CN110064229A - 制备色谱装置 - Google Patents

Abstract

本发明所涉及的制备色谱装置，其包括：时间上分离试样中的成分并使洗脱物洗脱的色谱柱(14)；取得该洗脱物的吸光度光谱A(λ)的检测器(15)；以及馏分收集器(16)，其基于该吸光度光谱A(λ)，实时制作色谱S(t)，基于该色谱S(t)从所述洗脱物划分目标成分，所述制备色谱装置包括：峰值区间判定部(171)，其基于所述色谱S(t)，判定所述目标成分的色谱峰值是否出现；微分值判定部(172)，其根据所述吸光度光谱A(λ)，求出该波长微分d(A(λ))/dλ在所述目标成分的吸光度具有极大值或极小值的已知波长λ₀上的值即微分光谱值A’(λ₀)＝d(A(λ))/dλ|_λ＝λ0，并判定该微分光谱值A’(λ₀)的绝对值是否在规定值以下；以及馏分收集器控制部(173)，其在被判定为所述目标成分的色谱峰值出现，且被判定为所述微分光谱值A’(λ₀)的绝对值在所述规定值以下的时间段，对馏分收集器(16)进行控制，以使该洗脱物划分。

Description

制备色谱装置

本申请为下述申请的分案申请：

原申请的申请日：2013年03月04日

原申请的申请号：201380074156.8(PCT/JP2013/055852)

原申请的发明名称：制备色谱装置

技术领域

本发明涉及一种对通过色谱柱从液体或气体的试样分离的特定的成分的液体或气体进行划分提取的制备色谱装置。

背景技术

已知有利用液相色谱仪或气相色谱仪对试样所包含的一至多个成分进行划分提取的、所谓的制备色谱装置。在这些制备色谱装置中，基于试样中的目标成分的保持时间，通过仅以规定时间对从色谱柱洗脱出的洗脱物进行划分提取的馏分收集器，从试样中分离出该目标成分的洗脱物，。在这样的制备色谱装置中，对目标成分的洗脱物进行划分的时机通过手动或自动来决定。

在可以准备较大量的试样的情况下，对该试样进行预备色谱分析来制作色谱，操作者观察该色谱来决定划分的时机即可。然而，例如在试样仅有少量的情况或试样高价且贵重的情况下，不能进行预备色谱分析，必须通过1次色谱分析进行划分。

专利文献1中记载有以下制备色谱装置：边进行以规定的时间间隔结束划分并切换到下一次划分这样的时间划分，边进行在检测出色谱的峰值的开始点时开始划分，在检测出峰值结束点时结束该划分并切换至下一次划分这样的基于峰值检测的划分。由此，能够对被检测出峰值的成分进行可靠地划分，且对没有被检测出峰值的微量的成分也能在多次进行的时间划分中的某一个进行划分。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2010-014559号公报

发明内容

发明要解决的课题

在进行上述那样的划分的情况下，试样中的不同成分的保持时间差异足够大的话，则能够高纯度地划分目标成分。然而，在包含各种各样成分的试样的情况下，包含有具有相当接近目标成分的保持时间的保持时间的其他的成分(杂质)的情形也较多，在这样的情况下，多种成分的峰值重叠。在这种情况下，目标成分以外的杂质混入了划分出的洗脱物。

本发明所要解决的课题在于，提供一种即使包含具有接近目标成分的保持时间的保持时间的其他的成分(杂质)，也能够不混入杂质地划分目标成分的制备色谱装置。

用于解决课题的手段

为了解决上述课题而成的本发明所涉及的一种制备色谱装置，其包括：时间上划分试样中的成分并使洗脱物洗脱的色谱柱；取得该洗脱物的吸光度光谱A(λ)的检测器；以及馏分收集器，其基于该吸光度光谱A(λ)，实时制作色谱S(t)，基于该色谱S(t)从所述洗脱物划分目标成分，所述制备色谱装置的特征在于，包括：

a)峰值区间判定部，其基于所述色谱S(t)，判定所述目标成分的色谱峰值是否出现；

b)微分值判定部，其根据所述吸光度光谱A(λ)，求出其波长微分d(A(λ))/dλ在所述目标成分的吸光度具有极大值或极小值的已知波长λ₀处的值即微分光谱值A’(λ₀)＝d(A(λ))/dλ|_λ＝λ0，并判定该微分光谱值A’(λ₀)的绝对值是否在规定值以下；以及

c)馏分收集器控制部，其在被判定为所述目标成分的色谱峰值出现，且被判定为所述微分光谱值A’(λ₀)的绝对值在所述规定值以下的时间段，对所述馏分收集器进行控制，以使该洗脱物划分。

