DE4213410A1

DE4213410A1 - Verfahren und vorrichtung zum sammeln der komponenten einer durch chromatographie zerlegten probe

Info

Publication number: DE4213410A1
Application number: DE4213410A
Authority: DE
Inventors: Mamoru Kikumoto
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1991-04-25
Filing date: 1992-04-23
Publication date: 1992-11-19
Also published as: JPH06138115A; US5350520A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung, um getrennt die Komponenten einer durch Chromato graphie zerlegten Probe zu sammeln.

Bei einem bekannten Verfahren zum Sammeln von unter Ver wendung eines Flüssigkeitschromatographen getrennten Pro benkomponenten wird der Arbeitsablauf in Übereinstimmung mit einem Ablauf- oder Zeitplan gesteuert, der auf der Grundlage der Zeit einer Probeninjektion und der Verweil zeiten der Komponenten einer Probe in einer solchen Weise vorgegeben wird, daß das Sammeln über eine Zeitspanne durch geführt wird, für welche angenommen wird, daß sich eine Probenkomponente von Interesse kontinuierlich vom Chroma tographen heraus löst. Da die Verweilzeit einer Probe sich mit der Temperatur, der Art der verwendeten mobilen Phase oder der Menge der injizierten Probe ändert, tritt mit einer großen Wahrscheinlichkeit eine Zeitverzögerung zwi schen dem Sammelvorgang und der Zeitspanne ein, während welcher die zu sammelnde Probenkomponente sich aus der Säule des Chromatographen heraus löst.

Um ein genaues Sammeln zu ermöglichen, sind verschiedene Verfahren vorgeschlagen worden. In einem von diesen verläßt man sich nicht nur auf den Zeitplan, der die Zeitspannen angibt, während welcher für die jeweiligen Probenkomponen ten deren Herauslösen angenommen wird, sondern auch darauf, daß die steigende Flanke einer Spitze an dem Chromatogramm erfaßt wird, welche kennzeichnend für eine tatsächlich sich herauslösende Probenkomponente ist, oder es wird geprüft, ob der Ausgang des Detektors des Chromatographen einen vor bestimmten Pegel überschreitet oder nicht, so daß das Sam meln der Probenkomponente von Interesse bei Bestätigung der tatsächlichen Elution der Probenkomponente von der chro matographischen Säule ausgeführt wird.

In einem anderen der bekannten Verfahren verläßt man sich nicht auf die Verweilzeit einer Probenkomponente von der Injektionszeit der Probe als einem Ausgangspunkt, sondern es wird eine spezifische Spitze, z. B. die erste Spitze an dem Chromatogramm, als ein Ausgangspunkt für den Ablaufplan verwendet, um dadurch die Zeitverzögerung zwischen der Ver weilzeit der Probenkomponente von Interesse und der Zeit des Sammelvorgangs zu vermindern.

Das oben erwähnte Verfahren nach dem Stand der Technik, das nicht nur die Verweilzeit einer Probenkomponente mit der Injektionszeit der Probe als einen Ausgangspunkt, son dern auch eine Bestätigung des Vorhandenseins der steigen den Flanke einer Spitze am Chromatogramm oder den Pegel des Ausgangs des Detektors des Chromatographen, um den Sammelvorgang der Probenkomponente von Interesse durchzu führen, verwendet, ist nicht brauchbar, wenn die Verweil zeit einer zu sammelnden Probenkomponente sich derart groß von derjenigen, die im Zeitplan vorgegeben ist, unter scheidet, daß keine Spitze während der Zeitspanne erfaßt wird, in welcher das Auftreten einer Spitze erwartet, wird.

