JP2006258732A - 液体クロマトグラフ分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 流路構成や、使用液の特性に応じた適切な条件での自動パージ動作を簡単に行うことのできる液体クロマトグラフ分析装置を提供する。
【解決手段】 パージ動作に係る種々のコマンドを含むマクロプログラムを格納するマクロ格納部２３２と、該マクロプログラムを読み出して、解析・実行するマクロ実行部２４、溶媒の特性に関する情報を記載した溶媒データベース２３１を設け、分析者が入力した情報や溶媒データベース２３１に記載された情報等に基づいて最適な条件値を決定し、該最適条件値による動作コマンドを含むマクロプログラムを作成するマクロ作成機能を設ける。また、該マクロプログラムは装置本体に設けたスイッチ２７を操作することによって即座に実行させることができるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、液体クロマトグラフ分析装置に関する。

液体クロマトグラフ分析装置においては、分析開始時や溶媒の交換を行った際に、配管内の液を置換したり、配管に混入した気泡を除去したりするためのパージ操作を行う必要がある。従来、このようなパージ操作を行う際には、分析用の主流路とパージ用の排出流路とを切り替えるための切り替えバルブを分析者が手動で操作する必要があった。このような手動によるパージ操作は分析者にとって煩雑であると共に、液体クロマトグラフによる完全自動分析を実現する上での大きな妨げとなっていた。

しかし、パージを行う際には、主流路で送液する流量と同程度か、それ以上の流量で送液を行う必要があるため、分析用の主流路とパージ用の排出流路を切り替えるための切り替えバルブを装置が自動的に切り替えるようにした場合、流路圧が圧力上限値に達してパージ中にシステムが停止してしまうおそれがある。そのため、これを防ぐために流路長や配管径を管理した専用のハードウェアを用いたシステムが開発されている（特許文献１）。

特開2001-255316号公報

しかし、上記のような専用のハードウェアを用いたシステムの場合、制御を単純化するために流路構成が限定されているという問題があり、分析目的に応じた所望の流路構成において自動パージを実現することは困難であった。また、このような専用のハードウェアを用いたシステムにおいては、自動的にパージできる流路とパージできない流路とが混在していた。

また、通常、液体クロマトグラフ分析装置においては、サンプル番号や分析順序、各サンプル毎の分析条件等を定義した分析ファイルが予め分析者によって作成され、該分析ファイルに従って各部を制御することにより、所望の手順及び条件での分析が実行される。従って、上記のような専用のハードウェアを備えていない一般的な液体クロマトグラフ分析装置であっても、このような機能を利用して、一連のサンプル分析の最初と最後にパージ用の動作コマンドを含む分析ファイルを作成し、これを実行することによってパージ動作を行うことは可能である。しかし、この場合のパージ動作は、あくまで分析の一部として行われるものであるため、分析者が必要に応じてパージ用コマンドを呼び出し、即座に実行させることはできなかった。また、パージ動作を行っている間についても測定データが生成されるため、不要な測定データを削除する手間が掛かると共に、該データの削除忘れ等の問題が生じることがあった。

また、溶媒としてイオン性化合物を溶解させた緩衝液を使用する分析では、２〜３液のグラジエントシステムを利用し、洗浄液として１〜２液を使用することが多い。このような場合、緩衝液を流路内にとどめたままシステムを長期に亘って放置すると、イオン性化合物が析出して流路が詰まったり、析出した結晶が駆動系のシールなどを傷つけたりすることがあり、更には配管が腐食してしまうおそれもある。そのため、通常、緩衝液を使用した後、分析を行わないときには、該緩衝液を非イオン系液に置換してから保管する。このとき、置換液に対するイオン性化合物の溶解度が低い場合には、直接置換を行うと該イオン性化合物が析出して流路に詰まるおそれがあるため、複数の液を使用したパージを行わなければならない。このとき、該複数液のパージ順序や混合比を分析者が適切に設定する必要があるが、これには一定の知識や注意が必要であり、熟練した分析者でなければ行うことができなかった。

