JP2014517323A - 超臨界流体クロマトグラフィー用の開放型常圧回収のための方法および装置 - Google Patents

Abstract

超臨界流体クロマトグラフィーシステムは、圧縮性流体を含む第１のフローストリームを圧送するための第１のポンプおよび調節剤流体を含む第２のフローストリームを圧送するための第２のポンプを備える。第２のポンプは、第１のポンプと並列になっている。複合フローストリーム中にカラムが位置している。カラムは第１および第２のポンプの下流に位置している。複合フローストリームは、第１のフローストリーム、第２のフローストリームおよび試料を含む。検出器はカラムの下流に位置している。気液分離器は検出器の下流に位置している。気液分離器は、試料の大部分を保持しながら、圧縮性流体の大部分を排出するように構成され、これによりフローストリームのエアロゾル化を防止し、試料損失ならびに交差汚染を最小限に抑える。開放型コレクタは、気液分離器の後に位置している。

Description

本技術は一般に、超臨界流体クロマトグラフィー（「ＳＦＣ」）用の開放型常圧回収のための方法および装置に、ならびに特にＳＦＣ用のＸＹ型フラクションコレクタ（例えばＺ方向に移動しないコレクタアーム）による開放型常圧回収のための方法および装置に関するものである。

関連出願
本願は、２０１１年６月１７日に出願された米国仮特許出願第６１／４９８，４５８号の優先権を主張し、この内容全体は参照により本明細書に組み入れられている。

開放型フラクションコレクタ、例えばＸＹ型フラクションコレクタは、これの柔軟性、簡便性、効率、広い適用範囲、信頼性および経済性のために、分取液体クロマトグラフィー装置で広く使用されてきた。従来技術のコレクタは、管、瓶、容器、パススルー／漏斗型連結部を保持するための多様なサイズのコンテナおよびラックアダプタ構成ならびに画分回収用のより大型のコンテナを収容できるプラットフォームを含むことができる。コレクタは、フロントパネルを通じて、または高度なソフトウェア通信プロトコルによる直接制御を介してのどちらかによる自動制御のための電子部品も有することができる。

クロマトグラフィー画分の実際の回収は、クロマトグラフィー装置から液体配管連結部を通じて行われる。画分は、クロマトグラフィーシステム内のカラム／カートリッジから分離された後、連結配管を介してＸＹ型コレクタに移送され、ロボットアームコレクタ先端部を通じて流れ、ロボットアームコレクタ先端部下のコンテナに回収される。コンテナの種類は例えばガラス管、瓶、容器および／またはパススルーアダプタであることが可能であり、これらによって画分を箱入り大型ガラス瓶などの大型サイズのコンテナに回収することができる。回収工程の間にロボットコレクタアームは、オペレータにより予め設定された方法に基づいてコンテナに沿って移動して、各種の画分の分離および該当するコンテナへの回収を実現することができる。

ＸＹ型コレクタは、応用範囲が広く、フラッシュクロマトグラフィー（「フラッシュ」）をはじめ、低圧から中圧クロマトグラフィー（それぞれ「ＬＰＬＣ」および「ＭＰＬＣ」）、高圧液体クロマトグラフィー（「ＨＰＬＣ」）にまで及ぶ多様なクロマトグラフィーシステムで使用できる。ＸＹ型コレクタは、予め設定された方法を使用してフロントパネルから手動で制御することも、またはクロマトグラフィーシステムの完全自動化ソフトウェアによるプログラム制御から制御することも可能である。ＸＹ型コレクタは、名前が示唆するように、２次元のみで移動可能な、即ちＺ方向に移動しないアダプタアームを有する。通例、アームは、開放された回収容器、例えば試料を回収する試験管のグリッド形成の上に配置されている。クロマトグラフィー装置構成、例えば「フラッシュ」、「ＬＰＬＣ」、「ＭＰＬＣ」および「ＨＰＬＣ」の場合、アダプタアームをＺ次元に移動する必要がないのは、カラムから出る溶離液を、開放された回収容器中へ重力のみの作用を受けて容易に滴下させることができる、即ち溶離液が液相または液−固相にあるためである。このためＸＹ型コレクタの利点としては、これに限定されるわけではないが、使いやすさ、信頼性、経済性および柔軟性が挙げられる。

