JP6801779B2 - 分取液体クロマトグラフ - Google Patents

Description

本発明は、分析カラムを用いて試料を成分ごとに分離し、分離された試料成分をフラクションコレクタにより分画捕集する分取液体クロマトグラフに関するものである。

高速液体クロマトグラフを始めとする液体クロマトグラフを利用して、試料の含まれる複数の成分を分離して採取する分取液体クロマトグラフが知られている（例えば、特許文献１参照。）。分取液体クロマトグラフは、移動相を送液する送液装置や分析カラム、検出器等を備えたクロマトグラフ部と、そのクロマトグラフ部の後段側に設けられたフラクションコレクタ、及びこれらの動作を制御する制御装置を備えている。フラクションコレクタはクロマトグラフ部の検出器の信号に基づいて動作するように構成されており、分析カラムによって時間的に分離された試料成分がフラクションコレクタによって分画捕集される。

特開２０１２−１９３９９９号公報

分取液体クロマトグラフでは、一度に大量の試料を分析流路中へ注入して成分ごとに分離することが求められる。しかし、分析流路中へ一度に注入することができる試料の量には限りがあり、その上限値はポンプ流量やカラム性能によって変わる。したがって、その上限値を超える量の試料が存在する場合には、同一試料を分割して複数回にわたって分析流路中へ注入するということが行われる。

試料を分割して複数回注入を行なう場合、ユーザは、試験的に試料注入を行なってピークの出現位置を確認し、各注入により出現するピーク位置が重ならないような試料注入のタイミングとなるように、注入プログラムを作成する必要があった。また、ユーザが注入プログラムを作成する場合、各注入の時間間隔を長くしすぎてしまうと、分取サイクルタイムに要する時間が長くなってしまう。

そこで、本発明は、同一試料についての分析流路への注入動作を複数回にわたって実行する場合に、各注入動作のタイミングを規定する注入プログラムが容易に作成されるようにすることを目的とするものである。

本発明に係る分取液体クロマトグラフは、移動相を送液する送液装置と、前記送液装置によって送液される移動相が流れる分析流路と、前記分析流路中に試料を注入する試料注入部と、前記分析流路上における前記試料注入部よりも下流において試料を成分ごとに分離する分析カラムと、前記分析流路上における前記分析カラムよりも下流において前記分析カラムにより分離された試料成分を検出する検出器と、前記検出器の出口側において、前記検出器を経た試料成分を捕集するためのフラクションコレクタと、少なくとも前記試料注入部の動作を制御する制御装置と、を備えたものである。前記制御装置は、分析対象試料について予め作成された設定用クロマトグラムを保持する設定用クロマトグラム保持部と、前記分析対象試料について、前記試料注入部による前記分析流路への注入動作を複数回にわたって実行する複数回注入モードでの注入回数が設定されたときに、各注入動作で注入される前記分析対象試料のクロマトグラムのピークが別の前記注入動作において注入される前記分析対象試料のクロマトグラムのピークと重ならないように、前記各注入動作が実行されるタイミングを規定する注入プログラムを前記設定用クロマトグラムに基づいて作成するように構成された注入プログラム作成部と、を備えている。

前記注入プログラム作成部の好ましい態様は、先に実行される前記注入動作で注入される前記分析対象試料のクロマトグラムの最後のピークとその直後に実行される前記注入動作で注入される前記分析対象試料のクロマトグラムの最初のピークとの間の時間間隔が所定の時間間隔となるように、前記注入プログラムを作成するように構成されているものである。「最後のピーク」とはクロマトグラムにおいて最も出現時間の遅いピークを意味し、「最初のピーク」とはクロマトグラムにおいて最も出現時間の早いピークを意味する。

上記の「所定の時間間隔」は、先に注入される試料のクロマトグラムの最後のピークとその直後に注入される試料のクロマトグラムの最初のピークの出現時間が重ならないようにするためのマージンとしての意味をもつものである。このマージンは、固定値（デフォルト値）であってもよいし、ユーザが任意に設定した値であってもよい。この「マージン」が短ければ短いほど、すべての注入動作が完了するまでに要する時間が短くなる。しかし、実際の分析時のピークの出現位置は、室温などの分析条件の変動によって、予め作成された設定用クロマトグラム上における出現位置から前後することがあり得るため、上記のマージンが短すぎる（例えば、０秒）とピークの出現時間が重なってしまうという事態も生じ得る。そのため、上記の「所定の時間間隔」は、ピークの出現時間の変動を加味して設定されていることが好ましい。