更に、一般的なパージ動作においては、送液部の出口あるいは分析カラムの手前までの流路しか液置換を行うことができない。しかし、互いに混和しない性質の全く異なる液間での置換を行う場合には、直接置換では液を十分に置換することができないため、一旦全流路を両者の中間的な性質を有する液で置換した後に、目的の液に置換する必要がある。そのため、このような場合には、パージ動作の合間に全流路での通常送液動作が必要になることから液置換の自動化が困難であった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、流路長、配管径、及び流路数などの流路構成や、溶媒の特性に応じた適切な条件での自動パージ動作を簡単に行うことのできる液体クロマトグラフ分析装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係る液体クロマトグラフ分析装置は、固定相を充填したカラム内を、サンプル液を介挿させた液体移動相を通過させることにより、サンプル液中の成分を分離する液体クロマトグラフ分析装置において、
a) 分析者に所定の情報を入力させるための入力手段と、
b) 前記入力手段を用いて入力された情報を基に、高圧流路及び／又は低圧流路のパージ動作における操作手順及び各操作に係る条件値を定義したマクロプログラムを作成するマクロ作成手段と、
c) 前記マクロプログラムを格納するマクロ格納手段と、
d) 前記マクロ格納手段からマクロプログラムを読み出し、解析及び実行するマクロ実行手段と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の液体クロマトグラフ分析装置は、更に、
e) 高圧流路及び／又は低圧流路に設けられた圧力測定部と、
f) 上記入力手段を用いて入力された情報を基に、パージ動作における各操作に係る条件値を設定し、該条件値に従ってパージ動作を試行するパージ試行手段と、
g) 前記パージ試行手段による試行時における前記圧力測定部での測定結果を基に、前記条件値が適切であるか否かを判定する条件値判定手段と、
を備えたものとすることが望ましい。

また、本発明の液体クロマトグラフ分析装置は、更に、
h) 溶媒の特性に関する情報を記載した溶媒データベース
を備え、上記マクロ作成手段が、分析者が入力した情報及び該溶媒データベースに記載された情報に基づいて、パージ動作における最適な操作手順及び条件値を決定する機能を備えていることが望ましい。

更に、本発明の液体クロマトグラフ分析装置は、上記入力手段を、対話型ウィンドウによって分析者に所定の事項を入力させるウィザード機能を備えたものとするとより望ましい。

また、本発明の液体クロマトグラフ分析装置には、更に、
i) パージ動作の開始を指示するための機械的又はソフト的なスイッチ
を設け、分析者が該スイッチを操作することによって、上記マクロ実行手段による上記マクロプログラムの呼び出し、解析・実行を行えるようにすることが望ましい。

上記構成を有する本発明の液体クロマトグラフ分析装置によれば、パージ動作の際の流量、流量加速度、圧力上限値、流路切り替えバルブの制御等のパージ動作に係る種々のコマンドを含むマクロプログラムを予め作成し、該マクロプログラムを実行することで、サンプル分析とは別個にパージ動作を自動的に行うことができる。なお、このようなマクロプログラムはパージ対象となる流路の種類毎に作成してもよく、あるいは、各流路毎にパージ動作の手順及び条件を定義したコマンドを含むマクロプログラムを作成し、該マクロプログラムを実行することで複数種類の流路のパージを行うことができるようにしてもよい。

また、上記のように、圧力測定部、パージ試行手段、及び条件値判定手段を備えた構成とした場合、分析者が入力した情報に基づいて、パージ時の流量加速度などの適当な条件値を設定し、該条件値でパージ動作を行ってみて、その時の流路の圧力を基に該条件値が適切なものであるかを判定することができる。この場合、種々の流路構成を有するシステムにおいて、液体クロマトグラフ分析装置の流路長や配管径、使用溶液の種類によって決定される流路抵抗に合わせて最適な条件でのマクロプログラムの作成を容易に行うことができるようになる。