Das Verfahren nach dem Stand der Technik, das einen Zeit plan verwendet, welcher an einer spezifischen Spitze am Chromatogramm beginnt, wird durch eine Verzögerung in der Verweilzeit nicht nachteilig beeinflußt. Da das Sammeln lediglich während einer vorbestimmten Zeitspanne bei Auf treten einer vorbestimmten Zeitspanne nach einer spezifi schen Spitze am Chromatogramm durchgeführt wird, kann das Verfahren nicht mit einer Änderung in der Menge der Proben komponente fertigwerden. Wenn die Menge einer zu sammelnden Probenkomponente groß ist, können die ansteigenden und ab fallenden Endabschnitte der Spitze nicht erfaßt werden. Wenn andererseits die Menge klein ist, so wird eine große Menge der mobilen Phase gesammelt, wodurch die Konzentration der gesammelten Probenkomponente herabgesetzt wird.

Es ist demzufolge die primäre Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Sammeln der zerlegten Komponenten eines Probenabflusses von einem Flüssigkeits chromatographen anzugeben, durch welche die oben herausge stellten Nachteile der herkömmlichen Vorrichtungen besei tigt werden.

Die vorliegende Erfindung verwendet einen Ablauf- oder Zeit plan, der mit einer spezifischen Spitze am Chromatogramm, die als Ausgangspunkt genommen wird, festgesetzt wird und solche Zeitbänder einer ersten Gruppe, wobei in jedem von diesen Spitzen erfaßt werden sollen, und solche Zeitbänder einer zweiten Gruppe, wobei in jedem von diesen Spitzen unbeachtet gelassen werden sollen, umfaßt, und wobei die Zeitbänder der ersten sowie zweiten Gruppe alternierend und aufeinanderfolgend auftreten sowie lediglich in den Zeitbändern der ersten Gruppe ein Sammeln einer Probenkompo nente durchgeführt wird, wenn eine Spitze erfaßt wird.

Das herkömmliche Verfahren, bei welchem ein Sammeln einer Probenkomponente in Übereinstimmung mit einem Zeitplan durch geführt wird, der an einer spezifischen Spitze gestartet wird, wird weniger als das Gegenstück durch eine große Än derung in der Verweilzeit einer Probenkomponente beein flußt. Da bei der vorliegenden Erfindung der Zeitplan mit einer spezifischen Spitze als Ausgangspunkt festgesetzt wird und solche Zeitbänder, in welchen ein Sammeln einer Probenkomponente ausgeführt wird, wie auch solche Zeitbän der, in welchen ein Sammeln einer Probenkomponente nicht durchgeführt wird, umfaßt, wird ein gleichartiger Vorteil erlangt. Jedoch kann mit dieser Anordnung allein, wenn die Menge einer Probenkomponente groß ist, die gesamte herausge löste Probenkomponente nicht gesammelt werden, und wenn die herausgelöste Menge klein ist, dann wird die Konzentra tion der gesammelten Probenkomponente aufgrund der ungewollt zur selben Zeit gesammelten mobilen Phase herabgesetzt.

In Übereinstimmung mit der Erfindung ist nicht vorgesehen oder beabsichtigt, daß der Zeitplan direkt die Zeit bestimmt, an welcher der Sammelvorgang begonnen oder beendet werden soll, sondern es sollen solche Zeitbänder festgesetzt wer den, während welcher eine Spitzenerfassung ausgeführt wird. Dadurch wird jeglicher nachteiliger Einfluß auf den Sammel vorgang eliminiert, wenn die Spitzenposition mehr oder weni ger verschoben oder wenn die Spitzenhöhe verändert wurde.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch das Prinzip der Funktionsweise gemäß der Erfindung;

Fig. 2 ein Blockbild einer Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 3 einen Flußplan zum Betrieb des Steuergeräts bei der Ausführungsform von Fig. 2;

Fig. 4 schematisch eine besondere Funktionsweise der Vor richtung gemäß der Erfindung.

