CN101191790A - 液体色谱分析装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可消除由机械误差引起的测量结果的偏差的液体色谱分析装置。根据本发明，预先求出液体色谱仪的洗提液到达时间(T)。洗提液到达时间(T)是由泵混合的洗提液到达检测器为止的时间。在运转液体色谱仪时，在开始梯度输液后经过了相当于洗提液到达时间(T)的时间时，开始向洗提液注入试样。在从向洗提液注入试样开始经过了规定时间之后，开始收集从检测器输出的数据。

Description

液体色谱分析装置

技术领域

本发明涉及一种液体色谱分析装置，尤其涉及适合执行以多成分同时分析为目的的梯度洗脱法的液体色谱分析装置。

背景技术

在液体色谱分析装置中，进行混合每种微升级别的多个溶液来进行提供的梯度输液。所谓梯度输液是指使多个溶液的混合比与时间一起连续或者阶段性地进行变化，同时连续地输送对一定流量的混合液的技术。通常，输送2个溶液的混合液。

近年来，存在同时运转多个液体色谱分析装置，生成大量的测量结果，然后进行目的成分分析的情况。此时，当在装置之间存在机械误差时，在测量结果中包含由机械误差引起的偏差。根据具有这样的偏差的测量结果无法得到正确的分析结果。

因此，在使用液体色谱分析装置的测量结果进行目的成分的分析时，需要降低由测量结果中包含的机械误差引起的偏差。

在专利文献1(特开2002-243712号公报)中公开了与梯度洗脱法的混合比率的偏差有关的修正方法。

[专利文献1]：特开2002-243712号公报

发明内容

专利文献1中记载的技术是与单个泵中的混合比率的偏差有关的修正方法，并没有消除由液体色谱分析装置的机械误差引起的测量结果偏差的功能。

本发明的目的在于提供一种可消除机械误差引起的测量结果的偏差的液体色谱分析装置。

根据本发明，预先求出液体色谱仪的洗提液到达时间T。洗提液到达时间T是使用泵进行混合的洗提液到达分析柱为止的时间。在运转液体色谱仪时，在开始梯度输液后经过了相当于洗提液到达时间T的时间时，开始向洗提液中注入试样。在刚刚开始向洗提液中注入试样之后或者经过了规定时间之后，开始对检测器输出的数据进行收集。

根据本发明，可以消除由机械误差引起的测量结果的偏差。

附图说明

图1表示本发明的液体色谱分析装置的结构例。

图2表示本发明的液体色谱仪的结构例。

图3表示本发明的液体色谱分析装置的运转顺序。

图4表示本发明的液体色谱分析装置的运转方法的例子。

图5表示本发明的使用了柱后衍生化法的高速液体色谱的结构例。

图6表示本发明的液体色谱分析装置的自动采样器的结构例。

图7表示本发明的液体色谱分析装置的运转方法的仿真结果。

图8表示本发明的液体色谱分析装置的间隙体积设定画面的例子。

图9表示不设定间隙体积时的实验结果。

图10表示设定了间隙体积时的实验结果。

11、11a、11b洗提液容器；12、12a、12b泵；13结合部；14混合器；15自动采样器；16分析柱；17恒温柱箱；18检测器；19废液容器；20清洗液容器；21结合部；22反应旋管；23反应旋管单元；24反应泵；25反应液容器；100数据处理装置；101系统控制部；102分析设备控制部；103参数存储部；104数据处理部

具体实施方式

参照图1对本发明的液体色谱分析装置的概要进行说明。本例的液体色谱分析装置具有：液体色谱仪10和数据处理装置100。液体色谱仪10具有泵12、自动采样器15、恒温柱箱17、检测器18等。数据处理装置100具有系统控制部101和数据处理部104。系统控制部101具有分析设备控制部102和参数存储部103。

以下，参照图2以及图5对液体色谱仪10的详细内容进行说明。这里，对数据处理装置100进行说明。

分析设备控制部102从参数存储部103输入参数，对泵12发送控制信号，进行梯度输液。梯度输液根据预先生成的梯度程序来进行。参数存储部103对梯度输液开始时间、试样注入开始时间、洗提液到达时间等进行存储，对于这些将在后面进行说明。数据处理部104处理检测器18的输出，并生成分析结果。