更に、上記のような溶媒データベースを備えた構成とした場合、分析者が入力した情報、及び溶媒データベースに記載された情報に基づいて、装置が自動的に最適な操作手順及び条件値を決定することができる。この場合、緩衝液の析出条件や溶媒間の混和性も考慮した、複数液によるパージ順序や溶媒の混合比率に関するコマンドを含むマクロプログラムを容易に作成することができるようになる。

更に、上記入力手段を、ウィザード機能を備えたものとした場合には、分析者はマクロ作成ウィザードを起動し、ウィンドウに表示される質問に対話形式で答えていくだけで上記のようなマクロプログラムを作成することができるようになる。

また更に、このようなパージ用のマクロプログラムを呼び出すための機械的・ソフト的スイッチを設けた場合には、必要に応じて分析者が該スイッチを操作することで、即座にパージ動作を実行させることができるようになる。

以下、実施例を用いて本発明を実施するための最良の形態について説明する。
［実施例］
図１は本実施例の液体クロマトグラフ分析装置の概略構成を示す。また、図２には本実施例の液体クロマトグラフ分析装置の流路構成の概略を示す。本実施例の液体クロマトグラフ分析装置は、大きく分けて、分析動作を行う分析部１０と該分析部１０の制御及び測定データの処理を行う制御／処理部２０から成る。

分析部１０は、図２に示すように、溶媒瓶３１ａ〜３１ｅや送液ポンプ３２ａ〜３２ｃ等から成る送液部１２、計量ポンプやサンプリングニードル等を備えたオートサンプラ３４から成る計量部１３、カラム３５及びカラムオーブン３６から成る分離部１４、分離部１４で時間的に分離された成分を検出するための検出器３７を備えた検出部１５、及び配管を洗浄するための洗浄ポンプ等から成る洗浄部１１を備えている。

なお、図２（ａ）は複数の溶媒瓶３１ａ、３１ｂのそれぞれに送液ポンプ３２ａ、３２ｂを備え、各ポンプ３２ａ、３２ｂの流量を制御することによって所定の混合比で溶媒の混合を行う高圧グラジエント方式のものであり、図２（ｂ）は、複数の溶媒瓶３１ｃ〜３１ｅと一つの送液ポンプ３２ｃを備え、各溶媒瓶３１ｃ〜３１ｅに設けられたバルブ３８ａ〜３８ｃの開閉時間を所定の周期で制御することで、所定の混合比で溶媒の混合を行う低圧グラジエント方式のものである。

送液ポンプ３２ａ〜３２ｃとオートサンプラ３４の間には電気的に制御可能な流路切り替えバルブ３３が設けられており、該切り替えバルブ３３によって分析用の主流路とパージ用の排出流路とを切り替えることができる。更に、送液ポンプ３２ａ〜３２ｃと切り替えバルブ３３の間には、圧力センサ３９が設けられている。なお、図２では分析用の高圧流路のみを図示したが、本発明の液体クロマトグラフ分析装置による自動パージは、このような高圧流路だけでなく、計量部や洗浄部等の低圧流路において各流路における主流路と排出流路の切り替えバルブを切り替えてパージを行う際にも適用することができる。

制御／処理部２０は、上記各部を制御する制御部２１と、検出部１５からの検出信号に基づいて所定の演算処理を行うデータ処理部２２、記憶部２３、及びマクロ実行部２４を備えている。制御部２１にはモニタ等の表示部２５、及びキーボードやマウス等から成る入力部２６が接続され、該入力部２６によって分析者の指示が制御部２１に送られる。

また、記憶部２３は、緩衝液の析出条件や各溶媒の粘度、溶媒間の混和性などの溶媒の特性に関する種々の情報を記載した溶媒データベース２３１、及びパージ動作に係る種々のコマンドを含むマクロプログラムを格納するマクロ格納部２３２を有している。マクロ実行部２４はマクロ格納部２３２からマクロプログラムを読み出して解析し、制御部２１に実行させる。なお、制御／処理部２０の機能は、所定のコンピュータプログラムを搭載した汎用コンピュータ等によって実現することができる。

