
【００３４】
本発明の試料注入方法は、前述した工程を手動で行うことによって実施することができるが、本発明の試料注入方法を実施するための手段としては、後述する本発明の試料注入装置が挙げられる。
【００３５】
＜本発明の試料注入装置＞
本発明の試料注入装置は、移動相の流路に設けられる開閉自在な第一の弁と、第一の弁を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管と、バイパス管を開閉自在な二つの第二の弁と、第二の弁に挟まれたバイパス管の内圧を検出する圧力計と、第二の弁に挟まれたバイパス管に試料を圧入するための圧入手段と、第一及び第二の弁の開閉と圧入手段の運転とを制御する制御装置とを有する。
【００３６】
前記第一の弁は、移動相の流路に設けられる開閉自在な弁であれば特に限定されない。前記第一の弁には、例えば二方弁やバラフライ弁等の、移動相の流路における移動相の流量を調整可能な弁が挙げられる。
【００３７】
前記バイパス管は、移動相の流路に設けられる前記第一の弁を迂回して移動相の流路を接続する管であれば特に限定されない。
【００３８】
前記第二の弁は、バイパス管を開閉自在な弁であれば特に限定されない。前記第二の弁には、例えば二方弁等のような、流路を開閉可能な弁が挙げられる。
【００３９】
前記圧力計は、第二の弁に挟まれたバイパス管の内圧を検出する手段であれば特に限定されない。前記圧力計には、例えば圧力センサ等の各種公知の圧力計が挙げられる。
【００４０】
前記圧入手段は、第二の弁に挟まれたバイパス管に試料を圧入することができる手段であれば特に限定されない。前記圧入手段には、例えば高速液体クロマトグラフィー装置や通常の超臨界流体クロマトグラフィー装置等で定量的な送液に用いられている高圧ポンプや、前記バイパス管に試料を供給する通常のポンプと前記バイパス管内を加圧する圧縮機とからなる手段等が挙げられる。
【００４１】
前記制御装置は、少なくとも第一及び第二の弁の開閉及び前記圧入手段の運転を制御する装置であって、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管の内部に試料を供給する制御、前記バイパス管の内部を設定された所定の圧力まで加圧する制御、移動相の流路中の移動相の一部又は全部をバイパス管に導入してバイパス管内の試料を移動相の流路に注入する制御、及び移動相の流路に対してバイパス管を閉鎖する制御を少なくとも行う装置であれば特に限定されない。
【００４２】
制御装置による制御は、予め定められた順序にしたがって制御の各段階を逐次進めていくシーケンス制御や、入力と出力との差を比較演算して制御するフィードバック制御等の公知の制御を利用して行うことができる。前記制御装置には、例えば算術計算や論理計算を行い、各信号の送受信を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムやデータを記憶する記憶装置と、外部から情報を取り込む入力装置と、外部へ情報を伝える出力装置とを有する公知の制御装置が挙げられる。
【００４３】
本発明の試料注入装置は、前述した構成要素以外の他の構成要素を有していても良い。前記他の構成要素には、例えば第二の弁に挟まれたバイパス弁に介在し、所定量の試料を収容するためのサンプルループ、移動相の流路中の移動相の圧力よりも低い圧力の系である低圧部、前記第二の弁に挟まれたバイパス管を前記低圧部に対して開閉自在な第三の弁等が挙げられる。
【００４４】
前記サンプルループは、所定の容積を有する管である。サンプルループを有すると、試料の注入の定量性が向上し、またより多量の試料を注入することが可能となる。本発明において、前記サンプルループの容積は、超臨界流体クロマトグラフィー装置で用いられるカラムの種類やカラムの内径、目的の物質の種類、移動相の組成等の条件に応じて異なるが、０．１〜１，２００ｍＬであることが、超臨界流体クロマトグラフィー装置によって目的の物質を取り出して製造する場合の生産性の観点から好ましい。
【００４５】
前記低圧部には、前述した低圧部を用いることができる。
【００４６】
前記第三の弁は、前記第二の弁に挟まれたバイパス管を前記低圧部に対して開閉自在な弁であれば特に限定されない。前記第三の弁には、例えば二方弁等のような、流路を開閉可能な弁が挙げられる。
【００４７】
なお、本発明の試料注入装置では、前記第二の弁と第三の弁のように同じ機能が重複す
る弁については、第二の弁と第三の弁を一体の三方弁で構成することができる。このような構成とすることは、装置の構成の簡素化の観点から好ましい。
【００４８】
＜本発明の超臨界流体クロマトグラフィー装置＞
本発明の超臨界流体クロマトグラフィー装置は、前記移動相を生成する移動相生成手段と、前述した本発明の試料注入装置と、試料に含有される目的の物質を分離するためのカラムとを有する。本発明の超臨界流体クロマトグラフィー装置は、通常の超臨界流体クロマトグラフィー装置に、前述した本発明の試料注入装置を搭載することによって構成することができる。通常の超臨界流体クロマトグラフィー装置には、前記移動相を生成する移動相生成手段や前記カラムの他にも、検出器や圧力調整手段等の他の構成を一般に有する。
【００４９】
前記移動相生成手段は、前記超臨界流体と前記溶剤とを含有する移動相を生成することができる手段であれば特に限定されない。前記移動相生成手段は、例えば熱交換器等の温度調整手段と高圧ポンプとによって構成することができる。
【００５０】
前記カラムは、移動相に注入された試料中の目的の物質を分離することができる分離剤を有するカラムであれば特に限定されない。前記分離剤は、目的の物質に応じて種々の分離剤の中から選ばれる。前記分離剤の形態は特に限定されない。例えば分離剤は、粒子状の担体に担持されている状態でカラムに充填されていても良いし、カラムに収容される一体型の担体に担持されている状態でカラムに収容されていても良いし、分離剤からなる一体型の成形物としてカラムに収容されていても良い。
【００５１】
例えば前記目的の物質が光学異性体である場合では、前記分離剤には、光学活性を有する多糖、又はその誘導体を用いることが好ましい。前記多糖としては、例えばセルロースやアミロースが挙げられる。前記多糖の誘導体としては、セルロースやアミロースのエステル誘導体、及びセルロースやアミロースのカルバメート誘導体等が挙げられる。
【００５２】
前記検出器は、カラムを通過した移動相中の前記目的の物質を検出することができる手段であれば特に限定されない。前記検出器としては、例えば紫外吸収分光計、示差屈折計、及び旋光検出器等が挙げられる。
【００５３】
前記圧力調整手段は、前記移動相生成手段から前記検出器までの移動相の流路の圧力を、移動相生成手段で生成した移動相を維持する圧力に調整することができる手段であれば特に限定されない。前記圧力調整手段には、例えば公知の背圧弁（背圧調整弁）を用いることができる。
【００５４】
前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、試料中の目的の物質を分離するための機器以外の他の手段をさらに有していても良い。このような他の手段には、例えば前記圧力調整手段を通過して移動相中の超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相中から目的の物質を取り出すための取り出し部や、超臨界状態が解除された移動相から超臨界流体を形成していた成分をガスとして回収して前記移動相生成手段に供給するガス回収手段等が挙げられる。
【００５５】
前記取り出し部は、前記カラムによって分離された目的の物質を含有し、超臨界状態が解除された移動相から目的の物質を取り出すことができる手段であれば特に限定されない。前記取り出し部には、具体的には、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相を気液分離するためのサイクロン等の気液分離装置や、分離された液相が収容される、より低圧の密閉容器等によって構成することができる。
【００５６】
本発明では、前記圧力調整手段に対して、一つの取り出し部を設けても良いし、複数の取り出し部を並列に受けても良い。複数の取り出し部を並列に設けることは、複数の目的の物質を取り出す観点から好ましい。
【００５７】
前記ガス回収手段は、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から超臨界流体を形成する成分をガスとして回収し、回収したガスを超臨界流体の原料として前記移動相生成手段に供給することができる手段であれば特に限定されない。前記ガス回収手段は、例えば前記取り出し部と前記移動相生成手段とを接続するガス回収管と、ガス回収管を流れる流体からガスと液相とを分離する回収用気液分離装置とによって構成することができる。
【００５８】
前記回収用気液分離装置としては、例えばサイクロン、回収ガス中から前記溶剤を吸収する吸収液又は前記溶剤を吸着する固体の吸着剤をガスの流路中に有する装置等が挙げられる。
【００５９】
前記超臨界流体クロマトグラフィー装置が前記ガス回収手段を有する場合では、回収ガスを移動相用の超臨界流体の生成に再利用することが可能となる。このような場合では、移動相生成手段に供給される回収ガスの圧力が移動相生成手段に供給される新規のガスの圧力よりも高いときに、回収ガスを新規のガスに優先して移動相生成手段に供給することが、回収ガスの再利用効率を高める観点から好ましい。このような回収ガスの供給は、例えば、適当な圧力（初期圧力）のときに新規のガスを供給するレギュレータ等の手段を介して、新規のガスの供給源と移動相生成手段とを接続することによって行うことができる。
【００６０】
以下、本発明の実施の形態をより具体的に説明する。まず本実施の形態で用いられる超臨界流体クロマトグラフィー装置の構成について説明する。
【００６１】
本実施の形態で用いられる超臨界流体クロマトグラフィー装置は、図１に示すように、高圧の二酸化炭素が充填されているボンベ１と、ボンベ１から供給される二酸化炭素を冷却して液化ガスとするための熱交換器２と、熱交換器２で生成した液化ガスを定量的に圧送する高圧ポンプ３と、溶剤を収容する溶剤タンク４と、高圧ポンプ３で送られる液化ガスに溶剤タンク４から溶剤を定量的に供給するための高圧ポンプ５と、液化ガスと溶剤との混合流体を加熱して混合流体中の液化ガスを超臨界流体にするための熱交換器６とを有する。ボンベ１は新規のガスの供給源である。熱交換器２から熱交換器６は、前記移動相生成手段に相当する。