本発明の分取液体クロマトグラフでは、少なくとも試料注入部の動作を制御する制御装置が、分析対象試料について予め作成された設定用クロマトグラムを保持する設定用クロマトグラム保持部と、複数回注入モードでの注入回数が設定されたときに、各注入動作で注入される分析対象試料のクロマトグラムのピークが別の注入動作において注入される分析対象試料のクロマトグラムのピークと重ならないように、各注入動作が実行されるタイミングを規定する注入プログラムを設定用クロマトグラムに基づいて作成するように構成された注入プログラム作成部と、を備えているので、ユーザが注入回数を設定するだけで注入プログラムが自動的に作成されるようになる。これにより、ユーザが予備的な分析で得られたクロマトグラムを確認しながら注入プログラムを作成する必要がなくなり、複数回注入モードで試料注入を行なう際のユーザの設定作業が簡略化される。

分取液体クロマトグラフの一実施例を示す概略流路構成図である。 同実施例の制御装置の構成を概略的に示すブロック図である。 同実施例の複数回注入モード選択時の動作を示すフローチャートである。 設定用クロマトグラムの一例である。 作成された注入プログラムによって得られると想定されるクロマトグラムの一例である。

以下、本発明の分取液体クロマトグラフの一実施例について、図面を用いて説明する。

図１に分取液体クロマトグラフの構成を概略的に示す。

この分取液体クロマトグラフは、分析流路２において移動相を送液する送液装置４、分析流路２中に試料を注入する試料注入部６、試料を成分ごとに分離する分析カラム８、分析カラム８で分離された試料成分を検出する検出器１０、分析カラム８で分離された試料成分を分画して捕集するフラクションコレクタ１２、及びこの分取液体クロマトグラフ全体の動作制御を行なう制御装置１４を備えている。

試料注入部６は分析流路２上における送液装置４の下流に設けられている。試料注入部６は、試料を自動的に採取して送液装置４からの移動相が流れる分析流路２中に試料を注入するように構成されたオートサンプラである。分析流路２上における試料注入部６の下流に分析カラム８が設けられている。試料注入部６によって注入された試料は、送液装置４からの移動相によって分析カラム８へ搬送され、成分ごとに分離される。

分析流路２上における分析カラム８の下流に検出器１０が設けられており、分析カラム８で分離された試料成分が検出器１０で得られる検出波形においてピークとして表れる。フラクションコレクタ１２は検出器１０の後段側に設けられている。フラクションコレクタ１２の動作は制御装置１４によって制御される。

制御装置１４は、送液装置４、試料注入部６、分析カラム８の温度調節を行なうカラムオーブン（図示は省略）、及びフラクションコレクタ１２の動作制御を行なう。制御装置１４は、この分取液体クロマトグラフ専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータによって実現される。

フラクションコレクタ１２は、検出器１０から流出する移動相のうち、所望の試料成分を含む部分を分画して捕集することができる構成であればいかなる構成のものであってもよい。例えば、フラクションコレクタ１２は、検出器１０の出口からの流路が流路切替バルブに接続され、その流路切替バルブの切替えによって所望の試料成分を含む移動相を個別の容器へ導くように構成されたものであってもよい。また、フラクションコレクタ１２は、検出器１０の出口からの流路が移動式のプローブに接続され、所望の試料成分を含む移動相がプローブの先端から個別の容器へ滴下されるように、プローブを移動させるように構成されたものであってもよい。

制御装置１４は、検出器１０で得られる信号波形から所望の（ユーザによって指定された分画捕集対象の）試料成分に相当するピークを検出し、そのピーク部分に相当する移動相が分画捕集されるように、フラクションコレクタ１２の動作を制御する。制御装置１４は、検出器１０で得られる信号波形から所望の試料成分に相当するピークを検出するために、ピークの開始点と終了点をそれぞれ検出するためのしきい値である分取パラメータを保持している。

この分取液体クロマトグラフは、試料の注入方式に関するモードとして複数回注入モードを選択することができる。複数回注入モードは、同一の試料を複数に分割して複数回にわたって分析流路２中へ注入する方式を実行するモードである。複数回注入モードは、分析対象試料の量が、試料注入部６が分析流路２中に一度に注入することができる量の上限値を超えているような場合に選択される。

複数回注入モードが選択されると、試料注入部６は、分析対象試料を分析流路２中へ注入する注入動作を設定された回数だけ実行する。制御装置１４は、ユーザが複数回注入モードを選択し、その注入回数を設定したときに、試料注入部６による各注入動作のタイミングを規定する注入プログラムを自動的に作成する機能を有する。