Die Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 erläutert, die ein Chromatogramm zeigt, das in Echtzeit aufgetragen wird, wenn ein Chromatograph betrieben wird. In Fig. 1 bezeichnet T₀ die Zeit, bei welcher eine Probe in die Säule des Chroma tographen injiziert wird, während P₁ eine spezifische Spitze angibt, die die erste Spitze am Chromatogramm dieser Ausführungsform ist. Mit L ist ein Pegel zur Bestimmung des Vorhandenseins einer Spitze angegeben. Insbesondere wird dar auf entschieden, daß eine Spitze vorhanden ist, wenn der Ausgang vom Detektor des Chromatographen den Pegel über schreitet oder über diesem bleibt. Auf der ansteigenden Seite der Spitze P₁ übersteigt der Ausgang vom Detektor den Pegel L zur Zeit T₁, woraufhin ein Zeitplan oder Ablauf plan B ausgelöst wird, der eine erste Gruppe von Zeitbän dern E, die schraffiert dargestellt sind, und eine zweite Gruppe von Zeitbändern N, die als freie Felder dargestellt sind, umfaßt. Die Zeitbänder E und N sind abwechselnd ange ordnet. Spitzen werden in jedem der Zeitbänder E erfaßt, während Spitzen in jedem der Zeitbänder N unbeachtet gelas sen werden. Eine zweite Spitze P₂ erscheint im Zeitband N₁, in welchem Spitzen vernachlässigt werden sollen, so daß nichts unternommen wird. Eine dritte Spitze P₃ tritt im Zeitband E₁ in Erscheinung, in welchem Spitzen erfaßt werden sollen, so daß geprüft wird, ob der Ausgang vom De tektor den Pegel L überschreitet oder nicht. Während der Zeitspanne S, in welcher der Ausgang oberhalb des Pegels L verbleibt, wird der Ablauf von der Säule des Chromatogra phen gesammelt. Eine vierte Spitze P₄ tritt im Zeitband E₂, in welchem Spitzen erfaßt werden sollen, auf. Da die Spitze P₄ jedoch den Pegel L nicht überschreitet, wird dar auf entschieden, daß im Zeitband E₂ eine Spitze nicht vor handen ist, weshalb folglich ein Sammelvorgang nicht ausge führt wird. Die nächste Spitze P₅ tritt im Zeitband N₃ auf, in welchem Spitzen unbeachtet gelassen werden sollen, so daß kein Sammelvorgang ausgeführt wird. Da die nächste Spitze P₆ im Zeitband E₃ auftritt, wird für eine Zeit spanne S′ wie bei der Spitze P₃ ein Sammelvorgang durchge führt.

Ob Spitzen erfaßt oder unbeachtet gelassen werden sollen, hängt bei dem obigen Ausführungsbeispiel davon ab, ob der Ausgang des Detektors einen vorbestimmten Pegel überschrei tet oder nicht. Für die Spitzenermittlung kann irgendein bekanntes Verfahren zur Anwendung kommen. Beispielsweise kann ein Chromatogramm differenziert werden, und die Punk te, an denen der differenzierte Wert einen vorbestimmten positiven Pegel und einen vorbestimmten negativen Pegel überschreitet, können als ein Ausgangs- bzw. ein Endpunkt einer Spitze angesehen werden.

Die Fig. 2 zeigt schematisch die Ausgestaltung der Vorrich tung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform gemäß der Erfindung. Eine Pumpe 2 führt eine mobile Phase von einem Tank 3 in eine Chromatographiesäule 1. Eine Probe wird in den Chromatographen auf der Einlaßseite der Säule 1 mittels eines Injektors 4 eingebracht.

An der Auslaßseite der Säule 1 ist ein Detektor 5 vorgese hen, dessen Ausgang einem Steuergerät 6 zugeführt wird, welches ein Dreiwegeventil 1 so steuert, daß das Eluat von der Säule 1 zu einem aus einer Mehrzahl von Behältern 8 und alternativ zu einem Abflußtank 9 geleitet wird. Wenn unterschiedliche Probenkomponenten getrennt gesammelt wer den sollen, wird durch das Steuergerät 6 eine Austausch vorrichtung 10 betrieben, um den mit einer Komponente ge füllten Behälter gegen einen unterschiedlichen leeren der Behälter auszutauschen.