采用本发明所涉及的制备色谱装置的话，峰值区间判定部基于实时制作的色谱S(t)，依次判定与目标成分对应的色谱峰值是否出现。另外，“实时”并不限定于色谱S(t)的制作与吸光度光谱A(λ)的取得是同时的，也包括不对制备造成阻碍的范围内的时间。色谱S(t)可以基于位于与目标成分对应的吸光度光谱的峰值内的特定的波长λ_i的吸光度A(λ_i)而制作，也可以基于吸光度光谱A(λ)的与波长λ相关的积分值来制作。从数据处理的负载的观点来看，理想的是基于特定波长λ_i的吸光度A(λ_i)来制作色谱S(t)。与目标成分对应的色谱S(t)的峰值是否出现的判定能够基于以往使用的方法来进行，例如如专利文献1所记载的那样，基于该时刻t＝t_a的S(t_a)是否超过规定的阈值、或者t＝t_a的S(t)的曲线的斜率是否超过规定的值来进行。

微分值判定部在每次取得所述吸光度光谱A(λ)时，求出所述波长λ₀(以下，称为“吸光极值波长”)的微分光谱值A’(λ₀)，依次判定该微分光谱值A’(λ₀)的绝对值是否在规定值以下。在此，取得吸光度光谱A(λ)的频率可以与为了制作色谱S(t)而取得吸光度光谱A(λ)的频率相同，可以比它小。吸光极值波长λ₀是目标成分的吸光度具有极大值或极小值的波长，根据目标成分的不同而不同。在此，通常的试样的吸光度有在短波长侧变强的倾向，因此目标成分的吸光度有时不仅具有极大值，还具有极小值。以下，为了简单，主要对利用吸光度取极大值的情况下的吸光极值波长λ₀进行说明，吸光度取极小值的情况也是同样。

某时间中洗脱物不含有杂质的话，目标成分以外的成分产生的光谱不重叠于吸光度光谱A(λ)，因此微分光谱值A’(λ₀)理想变为0。然而，由于存在测定误差等的影响，A’(λ₀)的绝对值在某程度的范围内(所述规定值以下)时，也可以视为洗脱物不含有杂质。另一方面，若洗脱物含有杂质的话，杂质产生的光谱重叠于目标成分产生的光谱，微分光谱值A’(λ₀)的绝对值具有比所述规定值大的值。因此，依次判定微分光谱值A’(λ₀)的绝对值是否在规定值以下意味着判定该时刻的洗脱物是否包含杂质。由此，在本发明中，即使是目标成分和杂质的保持时间接近、色谱峰值的分离困难的情况下，也能够判别杂质的有无。

馏分收集器控制部在通过峰值区间判定部判定与目标成分对应的色谱峰值出现，且，通过微分值判定部判定微分光谱值A’(λ₀)的绝对值在规定值以下(即，洗脱物不含有杂质)的时间段，控制馏分收集器，以使洗脱物划分。由此，能够划分不包含杂质的目标成分。

在基于所述特定波长λ_i的吸光度A(λ_i)来制作色谱S(t)的情况下，如上所述，通常的试样的吸光度有在短波长侧变强的倾向，因此理想的是，该特定波长λ_i为比目标成分的吸光极值波长λ₀短的波长，但并不限定于此。

本发明中，上述色谱仪可以是液相色谱仪、气相色谱仪的任一种。上述检测器典型的是使用如光电二极管阵列那样能够同时对大量波长进行检测的多通道型检测器，但也可以使用带有波长扫描的紫外可见分光光度计、红外分光光度计、近红外分光光度计、荧光分光光度计等。