【００６２】
また前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、生成した移動相に目的の物質（例えば光学異性体）を含有する試料を注入するための試料注入装置７と、注入された試料中の目的の物質を分離するためのカラム８と、カラム８を通った移動相中の物質を検出する検出器９と、高圧ポンプ３から検出器９までの系内の圧力を所定の圧力に保つための背圧弁１０とを有する。背圧弁１０は前記圧力調整手段に相当する。なお、試料注入装置７を介して熱交換器６とカラム８とを接続する管を管１４とする。管１４は前記移動相の流路に相当する。
【００６３】
さらに前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、背圧弁１０を通過した移動相を気液分離するための複数の気液分離装置１１と、各気液分離装置１１で分離された液相を収容する複数の第一の槽１２と、各第一の槽１２に対応して接続されている複数の第二の槽１３とを有する。気液分離装置１１から第二の槽１３は前記取り出し部に相当する。
【００６４】
さらに前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、各気液分離装置１１と熱交換器２とを接続するガス回収管１５と、ガス回収管１５を流れる回収ガスから液体を分離するため
の気液分離装置１６と、気液分離装置１６で分離された液相を収容する第三の槽１７と、第三の槽１７に接続されている第四の槽１８とを有する。気液分離装置１６は前記回収用気液分離装置に相当する。ガス回収管１５から第四の槽１８は前記ガス回収手段に相当する。
【００６５】
さらに前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、ボンベ１から所定の圧力で二酸化炭素のガスを供給するためのレギュレータ１９と、熱交換器２からボンベ１へのガスの逆流を防止するための逆止弁２０と、熱交換器２で生成した液化ガスを収容するバッファタンク２１と、背圧弁１０と各気液分離装置１１との間に設けられた二方弁２２と、第一の槽１２と第二の槽１３との間に設けられた二方弁２３と、各気液分離装置１１へのガスの逆流を防止するための逆止弁２６と、第三の槽１７と第四の槽１８との間に設けられた二方弁２７とを有する。
【００６６】
試料注入装置７は、図２に示すように、管１４を開閉自在な二方弁４１と、管１４における移動相の流れ方向において、二方弁４１の上流側及び下流側の管１４にそれぞれ一端側で接続される二本の連絡管４２ａ、４２ｂと、それぞれの連絡管４２ａ、４２ｂを開閉自在な二つの二方弁４３ａ、４３ｂと、それぞれの連絡管４２ａ、４２ｂの他端に接続されている二つの三方弁４４ａ、４４ｂと、三方弁４４ａ、４４ｂに両端が接続される管状の試料封入部４５と、試料溶液を収容する試料容器４６と、三方弁４４ａを介して試料容器４６の試料を試料封入部４５に向けて送る高圧ポンプ４７と、三方弁４４ｂに接続される放圧管４８と、図示しない制御装置とを有する。なお、図２中の矢印は、移動相が流れる方向を示している。
【００６７】
試料封入部４５は、サンプルループ４９と、サンプルループ４９の端部と三方弁４４ａ、４４ｂとを接続する管５０と、サンプルループ４９の内圧を検出するための圧力計５１とを有する。
【００６８】
二方弁４１は前記第一の弁に相当する。連絡管４２ａ、４２ｂ、管５０及びサンプルループ４９は前記バイパス管に相当する。二方弁４３ａ、４３ｂは前記第二の弁に相当する。高圧ポンプ４７は前記圧入手段に相当する。放圧管４８は、例えば大気圧の雰囲気の排気処理管に開口している管であり、前記低圧部に相当する。三方弁４４ｂは、前記第三の弁に相当する。
【００６９】
前記制御装置は、圧力計５１の検出結果が入力され、二方弁４１、４３ａ、４３ｂ及び三方弁４４ａ、４４ｂの開閉、及び高圧ポンプ４７の運転を制御するように構成されている。
【００７０】
気液分離装置１１、１６には、例えば図３及び図４に示す気液分離装置が用いられる。この気液分離装置は、両端が開口している円筒状の外筒３１と、外筒３１の一端の開口を塞ぐフランジ部３２と、外筒３１の横断面形状における内周面の接線に沿って設けられて外筒３１内に開口する管である導入部３３と、両端が開口しており、フランジ部３２を貫いて導入部３３よりも外筒３１の他端側に延出する内筒３４と、外筒３１の外周壁面を覆い熱媒の循環路を形成するジャケット３５と、ジャケット３５内を通って導入部３３に接続される移動相供給管３６とを有する。
【００７１】
ジャケット３５には、他端側に熱媒の供給口３７が設けられ、一端側に熱媒の排出口３８が設けられている。移動相供給管３６は、ジャケット３５の一端部からジャケット３５内を通り、ジャケット３５の他端側から外部に出て、導入部３３に接続されている。移動相供給管３６は、ジャケット３５内では外筒３１の外周にらせん状に巻きつけられている。
【００７２】
移動相供給管３６は二方弁２２（気液分離装置１６では逆止弁２６）に接続されている。内筒３４は逆止弁２６（気液分離装置１６では熱交換器２に接続されているガス回収管１５）に接続されている。外筒３１の他端は第一の槽１２に接続されている。供給口３７及び排出口３８は不図示の熱媒循環手段に接続されている。
【００７３】
なお、外筒３１は、外筒３１内に導入された移動相の流速に偏りを生じさせるためや、適度な衝撃を与えるため等の目的から、断面における内周壁面の形状が楕円形や多角形等の非円形となっている筒であっても良い。
【００７４】
次に、前記超臨界流体クロマトグラフィー装置による目的の物質の分離について説明する。
【００７５】
まずボンベ１から適当な初期圧力で二酸化炭素が熱交換器２に供給される。熱交換器２で冷却された二酸化炭素は液化ガスとなり、バッファタンク２１に収容される。バッファタンク２１に収容された液化ガスは、高圧ポンプ３によって定量的に圧送され、背圧弁１０で規定される所定の圧力（例えば臨界圧力）まで加圧されながら熱交換器６に供給される。
【００７６】
一方で溶剤タンク５からは、溶剤（例えばメタノール）が前記液化ガスに向けて高圧ポンプ５によって定量的に圧送される。前記溶剤は熱交換器６に供給される前に液化ガスと合流し、混合される。液化ガスと溶剤との混合流体は熱交換器６に供給されて所定の温度（例えば臨界温度又はカラム８の設定温度）まで加熱される。この加熱により、混合流体中の液化ガスが超臨界流体となり、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相が生成される。
【００７７】
生成した移動相には、目的の物質（例えば光学異性体）を含有する試料が試料注入装置７から管１４に注入される。
【００７８】
試料注入装置７による試料の注入は、例えば以下のように行われる。
試料注入装置７は、試料を注入する前の状態としては、図５に示すように、二方弁４１が開かれており、二方弁４３ａ、４３ｂが閉じられており、三方弁４４ａは連絡管４２ａとサンプルループ４９とを接続し、三方弁４４ｂはサンプルループ４９と放圧管４８とを接続している状態とされている。
【００７９】
なお、図５から図９の弁について、白抜きは弁が開いている状態を示し、黒塗りは弁が閉じている状態を示している。また図５から図９の高圧ポンプ４７について、白抜きは停止状態を示し、縞模様は運転状態を示している。
【００８０】
前記制御装置のフローチャートの一例を図１０に示す。前記制御装置は、三方弁４４ａを切り替え、高圧ポンプ４７とサンプルループ４９とを接続し（ステップ１０１）、高圧ポンプ４７を起動させる（ステップ１０２、図６参照）。これにより、試料容器４６からサンプルループ４９へ試料溶液が供給される。
【００８１】
前記制御装置は、高圧ポンプ４７の運転時間（ｔａ）を測定し、高圧ポンプ４７がサンプルループ４９を満たす試料溶液を送るのに十分な時間として設定された時間（ｔ１）と高圧ポンプ４７の運転時間とを比較し（ステップ１０３）、高圧ポンプ４７の運転時間が設定時間以上となったら、三方弁４４ｂを切り替え、サンプルループ４９と連絡管４２ｂとを接続する（ステップ１０４、図７参照）。これにより、管１４に対して閉鎖されているサンプルループ４９に所定量の試料が封入される。
【００８２】
前記制御装置は、圧力計５１により封入された試料の圧力（ｐａ）を測定し、封入された試料の圧力と設定されている所定の圧力（例えば管１４における移動相の圧力と同じ値）とを比較し（ステップ１０５）、封入された試料の圧力が所定の圧力以上となったら、高圧ポンプ４７を停止する（ステップ１０６）。これにより、サンプルループ４９に封入された試料が所定の圧力になるまで加圧される。
【００８３】
前記制御装置は、三方弁４４ａを切り替え、連絡管４２ａとサンプルループ４９とを接続する（ステップ１０７、図８参照）。そして前記制御装置は、二方弁４３ａ、４３ｂを開き、二方弁４１を閉じる（ステップ１０８、図９参照）。これにより、加圧された試料を有するサンプルループ４９が管１４に対して開放され、かつ二方弁４１によって管１４における移動相の流れが規制され、管１４から連絡管４２ａ、サンプルループ４９を介して連絡管４２ｂへ移動相が導入され、所定の圧力まで加圧された試料が管１４に注入される。
【００８４】
前記制御装置は、二方弁４３ａ、４３ｂ及び４１の操作開始時間からの経過時間（ｔｂ）を測定し、試料を注入するのに十分な時間として設定された時間（ｔ２）と二方弁の操作開始からの経過時間とを比較し(ステップ)、二方弁の操作開始からの経過時間が設定時間以上となったら、二方弁４３ａ、４３ｂを閉じ、二方弁４１を開く（ステップ１１０）。これにより、サンプルループ４９は管１４に対して閉鎖される。
【００８５】
前記制御装置は、三方弁４４ｂを切り替え、サンプルループ４９と放圧管４８とを接続する（ステップ１１１、図５参照）。これにより、サンプルループ４９は大気圧の雰囲気に向けて開放され、サンプルループ４９の内圧は大気圧付近まで下げられる。
【００８６】
試料が注入された移動相は、目的の物質に応じた分離剤（例えば多糖誘導体）を収容するカラム８に送られる。カラム８では試料中から目的の物質が分離される。目的の物質は検出器９で検出される。検出器９で目的の物質が検出されると、いずれか一つの二方弁２２が開き、他の二方弁２２は閉じる。目的の物質を含有する移動相は、背圧弁１０に送られる。