超臨界流体クロマトグラフィー（「ＳＦＣ」）は、液体クロマトグラフィーシステムの代わりに使用することができる高圧高性能クロマトグラフィーツールである。通例、現在のＳＦＣシステムは、クロマトグラフィー分離および精製工程を行うために、圧縮性流体（例えば二酸化炭素）をこの流体の超臨界点より上の条件において移動相として、大半の場合で調節溶媒と共に用いる。概して、ＳＦＣは、他のクロマトグラフィーシステム、例えばＨＰＬＣよりも高い効率、高い能力およびより速い処理時間を有する。ＳＦＣは、より少ない測定単位でクルードクリーンアップ（ｃｒｕｄｅ ｃｌｅａｎｕｐ）および分離／精製を相当に処理することが可能であり、二酸化炭素の使用により毒性有機溶媒廃液を著しく減少させる。従ってＳＦＣは、高い生産性と多大な経済的影響を備える、環境に配慮した技法であると見なされている。

ＳＦＣは、超臨界流体、例えば二酸化炭素を主流体溶媒として使用する。超臨界ＣＯ_２は、ＳＦＣクロマトグラフィーシステム中を流れる間に制御圧下にある。圧力調整器、例えば背圧調整器（「ＢＰＲ」）を使用して、ＳＦＣシステム全体のＣＯ_２の圧力を制御することができる。ＢＰＲは通例、クロマトグラフィーシステムの配管の後端に配置される。流体がＢＰＲを通過して、コレクタまで移送されると、流体は減圧され、超臨界ＣＯ_２（ならびに他の圧縮性流体）を気体状蒸気に変換して排出することができる。このことにより、試料画分が最小液体体積で回収される。従って液体のエアロゾルがこの減圧工程と共に発生可能であることは、自然現象である。発生したエアロゾルは、分離工程から興味のある試料を移送することができる。この減圧工程から発生した制御されないエアロゾルが、分離および検出後の回収の間に、他の問題やリスクの中でも試料損失や交差汚染を生じる可能性があるのは、溶離液が単に１個の開放された回収容器に直接滴下するのではなく、即ち溶離液は少なくとも一部がエアロゾル化されているためである。

圧縮性流体がＳＦＣシステムで使用される場合に行われる減圧工程のために、ＳＦＣクロマトグラフィー用の既存の回収設計では、十分に制御されているコントローラを使用する。例えば試料回収場所は、発生するエアロゾルを圧力および寸法手段によって制御できるコンテナ内に包囲されている。従って従来技術の設計では、通例、試料回収場所を密閉容器内に配置して、正常な処理条件下でエアロゾルが大気中に放出する可能性を物理的に排除している。容器は、例えばＳＦＣ処理中の高圧に耐えられるステンレス鋼金属で、または加圧リスクレベルを低下させた減圧制御手段（例えば排気）を備えたガラス／ポリマー材料で作製することができる。従来技術の設計では、専用の設計を必要とすることがあり、ハードウェアとソフトウェアに多大な投資を伴う。このために、他の影響の中でも、応用範囲の拡大や回収システムの堅牢性が妨げられることがある。

幾つかの理由で、ＸＹ型コレクタはＳＦＣシステムで使用されてこなかった。例えば、ＸＹ型コレクタはコンテナの上に配置されるコレクタアームを備え、このことは回収場所を密閉された回収容器内に封入できないことを意味する。加えて、回収アームは、アーム先端部をコンテナ中に下降させてエアロゾルを封じ込めるための、垂直移動（Ｘ−Ｙ方向平面／水平移動に対して、Ｚ方向移動）を備えていない。ＳＦＣ装置とＸＹ型コレクタとの一体化には、多くの利点（例えばＳＦＣシステムの高い生産性と、ＸＹ型コレクタの柔軟性、簡易性、有効性、広い応用範囲、信頼性および経済性との組合せ）があるものの、これにより一体化には独自の設計のための問題が生じる。