上記制御部２１が送液部１２、計量部１３、又は洗浄部１１を制御することでパージ動作が行われる。制御部２１は、所望の流路（分析用高圧流路、又は計量部や洗浄部の低圧流路）に設けられた流路切り替えバルブを駆動して該流路を主流路からパージ用の排出流路へと切り替えた上で、送液ポンプや洗浄ポンプ、計量ポンプ等を駆動することによってパージ送液を行う。但し、このとき、高圧流路では流路圧が急激に上昇しないように所定の流量加速度で流量を増大させる必要がある。また、配管の詰まりなどで圧力が上がりすぎることがないように、システムの流路長や配管径・使用溶液の種類によって決定される流路抵抗に合わせた圧力上限値を設定し、これを越えた場合には、パージ送液を中止する必要がある。また更に、上記各流路のパージに際して、複数の液を使用する場合には、その順番や混合比率は液間の性質の違いを考慮して決める必要がある。

本実施例の液体クロマトグラフ分析装置において、このようなパージ動作に係る操作手順や各操作に係る条件値は、予め作成されたマクロプログラムによって定義される。該マクロプログラムには、例えば、流路に関連づけられたバルブの制御コマンド、パージ時の圧力上限値を設定するコマンド、パージ流量及び流量加速度を設定するコマンドが含まれる。また、複数の液によるパージを行う場合には、更に、その性質の違いを考慮して決定された最適なパージ順序や混合比率を設定するコマンドが該マクロプログラムに含まれる。なお、このような複数液によるパージ順序や混合比率の設定に際しては、分析者が入力した使用溶液の種類等に応じて、溶媒データベースに記載された緩衝液の析出条件や使用液の特性に関する情報を基に、装置が自動的に最適なパージ順序や混合比率を決定する。

本実施例の液体クロマトグラフ分析装置は、上記のようなマクロプログラムを作成するためのウィザード機能を備えている。マクロプログラムを作成する際には、分析者が入力部２６で所定の操作を行ってマクロ作成ウィザードを起動し、モニタ２５に表示される対話型ウィンドウの指示に従って、所定の事項を入力する。制御部２１は分析者によって入力された情報や溶媒データベース２３１に記憶された情報等に基づいて、上述のようなパージ動作に係る各パラメータの最適値を決定し、マクロプログラムを作成する。

以下、上記マクロ作成ウィザードを用いたマクロプログラムの作成方法について詳説する。図３はシステムの流路長や配管径、使用溶液の種類によって決定される流路抵抗に合わせてマクロプログラムを作成する方法を示すフローチャートである。まず、分析者が入力部２６で所定の操作を行ってマクロ作成ウィザードを起動すると、モニタ２５上にパージ対象流路の選択を求めるウィンドウが表示される。分析者がパージを行いたい流路を選択（Ｓ１）して所定の操作を行うと、続いて、流量の設定を求めるウィンドウが表示される。分析者が適当な流量を入力（Ｓ２）すると、自動的に初期流量加速度が設定（Ｓ３）される。次に、パージ対象流路の流路切り替えバルブを駆動することによって該流路が主流路からパージ用の排出流路に切り替えられ（Ｓ４）、前記流量設定及び初期流量加速度によるパージ送液が行われ（Ｓ５）、その際の流路圧力が圧力センサ３９によって測定される（Ｓ６）。測定された流路圧力に動作マージンを加えることで圧力上限値が求められ（Ｓ７）、その値が適正値であるか否かが判定される（Ｓ８）。該圧力上限値が適正値でなかった場合には、再びＳ２に戻って、流量設定から圧力上限値の判定のステップを繰り返し行い、圧力上限値が適正値になった時点でマクロプログラムが作成される（Ｓ９）。

また、溶媒としてイオン性化合物を溶解させた緩衝液を使用する分析においては、続けて行うパージの順序や、主流路のパージされない部分における緩衝液との濃度差によっては、イオン性化合物が析出して流路に詰まってしまう場合がある。このため、複数液によるパージの順序や該複数液の混合比を適切に制御する必要がある。