所述微分值判定部也可以求出吸光度光谱A(λ)的波长微分d(A(λ))/dλ的值变为0的波长λ_a，在此基础上判定该波长是否与所述波长λ₀一致，以此替代对所述波长λ₀的微分光谱值A’(λ₀)是否为0进行判定。若λ_a＝λ₀的话，则意味着洗脱物不包含杂质。然而，与所述情况同样，由于存在测定误差等的影响，若λ_a和λ₀之差的绝对值在规定值以下的话，则可以视为洗脱物不含有杂质。另一方面，λ_a和λ₀之差的绝对值比规定值大的话，则意味着洗脱物包含杂质。

即，具有这样的微分值判定部的制备色谱装置，其包括：时间上划分试样中的成分并使洗脱物洗脱的色谱柱；取得该洗脱物的吸光度光谱A(λ)的检测器；以及馏分收集器，其基于该吸光度光谱A(λ)，实时制作色谱S(t)，基于该色谱S(t)从所述洗脱物划分目标成分，所述制备色谱装置的特征在于，包括：

a)峰值区间判定部，其基于所述色谱S(t)，判定所述目标成分的色谱峰值是否出现；

b)微分值判定部，其根据所述吸光度光谱A(λ)，求出其波长微分d(A(λ))/dλ的值变为0的波长λ_a，判定该波长λ_a与所述目标成分的吸光度具有极大值或极小值的已知波长λ₀之差的绝对值是否在规定值以下；以及

c)馏分收集器控制部，其在被判定为所述目标成分的色谱峰值出现，且被判定为波长λ_a与波长λ₀之差的绝对值在所述规定值以下的时间段，对所述馏分收集器进行控制，以使所述洗脱物划分。

发明的效果

根据本发明所涉及的制备色谱装置，即使包含具有接近目标成分的保持时间的保持时间的其他的成分(杂质)，也能够不混入杂质地划分目标成分。

附图说明

图1是本发明所涉及的制备色谱装置的一实施例即制备LC装置的概略结构图。

图2是吸光度光谱A(λ)的示意图(a)、及从吸光度光谱A(λ)得到的色谱S

(t)的示意图(b)。

图3是将目标成分x和杂质成分y各自的吸光度分开表示的一个实例的图。

图4是示出色谱上的目标成分x及杂质成分y的峰值曲线、这些峰值曲线重叠的混合峰值曲线、目标成分x及杂质成分y的洗脱区间、以及本实施例的制备色谱装置中的目标成分x的制备区间的图。

图5是示出将目标成分x和杂质成分y各自的吸光度光谱在波长方向上进行微分的微分光谱的图。

图6是示出本实施例的制备色谱装置的动作的流程图。

图7是示出变形例的制备色谱装置的动作的流程图。

具体实施方式

使用图1～图7，对本发明所涉及的制备色谱装置的实施例进行说明。

实施例

(1)本实施例的制备色谱装置的结构

本实施例的制备色谱装置是使用了液相色谱仪(LC)的制备LC装置。如图1所示，该制备LC装置10通过送液流路19依序连接流动相容器11、送液泵12、注射器13、色谱柱14、检测器15以及馏分收集器16。又，制备LC装置10具有基于从检测器15得到的数据来控制馏分收集器16用的控制部17。

在制备LC装置10中，流动相容器11所积存的流动相被送液泵12吸引，并以一定流量通过注射器13流向色谱柱14。在注射器13中，向流动相中注入试样。试样随着流动相被导入色谱柱14，在通过色谱柱14期间在时间方向上被分离并洗脱。检测器15在本实施例中为紫外分光光度计，包括发出测定光的紫外光源151、洗脱液流过的流动池152、包含衍射光栅等的分光器153、光电二极管阵列154及吸光度光谱生成部155。从紫外光源151发出的测定光通过流过流动池152的洗脱液中，此时受到洗脱液所包含的成分所特有的波长的吸收。该透射光被分光器153波长色散，色散光在测定范围内的波长被光电二极管阵列154同时检测出。由此，得到透射光的各波长的信号强度光谱I(λ)。在吸光度光谱生成部155中，存储分析开始时得到的信号强度光谱I₀(λ)，从每时每刻得到的信号强度光谱I(λ)生成吸光度光谱A(λ)＝log(I₀(λ)/I(λ))，从检测器15输出该信号。