本技術は、他の種類のクロマトグラフィー、例えばＨＰＬＣ、ＭＰＬＣ、ＬＰＬＣおよびフラッシュクロマトグラフィーに好適な標準ＸＹ型コレクタ（即ちＺ方向に移動しない。）を組み入れることができる、ＳＦＣのためのシステムおよび方法に関するものである。本技術は、試料の損失がなく、超臨界流体が常圧状態に達したときに交差汚染がない、開放型常圧ＸＹ型コレクタに連結することができるＳＦＣシステムにも関する。

該技術によって、ＳＦＣにて標準ＸＹ型フラクションコレクタが使用できるようになる。このようなフラクションコレクタは、クロマトグラフィーシステムとの使用について当分野で公知であり、オペレータにより予め設定された方法に基づいてコンテナに沿って移動して、各種の画分の分離および該当するコンテナへの回収を実現することができるロボットコレクタアームを組み入れてよい。該技術によって、特殊な回収容器を必要としない開放型コレクタも使用できるようになる。例えば本技術では、ステンレス鋼または高圧に耐えられる一部のポリマーもしくはガラスで作製された密閉容器の必要性がなくなる。

一態様において、該技術は、超臨界流体クロマトグラフィーシステムを特徴とする。該システムは、圧縮性流体（例えばＣＯ_２）を含む第１のフローストリームを圧送するための第１のポンプおよび調節剤流体（例えばメタノール）を含む第２のフローストリームを圧送するための第２のポンプを備える。通例、調節剤流体は、非圧縮性流体である。第２のポンプは、第１のポンプと並列になっている。複合フローストリーム中にカラムが位置している。カラムは第１および第２のポンプの下流に位置している。複合フローストリームは、第１のフローストリーム、第２のフローストリームおよび試料を含む。検出器はカラムの下流に位置している。気液分離器は検出器の下流に位置している。気液分離器は、試料損失と交差汚染を回避するために、試料の大部分を保持しながら、圧縮性流体の大部分を排出するように構成されている。開放型ＸＹ型コレクタは、気液分離器の後に位置している。

圧縮性流体は、高圧を受けたときに流体密度が著しく変化する流体である。ＳＦＣに関連して、圧縮性流体と非圧縮性流体との主要な相違は、これら流体に圧力を印加した場合に、各種流体が挙動する方法である。非圧縮性流体、例えば水およびメタノールの場合、一箇所に圧力を引加すると、システム中の他のすべての箇所に等しい圧力がただちに加わる。

圧縮性流体、例えば超臨界ＣＯ_２の場合、システムの一箇所に力を加えると、システムの他の箇所で圧力上昇はただちに起こらない。代わりに、流体は力が印加された付近を圧縮する；即ち流体の密度は、力に応じて局所的に上昇する。この圧縮流体は続いて、隣接する流体粒子に向かって拡張して、隣接する流体自体を収縮させる。多くの場合、最終結果は、局所的に高密度の流体がシステム中を移動するときに、圧力波が発生するということである。

上の態様の１つ以上の実施形態において、試料損失および交差汚染は、エアロゾル化を制限する１つ以上の装置、例えばＧＬＳを組み入れることにより低減される。１つ以上の実施形態において、超臨界流体クロマトグラフィーシステムは、気液分離器の下流に位置するコレクタアームを含むこともできる。幾つかの実施形態において、超臨界流体クロマトグラフィーシステムは、コレクタアームに連結されたコレクタアームアダプタを含む。コレクタアームアダプタは、複合フローストリームが常圧条件にある場合に、エアロゾルをさらに減少させるように構成することができる。幾つかの実施形態において、コンテナラックは調節式である。