此外，虽然在图1中没有表示，但本例的液体色谱分析装置具有用于用户输入数据以及命令的输入装置、和显示用于输入间隙体积的间隙体积设定画面的显示装置。在图8中表示间隙体积设定画面的例子。

参照图2对本发明的液体色谱分析仪的结构例进行说明。本例的液体色谱仪具有：2个洗提液容器11a、11b、2个泵12a、12b、结合部13、混合器14、自动采样器15、分析柱16、作为分析柱16的恒温装置的恒温柱箱17、检测器18、废液容器19、以及清洗液容器20。在2个洗提液容器11a、11b中存放有不同的洗提液。泵12a、12b是用于梯度输液的泵，可以一边使2个洗提液的混合比率变化一边定量输液。2个洗提液容器11a、11b中存放的洗提液由2个泵来抽出，并发送到结合部13。2个洗提液在结合部13被混合。从结合部13向混合器14发送一定流量的混合液。混合液经由混合器14，由此被混合。

从混合器14输出的洗提液被输送到自动采样器15。在自动采样器15中，将试样注入到洗提液中。注入了试样的洗提液被输送到分析柱16。利用分析柱16对试样中包含的成分进行分离。分析柱16通过恒温柱箱17始终保持在一定温度。通过检测器18来检测由分析柱16分离出的成分。在废液容器19中存放来自检测器18的废液。自动采样器15利用存放在洗净液容器20内的洗净液进行清洗。

在此，通过以下公式定义液体色谱仪的洗提液到达时间。

T＝DV/F.R.    公式1

T：洗提液到达时间(s)

DV：间隙体积(uL)

F.R.：泵流量(Flow Rate)(uL/s)

间隙体积DV是从结合部13到分析柱16的洗提液路径的全部体积。例如，当把混合器14的体积设为Vm、将配管的体积设为Vp时，DV＝Vm+Vp。泵流量是来自泵的洗提液的混合液的流量。2个泵洗提液到达时间T是在洗提液填充了从结合部13到分析柱16的路径的状态下，从结合部13输出的洗提液到达分析柱16为止的时间。洗提液到达时间T是由新的洗提液完全置换填充在从结合部13到分析柱16的路径中的洗提液为止的时间。

间隙体积DV以及泵流量F.R.是对每个液体色谱仪决定的一定值。因此，难以正确地求出间隙体积DV，但可以实际测量洗提液到达时间。

首先，假设液体色谱分析装置的标准装置。使用标准装置求出洗提液到达时间。将其称为标准洗提液到达时间To。然后，关于在实际分析中使用的液体色谱分析装置，求出洗提液到达时间。将其设为T1。通过以下公式求出用于分析的液体色谱分析装置的洗提液到达时间的偏差。

ΔT＝T1-To

当假定泵流量F.R.在全部装置中为一定值时，该偏差ΔT与间隙体积DV的偏差对应。即，偏差ΔT表示该液体色谱分析装置的机械误差。通过消除该偏差ΔT的影响可以得到没有误差的测量数据。

参照图3对本发明的液体色谱分析装置的运转方法进行说明。这里，以3个液体色谱分析装置的运转为例进行说明。第1液体色谱分析装置具有机械误差，将其洗提液到达时间设为T1。第2液体色谱分析装置是没有机械误差的液体色谱分析装置，即标准装置。将标准洗提液到达时间设为To。第3液体色谱分析装置具有机械误差，将其洗提液到达时间设为T2。在此，T1＜To＜T2。即，第1液体色谱分析装置的洗提液到达时间T1比标准洗提液到达时间To小，第2液体色谱分析装置的洗提液到达时间T2比标准洗提液到达时间To大。

预先求出这些洗提液到达时间T1、T2以及标准洗提液到达时间To。

图3是这些液体色谱分析装置的运转时序图。该时序图包括：时间轴300、液体色谱仪的运转301、梯度输液302、自动采样器进行的试样注入303～305、以及数据收集306～308。如图所示，在时刻t1开始液体色谱仪的运转。即，使泵12a、12b动作，提供洗提液。但是在该时刻还没有开始梯度输液。因此，从泵12a、12b仅提供1个洗提液。例如，提供第1洗提液。第1洗提液通过结合部13、混合器14、自动采样器15、分析柱16，流入检测器18。如此，由第1洗提液填充从结合部13到检测器18的路径。然后，在时刻t2开始梯度输液。从2个泵12a、12b以一定的流量提供2个洗提液的混合液。该混合液是对第1洗提液以规定的比率混合了第2洗提液的混合液。第2洗提液对于第1洗提液的混合比率随着时间的经过而增加。即使2个洗提液的混合比率变化，但流量仍一定。然后，通过自动采样器15将试样注入到洗提液中。以下，对3种情况进行说明。