通过了检测器15的洗脱液的总量(或也可以是一部分)被导入馏分收集器16。馏分收集器16包括：电磁阀161；容纳大量容器的容器架162；被设置于电磁阀161的下游侧的、滴下洗脱液的分配喷嘴163；以及通过使分配喷嘴163在双轴方向上移动来切换提取洗脱液的容器的驱动部164。电磁阀161的开闭及基于驱动部164的分配喷嘴163的移动通过后述的控制部17来控制。

控制部17包括峰值区间判定部171、微分值判定部172、以及馏分收集器控制部173，通过CPU及软件来实现。

峰值区间判定部171从检测器15取得吸光度光谱A(λ)，基于该吸光度光谱A(λ)实时制作色谱S(t)，在此基础上依次判定是否出现与目标成分对应的色谱峰值。在本实施例中，判定时当t＝t_a位于横跨目标成分的保持时间(已知)的前后的规定的时间范围内，S(t_a)超过阈值时，判定为与目标成分对应的色谱峰值出现。微分值判定部172每次从检测器15取得吸光度光谱A(λ)的信号时，依次求得已知的吸光极值波长λ₀的微分光谱值A’(λ₀)，并依次判定微分光谱值A’(λ₀)的值是否为0。

馏分收集器控制部173在通过峰值区间判定部171判定为色谱峰值出现，且，通过微分值判定部172判定为微分光谱值A’(λ₀)为0的时间段，控制馏分收集器16，以使该洗脱物划分。具体来说，进行上述判定之前使分配喷嘴163移动至制备目标成分用的容器上，在进行上述判定时，对电磁阀161进行控制使其打开。又，没有满足所述判定的条件时，馏分收集器控制部173控制电磁阀161使其关闭。

(2)判断洗脱物中的杂质的有无的原理

使用图2～图5，对利用本实施例的制备LC装置10的微分值判定部172中的数据处理，判断洗脱物中的杂质的有无的原理进行说明。

图2的(a)是具有时刻t、波长λ及吸光度A这三个量纲的三维色谱数据的示意图。三维色谱数据中，特定的时刻t＝t_a的吸光度S和波长λ的关系符合该时刻t的吸光度光谱A(λ)(图2的(a)中的曲线)。又，在本实施例中，特定的波长λ＝λ_i的吸光度S和时刻t的关系符合该波长λ_i的色谱S(t)(图2的(b))。在本实施例中，利用吸光度光谱A(λ)，如以下那样对杂质的有无进行判断。

目前，考虑目标成分x和杂质成分y这两个成分被包含于试样的情况。图3是将目标成分x和杂质成分y各自的吸光度光谱分开表示的一个实例的图。如图所示，通常，与吸光度峰值的顶点(极大点)相对应的波长(吸光极大值波长)对不同物质来说是不同的。又，吸光度有在短波长侧变强的倾向，因此吸光度光谱有时在极大点的短波长侧出现谷底(极小点)。

图4是示出色谱上的目标成分x和杂质成分y各自的峰值曲线的一个实例、以及这些峰值曲线重叠的状态即混合峰值曲线的图。由所测定的吸光度光谱实际得到的色谱为混合峰值曲线。目标成分x和杂质成分y的保持时间相当接近，根据混合峰值曲线，难以判断杂质成分y在哪个时间段是否与洗脱物混合。

因此，在本实施例中，为了判定杂质成分y的混入的有无，如下所述，使用吸光度光谱的波长微分即微分光谱。图5是示出将图3所示的各成分的吸光度光谱在波长方向上进行微分而得到的微分光谱的图。在波长方向上，在波长光谱的曲线上升的情况下，微分光谱的值为正，在波长光谱的曲线下降的情况下，微分光谱值为负，在吸光度峰值的极大点及极小点，微分光谱值为0。在本实施例中，目标成分x的吸光极大值波长、即微分光谱值在从正值变为负值的状况下变为0的波长设为λ₀。

如上所述，通常吸光极大值波长对不同物质来说是不同的，如图所示，杂质成分y的吸光极大值波长与目标成分x的吸光极大值波长λ₀不同，又，目标成分x的吸光极大值波长λ₀的杂质成分y的微分光谱值具有不为0的值。因此，洗脱物仅含有目标成分x(不含有杂质成分y)的情况下，对于吸光极大值波长λ₀所测定的微分光谱值理想为0。另一方面，洗脱物不仅含有目标成分x也含有杂质成分y的情况下，对于吸光极大值波长λ₀所测定的微分光谱值示出不为0的值。