幾つかの実施形態において、気液分離器は、ステンレス鋼、適切なポリマーまたはガラスから作製されている。幾つかの実施形態において、背圧調整器は、気液分離器の上流に位置することができる。幾つかの実施形態において、圧縮性流体は二酸化炭素（ＣＯ_２）である。

本技術は、超臨界流体クロマトグラフィー（ＳＦＣ）で複数の試料を回収する方法も特徴とする。該方法は、圧縮性流体を含む第１のフローストリームを圧送することおよび非圧縮性流体を含む第２のフローストリームを圧送することを含む。該方法は、試料を第２のフローストリームに注入することならびに第１および第２のフローストリームを合せて複合フローストリームを形成し、次にフローストリームにＳＦＣ条件を受けさせることをさらに含む。該方法は、クロマトグラフィーカラムに流すことおよび試料を開放型ＸＹ型コレクタに試料を回収することによって圧縮性流体の少なくとも一部を複合フローストリームから除去することをさらに含む。

幾つかの実施形態において、方法で使用する圧縮性流体はＣＯ_２である。

幾つかの実施形態において、試料のエアロゾル化は、開放型ＸＹコレクタへの試料の回収中に防止される。

本開示の例示的な方法および装置によって、多くの利点が提供される。例えば本技術は、化学業界や学術研究機関を含む多種多様の施設で使用するためのＳＦＣ技術の範囲を改善および拡張する。交差汚染、試料損失および圧縮流体の安全でない排出などの技術的懸念を排除することにより、該技術は、ＳＦＣをより堅牢で信頼性の高い方法としている。加えて、該技術によってＳＦＣがより便利な方法となっているのは、他の種類のクロマトグラフィーと共にすでに使用され、当業者が精通している、標準の開放型常圧ＸＹ型フラクションコレクタを使用できるためである。

本開示が提供する上記および他の特徴および利点は、添付図面と併せて以下の説明を参照することによってより良好に理解され得る。図面は、必ずしも縮尺通りではなく、該技術の原理を例証する際に代わりに概して強調されている。

本技術の例証的な実施形態による、開放型ＸＹ型コレクタを備えたＳＦＣシステムの概略図である。 本技術の例証的な実施形態による、コレクタアームアダプタおよびＳＦＣ機器装備のためのラックアダプタの両方と共に設置されたＸＹ型コレクタである、ウォーターズ・フラクションコレクタＩＩＩ（「ＷＦＣＩＩ」）の設置を示す。 本技術の例証的な実施形態による、ＷＦＣＩＩＩのコレクタアームアダプタ設計を示す。 本技術の例証的な実施形態による、コレクタアームアダプタの概略表示を示す。 本技術の例証的な実施形態による、ＳＦＣ機器装備と適合するＷＦＣＩＩＩのラックアダプタ設計の一実施形態を示す。 本技術の例証的な実施形態による、ＳＦＣ機器装備と適合するＷＦＣＩＩＩのラックアダプタ設計の上面図を示す。 本技術で使用する気液分離器の実施形態の図である。 本技術で使用する気液分離器のドリッパの実施形態の図を示す。 本技術で使用する気液分離器のドリッパの実施形態の図を示す。 本技術で使用する気液分離器のドリッパの実施形態の図を示す。 本技術で使用する気液分離器のドリッパの実施形態の図を示す。 本技術で使用する気液分離器のドリッパの実施形態の図を示す。 本技術で使用する気液分離器の別の実施形態である。 開放型常圧回収システムの実施形態の概略図を示す。