【００８７】
背圧弁１０を通過した移動相は、背圧弁１０による圧力調整から解除され、減圧され、所定の気液分離装置１１に供給される。気液分離装置１１に送られた移動相は、気液分離される。超臨界流体を形成していた二酸化炭素は気相として分離され、目的の物質及び溶剤は液相として分離される。液相は、第一の槽１２に収容され、さらに低圧の第二の槽１３に収容される。第二の槽１３に収容された液相は、第二の槽１３から取り出される。減圧濃縮や真空蒸留等の公知の方法によって溶剤と目的の物質とが前記液相から分けられ、目的の物質が得られる。溶剤は、必要に応じて精製し、移動相に再利用しても良い。
【００８８】
気液分離装置１１で分離された二酸化炭素は、逆止弁２６を介して気液分離装置１６に送られる。
【００８９】
他の目的の物質が検出器９によって検出されると、前記気液分離装置１１に対応する二方弁２２は閉じる。そして、他の気液分離装置１１に対応する二方弁２２が開き、他の目的の物質を含有する移動相の気液分離が他の気液分離装置１１によって同様に行われる。
【００９０】
気液分離装置１６に送られた二酸化炭素（回収ガス）は、気液分離装置１６によって気液分離される。回収ガスに含まれていた微量の液相（溶剤）は、第三の槽１７に収容され、次いで第四の槽１８に収容され、廃棄される。
【００９１】
気液分離装置１６によって精製された回収ガスは、ガス回収管１５を通って熱交換器２
へ送られる。回収ガスの圧力がレギュレータ１９で規定されている前記初期圧力よりも高い場合は、回収ガスが熱交換器２に供給され、液化される。回収ガスの圧力がレギュレータ１９で規定されている前記初期圧力よりも低い場合は、ボンベ１からの新規の二酸化炭素のガスが熱交換器２に供給され、液化される。
【００９２】
なお、本実施の形態では、それぞれの第二の容器１３と気液分離装置１６とを管で接続し、第二の容器１３において液相から放出された二酸化炭素をさらに回収することも可能である。このような構成によれば、超臨界流体の原料となるガスの回収率が向上し、特に目的の物質の製造コストを削減する観点からより一層効果的である。
【００９３】
また、本実施の形態では、高圧ポンプ４７の流量を測定することによって、サンプルループ４９へ所定量の試料を供給することも可能である。
【００９４】
また、本実施の形態では、例えば前の試料注入からの経過時間を測定するように前記制御装置を構成し、試料の注入を適切なタイミングで継続して自動的に行うことも可能である。このような構成としては、例えばステップ１０７とステップ１０８との間に、前の試料注入におけるステップ１１０からの経過時間を測定し、前の試料注入が終了してからの経過時間と、試料を断続的に注入するために適切な時間として設定された時間とを比較し、前の試料注入が終了してからの経過時間が設定時間以上となったらステップ１０８に進むステップを挿入し、ステップ１１１からステップ１０１に戻す構成が挙げられる。
【００９５】
本実施の形態によれば、試料注入装置７は、二方弁４１、連絡管４２ａ、４２ｂ、二方弁４３ａ、４３ｂ、三方弁４４ａ、試料封入部４５、試料容器４６、高圧ポンプ４７、圧力計５１、及び制御装置を有することから、管１４に対して閉鎖されている試料封入部４５に試料が封入され、封入された試料が所定の圧力まで加圧され、管１４の移動相が適切に導入されることにより試料が管１４に注入される。したがって、移動相の流路に注入される試料の圧力を簡易な構成で自在に調整することができる。
【００９６】
本実施の形態では、試料注入装置７は、三方弁４４ｂ及び放圧管４８をさらに有することから、試料を注入した後の試料封入部４５が大気圧の雰囲気に向けて開放され、試料封入部４５の内圧が下げられる。したがって、試料を加圧する際に設定されている所定の圧力の値に関わらず、試料を再び注入する際の試料の圧力を自在に調整することができる。
【００９７】
本実施の形態では、試料注入装置７は、試料封入部４５の一部がサンプルループ４９によって構成されることから、所定量の試料、特に多量の試料を注入することができる。
【００９８】
本実施の形態では、試料封入部４５に封入された試料を移動相の圧力と同じ圧力に調整することが可能である。このように試料を加圧することにより、試料を注入したときの圧力変動が防止され、超臨界流体クロマトグラフィー装置を安定して運転することができる。
【００９９】
特に、本実施の形態では、多量の試料の圧力を自在に調整することが可能であることから、一回に多量の試料を注入することができる。したがって、目的の物質に対する溶解性に優れる溶剤と目的の物質とを含有する試料を用いれば、目的の物質の分離効率を格段に高めることができる。また、溶剤に対する溶解性が低い目的の物質に対しても、多量の試料を注入することにより、前記目的の物質を高い分離効率で分離することができる。
【０１００】
本実施の形態では、三方弁４４ａと二方弁４３ａとの間の連絡管４２ａの内圧が大気圧であるときに試料の注入が行われる。このように、試料の注入時に圧力の低下が生じる場合では、試料封入部４５に封入された試料を移動相の圧力よりも高い圧力に調整すること
により、試料を注入したときの圧力変動が防止され、超臨界流体クロマトグラフィー装置を安定して運転することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態において、三方弁４４ａ、４４ｂは、制御や構成の簡易化の観点から好適な構成として用いられているが、三つの二方弁によってそれぞれ置き換えることが可能である。
【０１０２】
本実施の形態では、試料封入部４５に封入された試料を移動相の圧力よりも低い圧力に調整することも可能である。このように試料を加圧することにより、試料を注入したときの圧力変動を抑制することが可能である。
【０１０３】
さらに試料の種類やカラムの種類によっては、適当なタイミングで低圧側の圧力変動を発生させることにより、カラムからの物質の溶出が早まる場合がある。したがって、圧力変動を抑制しつつ、試料を継続して注入する場合の移動相の流路への単位時間当たりの注入量を増すことも可能となる。
【０１０４】
本実施の形態では、超臨界流体クロマトグラフィー装置は、熱交換器２から熱交換器６と、試料注入装置７と、カラム８とを有することから、試料の注入時の圧力変動が防止又は抑制され、目的の物質の分離を安定して行うことができ、また目的の物質の分離効率を高めることができる。
【０１０５】
本実施の形態では、超臨界流体クロマトグラフィー装置は、気液分離装置１１から第二の槽１３をさらに有することから、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から目的の物質を取り出すことができる。
【０１０６】
本実施の形態では、超臨界流体クロマトグラフィー装置は、ガス回収管１５から第四の槽１８をさらに有することから、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から二酸化炭素を回収することができ、さらに回収した二酸化炭素を移動相中の超臨界流体の生成に再利用することができる。
【０１０７】
本実施の形態では、液化ガスを生成する熱交換器２に、回収ガスを供給するガス回収管１５と新規のガスを供給するボンベ１とが接続され、ボンベ１はレギュレータ１９及び逆止弁２０を介して熱交換器２に接続されていることから、回収ガスの圧力に応じて回収ガスを新規のガスに優先して再利用することができる。したがって、二酸化炭素のコストを抑えることができ、目的の物質の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の超臨界流体クロマトグラフィー装置の一実施の形態における構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の試料注入装置の一実施の形態における構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施の形態で用いられる気液分離装置の一例の要部の縦断面を示す断面図である。
【図４】図３に示す気液分離装置をＡ−Ａ線で切断したときの要部の横断面を示す断面図である。
【図５】本実施の形態における試料注入装置の試料注入時の一状態を示す図である。
【図６】本実施の形態における試料注入装置の試料注入時の他の状態を示す図である。
【図７】本実施の形態における試料注入装置の試料注入時の他の状態を示す図である。
【図８】本実施の形態における試料注入装置の試料注入時の他の状態を示す図である。
【図９】本実施の形態における試料注入装置の試料注入時の他の状態を示す図である。
【図１０】本実施の形態における制御装置による制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０９】
１ ボンベ
２、６ 熱交換器
３、５、４７ 高圧ポンプ
４ 溶剤タンク
７ 試料注入装置
８ カラム
９ 検出器
１０ 背圧弁
１１、１６ 気液分離装置
１２ 第一の槽
１３ 第二の槽
１４、５０ 管
１５ ガス回収管
１７ 第三の槽
１８ 第四の槽
１９ レギュレータ
２０、２６ 逆止弁
２１ バッファタンク
２２、２３、２７、４１、４３ａ、４３ｂ 二方弁
３１ 外筒
３２ フランジ部
３３ 導入部
３４ 内筒
３５ ジャケット
３６ 移動相供給管
３７ 熱媒の供給口
３８ 熱媒の排出口
４２ａ、４２ｂ 連絡管
４４ａ、４４ｂ 三方弁
４５ 試料封入部
４６ 試料容器
４８ 放圧管
４９ サンプルループ
５１ 圧力計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界流体クロマトグラフィー装置における移動相の流路に試料を注入する方法及び装置に関し、特に、注入する試料の圧力を調整可能な方法及び装置、及び注入する試料の圧力を調整可能な超臨界流体クロマトグラフィー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超臨界流体クロマトグラフィー装置では超臨界流体が移動相に用いられる。超臨界流体は、通常の溶剤に比べて高い拡散性と低粘性とを有する。このため、超臨界流体クロマトグラフィー装置では、例えば分離が困難とされる光学異性体を高速で分離可能である。
【０００３】