首先，对第1液体色谱分析装置的情况进行说明。如线304所示，在从梯度输液的开始时刻t2经过了时间T1的时刻t3，开始由自动采样器15进行试样注入。在时刻t3，通过梯度输液得到的2个洗提液的混合液正好到达检测器18。然后，如线307所示，在时刻t6对检测器18输出的数据进行收集。

然后，对第2液体色谱分析装置，即标准装置的情况进行说明。如线303所示，在从梯度输液的开始时刻t2经过了时间T₀的时刻t4，开始由自动采样器15进行试样注入。在时刻t4，通过梯度输液得到的2个洗提液的混合液正好到达检测器18。然后，如线306所示，在时刻t7收集从检测器18输出的数据。

对第3液体色谱分析装置的情况进行说明。如线305所示，在从梯度输液的开始时刻t2经过了时间T2的时刻t5，开始由自动采样器15进行试样注入。在时刻t5，通过梯度输液得到的2个洗提液的混合液正好到达检测器18。然后，如线308所示，在时刻t8收集从检测器18输出的数据。

如此，在本例中，根据洗提液到达时间来决定梯度输液的开始时刻。因此，可消除表示液体色谱分析装置的机械误差的洗提液到达时间的偏差。因此，从检测器18输出的数据不受机械误差的影响。

参照图4，对本发明的液体色谱分析装置的运转方法进行说明。在步骤S101，求出用于分析的液体色谱分析装置的洗提液到达时间T1。在步骤S102，开始该液体色谱分析装置的运转。最初，不进行梯度输液。因此，对1个洗提液进行输液。这里，对第1洗提液进行输液。当第1洗提液通过结合部13、混合器14、自动采样器15、分析柱16，流入检测器18时，在步骤S103开始梯度输液。对第1洗提液以规定的比率附加第2洗提液。即使2个洗提液的混合比率变化，但流量仍一定。在步骤S104，当从梯度输液开始经过了时间T1时，开始由自动采样器向洗提液注入试样。在步骤S105，在开始注入试样的同时，或者经过了规定的时间时，开始收集来自检测器的输出数据。

参照图5对本发明的液体色谱分析装置的其它结构例进行说明。本例的液体色谱仪是使用了柱后衍生化法的高速液体色谱仪。本例的液体色谱仪具有：2个洗提液容器11a、11b、2个泵12a、12b、结合部13、混合器14、自动采样器15、分析柱16、作为分析柱16的恒温装置的恒温柱箱17、检测器18、废液容器19、清洗液容器20、结合部21、具有反应旋管22的反应旋管单元23、反应泵24、以及反应液容器25。

本例的液体色谱仪与图2所示的例子相比，分析柱16之后的处理不同。在本例中，存放在反应液容器25中的反应液由反应泵24提供给结合部21。在结合部21混合由分析柱16分离的成分和由反应泵24提供的反应液。混合液被输送到反应旋管22。混合液在通过反应旋管22的过程中，分离成分与反应液完全反应，并生成反应生成物。该反应生成物由检测器18进行检测。

在本例中，间隙体积DV是从结合部13到分析柱16的洗提液的路径的全部体积。例如，当把混合器14的体积设为Vm、将配管的体积设为Vp时，DV＝Vm+Vp。

参照图6对自动采样器15的概要进行说明。自动采样器15具有注入阀60和采样环路70。注入阀60具有6个端口61～66。第1端口61与混合器14连接，第2端口62与分析柱16连接。第3端口63与第6端口66之间通过采样环路70来连接。从第4端口64通过未图示的探针(needle)注入清洗液或试样。第5端口65与排泄管连接。

如图6A所示，当开始液体色谱仪的运转时，连接第2端口62和第3端口63，连接第4端口64和第5端口65，连接第6端口66和第1端口61。因此，从混合器14提供的洗提液经由第1端口61、第6端口66、采样环路70、第3端口63、第2端口62，输送到分析柱15。另一方面，来自探针的清洗液从第4端口64导入从第5端口65排出至排泄管。因此，在此状态下，没有注入试样的洗提液通过自动采样器15。