制御装置１４の有する機能について、図２を用いて説明する。

制御装置１４は、クロマトグラム作成部１６、設定用クロマトグラム保持部１８、分取パラメータ保持部２０、ピーク判定部２２、注入モード選択部２４、ピーク範囲算出部２６及び注入プログラム作成部２８を備えている。制御装置１４には、例えばキーボードやマウスなどの入力部３０と、液晶ディスプレイなどの表示部３２が接続されている。ユーザは入力部３０を介して必要な情報を制御装置１４へ入力することができる。表示部３２には、例えば検出器１０からの信号に基づいて作成されたクロマトグラムなど、種々の情報が表示される。

クロマトグラム作成部１６は、検出器１０からの信号に基づいて、試料のクロマトグラムを作成するように構成されている。通常、試料成分の分画捕集を行なう前に、対象となる試料を分析流路２（図１を参照。）に注入し、その試料の予備的な分析を行なってクロマトグラムを作成する。予備的な分析においてクロマトグラム作成部１６により作成されたクロマトグラムは、設定用クロマトグラムとして設定用クロマトグラム保持部１８に保持される。設定用クロマトグラム保持部１８は、設定用クロマトグラムを保持しておくための記憶領域である。

設定用クロマトグラムは、分画捕集対象の試料成分のピークを検出するためのしきい値である分取パラメータを設定するために使用されるほか、後述する注入プログラムの作成にも使用される。分取パラメータ保持部２０は、設定された分取パラメータを保持しておくための記憶領域である。

ピーク判定部２２は、分取パラメータ保持部２０に保持されている分取パラメータを用いて、設定用クロマトグラムや実際の分析で取得されたクロマトグラムにおけるピークの開始点及び終了点をそれぞれ判定し、ピークを検出するように構成されている。

注入モード選択部２４は、ユーザに試料の注入モードを選択させるように構成されている。注入モードとして、試料（同一試料）の全量を１回の注入動作によって分析流路２（図１参照。）中へ注入する通常注入モードと、試料を複数に分割して複数回の注入動作によって分析流路２中へ注入する複数回注入モードがある。注入モード選択部２４は、ユーザが複数回注入モードを選択したときに、さらにその注入回数をユーザに設定させるように構成されている。制御装置１４はユーザにより設定された回数の注入動作によって試料の全量を分析流路２中へ注入するように、試料注入部６の動作を制御する。

ピーク範囲算出部２６は、後述する注入プログラムの作成に用いられる設定用クロマトグラムにおけるピーク範囲Ｔｐを算出するように構成されている。ピーク範囲Ｔｐとは、設定用クロマトグラムに現れているピークのうち、最も出現時間の早い最初のピークの開始点が検出されてから最も出現時間の遅い最後のピークの終了点が検出されるまでの時間を意味する。設定用クロマトグラムにおける各ピークの検出は、ピーク判定部２２が分取パラメータ保持部２０に保持されている分取パラメータを用いて行なう。

クロマトグラム作成部１６、ピーク判定部２２、注入モード選択部２４、ピーク範囲算出部２６及び注入プログラム作成部２８は、制御装置１４に設けられた演算素子がプログラムを実行することによって得られる機能である。

設定用クロマトグラムが、例えば図４の波形を示すものであったとすると、ピーク判定部２２によって１〜４のピークが検出されるので、ピーク範囲Ｔｐは、最初のピーク１の開始点が検出された時刻ｔ０から最後のピーク４の終了点が検出された時刻ｔ１までの間の範囲である。すなわち、
Ｔｐ＝ｔ１−ｔ０
である。

注入プログラム作成部２８は、ユーザが複数回注入モードを選択して注入回数を設定したときに、試料注入部６がどのようなタイミングで試料の各注入動作を実行するかを規定する注入プログラムを作成するように構成されている。注入プログラムは、ピーク範囲算出部２６によって算出されたピーク範囲Ｔｐを用い、各注入動作で注入される試料のクロマトグラムのピーク範囲Ｔｐが重ならないように作成される。具体的には、先に実施される注入動作で注入される試料のクロマトグラムの最後のピークの終了点と、その直後に実施される注入動作で注入される試料のクロマトグラムの最初のピークの開始点との間に一定の時間間隔Δｔが生じるように、各注入動作間の間隔（注入間隔）Ｔｉｎが決定される。

設定用クロマトグラムの各ピークの出現時間はあくまで予備的な分析を行なったときのデータであるため、実際の分析時の条件によって、設定用クロマトグラムの出現時間からずれるということがあり得る。時間間隔Δｔはそのようなずれが生じても、各注入動作で注入される試料のクロマトグラムのピーク範囲Ｔｐが重なることがないようにするためのマージンとしての意味合いをもつものである。このマージンΔｔは固定値であってもよいし、ユーザが任意に設定できるようになっていてもよい。