一方で、超臨界流体は、適切な圧力及び温度によって存在する流体である。このため、超臨界流体クロマトグラフィー装置では、試料の注入時に圧力変動が生じると、移動相の組成が変化し、目的の物質の分離に悪影響を及ぼすことがある。
【０００４】
超臨界流体クロマトグラフィー装置における試料の注入時の圧力変動を防止するための技術としては、例えば超臨界流体を含有する移動相の背圧に抗してサンプルループに試料を試料ポンプによって供給し、サンプルループ中の試料の圧力を移動相の圧力まで高め、その後に移動相の流路にサンプルループを接続し、サンプルループ中の試料を移動相の流路に注入してカラムに導入する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
前記技術は、試料の注入時の圧力変動を防止する観点で優れているが、移動相の圧力を注入前の試料に伝達するために圧力伝達手段の採用や流路の形状の複雑化を要し、既成の超臨界流体クロマトグラフィー装置に適用する観点から検討の余地が残されている。また、試料の注入時の圧力を移動相の圧力以外の圧力に調整する観点から検討の余地が残されている。
【特許文献１】特開平５−３０７０２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、超臨界流体クロマトグラフィー装置において、移動相に注入される試料の圧力を簡易な構成で自在に調整することができる方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するための手段として、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相に注入された試料から目的の物質を分離するための超臨界流体クロマトグラフィー装置における移動相の流路に試料を注入する方法において、移動相の流路の一部を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管であって、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管に試料を封入する工程と、封入された試料の圧力が設定された所定の圧力になるまで封入された試料をさらに加圧する工程と、加圧された試料を有するバイパス管を移動相の流路に対して開放し、かつ移動相の流路の一部における移動相の流れを規制して、移動相の流路からバイパス管に移動相を導入し、移動相の流路に試料を注入する工程と、を含む方法を提供する。
【０００８】
また本発明は、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相に注入された試料から目的の物質を分離するための超臨界流体クロマトグラフィー装置に用いられ、移動相の流路に試料を
注入するための試料注入装置において、試料注入装置は、移動相の流路に設けられる開閉自在な第一の弁と、第一の弁を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管と、バイパス管を開閉自在な二つの第二の弁と、第二の弁に挟まれたバイパス管の内圧を検出する圧力計と、第二の弁に挟まれたバイパス管に試料を圧入するための圧入手段と、第一及び第二の弁の開閉と圧入手段の運転とを制御する制御装置とを有し、制御装置は、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管の内部に試料を供給し、バイパス管の内部を設定された所定の圧力まで加圧し、移動相の流路中の移動相の一部又は全部をバイパス管に導入してバイパス管内の試料を移動相の流路に注入し、移動相の流路に対してバイパス管を閉鎖する制御を行う装置である装置を提供する。
【０００９】
さらに本発明は、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相を生成する移動相生成手段と、目的の物質を含有する試料を移動相に注入するための試料注入装置と、目的の物質を分離するためのカラムとを有する超臨界流体クロマトグラフィー装置において、試料注入装置は前述した本発明の試料注入装置である超臨界流体クロマトグラフィー装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管に試料を封入、加圧し、試料の圧力を所望の圧力に調整した後に試料を移動相の流路に注入することから、超臨界流体クロマトグラフィー装置において、移動相に注入される試料の圧力を簡易な構成で自在に調整することが可能となる。したがって、試料の注入による圧力変動を抑制し、超臨界流体クロマトグラフィー装置の安定した運転を可能とすることができる。
【００１１】
また、移動相に注入される試料の圧力を簡易な構成で自在に調整することが可能であることから、試料の注入時の圧力変動がもたらす試料の分離挙動変化を二次的に制御することにより、目的の物質の効率的な分離操作を可能とすることができる。
【００１２】
本発明では、試料の注入後のバイパス管を低圧部に向けて開放すると、バイパス管に試料を再び注入することが可能となり、継続して試料を注入する観点からより一層効果的である。
【００１３】
本発明では、サンプルループに試料を封入すると、試料を定量的に注入する観点、及び多量の試料を注入する観点からより一層効果的である。
【００１４】
本発明では、カラムで分離された目的の物質を超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から取り出す取り出し部をさらに用いると、目的の物質を製造する観点からより一層効果的である。
【００１５】
本発明では、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から、超臨界流体を形成していた成分をガスとして回収して移動相の生成に再利用せしめるガス回収手段をさらに用いると、超臨界流体クロマトグラフィー装置のランニングコストを抑える観点からより一層効果的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相に注入された試料から目的の物質を分離するための超臨界流体クロマトグラフィー装置に適用される。
【００１７】
本発明に用いられる移動相は、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相であれば特に限定されない。前記移動相は、超臨界流体と溶剤とを混合して生成することができ、あるいは液化ガスと溶剤とを含有する混合流体の圧力及び温度の一方又は両方を高めて生成することができる。前記移動相は、例えば公知の熱交換器及び高圧ポンプを用いて生成すること
ができる。
【００１８】
前記超臨界流体は、臨界圧力以上及び臨界温度以上のいずれか一方又は両方の状態（すなわち超臨界状態）にある物質である。超臨界流体として用いられる物質としては、例えば二酸化炭素、アンモニア、二酸化イオウ、ハロゲン化水素、亜酸化窒素、硫化水素、メタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、プロピレン、ハロゲン化炭化水素、水等が挙げられる。
【００１９】
前記溶剤は、前記目的の物質の種類や超臨界流体の種類等に応じて、公知の種々の溶剤の中から一種又は二種以上が選ばれる。前記溶剤としては、例えばメタノール、エタノールや２−プロパノール等の低級アルコール、アセトン等のケトン、アセトニトリル、酢酸エチル、水等が挙げられる。
【００２０】
前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、前記移動相に注入された試料から目的の物質を分離することができる装置であれば特に限定されず、通常の超臨界流体クロマトグラフィー装置に、後述する試料注入方法を実施するための手段を適用することによって構成することができる。
【００２１】
＜本発明の試料注入方法＞
本発明の試料注入方法は、移動相の流路の一部を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管であって、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管に試料を封入する工程（試料封入工程）と、封入された試料の圧力が設定された所定の圧力になるまで封入された試料をさらに加圧する工程（試料加圧工程）と、加圧された試料を有するバイパス管を移動相の流路に対して開放し、かつ移動相の流路の一部における移動相の流れを規制して、移動相の流路からバイパス管に移動相を導入し、移動相の流路に試料を注入する工程（試料注入工程）とを含む。
【００２２】
前記試料封入工程は、移動相の流路の一部を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管と、移動相の流路に対してバイパス管を開閉する二つの弁とを用いて行うことができる。前記移動相の流路の一部は、移動相が流れる方向において、目的の物質を分離するためのカラムよりも上流側の移動相の流路であれば特に限定されない。
【００２３】
前記試料封入工程では、所定の容積を有しバイパス管の一部又は全部を構成するサンプルループに試料を封入することが、試料を定量的に注入する観点、及びより多量の試料を一回で注入する観点から好ましい。
【００２４】
前記試料加圧工程は、封入された試料を加圧することが可能な公知の加圧手段を用いて行うことができる。前記加圧手段としては、例えば圧縮機や高圧ポンプ等が挙げられる。封入された試料の加圧には、目的の物質の分離に悪影響を及ぼさない媒体が加圧手段の種類に応じて用いられる。前記媒体には、例えば空気、窒素、希ガス等の気体や、超臨界流体、移動相等の流体、及び溶剤、試料等の液体が挙げられる。
【００２５】
本発明では、前記封入された試料の圧力が設定された所定の圧力になるまで、封入された試料に試料をさらに圧入することが、目的の物質の分離への影響の抑制や、構成の簡易化の観点から好ましい。
【００２６】
本発明において、前記所定の圧力は、常圧以上の圧力であれば特に限定されない。前記所定の圧力が移動相の圧力と同じ場合では、試料の注入時の圧力変動を抑制することが可能である。前記所定の圧力が移動相の圧力よりも高い場合では、試料の注入時に圧力の低下が伴うような試料の注入時であっても、試料の注入時の圧力変動を抑制することが可能
である。
【００２７】