図４は、このようなイオン性化合物を溶解させた緩衝液を使用する場合のマクロプログラムの作成方法を示すフローチャートである。この場合、上記のようなマクロプログラムの作成後に、分析者が入力部２６で所定の操作を行うと、モニタ２５上に置換前後の液の選択を求めるウィンドウが表示される。分析者が適当な液を選択する（Ｓ１）と、続いてその他の使用液の選択を求めるウィンドウ、緩衝液の析出条件の設定を求めるウィンドウが表示される。分析者がこれらのウィンドウへの入力（Ｓ２，Ｓ３）を完了すると、溶媒データベース２３１に記載された情報を基に、上記で指定した使用液の特性や、緩衝液の析出条件がチェックされ（Ｓ４，Ｓ５）、それを基に適切なパージ順序の決定（Ｓ６）や、混合比率を経時的に変化させることによる緩衝液の希釈方法の決定（Ｓ７）が行われ、マクロプログラムが作成される（Ｓ８）。また、このとき、分析者が入力した情報及び溶媒データベースに記載された情報を基に、液置換時の全流路置換の必要性を判断し、全流路置換の要否に応じて、分析用の主流路とパージ用の排出流路を切り替えるコマンドをマクロプログラムに追加できるようにすることが望ましい。

また、上記の緩衝液の他に、互いに混和しない性質の全く異なる液間での置換を行う場合にも、同様に、上記実施例のようなマクロ作成ウィザードを利用することによって、最適なパラメータ設定を有するマクロプログラムを作成することができる。

本実施例の液体クロマトグラフ分析装置には、上記マクロプログラムを呼び出して実行させるための機械的なスイッチ２７が設けられており、分析者がスイッチ２７を押下することにより、簡単にマクロプログラムを呼び出して実行させることができる。なお、マクロプログラムの呼び出し・実行のためのスイッチは、このような機械的スイッチの他に、ソフトウェアに実装されたソフト的スイッチとすることもできる。この場合、分析者は、制御部２１に接続されたマウスやキーボードなどの入力部２６を用いてモニタ２５に表示されたボタン等のソフト的スイッチを操作する。

上記のような機械的又はソフト的スイッチが分析者によって操作されると、マクロ実行部２４によって、マクロ格納部２３２に格納されたマクロプログラムが読み出されて解析され、実行される。マクロ実行部２４は、マクロプログラムの時系列に合わせて、プログラムに埋め込まれたコマンドを実行し、分析用の主流路とパージ用の排出流路の切り替え、各流路の流量、流量加速度、圧力上限値、複数液の順序選択や混合比率の切り替えを制御部２１に指示する。制御部２１がその指示に従って、送液部１２、計量部１３、又は洗浄部１１を制御することによって適切な条件でのパージ動作が行われる。

また、本発明の液体クロマトグラフ分析装置は、上記実施例のような流路構成を有するシステムに限定されるものではなく、種々の流路構成を有するものに対して適用可能である。例えば、図５に示すシステムは、複数のカラムを備え、一部のカラムで分析を行いながら他のカラムのパージを行うことのできる流路構成を有するものである。

該液体クロマトグラフ分析装置は、分析用の送液ポンプ４２ａと、洗浄用ポンプ４２ｂ、２つのカラム４５ａ、４５ｂ、及び２つの六方バルブ４４ａ、４４ｂを備えている。各六方バルブ４４ａ、４４ｂは、図５（ａ）に示すポジションＡと、ポジションＡから６０°回転したポジションＢ（図５（ｂ））の２つのポジションをとり得るものであり、六方バルブ４４ａ、４４ｂがポジションＡにある場合には、カラム４５ａが分析用の送液ポンプ４２ａと検出器４６の間に接続され、カラム４５ａを用いた分析が行われる。このときカラム４５ｂは洗浄用ポンプ４２ｂとドレイン４７ｂの間に接続され、カラム４５ｂの洗浄が行われる。また、六方バルブ４４ａ、４４ｂがポジションＢにあるときには、逆にカラム４５ｂを用いて分析が行われ、カラム４５ａが洗浄される。このような構成を有する液体クロマトグラフ分析装置の場合においても、上記と同様にバルブ４４ａ、４４ｂの制御コマンドや、パージ時の圧力上限値を設定するコマンド、パージ流量及び流量加速度を設定するコマンド等を含むマクロプログラムを予め作成しておき、これを実行させることで簡単に適切な条件でのパージ動作を行うことができる。