Die Fig. 3 zeigt einen Flußplan zur Arbeitsweise des Steuer geräts 6. Ein für einen angemessenen Betrieb der Vorrichtung vorbereiteter Zeit- oder Ablaufplan wird zuvor in das Steuer gerät eingegeben. Beispielsweise startet der Zeitplan zu der Zeit, da eine spezifische Spitze erfaßt wird, und er umfaßt eine Folge von Zeitbändern (2,8-2,6-3,0-2,6 3,0-4,0 . . .).

Das bedeutet, daß Spitzen für eine Zeitspanne von 2,8 min vom Ausgangspunkt aus erfaßt werden sollen, daß Spitzen für eine folgende Zeitspanne von 2,6 min unbeachtet gelas sen werden sollen, daß Spitzen für eine anschließende Zeit spanne von 3,0 min erfaßt werden sollen usw., so daß diese Zeitbänder, in welchen Spitzen erfaßt werden sollen, mit solchen abwechseln, in denen die Spitzen zu vernachlässigen sind.

Bei einer Injektion einer Probe in den Chromatographen be ginnt das Steuergerät 6 mit seinem Betrieb in Übereinstim mung mit dem oben angegebenen Zeitplan. Wenn eine erste Spitze, d. h. bei der in Rede stehenden Ausführungsform die spezifische Spitze, erfaßt wird, wird in das erste Zeitband des Zeitplans eingetreten und die Komponente der Probe, die die Spitze hervorruft, gesammelt, wobei das Ventil 7 die Säule 1 mit einem vorbestimmten aus den Behältern 8 verbindet. Wenn eine zweite Spitze auftritt (Schritt 1), wird geprüft, ob die zweite Spitze in dem Zeitband liegt, in welchem Spitzen erfaßt werden sollen, d. h., in welchem der Abfluß von der Säule gesammelt werden soll, oder ob sie in dem Zeitband liegt, in welchem Spitzen zu vernach lässigen sind, d. h., in welchem der Abfluß von der Säule abgeführt werden soll (Schritt 2). Wenn die Spitze in dem Zeitband, in welchem Spitzen erfaßt werden sollen, liegt, wird das Dreiwegeventil 7 betätigt, um die Säule mit dem nächsten der Behälter 8 zu verbinden, in welchem der Abfluß von der Säule 1, welcher der zweiten Spitze entspricht, gesammelt wird (Schritt 3). Wenn das Sammeln beendet worden ist, geht der Vorgang zum Schritt 1 zurück, wobei das Ventil 7 zum Abflußtank 9 umgeschaltet worden ist.

Auch wenn eine Spitze in dem Zeitband auftritt, in welchem Spitzen unbeachtet gelassen werden sollen (Schritt 2), so wird das Ventil 7 mit dem Abflußtank 9 in Verbindung gehal ten und der Vorgang zum Schritt 1 zurückgeführt.

Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist die spezifische Spit ze die erste Spitze. Jedoch muß die spezifische Spitze nicht notwendigerweise die erste Spitze am Chromatogramm sein, und sie braucht nicht erfaßt zu werden. Eine besonders mar kierte Spitze am Chromatogramm kann als eine spezifische Spitze gewählt werden. Ein Material, das eine angemessene oder geeignete Verweilzeit hat, kann der zu analysierenden Probe beigegeben werden, so daß die durch das beigegebene Material hervorgerufene Spitze als eine spezifische Spitze gewählt werden kann. Für eine Erfassung kann die spezifi sche Spitze als solche durch die Position oder Größenord nung der Spitze am Chromatogramm bestimmt werden. Da solch eine spezifische Spitze eine besonders markierte Höhe hat, kann ein spezifischer Pegel, der höher ist als der Pegel zur Erfassung der Probenkomponenten, die zu sammeln sind, zur Diskriminierung der spezifischen Spitze festgesetzt werden, so daß der Zeitplan von der Zeit ausgehen kann, wenn der Ausgang vom Detektor den spezifischen Pegel über schreitet, wobei der Ablauf von der Säule während des ersten Zeitbandes im Zeitplan nicht gesammelt wird.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, kann ein Zeitband N mit einer Breite Null, in welchem Spitzen unbeachtet gelassen werden sollen, zwischen zwei benachbarte Zeitbänder E eingesetzt werden, in welchen Spitzen erfaßt werden sollen, so daß bei diesem eingesetzten Zeitband N mit der Breite Null das Ventil 7 betätigt werden kann, um die Verbindung der Säule 1 von einem zu einem anderen der Behälter 8 umzuschal ten. Durch diese Anordnung ist es möglich, den Anfangsteil einer einzelnen Spitze oder Probenkomponente, die eine gerin gere Reinheit hat, und den verbleibenden Hauptteil von die ser, der eine höhere Reinheit hat, in getrennten Behältern zu sammeln.

Selbst wenn sich die Verweilzeiten oder Spitzenhöhen der Komponenten einer Probe, die durch einen Flüssigkeitschroma tographen zerlegt wird, in größerem Maß ändern, so ist es gemäß der Erfindung möglich, die Probenkomponenten ohne ein fehlerhaftes Sammeln, einen Verlust der gesammelten Komponenten oder eine Verminderung deren Konzentrationen akkurat zu sammeln.

Bei einem Verfahren und einer Vorrichtung zum getrennten Sammeln der Komponenten einer durch Chromatographie zerleg ten Probe wird ein Zeitplan verwendet, der von einer spe zifischen Spitze am Chromatogramm einer zu analysierenden Probe ausgeht. Dieser Zeitplan umfaßt Zeitbänder einer ersten Gruppe, wobei in jedem Band dieser Gruppe Spitzen erfaßt werden sollen, und Zeitbänder einer zweiten Gruppe, wobei in jedem Band dieser Gruppe Spitzen unbeachtet gelas sen werden sollen. Die Zeitbänder der ersten und zweiten Gruppe treten alternierend und aufeinanderfolgend auf. Es wird lediglich in den Zeitbändern der ersten Gruppe ein Sammeln einer Probenkomponente durchgeführt, während eine Spitze erfaßt wird.

Claims

1. Verfahren zum Sammeln der Komponenten einer durch Chroma tographie zerlegten Probe, das umfaßt:

a) Festsetzen eines Zeitplans, der von einer spezifischen Spitze am Chromatogramm einer Probe ausgeht, deren Kompo nenten getrennt gesammelt werden sollen, und welcher eine Folge von Zeitbändern einer ersten Gruppe, in deren jedem Spitzen am Chromatogramm erfaßt werden sollen, und eine Folge von Zeitbändern einer zweiten Gruppe, in de ren jedem Spitzen am Chromatogramm unbeachtet gelassen werden sollen, umfaßt, wobei die Zeitbänder der ersten und zweiten Gruppen alternierend und aufeinanderfolgend auftreten,
b) Einbringen der Probe in einen Chromatographen,
c) Erfassen der spezifischen Spitze, um den Zeitplan aus zulösen,
d) Erfassen einer Spitze am Chromatogramm der Probe in jedem der Zeitbänder der ersten Gruppe und
e) Sammeln der Komponente derjenigen Probe, die diese Spitze hervorruft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Spitze die erste Spitze am Chromatogramm ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Spitze eine Spitze an einer vorbestimm ten Position am Chromatogramm ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Spitze eine durch ein Material hervorge rufene Spitze ist, welches eine vorbestimmte Verweilzeit hat und zuvor der Probe zugegeben wurde.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Spitze eine vorbestimmte Höhe hat, die größer ist als diejenigen Spitzen, welche durch die Kom ponente der Probe hervorgerufen werden, und daß ein spezi fischer Erfassungspegel, der höher ist als derjenige für die Spitzen der Probenkomponenten, für die spezifische Spitze festgesetzt wird, so daß eine Spitze, die den spezi fischen Pegel überschritten hat, als die spezifische Spit ze identifiziert werden kann.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Zeitbänder der zweiten Gruppe zwischen zwei benachbarten Zeitbändern der ersten Gruppe eine Null- Breite hat, so daß, wenn eine sich über die zwei Zeit bänder, die durch das Zeitband mit Null-Breite abge grenzt sind, erstreckende Spitze auftritt, die zwei Teile einer einzigen Probenkomponente, welche die Spitze in den zwei Zeitbändern hervorruft, getrennt gesammelt werden.