ＳＦＣ用に画分を回収するときの試料損失および交差汚染を防止するために、該技術は、ＢＰＲの後にフローストリーム中に設置された気液分離器（ＧＬＳ）を利用し、ＧＬＳの目的は、試料が溶解している非圧縮性調節液を維持しながら、気体状二酸化炭素（ＣＯ_２）大部分をまたは処理で使用するいずれの超臨界流体をも排出することである。ＣＯ_２はＳＦＣで使用する一般的な超臨界流体の１つであり得るが、他の好適な超臨界流体は、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）、ヘキサフルオロ硫黄（ＳＦ_６）またはクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、例えばフレオンであり得る。当業者は、ＧＬＳがおよそ数ミル／分から数百ｍｌ／分の範囲に及ぶ流速に好適であるようにＧＬＳを最適化するために、ＧＬＳの寸法、形態および動作設定を変更できる。

参照によりこれの全体が本明細書に組み入れられている、ＷＯ２０１０／０５６３１３に記載されているＧＬＳは、内径が広がっている特殊なテーパー管が挿入されているチャンバを備えている。テーパー管の端部は、気液混合物がテーパー管から出て、より大型のチャンバに流入するときに、フローをチャンバ内壁に、分離器の衝突壁に対して接線方向の角度で衝突させるように角度が付けられている。

気液フローは、テーパー管を出るときに直接下降しないため、ＧＬＳ内部で調節液および試料の合体が始まる。衝突点および衝突角は、液体ストリームを液体出口点に向けてらせん状に下降させる役割を果たす。同時に、圧縮性流体、例えばＣＯ_２は、テーパー管を出るときに排出される。圧縮性流体が排出されるときに、調節液および試料はＧＬＳ内部にて制御された方式で合体するため、調節液および試料はＧＬＳの底部に向けて流出することができる。

実施形態において、ＧＬＳを通過した後に、調節液は圧縮性流体、例えばＣＯ_２から分離され、従ってもはやエアロゾル化される危険はない。調節液は今や、他の種類のクロマトグラフィー、例えばＨＰＬＣ、ＭＰＬＣ、ＬＰＬＣまたはフラッシュクロマトグラフィーに共通である、この他の移動相流体と全く同様に挙動する。従って移動相流体は、試料損失または交差汚染のおそれなしに、当業者に公知の標準開放型ＸＹ型フラクションコレクタを使用して回収することができる。

該技術の幾つかの実施形態は、ＧＬＳの下流に配置できるＸＹ型コレクタアームに取り付け可能なコレクタアームアダプタ（例えば図３Ａを参照）をさらに備える。このコレクタアームアダプタの機能は、ひとたび流体フローが常圧条件、例えば流体フローがロボットアームのコレクタ先端部を離れる位置を受けると、発生するエアロゾルを抑制および／または低減することである。例えばコレクタアーム・アダプタは、ＧＬＳを通過した後に、微量の残留量のＣＯ_２（例えば０．００１％から１％、０．０１％から０．１％）がフローストリーム中に残存する場合に適切である。コレクタアームアダプタは、試料をコレクタラックに分散させる先端部を包囲するカバーを含む。コレクタアームアダプタは包囲部を形成して、複合ストリームがＧＬＳを通過した後に圧縮性流体中に残った微量残留ＣＯ_２の結果として発生し得るいずれの残存エアロゾルも捕捉する。ＧＬＳをコレクタアームアダプタに連結することにより、ストリームがコレクタを出るスペースとコレクタの下のコンテナとの間の、流体フローストリーム周囲の非常に限定された範囲内に、著しく縮小した規模でエアロゾルを十分に封じ込めることができる。幾つかの実施形態において、エアロゾルは完全に低減され、この設計では見ることができない。

該方法は、ＧＬＳおよびコレクタアームアダプタに連結することができる調節可能なコンテナラックを含むことができる。コンテナラックの受入れポートの該当する寸法および開口部は、ラックの高さが調節可能なことに加えて、画分フローの回収効率を高くするために、広範囲の流体フローの特徴に適応することができる。