前記所定の圧力が移動相の圧力よりも低い場合では、目的の物質の分離に悪影響を与えない程度の圧力変動を試料の注入時に生じさせることが可能である。この圧力変動は、超臨界流体クロマトグラフィー装置の検出器で検出される。したがって、試料の注入を断続的に継続して行う場合に、目的の物質の分離により一層適当なタイミングで試料を注入することが可能となり、目的の物質の分離操作の効率のより一層の向上を図ることが可能である。
【００２８】
前述した観点から、前記所定の圧力は、移動相の流路中の移動相の圧力に対して±５ＭＰａの範囲であることが好ましい。
【００２９】
前記試料注入工程は、前記移動相の流路の一部における移動相の流れを規制する手段をさらに用いて行うことができる。移動相の流れを規制する手段としては、例えば二方弁やバラフライ弁等の、移動相の流量を調整可能な公知の弁が挙げられる。
【００３０】
本発明では、試料を注入した後にバイパス管を移動相の流路に対して閉鎖し、移動相の圧力よりも低い圧力の低圧部に向けてバイパス管を開放して、バイパス管の内圧を下げる工程（解圧工程）をさらに含むことが、前記試料加圧工程における前記所定の圧力が移動相の流路における移動相の圧力以下である場合に連続して試料を注入する観点から好ましい。
【００３１】
前記解圧工程は、移動相の流路における移動相の圧力よりも低い圧力の低圧部と、移動相の流路に対して閉鎖されるバイパス管の一部と前記低圧部とを開閉する弁とをさらに用いて行うことができる。
【００３２】
解圧工程によって低下するバイパス管の圧力の下限は特に限定されず、前記低圧部における圧力であっても良いし、それより高く、かつ前記移動相の圧力よりも低い特定の圧力であっても良い。解圧後のバイパス管の圧力は、例えば圧力計による検出結果に基づく弁の開閉や、設定されている開時間及び開度による弁の開閉、低圧部の圧力等によって調整することができる。
【００３３】
前記低圧部は、前記移動相の流路における移動相の圧力よりも低い圧力の系であれば特に限定されない。前記低圧部としては、大気圧の雰囲気に通じる管や、適当な内圧の容器等が挙げられる。
【００３４】
本発明の試料注入方法は、前述した工程を手動で行うことによって実施することができるが、本発明の試料注入方法を実施するための手段としては、後述する本発明の試料注入装置が挙げられる。
【００３５】
＜本発明の試料注入装置＞
本発明の試料注入装置は、移動相の流路に設けられる開閉自在な第一の弁と、第一の弁を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管と、バイパス管を開閉自在な二つの第二の弁と、第二の弁に挟まれたバイパス管の内圧を検出する圧力計と、第二の弁に挟まれたバイパス管に試料を圧入するための圧入手段と、第一及び第二の弁の開閉と圧入手段の運転とを制御する制御装置とを有する。
【００３６】
前記第一の弁は、移動相の流路に設けられる開閉自在な弁であれば特に限定されない。前記第一の弁には、例えば二方弁やバラフライ弁等の、移動相の流路における移動相の流量を調整可能な弁が挙げられる。
【００３７】
前記バイパス管は、移動相の流路に設けられる前記第一の弁を迂回して移動相の流路を接続する管であれば特に限定されない。
【００３８】
前記第二の弁は、バイパス管を開閉自在な弁であれば特に限定されない。前記第二の弁には、例えば二方弁等のような、流路を開閉可能な弁が挙げられる。
【００３９】
前記圧力計は、第二の弁に挟まれたバイパス管の内圧を検出する手段であれば特に限定されない。前記圧力計には、例えば圧力センサ等の各種公知の圧力計が挙げられる。
【００４０】
前記圧入手段は、第二の弁に挟まれたバイパス管に試料を圧入することができる手段であれば特に限定されない。前記圧入手段には、例えば高速液体クロマトグラフィー装置や通常の超臨界流体クロマトグラフィー装置等で定量的な送液に用いられている高圧ポンプや、前記バイパス管に試料を供給する通常のポンプと前記バイパス管内を加圧する圧縮機とからなる手段等が挙げられる。
【００４１】
前記制御装置は、少なくとも第一及び第二の弁の開閉及び前記圧入手段の運転を制御する装置であって、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管の内部に試料を供給する制御、前記バイパス管の内部を設定された所定の圧力まで加圧する制御、移動相の流路中の移動相の一部又は全部をバイパス管に導入してバイパス管内の試料を移動相の流路に注入する制御、及び移動相の流路に対してバイパス管を閉鎖する制御を少なくとも行う装置であれば特に限定されない。
【００４２】
制御装置による制御は、予め定められた順序にしたがって制御の各段階を逐次進めていくシーケンス制御や、入力と出力との差を比較演算して制御するフィードバック制御等の公知の制御を利用して行うことができる。前記制御装置には、例えば算術計算や論理計算を行い、各信号の送受信を制御する中央処理装置（ＣＰＵ）と、プログラムやデータを記憶する記憶装置と、外部から情報を取り込む入力装置と、外部へ情報を伝える出力装置とを有する公知の制御装置が挙げられる。
【００４３】
本発明の試料注入装置は、前述した構成要素以外の他の構成要素を有していても良い。前記他の構成要素には、例えば第二の弁に挟まれたバイパス弁に介在し、所定量の試料を収容するためのサンプルループ、移動相の流路中の移動相の圧力よりも低い圧力の系である低圧部、前記第二の弁に挟まれたバイパス管を前記低圧部に対して開閉自在な第三の弁等が挙げられる。
【００４４】
前記サンプルループは、所定の容積を有する管である。サンプルループを有すると、試料の注入の定量性が向上し、またより多量の試料を注入することが可能となる。本発明において、前記サンプルループの容積は、超臨界流体クロマトグラフィー装置で用いられるカラムの種類やカラムの内径、目的の物質の種類、移動相の組成等の条件に応じて異なるが、０．１〜１，２００ｍＬであることが、超臨界流体クロマトグラフィー装置によって目的の物質を取り出して製造する場合の生産性の観点から好ましい。
【００４５】
前記低圧部には、前述した低圧部を用いることができる。
【００４６】
前記第三の弁は、前記第二の弁に挟まれたバイパス管を前記低圧部に対して開閉自在な弁であれば特に限定されない。前記第三の弁には、例えば二方弁等のような、流路を開閉可能な弁が挙げられる。
【００４７】
なお、本発明の試料注入装置では、前記第二の弁と第三の弁のように同じ機能が重複す
る弁については、第二の弁と第三の弁を一体の三方弁で構成することができる。このような構成とすることは、装置の構成の簡素化の観点から好ましい。
【００４８】
＜本発明の超臨界流体クロマトグラフィー装置＞
本発明の超臨界流体クロマトグラフィー装置は、前記移動相を生成する移動相生成手段と、前述した本発明の試料注入装置と、試料に含有される目的の物質を分離するためのカラムとを有する。本発明の超臨界流体クロマトグラフィー装置は、通常の超臨界流体クロマトグラフィー装置に、前述した本発明の試料注入装置を搭載することによって構成することができる。通常の超臨界流体クロマトグラフィー装置には、前記移動相を生成する移動相生成手段や前記カラムの他にも、検出器や圧力調整手段等の他の構成を一般に有する。
【００４９】
前記移動相生成手段は、前記超臨界流体と前記溶剤とを含有する移動相を生成することができる手段であれば特に限定されない。前記移動相生成手段は、例えば熱交換器等の温度調整手段と高圧ポンプとによって構成することができる。
【００５０】
前記カラムは、移動相に注入された試料中の目的の物質を分離することができる分離剤を有するカラムであれば特に限定されない。前記分離剤は、目的の物質に応じて種々の分離剤の中から選ばれる。前記分離剤の形態は特に限定されない。例えば分離剤は、粒子状の担体に担持されている状態でカラムに充填されていても良いし、カラムに収容される一体型の担体に担持されている状態でカラムに収容されていても良いし、分離剤からなる一体型の成形物としてカラムに収容されていても良い。
【００５１】
例えば前記目的の物質が光学異性体である場合では、前記分離剤には、光学活性を有する多糖、又はその誘導体を用いることが好ましい。前記多糖としては、例えばセルロースやアミロースが挙げられる。前記多糖の誘導体としては、セルロースやアミロースのエステル誘導体、及びセルロースやアミロースのカルバメート誘導体等が挙げられる。
【００５２】
前記検出器は、カラムを通過した移動相中の前記目的の物質を検出することができる手段であれば特に限定されない。前記検出器としては、例えば紫外吸収分光計、示差屈折計、及び旋光検出器等が挙げられる。
【００５３】
前記圧力調整手段は、前記移動相生成手段から前記検出器までの移動相の流路の圧力を、移動相生成手段で生成した移動相を維持する圧力に調整することができる手段であれば特に限定されない。前記圧力調整手段には、例えば公知の背圧弁（背圧調整弁）を用いることができる。
【００５４】
前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、試料中の目的の物質を分離するための機器以外の他の手段をさらに有していても良い。このような他の手段には、例えば前記圧力調整手段を通過して移動相中の超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相中から目的の物質を取り出すための取り出し部や、超臨界状態が解除された移動相から超臨界流体を形成していた成分をガスとして回収して前記移動相生成手段に供給するガス回収手段等が挙げられる。
【００５５】
前記取り出し部は、前記カラムによって分離された目的の物質を含有し、超臨界状態が解除された移動相から目的の物質を取り出すことができる手段であれば特に限定されない。前記取り出し部には、具体的には、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相を気液分離するためのサイクロン等の気液分離装置や、分離された液相が収容される、より低圧の密閉容器等によって構成することができる。
【００５６】
本発明では、前記圧力調整手段に対して、一つの取り出し部を設けても良いし、複数の取り出し部を並列に受けても良い。複数の取り出し部を並列に設けることは、複数の目的の物質を取り出す観点から好ましい。
【００５７】