本発明に係る液体クロマトグラフ分析装置の一実施例を示す概略構成図。 同実施例に係る液体クロマトグラフ分析装置の概略流路構成図。 同実施例に係る液体クロマトグラフ分析装置におけるマクロプログラムの作成方法の一例を示すフローチャート。 同実施例に係る液体クロマトグラフ分析装置におけるマクロプログラムの作成方法の別の例を示すフローチャート。 本発明に係る液体クロマトグラフ分析装置の別の実施例を示す概略流路構成図。

符号の説明

１０…分析部
１１…洗浄部
１２…送液部
１３…計量部
１４…分離部
１５…検出部
２０…制御／処理部
２１…制御部
２２…データ処理部
２３…記憶部
２３１…溶媒データベース
２３２…マクロ格納部
２４…マクロ実行部
２５…表示部
２６…入力部
２７…スイッチ
３１ａ〜３１ｅ…溶媒瓶
３２ａ〜３２ｃ…送液ポンプ
３３…流路切り替えバルブ
３４…オートサンプラ
３５…カラム
３６…カラムオーブン
３７…検出器
３８ａ〜３８ｃ…バルブ
３９…圧力センサ
４１…溶媒瓶
４２ａ…分析用送液ポンプ
４２ｂ…洗浄用ポンプ
４３…オートサンプラ
４４ａ、４４ｂ…六方バルブ
４５ａ、４５ｂ…カラム
４６…検出器
４７ａ、４７ｂ…ドレイン

Claims (5)

1. 固定相を充填したカラム内を、サンプル液を介挿させた液体移動相を通過させることにより、サンプル液中の成分を分離する液体クロマトグラフ分析装置において、
   a) 分析者に所定の情報を入力させるための入力手段と、
   b) 前記入力手段を用いて入力された情報を基に、高圧流路及び／又は低圧流路のパージ動作における操作手順及び各操作に係る条件値を定義したマクロプログラムを作成するマクロ作成手段と、
   c) 前記マクロプログラムを格納するマクロ格納手段と、
   d) 前記マクロ格納手段からマクロプログラムを読み出し、解析及び実行するマクロ実行手段と、
   を備えることを特徴とする液体クロマトグラフ分析装置。
2. 更に、
   e) 高圧流路及び／又は低圧流路に設けられた圧力測定部と、
   f) 上記入力手段を用いて入力された情報を基に、パージ動作における各操作に係る条件値を設定し、該条件値に従ってパージ動作を試行するパージ試行手段と、
   g) 前記パージ試行手段による試行時における前記圧力測定部での測定結果を基に、前記条件値が適切であるか否かを判定する条件値判定手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の液体クロマトグラフ分析装置。
3. 更に、
   h) 溶媒の特性に関する情報を記載した溶媒データベース
   を備え、上記マクロ作成手段が、分析者が入力した情報及び該溶媒データベースに記載された情報に基づいて、パージ動作における最適な操作手順及び条件値を決定する機能を備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の液体クロマトグラフ分析装置。
4. 上記入力手段が、対話型ウィンドウによって分析者に所定の事項を入力させるウィザード機能を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体クロマトグラフ分析装置。
5. 更に、
   i) パージ動作の開始を指示するための機械的又はソフト的なスイッチ
   を備え、分析者が該スイッチを操作することによって、上記マクロ実行手段による上記マクロプログラムの読み出し、解析、及び実行が行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の液体クロマトグラフ分析装置。
   

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