如图6B所示，然后，对采样环路填充试样。连接第1端口61和第2端口62，连接第3端口63和第4端口64，连接第5端口65和第6端口66。因此，从混合器14提供的洗提液经由第1端口61以及第2端口62，输送到分析柱15。来自探针的试样从第4端口64注入，经由第3端口63导入采样环路70，经由第6端口66以及第5端口65排出至排泄管。

如此，当由试样填充了采样环路70时，如图6A所示，对阀进行切换。从混合器14提供的洗提液经由第1端口61以及第6端口66，导入采样环路70。采样环路70内的试样由洗提液压出，经由第3端口63以及第2端口62导入分析柱16。

图7表示由液体色谱分析装置得到的氨基酸分析的仿真结果。图7A是利用现有的运转方法得出的分析结果，图7B是利用本发明的运转方法得出的分析结果。在这些图表中，横轴是保持时间，纵轴是来自检测器的信号强度。保持时间是在开始进行数据收集之后经过的时间。

图7A上侧的图表是由具有机械误差的液体色谱分析装置得出的分析结果，图7A下侧的图表是没有机械误差的液体色谱分析装置，即标准装置得出的分析结果。如图所示，在由具有机械误差的液体色谱分析装置得出的分析结果中，与由标准装置得出的分析结果相比，峰值出现的保持时间延迟了0.4min。其原因在于在具有机械误差的液体色谱分析装置中，机械误差即间隙体积DV比标准装置的间隙体积DV大。

图7B上侧的图表是由具有机械误差的液体色谱分析装置得出的分析结果，图7B下侧的图表是没有机械误差的液体色谱分析装置，即标准装置得出的分析结果。如图所示，由具有机械误差的液体色谱分析装置得出的分析结果与由标准装置得出的分析结果相比，峰值出现的保持时间延迟了0.1min。即，与图7A的情况相比，峰值出现的时刻的延迟小。其原因在于在具有机械误差的液体色谱分析装置中，调整了自动采样器的试样注入时间。

图8表示在本发明的液体色谱分析装置的显示装置中显示的间隙体积设定画面的例子。在图示的间隙体积设定画面中，在先行梯度中标记了勾号，在间隙体积中设定了300微升。将在此设定的间隙体积代入公式1，求出洗提液到达时间。根据洗提液到达时间设定梯度输液的开始时刻。

参照图9以及图10进行说明。图9表示利用不设定间隙体积的现有的方法得到的实验结果，图10表示利用设定间隙体积的本发明的方法得到的实验结果。实验条件如下所示。

试样稀释溶剂：氰化甲烷

试样的注入量：100ppm 5μL

检测器：UV247nm(高耐压半微量比色皿，响应0.01s、SP10ms)

图9A以及图10A表示梯度程序。在现有的方法与本发明的方法中使用同一梯度程序。梯度程序的条件如下所示。

A：水

B：氰化甲烷

温度：40℃

流量：1.2mL/min

如图所示，最初，水与氰化甲烷的比为65∶35，但是在1分钟后变化为5∶95。

图9B以及图10B是测量结果的图表，图9C以及图10C是测量结果的峰值数值。在图9B以及图9C所示的现有方法和图10B以及图10C所示的本发明的方法中对峰值出现的时间进行比较。在本发明的方法中与现有方法相比，峰值出现的时间早。如图9B以及图9C所示，在现有的方法中第9个峰值出现的时间是1.2min。另一方面，如图10B以及图10C所示，在本发明的方法中第9个峰值出现的时间是0.93min。因此，当使用本发明的分析方法时，可缩短分析时间。

此外，在图9C所示的现有方法与图10C所示的本发明的方法中对峰值宽度进行比较。当对图9C右端栏所示的使用现有方法得到的峰值宽度(半值宽度)和图10C右端栏所示的使用本发明的方法得到的峰值宽度(半值宽度)进行比较时可知，在本发明的方法中与现有方法相比，峰值宽度窄。即，根据本发明可以得到分离精度高的效果。

以上对本发明的例子进行了说明，但本发明并非限定于上述例子，对于本领域技术人员来说容易理解在权利要求记载的发明范围内可进行各种变更。

根据本发明，可以使用软件的数据处理上的调节参数来补偿与梯度洗脱法的时间延迟有关的硬件的死体积(dead volume)的机械误差，可以抑制峰值保持时间等系统之间的机械误差。