前記ガス回収手段は、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から超臨界流体を形成する成分をガスとして回収し、回収したガスを超臨界流体の原料として前記移動相生成手段に供給することができる手段であれば特に限定されない。前記ガス回収手段は、例えば前記取り出し部と前記移動相生成手段とを接続するガス回収管と、ガス回収管を流れる流体からガスと液相とを分離する回収用気液分離装置とによって構成することができる。
【００５８】
前記回収用気液分離装置としては、例えばサイクロン、回収ガス中から前記溶剤を吸収する吸収液又は前記溶剤を吸着する固体の吸着剤をガスの流路中に有する装置等が挙げられる。
【００５９】
前記超臨界流体クロマトグラフィー装置が前記ガス回収手段を有する場合では、回収ガスを移動相用の超臨界流体の生成に再利用することが可能となる。このような場合では、移動相生成手段に供給される回収ガスの圧力が移動相生成手段に供給される新規のガスの圧力よりも高いときに、回収ガスを新規のガスに優先して移動相生成手段に供給することが、回収ガスの再利用効率を高める観点から好ましい。このような回収ガスの供給は、例えば、適当な圧力（初期圧力）のときに新規のガスを供給するレギュレータ等の手段を介して、新規のガスの供給源と移動相生成手段とを接続することによって行うことができる。
【００６０】
以下、本発明の実施の形態をより具体的に説明する。まず本実施の形態で用いられる超臨界流体クロマトグラフィー装置の構成について説明する。
【００６１】
本実施の形態で用いられる超臨界流体クロマトグラフィー装置は、図１に示すように、高圧の二酸化炭素が充填されているボンベ１と、ボンベ１から供給される二酸化炭素を冷却して液化ガスとするための熱交換器２と、熱交換器２で生成した液化ガスを定量的に圧送する高圧ポンプ３と、溶剤を収容する溶剤タンク４と、高圧ポンプ３で送られる液化ガスに溶剤タンク４から溶剤を定量的に供給するための高圧ポンプ５と、液化ガスと溶剤との混合流体を加熱して混合流体中の液化ガスを超臨界流体にするための熱交換器６とを有する。ボンベ１は新規のガスの供給源である。熱交換器２から熱交換器６は、前記移動相生成手段に相当する。
【００６２】
また前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、生成した移動相に目的の物質（例えば光学異性体）を含有する試料を注入するための試料注入装置７と、注入された試料中の目的の物質を分離するためのカラム８と、カラム８を通った移動相中の物質を検出する検出器９と、高圧ポンプ３から検出器９までの系内の圧力を所定の圧力に保つための背圧弁１０とを有する。背圧弁１０は前記圧力調整手段に相当する。なお、試料注入装置７を介して熱交換器６とカラム８とを接続する管を管１４とする。管１４は前記移動相の流路に相当する。
【００６３】
さらに前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、背圧弁１０を通過した移動相を気液分離するための複数の気液分離装置１１と、各気液分離装置１１で分離された液相を収容する複数の第一の槽１２と、各第一の槽１２に対応して接続されている複数の第二の槽１３とを有する。気液分離装置１１から第二の槽１３は前記取り出し部に相当する。
【００６４】
さらに前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、各気液分離装置１１と熱交換器２とを接続するガス回収管１５と、ガス回収管１５を流れる回収ガスから液体を分離するため
の気液分離装置１６と、気液分離装置１６で分離された液相を収容する第三の槽１７と、第三の槽１７に接続されている第四の槽１８とを有する。気液分離装置１６は前記回収用気液分離装置に相当する。ガス回収管１５から第四の槽１８は前記ガス回収手段に相当する。
【００６５】
さらに前記超臨界流体クロマトグラフィー装置は、ボンベ１から所定の圧力で二酸化炭素のガスを供給するためのレギュレータ１９と、熱交換器２からボンベ１へのガスの逆流を防止するための逆止弁２０と、熱交換器２で生成した液化ガスを収容するバッファタンク２１と、背圧弁１０と各気液分離装置１１との間に設けられた二方弁２２と、第一の槽１２と第二の槽１３との間に設けられた二方弁２３と、各気液分離装置１１へのガスの逆流を防止するための逆止弁２６と、第三の槽１７と第四の槽１８との間に設けられた二方弁２７とを有する。
【００６６】
試料注入装置７は、図２に示すように、管１４を開閉自在な二方弁４１と、管１４における移動相の流れ方向において、二方弁４１の上流側及び下流側の管１４にそれぞれ一端側で接続される二本の連絡管４２ａ、４２ｂと、それぞれの連絡管４２ａ、４２ｂを開閉自在な二つの二方弁４３ａ、４３ｂと、それぞれの連絡管４２ａ、４２ｂの他端に接続されている二つの三方弁４４ａ、４４ｂと、三方弁４４ａ、４４ｂに両端が接続される管状の試料封入部４５と、試料溶液を収容する試料容器４６と、三方弁４４ａを介して試料容器４６の試料を試料封入部４５に向けて送る高圧ポンプ４７と、三方弁４４ｂに接続される放圧管４８と、図示しない制御装置とを有する。なお、図２中の矢印は、移動相が流れる方向を示している。
【００６７】
試料封入部４５は、サンプルループ４９と、サンプルループ４９の端部と三方弁４４ａ、４４ｂとを接続する管５０と、サンプルループ４９の内圧を検出するための圧力計５１とを有する。
【００６８】
二方弁４１は前記第一の弁に相当する。連絡管４２ａ、４２ｂ、管５０及びサンプルループ４９は前記バイパス管に相当する。二方弁４３ａ、４３ｂは前記第二の弁に相当する。高圧ポンプ４７は前記圧入手段に相当する。放圧管４８は、例えば大気圧の雰囲気の排気処理管に開口している管であり、前記低圧部に相当する。三方弁４４ｂは、前記第三の弁に相当する。
【００６９】
前記制御装置は、圧力計５１の検出結果が入力され、二方弁４１、４３ａ、４３ｂ及び三方弁４４ａ、４４ｂの開閉、及び高圧ポンプ４７の運転を制御するように構成されている。
【００７０】
気液分離装置１１、１６には、例えば図３及び図４に示す気液分離装置が用いられる。この気液分離装置は、両端が開口している円筒状の外筒３１と、外筒３１の一端の開口を塞ぐフランジ部３２と、外筒３１の横断面形状における内周面の接線に沿って設けられて外筒３１内に開口する管である導入部３３と、両端が開口しており、フランジ部３２を貫いて導入部３３よりも外筒３１の他端側に延出する内筒３４と、外筒３１の外周壁面を覆い熱媒の循環路を形成するジャケット３５と、ジャケット３５内を通って導入部３３に接続される移動相供給管３６とを有する。
【００７１】
ジャケット３５には、他端側に熱媒の供給口３７が設けられ、一端側に熱媒の排出口３８が設けられている。移動相供給管３６は、ジャケット３５の一端部からジャケット３５内を通り、ジャケット３５の他端側から外部に出て、導入部３３に接続されている。移動相供給管３６は、ジャケット３５内では外筒３１の外周にらせん状に巻きつけられている。
【００７２】
移動相供給管３６は二方弁２２（気液分離装置１６では逆止弁２６）に接続されている。内筒３４は逆止弁２６（気液分離装置１６では熱交換器２に接続されているガス回収管１５）に接続されている。外筒３１の他端は第一の槽１２に接続されている。供給口３７及び排出口３８は不図示の熱媒循環手段に接続されている。
【００７３】
なお、外筒３１は、外筒３１内に導入された移動相の流速に偏りを生じさせるためや、適度な衝撃を与えるため等の目的から、断面における内周壁面の形状が楕円形や多角形等の非円形となっている筒であっても良い。
【００７４】
次に、前記超臨界流体クロマトグラフィー装置による目的の物質の分離について説明する。
【００７５】
まずボンベ１から適当な初期圧力で二酸化炭素が熱交換器２に供給される。熱交換器２で冷却された二酸化炭素は液化ガスとなり、バッファタンク２１に収容される。バッファタンク２１に収容された液化ガスは、高圧ポンプ３によって定量的に圧送され、背圧弁１０で規定される所定の圧力（例えば臨界圧力）まで加圧されながら熱交換器６に供給される。
【００７６】
一方で溶剤タンク５からは、溶剤（例えばメタノール）が前記液化ガスに向けて高圧ポンプ５によって定量的に圧送される。前記溶剤は熱交換器６に供給される前に液化ガスと合流し、混合される。液化ガスと溶剤との混合流体は熱交換器６に供給されて所定の温度（例えば臨界温度又はカラム８の設定温度）まで加熱される。この加熱により、混合流体中の液化ガスが超臨界流体となり、超臨界流体と溶剤とを含有する移動相が生成される。
【００７７】
生成した移動相には、目的の物質（例えば光学異性体）を含有する試料が試料注入装置７から管１４に注入される。
【００７８】
試料注入装置７による試料の注入は、例えば以下のように行われる。
試料注入装置７は、試料を注入する前の状態としては、図５に示すように、二方弁４１が開かれており、二方弁４３ａ、４３ｂが閉じられており、三方弁４４ａは連絡管４２ａとサンプルループ４９とを接続し、三方弁４４ｂはサンプルループ４９と放圧管４８とを接続している状態とされている。
【００７９】
なお、図５から図９の弁について、白抜きは弁が開いている状態を示し、黒塗りは弁が閉じている状態を示している。また図５から図９の高圧ポンプ４７について、白抜きは停止状態を示し、縞模様は運転状態を示している。
【００８０】
前記制御装置のフローチャートの一例を図１０に示す。前記制御装置は、三方弁４４ａを切り替え、高圧ポンプ４７とサンプルループ４９とを接続し（ステップ１０１）、高圧ポンプ４７を起動させる（ステップ１０２、図６参照）。これにより、試料容器４６からサンプルループ４９へ試料溶液が供給される。
【００８１】
前記制御装置は、高圧ポンプ４７の運転時間（ｔａ）を測定し、高圧ポンプ４７がサンプルループ４９を満たす試料溶液を送るのに十分な時間として設定された時間（ｔ１）と高圧ポンプ４７の運転時間とを比較し（ステップ１０３）、高圧ポンプ４７の運転時間が設定時間以上となったら、三方弁４４ｂを切り替え、サンプルループ４９と連絡管４２ｂとを接続する（ステップ１０４、図７参照）。これにより、管１４に対して閉鎖されているサンプルループ４９に所定量の試料が封入される。
【００８２】