該技術は、特徴的なＳＦＣ機器装備用のハードウェア開発のための最適な方法を含むことができる。該方法は、ガス排出およびエアロゾル低減を最大限に制御する能力を最適化するために、実際のＳＦＣのフローの特徴に基づくＧＬＳおよびコレクタアームアダプタの設計を含むことができる。ＧＬＳは、ステンレス鋼、ポリマー、ガラスまたは処理に適合する他の種類の材料で作製することができる。ＧＬＳの形態および寸法は、排出フローを適正にして、同時にコレクタに流下した大半の流体フローを保存するために、実際のフロー容量に相応させることが可能である。コレクタアームアダプタ（例えば図３Ａおよび３Ｂを参照のこと）は、流速および組成に基づいて最適化したエアロゾル封じ込めおよび低減能力のための多様な寸法および形態を含むことができる。ラックアダプタ（例えば図４および５を参照のこと）は、回収効率を最大限にして、液体フローを封入し、エアロゾル発生を最小限にするために、高さを調節可能にするための、ならびに多様な種類のコンテナ、例えば管、瓶および容器から箱入り大型ガラス瓶までを収容および連結するための設計を含むことができる。

本技術は、方法開発のための最適な方法も含むことができる。該方法は、気液分離および排出の性能を最高にすることに特に適合した形態および寸法と組み合せて、方法パラメータ、例えば２、３ｐｓｉから５０−６０ｂａｒの範囲に及ぶことがあるＧＬＳの圧力設定の最適化を含むことができる。該方法は、コレクタアームアダプタの寸法およびロボットアーム上での空間配置に関して、ならびにエアロゾル制御の効率を最良にするための、コレクタアームアダプタの調整も含むことができる。

本技術は、画分の回収を目的とする方法および装置への利用を多様に統合することも含む。ＸＹ型コレクタでのこのような開発としては、これに限定されるわけではないが、高性能ＳＦＣからの定期画分回収、ＳＦＣでの従来の画分回収に加えた２次回収、高フロー高速超臨界流体フラッシュクロマトグラフィーのための画分回収および回収中にエアロゾル発生の潜在的リスクがあるこの他の種類の加圧液体処理を含む。

上述の技術のこのような一実施形態を、マスディレクテッド（ｍａｓｓ−ｄｉｒｅｃｔｅｄ）分取ＳＦＣ １００（ＭＤ−ＳＦＣ１００）システム１００を図１に示す。システムの構成要素は、腐食または他の安全上の懸念なしに、超臨界条件に到達するために必要な強度の圧力および温度に耐えることができる好適な配管１０１によって相互に連結されている。一実施形態において、システムは、ＣＯ_２供給源１０５と、続いてシステム内でのＣＯ_２のフローを制御するフローメータ１０６を備えている。調節剤溶媒、例えばメタノールを含有する、独立したリザーバ１１１もある。幾つかの実施形態において、ＣＯ_２および調節剤溶媒の両方にポンプ１１０、１１５がそれぞれある。幾つかの実施形態において、（試料注入１１６および開放型コレクタ１６０を含む。）ウォーターズ２７６７サンプルマネージャ１２０がある。インラインヒーター１２５、カラムオーブン１２７に包囲された分離カラム１２６もある。幾つかの実施形態において、フローの一部を質量分析検出器１３５へ、フローの残りの部分をＵＶ／ＰＤＡ検出器１３０へ方向付ける調整式スプリッタ１２８もある。幾つかの実施形態において、ＵＶ／ＰＤＡ検出器の下流に自動ＢＰＲ １３１が位置している。ＢＰＲの下流に位置する補給水ポンプ１３２、および熱交換器１３３がある。幾つかの実施形態において、ＧＬＳ １４０を使用して、複合フローストリームから圧縮性流体を除去して（例えば１００％除去、９９．９８％除去、９９．８％除去、９９％除去）、エアロゾル化ならびに該当する試料損失および交差汚染なしに、この圧縮性流体を排出する。連結点１４１の後に、ストリームの一部が廃棄物容器１５０に方向付けられると共に、残りのフローは、ウォーターズ２７６７フラクションコレクタおよびウォーターズ・フラクションコレクタ（ＷＦＣＩＩＩ）１５５としてここに示されるフラクションコレクタ１６０に方向付けられる。本構成において、ＸＹ型フラクションコレクタであるウォーターズ・フラクションコレクタ（ＷＦＣＩＩＩ）は、２次コレクタとして一体化されている。ＷＦＣＩＩＩは、ウォーターズ２７６７フラクションコレクタ１６０と並んで配管され、クロマトグラフィーシステム１００全体を制御するウォーターズ・マスリンクスソフトウェアによって制御される。一実施形態において、ウォーターズ２７６７フラクションコレクタ１６０は１次フラクションコレクタであり、画分の大部分の回収を行う。一実施形態において、ＷＦＣＩＩＩは場合により、２次フラクションコレクタ１５５として使用することができる。必須ではない２次コレクタ１５５の目的は、１次コレクタ１６０が逃すことがあるいずれの画分をも回収することである。例えばソフトウェアの欠陥または他の予見されない状況により、１次コレクタによるすべての画分の回収が妨げられることがあり、このため２次コレクタがいずれの未回収画分をも回収するために存在し得る。従って幾つかの実施形態において、１台のみのフラクションコレクタ（例えばウォーターズ２７６７フラクションコレクタ１６０）を使用することが可能であるが、幾つかの実施形態において、複数のフラクションコレクタを使用することが可能である。