Claims (15)

1.一种液体色谱分析装置，具有进行按照随时间变化的比率提供多个洗提液的梯度输液的泵；在洗提液中注入试样的自动采样器；以及对试样中含有的成分进行分离的分析柱，其特征在于，

预先测定由所述泵输送的洗提液到达所述分析柱为止的洗提液到达时间，在开始梯度输液后经过了与所述洗提液到达时间相当的时间时，从所述自动采样器向洗提液注入试样。

2.根据权利要求1所述的液体色谱分析装置，其特征在于，

在刚刚开始利用所述自动采样器来注入试样之后或者经过了规定的时间之后，开始数据的收集。

3.根据权利要求1所述的液体色谱分析装置，其特征在于，

当将所述泵的流量设为F.R.，将作为从所述泵的出口到所述分析柱的入口的流路的全部体积的间隙体积(Dwell volume)设为DV时，通过以下公式来表示所述洗提液到达时间。

T＝DV/F.R.

T：洗提液到达时间(s)

DV：间隙体积(μL)

F.R.：泵流量(Flow Rate)(μL/s)

4.根据权利要求1所述的液体色谱分析装置，其特征在于，

所述自动采样器具有注入阀和采样环路，通过切换所述注入阀将试样注入洗提液。

5.根据权利要求1所述的液体色谱分析装置，其特征在于，

具有检测器，其对利用所述分析柱分离出的成分进行检测。

6.根据权利要求5所述的液体色谱分析装置，其特征在于，

具有数据处理部，其收集来自所述检测器的输出数据。

7.根据权利要求6所述的液体色谱分析装置，其特征在于，

所述数据处理装置具备存储有所述洗提液到达时间的参数存储部。

8.根据权利要求1所述的液体色谱分析装置，其特征在于，

具有对由所述泵提供的洗提液进行混合的混合器。

9.根据权利要求1所述的液体色谱分析装置，其特征在于，

设有对利用所述分析柱分离出的成分提供反应液的反应液泵；以及对所述成分和所述反应液进行混合的反应旋管。

10.根据权利要求1所述的液体色谱分析装置，其特征在于，

具有用于用户输入数据以及命令的输入装置以及显示用于输入间隙体积的间隙体积设定画面的显示装置，所述间隙体积设定画面设有输入用于用户进行设定的间隙体积的栏。

11.一种试样分析方法，利用液体色谱分析装置来分析试样，其特征在于，包括如下步骤：

测定从所述泵输出的洗提液经由自动采样器到达分析柱为止的洗提液到达时间的步骤；

启动所述泵，使洗提液经由所述自动采样器流到所述分析柱的洗提液供给步骤；

利用泵开始进行按照随时间变化的比率提供多个洗提液的梯度输液的梯度输液开始步骤；以及

在开始所述梯度输液后经过了与所述洗提液到达时间相当的时间时，开始利用所述自动采样器注入试样的试样注入开始步骤。

12.根据权利要求11所述的试样分析方法，其特征在于，

包括在使用所述自动采样器刚刚开始注入试样后或者经过了规定时间时，收集数据的数据收集开始步骤。

13.一种液体色谱仪，具有进行按照随时间变化的比率提供多个洗提液的梯度输液的多个泵；在洗提液中注入试样的自动采样器；使用来自该自动采样器的洗提液对试样中含有的成分进行分离的分析柱；以及对该分析柱分离出的成分进行检测的检测器，其特征在于，

预先测定从所述泵输出的洗提液经由所述自动采样器到达所述分析柱为止的洗提液到达时间，在使用所述泵开始梯度输液后经过了与所述洗提液到达时间相当的时间时，开始使用所述自动采样器注入试样。

14.根据权利要求13所述的液体色谱仪，其特征在于，

在刚刚开始使用所述自动采样器注入试样后或经过了规定的时间之后，开始收集来自所述检测器的数据。

15.根据权利要求13所述的液体色谱仪，其特征在于，

设有对使用所述分析柱分离出的成分提供反应液的反应液泵；以及对所述成分和所述反应液进行混合的反应旋管，利用所述检测器对从所述反应旋管流出的反应生成物进行检测。

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