前記制御装置は、圧力計５１により封入された試料の圧力（ｐａ）を測定し、封入された試料の圧力と設定されている所定の圧力（例えば管１４における移動相の圧力と同じ値）とを比較し（ステップ１０５）、封入された試料の圧力が所定の圧力以上となったら、高圧ポンプ４７を停止する（ステップ１０６）。これにより、サンプルループ４９に封入された試料が所定の圧力になるまで加圧される。
【００８３】
前記制御装置は、三方弁４４ａを切り替え、連絡管４２ａとサンプルループ４９とを接続する（ステップ１０７、図８参照）。そして前記制御装置は、二方弁４３ａ、４３ｂを開き、二方弁４１を閉じる（ステップ１０８、図９参照）。これにより、加圧された試料を有するサンプルループ４９が管１４に対して開放され、かつ二方弁４１によって管１４における移動相の流れが規制され、管１４から連絡管４２ａ、サンプルループ４９を介して連絡管４２ｂへ移動相が導入され、所定の圧力まで加圧された試料が管１４に注入される。
【００８４】
前記制御装置は、二方弁４３ａ、４３ｂ及び４１の操作開始時間からの経過時間（ｔｂ）を測定し、試料を注入するのに十分な時間として設定された時間（ｔ２）と二方弁の操作開始からの経過時間とを比較し(ステップ)、二方弁の操作開始からの経過時間が設定時間以上となったら、二方弁４３ａ、４３ｂを閉じ、二方弁４１を開く（ステップ１１０）。これにより、サンプルループ４９は管１４に対して閉鎖される。
【００８５】
前記制御装置は、三方弁４４ｂを切り替え、サンプルループ４９と放圧管４８とを接続する（ステップ１１１、図５参照）。これにより、サンプルループ４９は大気圧の雰囲気に向けて開放され、サンプルループ４９の内圧は大気圧付近まで下げられる。
【００８６】
試料が注入された移動相は、目的の物質に応じた分離剤（例えば多糖誘導体）を収容するカラム８に送られる。カラム８では試料中から目的の物質が分離される。目的の物質は検出器９で検出される。検出器９で目的の物質が検出されると、いずれか一つの二方弁２２が開き、他の二方弁２２は閉じる。目的の物質を含有する移動相は、背圧弁１０に送られる。
【００８７】
背圧弁１０を通過した移動相は、背圧弁１０による圧力調整から解除され、減圧され、所定の気液分離装置１１に供給される。気液分離装置１１に送られた移動相は、気液分離される。超臨界流体を形成していた二酸化炭素は気相として分離され、目的の物質及び溶剤は液相として分離される。液相は、第一の槽１２に収容され、さらに低圧の第二の槽１３に収容される。第二の槽１３に収容された液相は、第二の槽１３から取り出される。減圧濃縮や真空蒸留等の公知の方法によって溶剤と目的の物質とが前記液相から分けられ、目的の物質が得られる。溶剤は、必要に応じて精製し、移動相に再利用しても良い。
【００８８】
気液分離装置１１で分離された二酸化炭素は、逆止弁２６を介して気液分離装置１６に送られる。
【００８９】
他の目的の物質が検出器９によって検出されると、前記気液分離装置１１に対応する二方弁２２は閉じる。そして、他の気液分離装置１１に対応する二方弁２２が開き、他の目的の物質を含有する移動相の気液分離が他の気液分離装置１１によって同様に行われる。
【００９０】
気液分離装置１６に送られた二酸化炭素（回収ガス）は、気液分離装置１６によって気液分離される。回収ガスに含まれていた微量の液相（溶剤）は、第三の槽１７に収容され、次いで第四の槽１８に収容され、廃棄される。
【００９１】
気液分離装置１６によって精製された回収ガスは、ガス回収管１５を通って熱交換器２
へ送られる。回収ガスの圧力がレギュレータ１９で規定されている前記初期圧力よりも高い場合は、回収ガスが熱交換器２に供給され、液化される。回収ガスの圧力がレギュレータ１９で規定されている前記初期圧力よりも低い場合は、ボンベ１からの新規の二酸化炭素のガスが熱交換器２に供給され、液化される。
【００９２】
なお、本実施の形態では、それぞれの第二の容器１３と気液分離装置１６とを管で接続し、第二の容器１３において液相から放出された二酸化炭素をさらに回収することも可能である。このような構成によれば、超臨界流体の原料となるガスの回収率が向上し、特に目的の物質の製造コストを削減する観点からより一層効果的である。
【００９３】
また、本実施の形態では、高圧ポンプ４７の流量を測定することによって、サンプルループ４９へ所定量の試料を供給することも可能である。
【００９４】
また、本実施の形態では、例えば前の試料注入からの経過時間を測定するように前記制御装置を構成し、試料の注入を適切なタイミングで継続して自動的に行うことも可能である。このような構成としては、例えばステップ１０７とステップ１０８との間に、前の試料注入におけるステップ１１０からの経過時間を測定し、前の試料注入が終了してからの経過時間と、試料を断続的に注入するために適切な時間として設定された時間とを比較し、前の試料注入が終了してからの経過時間が設定時間以上となったらステップ１０８に進むステップを挿入し、ステップ１１１からステップ１０１に戻す構成が挙げられる。
【００９５】
本実施の形態によれば、試料注入装置７は、二方弁４１、連絡管４２ａ、４２ｂ、二方弁４３ａ、４３ｂ、三方弁４４ａ、試料封入部４５、試料容器４６、高圧ポンプ４７、圧力計５１、及び制御装置を有することから、管１４に対して閉鎖されている試料封入部４５に試料が封入され、封入された試料が所定の圧力まで加圧され、管１４の移動相が適切に導入されることにより試料が管１４に注入される。したがって、移動相の流路に注入される試料の圧力を簡易な構成で自在に調整することができる。
【００９６】
本実施の形態では、試料注入装置７は、三方弁４４ｂ及び放圧管４８をさらに有することから、試料を注入した後の試料封入部４５が大気圧の雰囲気に向けて開放され、試料封入部４５の内圧が下げられる。したがって、試料を加圧する際に設定されている所定の圧力の値に関わらず、試料を再び注入する際の試料の圧力を自在に調整することができる。
【００９７】
本実施の形態では、試料注入装置７は、試料封入部４５の一部がサンプルループ４９によって構成されることから、所定量の試料、特に多量の試料を注入することができる。
【００９８】
本実施の形態では、試料封入部４５に封入された試料を移動相の圧力と同じ圧力に調整することが可能である。このように試料を加圧することにより、試料を注入したときの圧力変動が防止され、超臨界流体クロマトグラフィー装置を安定して運転することができる。
【００９９】
特に、本実施の形態では、多量の試料の圧力を自在に調整することが可能であることから、一回に多量の試料を注入することができる。したがって、目的の物質に対する溶解性に優れる溶剤と目的の物質とを含有する試料を用いれば、目的の物質の分離効率を格段に高めることができる。また、溶剤に対する溶解性が低い目的の物質に対しても、多量の試料を注入することにより、前記目的の物質を高い分離効率で分離することができる。
【０１００】
本実施の形態では、三方弁４４ａと二方弁４３ａとの間の連絡管４２ａの内圧が大気圧であるときに試料の注入が行われる。このように、試料の注入時に圧力の低下が生じる場合では、試料封入部４５に封入された試料を移動相の圧力よりも高い圧力に調整すること
により、試料を注入したときの圧力変動が防止され、超臨界流体クロマトグラフィー装置を安定して運転することができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態において、三方弁４４ａ、４４ｂは、制御や構成の簡易化の観点から好適な構成として用いられているが、三つの二方弁によってそれぞれ置き換えることが可能である。
【０１０２】
本実施の形態では、試料封入部４５に封入された試料を移動相の圧力よりも低い圧力に調整することも可能である。このように試料を加圧することにより、試料を注入したときの圧力変動を抑制することが可能である。
【０１０３】
さらに試料の種類やカラムの種類によっては、適当なタイミングで低圧側の圧力変動を発生させることにより、カラムからの物質の溶出が早まる場合がある。したがって、圧力変動を抑制しつつ、試料を継続して注入する場合の移動相の流路への単位時間当たりの注入量を増すことも可能となる。
【０１０４】
本実施の形態では、超臨界流体クロマトグラフィー装置は、熱交換器２から熱交換器６と、試料注入装置７と、カラム８とを有することから、試料の注入時の圧力変動が防止又は抑制され、目的の物質の分離を安定して行うことができ、また目的の物質の分離効率を高めることができる。
【０１０５】
本実施の形態では、超臨界流体クロマトグラフィー装置は、気液分離装置１１から第二の槽１３をさらに有することから、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から目的の物質を取り出すことができる。
【０１０６】
本実施の形態では、超臨界流体クロマトグラフィー装置は、ガス回収管１５から第四の槽１８をさらに有することから、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から二酸化炭素を回収することができ、さらに回収した二酸化炭素を移動相中の超臨界流体の生成に再利用することができる。
【０１０７】
本実施の形態では、液化ガスを生成する熱交換器２に、回収ガスを供給するガス回収管１５と新規のガスを供給するボンベ１とが接続され、ボンベ１はレギュレータ１９及び逆止弁２０を介して熱交換器２に接続されていることから、回収ガスの圧力に応じて回収ガスを新規のガスに優先して再利用することができる。したがって、二酸化炭素のコストを抑えることができ、目的の物質の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の超臨界流体クロマトグラフィー装置の一実施の形態における構成を概略的に示す図である。
【図２】本発明の試料注入装置の一実施の形態における構成を概略的に示す図である。
【図３】本実施の形態で用いられる気液分離装置の一例の要部の縦断面を示す断面図である。
【図４】図３に示す気液分離装置をＡ−Ａ線で切断したときの要部の横断面を示す断面図である。
【図５】本実施の形態における試料注入装置の試料注入時の一状態を示す図である。
【図６】本実施の形態における試料注入装置の試料注入時の他の状態を示す図である。
【図７】本実施の形態における試料注入装置の試料注入時の他の状態を示す図である。
【図８】本実施の形態における試料注入装置の試料注入時の他の状態を示す図である。
【図９】本実施の形態における試料注入装置の試料注入時の他の状態を示す図である。