因此，在本实施例中，对于目标成分x的吸光极大值波长λ₀，依次(每时每刻)求出微分光谱值A’(λ₀)，并判定该微分光谱值A’(λ₀)是否为0，由此判定在该时刻洗脱物是含有杂质成分y(A’(λ₀)≠0)还是不含有杂质成分y(A’(λ₀)＝0)。然而，考虑到测定误差等的影响，微分光谱值A’(λ₀)的绝对值在某程度的范围内的情况下，也可以判断在该时刻洗脱物不含有杂质成分y。并且，在本实施例中，按照该判定方法，仅在洗脱物不含有杂质成分y的时间段，进行目标成分x的制备(图4的“制备区间”)。

另外，到此为止将与吸光度峰值的极大点对应的波长作为吸光极大值波长进行了说明，将与吸光度峰值的极小点对应的波长作为吸光极小值波长来使用也是同样。

(3)本实施例的制备色谱装置的动作流程

使用图6的图表，对本实施例的制备LC装置10的动作流程进行说明。制备LC装置10重复执行步骤S1～S7，直至满足步骤S7的条件为止。以下对该重复的动作的1个循环进行说明。

首先，峰值区间判定部171从检测器15取得吸光度光谱A(λ)(步骤S1)，将当前时刻(设t＝t_a)的波长λ＝λ_i的吸光度作为t_a时的色谱S(t)的值S(t_a)，追加于到目前为止得到的色谱S(t)，由此制作当前时刻t_a为止的色谱S(t)(步骤S2)。随后，峰值区间判定部171基于得到的S(t)，通过上述的方法，判定当前时刻是否为目标成分的峰值期间(步骤S3)。在此，若当前时刻是目标成分的峰值期间的话，进入步骤S4，当前时刻不是目标成分的峰值期间的话，回到步骤S1，再次执行至此说明了的至步骤S3为止的动作。

接下来，微分值判定部172基于当前时刻所得到的吸光度光谱A(λ)，求出吸光极大值波长(或者吸光极小值波长)λ₀的微分光谱值A’(λ₀)(步骤S4)，判定该微分光谱值A’(λ₀)是否为0(步骤S5)。

在步骤S5中，判定微分光谱值A’(λ₀)为0的情况下，进入步骤S6-1，如上所述，馏分收集器控制部173执行将洗脱液作为目标成分的溶液进行制备的操作。在此，在至前一次为止的循环中已执行完该制备的操作的情况下，在步骤S6-1仅维持该操作。步骤S6-1的动作结束后，进入步骤S7。

另一方面，步骤S5中判定微分光谱值A’(λ₀)不为0的情况下，进入步骤S6-2。在步骤S6-2中，馏分收集器控制部173执行必要的操作，从而不将洗脱液作为目标成分的溶液进行制备。即，如果在该时刻，为制备期间的话，电磁阀161关闭，如果不在制备期间的话，则维持原来的状态。步骤S6-2的动作结束后，进入步骤S7。

在步骤S7中，判定是否自操作的开始经过规定时间。对于已知的目标成分，由于自色谱柱的流出结束的时间也是已知的，因此将该结束时间设为所述规定时间即可。没有经过规定时间的话，回到步骤S1，再次执行到此为止的操作，经过了规定时间的话，操作结束。

(4)第一变形例

本发明不限定于上述实施例。在上述实施例中，微分值判定部172判定目标成分x的吸光极大值波长λ₀的微分光谱值A’(λ₀)是否为0，但也可以进行以下那样的判定代替上述判定。

如上所述，通常，杂质成分y的吸光极大值波长(或吸光极小值波长。以下相同。)与目标成分x的吸光极大值波长λ₀不同(图5)。因此，洗脱物仅含有目标成分x(不含有杂质成分y)的情况下，该洗脱物的吸光度光谱A(λ)的波长微分A’(λ)＝d(A(λ))/dλ的值对于该吸光极大值波长λ₀为0。另一方面，洗脱物不仅含有目标成分x也含有杂质成分y的情况下，该洗脱物的A’(λ)对于波长λ₀以外的波长变为0。