図４の設定用クロマトグラムを用いて注入プログラムを作成する場合、図５に示されているように、先に実施される注入動作で注入される試料のクロマトグラムの最後のピーク４の終了点の時刻ｔ１とその直後に実施される注入動作で注入される試料のクロマトグラムの最初のピーク１の開始点の時刻ｔ０との間に一定の時間間隔Δｔが生じるように注入間隔Ｔｉｎが算出される。先に実施される注入動作の注入時刻とその直後に実施される注入動作の注入時刻との時間間隔を算出された注入間隔Ｔｉｎに設定すると共に、ユーザ操作によって設定された注入回数に分割して同一試料注入動作が実行されるように、注入プログラムが自動的に作成される。上記の注入間隔Ｔｉｎは、
Ｔｉｎ＝Ｔｐ＋Δｔ
と表すことができる。

制御装置１４による注入プログラム作成動作について、図２とともに図３のフローチャートを用いて説明する。

ユーザが複数回注入モードを選択して注入回数を設定すると（ステップＳ１、Ｓ２）、設定用クロマトグラム保持部１８に保持された分析対象試料の設定用クロマトグラムが読み出される（ステップＳ３）。ピーク判定部２２は、読み出された設定用クロマトグラムに現れているピークを分取パラメータ保持部２０に保持されている分取パラメータを用いて検出する（ステップＳ４）。なお、当該ピークはユーザ操作によって適宜補正することもできる。

ピーク範囲算出部２６は、ピーク判定部２２によって検出されたピークのうち最初のピークの開始点の時刻と最後のピークの終了点の時刻との差を求めることにより、ピーク範囲を算出する（ステップＳ５）。注入プログラム作成部２８は、各注入動作で注入される試料のクロマトグラムのピーク範囲Ｔｐが重ならないように各注入動作間の時間間隔である注入間隔Ｔｉｎを算出し（ステップＳ６）、その注入間隔Ｔｉｎで設定された回数の注入動作が実行されるように注入プログラムを作成する（ステップＳ７）。

２ 分析流路
４ 送液装置
６ 試料注入部
８ 分析カラム
１０ 検出器
１２ フラクションコレクタ
１４ 制御装置
１６ クロマトグラム作成部
１８ 設定用クロマトグラム保持部
２０ 分取パラメータ保持部
２２ ピーク判定部
２４ 注入モード選択部
２６ ピーク範囲算出部
２８ 注入プログラム作成部
３０ 入力部
３２ 表示部

Claims (4)

1. 移動相を送液する送液装置と、
   前記送液装置によって送液される移動相が流れる分析流路と、
   前記分析流路中に試料を注入する試料注入部と、
   前記分析流路上における前記試料注入部よりも下流において試料を成分ごとに分離する分析カラムと、
   前記分析流路上における前記分析カラムよりも下流において前記分析カラムにより分離された試料成分を検出する検出器と、
   前記検出器の出口側において、前記検出器を経た試料成分を捕集するためのフラクションコレクタと、
   少なくとも前記試料注入部の動作を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   分析対象試料について予め作成された設定用クロマトグラムを保持する設定用クロマトグラム保持部と、
   同一の前記分析対象試料について、前記試料注入部による前記分析流路への注入動作を複数回に分割して実行する複数回注入モードが実行される場合に、各注入動作で注入される前記分析対象試料のクロマトグラムのピークが別の前記注入動作において注入される前記分析対象試料のクロマトグラムのピークと重ならないように、前記各注入動作が実行されるタイミングを規定する注入プログラムを前記設定用クロマトグラムに基づいて作成するように構成された注入プログラム作成部と、を備え、
   前記注入プログラム作成部は、先に実行される前記注入動作で注入される前記分析対象試料のクロマトグラムの最後のピークとその直後に実行される前記注入動作で注入される前記分析対象試料のクロマトグラムの最初のピークとの間の時間間隔が所定の時間間隔となるように、前記注入プログラムを作成するように構成されている、分取液体クロマトグラフ。
2. 前記設定用クロマトグラムにおける最初のピークの開始点が検出された時刻から最後のピークの終了点が検出された時刻までの時間間隔であるピーク範囲を算出するように構成されたピーク範囲算出部をさらに備え、
   前記注入プログラム作成部は、先に実行される前記注入動作の注入時刻とその直後に実行される前記注入動作の注入時刻との注入間隔を、前記ピーク範囲算出部によって算出された前記ピーク範囲に前記所定の時間間隔を加算した時間に設定するように構成されている請求項１に記載の分取液体クロマトグラフ。
3. 前記所定の時間間隔は、ピークの出現時間の変動を加味して設定されている、請求項１又は２に記載の分取液体クロマトグラフ。
4. 前記注入プログラム作成部は、前記複数回注入モードでの注入回数が設定されたときに、前記注入プログラムを前記設定用クロマトグラムに基づいて作成するように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の分取液体クロマトグラフ。
   

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