7. Vorrichtung zum Sammeln der Komponenten einer durch einen Chromatographen zerlegten Probe, gekennzeichnet durch

a) eine Einrichtung (5) zur Erfassung der zerlegten Kom ponenten eines Probenablaufs von der Säule (1) des Chroma tographen,
b) ein Steuergerät (6), in welchem ein Zeitplan (B) fest gesetzt ist, wobei dieser Zeitplan einen Ausgangspunkt an einer spezifischen Spitze (P₁) am Chromatogramm der Probe hat und eine Folge von Zeitbändern (E) einer ersten Gruppe, in deren jedem Spitzen (P) am Chromatogramm er faßt werden sollen, sowie eine Folge von Zeitbändern (N) einer zweiten Gruppe, in deren jedem Spitzen am Chromato gramm vernachlässigt werden sollen, umfaßt, wobei die Zeitbänder der ersten und zweiten Gruppen alternierend und aufeinanderfolgend auftreten,
c) Aufnahmeeinrichtungen, die eine Mehrzahl von Behältern (8) zur Aufnahme einer jeden der Probenkomponenten in einem dieser Behälter umfassen,
d) eine Einrichtung (9) zur Abführung des Ablaufs von der Säule (1) und
e) durch das Steuergerät (6) gesteuerte Ventileinrich tungen (7), um den Auslaß der Säule (1) mit den Aufnahme einrichtungen (8) sowie alternativ mit der Einrichtung (9) zur Abführung des Ablaufs zu verbinden,
f) wobei bei Erfassen der spezifischen Spitze (P₁) durch die Erfassungseinrichtung (5) das Steuergerät (6) in Über einstimmung mit dem Zeitplan (B) arbeitet, um eine, Verbin dung der Säule (1) mit den Aufnahmeeinrichtungen (8) in jedem der Zeitbänder (E) der ersten Gruppe durch die Ven tileinrichtung (7) herbeizuführen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Spitze die erste Spitze am Chromatogramm ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Spitze eine Spitze an einer vorbestimmten Position am Chromatogramm ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Spitze eine durch ein Material hervorge rufene Spitze ist, welches eine vorbestimmte Verweilzeit hat und zuvor der Probe zugegeben wurde.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifische Spitze eine vorbestimmte Höhe hat, die größer ist als diejenigen Spitzen, die durch die Kom ponenten der Probe hervorgerufen werden, und daß ein spe zifischer Erfassungspegel, der höher als derjenige für die Spitzen der Probenkomponenten ist, für die spezifi sche Spitze festgesetzt wird, so daß eine Spitze, die den spezifischen Pegel überschritten hat, als die spezi fische Spitze identifiziert werden kann.

12. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eines (N) der Zeitbänder der zweiten Gruppe zwischen zwei benachbarten der Zeitbänder (E) der ersten Gruppe eine Null-Breite hat, so daß, wenn eine Spitze auftritt, die sich über die zwei Zeitbänder, welche durch das Zeitband der Null-Breite abgegrenzt sind, erstreckt, die zwei Teile der einzelnen Probenkomponente, welche diese Spitze in den zwei Zeitbändern hervorruft, getrennt gesammelt werden.