因此，如图7所示，微分值判定部172也可以求出吸光度光谱A(λ)的波长微分A’(λ)的值变为0的波长λ_a(步骤S4A)，在此基础上判定波长λ_a是否与波长λ₀一致(步骤S5A)。并且，若波长λ_a与波长λ₀一致，则执行上述步骤6-1，若波长λ_a与波长λ₀不一致，则执行上述步骤6-2即可。另外，考虑测定误差等，波长λ_a与波长λ₀的差的绝对值在某程度的范围内时也可以执行上述步骤6-1。

(5)另一变形例

在上述实施例中，使用具有光电二极管阵列的紫外分光光度计作为检测器15，但也可以使用进行波长扫描的紫外分光光度计，在该情况下，无法同时取得波长光谱，需要扫描的时间。又，对于检测器15，也可以使用红外分光光度计检测器、分光荧光检测器等的利用其他方法的检测器。

又，在上述实施例中，对制备液相色谱仪装置进行了说明，但对将气体的试样作为对象的气相色谱仪也可以是同样的结构。另外，采用气相色谱仪的情况下，检测器15理想的是采用红外分光光度计或近红外分光光度计。

符号说明

10：制备LC装置

11：流动相容器

12：送液泵

13：注射器

14：色谱柱

15：检测器

151：紫外光源

152：流动池

153：分光器

154：光电二极管阵列

155：吸光度光谱生成部

16：馏分收集器

161：电磁阀

162：容器架

163：分配喷嘴

164：驱动部

17：控制部

171：峰值区间判定部

172：微分值判定部

173：馏分收集器控制部

19：送液流路。

Claims (4)

1.一种制备色谱装置，其包括：时间上分离试样中的成分并使洗脱物洗脱的色谱柱；取得该洗脱物的吸光度光谱A(λ)的检测器；以及馏分收集器，其基于该吸光度光谱A(λ)，实时制作色谱S(t)，基于该色谱S(t)从所述洗脱物划分目标成分，所述制备色谱装置的特征在于，包括：

a)峰值区间判定部，其基于所述色谱S(t)，判定所述目标成分的色谱峰值是否出现；

b)微分值判定部，其根据所述吸光度光谱A(λ)，求出其波长微分d(A(λ))/dλ在所述目标成分的吸光度具有极大值或极小值的已知波长λ₀处的值即微分光谱值A’(λ₀)＝d(A(λ))/dλ|_λ＝λ0，并判定该微分光谱值A’(λ₀)的绝对值是否在规定值以下；以及

c)馏分收集器控制部，其在被判定为所述目标成分的色谱峰值出现，且被判定为所述微分光谱值A’(λ₀)的绝对值在所述规定值以下的时间段，对所述馏分收集器的电磁阀进行控制使其打开，以使该洗脱物划分。

2.一种制备色谱装置，其包括：时间上分离试样中的成分并使洗脱物洗脱的色谱柱；取得该洗脱物的吸光度光谱A(λ)的检测器；以及馏分收集器，其基于该吸光度光谱A(λ)，实时制作色谱S(t)，基于该色谱S(t)从所述洗脱物划分目标成分，所述制备色谱装置的特征在于，包括：

a)峰值区间判定部，其基于所述色谱S(t)，判定所述目标成分的色谱峰值是否出现；

b)微分值判定部，其根据所述吸光度光谱A(λ)，求出其波长微分d(A(λ))/dλ的值变为0的波长λ_a，判定该波长λ_a与所述目标成分的吸光度具有极大值或极小值的已知波长λ₀之差的绝对值是否在规定值以下；以及

c)馏分收集器控制部，其在被判定为所述目标成分的色谱峰值出现，且被判定为波长λ_a与波长λ₀之差的绝对值在所述规定值以下的时间段，对所述馏分收集器的电磁阀进行控制使其打开，以使所述洗脱物划分。

3.如权利要求1或2所述的制备色谱装置，其特征在于，

基于位于与所述目标成分对应的吸光度光谱的峰值内的特定的波长λ_i的吸光度A(λ_i)，制作所述色谱S(t)。

4.如权利要求3所述的制备色谱装置，其特征在于，

所述波长λ_i比所述波长λ₀短。