【図１０】本実施の形態における制御装置による制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０９】
１ ボンベ
２、６ 熱交換器
３、５、４７ 高圧ポンプ
４ 溶剤タンク
７ 試料注入装置
８ カラム
９ 検出器
１０ 背圧弁
１１、１６ 気液分離装置
１２ 第一の槽
１３ 第二の槽
１４、５０ 管
１５ ガス回収管
１７ 第三の槽
１８ 第四の槽
１９ レギュレータ
２０、２６ 逆止弁
２１ バッファタンク
２２、２３、２７、４１、４３ａ、４３ｂ 二方弁
３１ 外筒
３２ フランジ部
３３ 導入部
３４ 内筒
３５ ジャケット
３６ 移動相供給管
３７ 熱媒の供給口
３８ 熱媒の排出口
４２ａ、４２ｂ 連絡管
４４ａ、４４ｂ 三方弁
４５ 試料封入部
４６ 試料容器
４８ 放圧管
４９ サンプルループ
５１ 圧力計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界流体と溶剤とを含有する移動相に注入された試料から目的の物質を分離するための超臨界流体クロマトグラフィー装置における移動相の流路に試料を注入する方法において、
前記移動相の流路の一部を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管であって、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管に試料を封入する工程と、
封入された試料の圧力が設定された所定の圧力になるまで封入された試料をさらに加圧する工程と、
加圧された試料を有するバイパス管を前記移動相の流路に対して開放し、かつ前記移動相の流路の一部における移動相の流れを規制して、移動相の流路からバイパス管に移動相を導入し、移動相の流路に試料を注入する工程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
試料を注入した後に前記バイパス管を前記移動相の流路に対して閉鎖し、移動相の圧力よりも低い圧力の低圧部に向けてバイパス管を開放して、バイパス管の内圧を下げる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記封入する工程では、所定の容積を有し前記バイパス管の一部又は全部を構成するサンプルループに前記試料を封入することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
超臨界流体と溶剤とを含有する移動相に注入された試料から目的の物質を分離するための超臨界流体クロマトグラフィー装置に用いられ、前記移動相の流路に前記試料を注入するための試料注入装置において、
前記試料注入装置は、
前記移動相の流路に設けられる開閉自在な第一の弁と、
前記第一の弁を迂回して前記移動相の流路を接続するバイパス管と、
前記バイパス管を開閉自在な二つの第二の弁と、
前記第二の弁に挟まれた前記バイパス管の内圧を検出する圧力計と、
前記第二の弁に挟まれた前記バイパス管に前記試料を圧入するための圧入手段と、
前記第一及び第二の弁の開閉と前記圧入手段の運転とを制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記移動相の流路に対して閉鎖されている前記バイパス管の内部に試料を供給し、前記バイパス管の内部を設定された所定の圧力まで加圧し、移動相の流路中の移動相の一部又は全部をバイパス管に導入してバイパス管内の試料を移動相の流路に注入し、移動相の流路に対してバイパス管を閉鎖する制御を行う装置であることを特徴とする装置。
【請求項５】
前記第二の弁に挟まれた前記バイパス管を前記移動相の圧力よりも低い圧力の低圧部に対して開閉自在な第三の弁をさらに有し、
前記制御装置は、さらに第三の弁の開閉を制御して、試料の注入後に閉鎖した前記バイパス管を前記低圧部に向けて開放する制御をさらに行うことを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記バイパス管は、所定の容積を有し、前記第二の弁に挟まれるサンプルループを含むことを特徴とする請求項４又は５記載の装置。
【請求項７】
超臨界流体と溶剤とを含有する移動相を生成する移動相生成手段と、目的の物質を含有する試料を移動相に注入するための試料注入装置と、目的の物質を分離するためのカラムとを有する超臨界流体クロマトグラフィー装置において、
前記試料注入装置は、請求項４〜６のいずれか一項に記載の試料注入装置であることを特徴とする超臨界流体クロマトグラフィー装置。
【請求項８】
前記カラムによって分離された目的の物質を含有し、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から目的の物質を取り出すための取り出し部をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の超臨界流体クロマトグラフィー装置。
【請求項９】
前記超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から、超臨界流体を形成していた成分をガスとして回収して前記移動相生成手段に供給するガス回収手段をさらに有することを特徴とする請求項７又は８に記載の超臨界流体クロマトグラフィー装置。
【請求項１】
超臨界流体と溶剤とを含有する移動相に注入された試料から目的の物質を分離するための超臨界流体クロマトグラフィー装置における移動相の流路に試料を注入する方法において、
前記移動相の流路の一部を迂回して移動相の流路を接続するバイパス管であって、移動相の流路に対して閉鎖されているバイパス管に試料を封入する工程と、
封入された試料の圧力が設定された所定の圧力になるまで封入された試料をさらに加圧する工程と、
加圧された試料を有するバイパス管を前記移動相の流路に対して開放し、かつ前記移動相の流路の一部における移動相の流れを規制して、移動相の流路からバイパス管に移動相を導入し、移動相の流路に試料を注入する工程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
試料を注入した後に前記バイパス管を前記移動相の流路に対して閉鎖し、移動相の圧力よりも低い圧力の低圧部に向けてバイパス管を開放して、バイパス管の内圧を下げる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記封入する工程では、所定の容積を有し前記バイパス管の一部又は全部を構成するサンプルループに前記試料を封入することを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
超臨界流体と溶剤とを含有する移動相に注入された試料から目的の物質を分離するための超臨界流体クロマトグラフィー装置に用いられ、前記移動相の流路に前記試料を注入するための試料注入装置において、
前記試料注入装置は、
前記移動相の流路に設けられる開閉自在な第一の弁と、
前記第一の弁を迂回して前記移動相の流路を接続するバイパス管と、
前記バイパス管を開閉自在な二つの第二の弁と、
前記第二の弁に挟まれた前記バイパス管の内圧を検出する圧力計と、
前記第二の弁に挟まれた前記バイパス管に前記試料を圧入するための圧入手段と、
前記第一及び第二の弁の開閉と前記圧入手段の運転とを制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記移動相の流路に対して閉鎖されている前記バイパス管の内部に試料を供給し、前記バイパス管の内部を設定された所定の圧力まで加圧し、移動相の流路中の移動相の一部又は全部をバイパス管に導入してバイパス管内の試料を移動相の流路に注入し、移動相の流路に対してバイパス管を閉鎖する制御を行う装置であることを特徴とする装置。
【請求項５】
前記第二の弁に挟まれた前記バイパス管を前記移動相の圧力よりも低い圧力の低圧部に対して開閉自在な第三の弁をさらに有し、
前記制御装置は、さらに第三の弁の開閉を制御して、試料の注入後に閉鎖した前記バイパス管を前記低圧部に向けて開放する制御をさらに行うことを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
前記バイパス管は、所定の容積を有し、前記第二の弁に挟まれるサンプルループを含むことを特徴とする請求項４又は５記載の装置。
【請求項７】
超臨界流体と溶剤とを含有する移動相を生成する移動相生成手段と、目的の物質を含有する試料を移動相に注入するための試料注入装置と、目的の物質を分離するためのカラムとを有する超臨界流体クロマトグラフィー装置において、
前記試料注入装置は、請求項４〜６のいずれか一項に記載の試料注入装置であることを特徴とする超臨界流体クロマトグラフィー装置。
【請求項８】
前記カラムによって分離された目的の物質を含有し、超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から目的の物質を取り出すための取り出し部をさらに有することを特徴とする請求項７に記載の超臨界流体クロマトグラフィー装置。
【請求項９】
前記超臨界流体の超臨界状態が解除された移動相から、超臨界流体を形成していた成分をガスとして回収して前記移動相生成手段に供給するガス回収手段をさらに有することを特徴とする請求項７又は８に記載の超臨界流体クロマトグラフィー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−５８１４６（Ｐ２００６−５８１４６Ａ）
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４０７８８（Ｐ２００４−２４０７８８）
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【出願人】（０００００２９０１）ダイセル化学工業株式会社 (1,236)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２０日（２００４．８．２０）
【出願人】（０００００２９０１）ダイセル化学工業株式会社 (1,236)
【Ｆターム（参考）】
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