図示されていない他の実施形態において、システム１００を、ＳＦＣを行うための他の流体と組合せて使用することができる。即ち、処理されてクロマトグラフィー用の超臨界相を形成できる他の圧縮性流体を、ＣＯ_２の代わりに使用できる。例えば一実施形態において、亜酸化窒素（Ｎ_２Ｏ）を使用してよい。または一実施形態において、他の圧縮性流体、例えばヘキサフルオロ硫黄（ＳＦ_６）またはクロロフルオロカーボン（ＣＦＣ）、例えばフレオンを使用してよい。

図２は、ＳＦＣ機器装備用のコレクタアームアダプタ２３０（例えば図３Ａのコレクタアームアダプタ３０５）およびラックアダプタ２２０（例えば、図４のラックアダプタ４０５および図５のラックアダプタ５０５）の両方と共に設置されたＸＹ型コレクタである、ＷＦＣＩＩＩ（例えば図１の部品番号１５５）の設置を示す。本実施形態において、コレクタは、質量分析計および／または蒸発光散乱検出器（Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ Ｌｉｇｈｔ Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ「ＥＬＳＤ」）からの装置用方法によって設定された基準ならびに他の信号に基づいて、興味のある化合物の画分を回収するように動作する。ＷＦＣＩＩＩコレクタは、クロマトグラフィーシステム全体を制御するオペレーティングソフトウェアによって完全に一体化・制御することができる。ＷＦＣＩＩＩが、回収効率をより高くするために補足的な方法でウォーターズ２７６７コレクタと共に動作するか、またはウォーターズ２７６７コレクタが単独コレクタとして動作するかのどちらかである。ＷＦＣＩＩＩは、質量分析計、ＵＶ、ＥＬＳＤもしくはシステムの他の種類の検出装置からの一連の注入ピークベース信号およびこれらの信号との異なる種類のアルゴリズム組合せによって起動することが可能であるか、またはタイムウィンドウ、ピーク起動タイム・スライス・モードもしくは予め設定された方法によって制御可能なこの他の手動モードによって、画分を回収することができる。本実施形態の構成によって、回収効率を高くすることが可能であり、無作為の動作不良による潜在的な試料損失のリスクを低減することができる。該構成によって、汎用回収機能も強化され、さらなるクロマトグラフィー用途、例えば、これに限定されるわけではないが、医薬品、天然生成物、食品分析、環境監視、石油分析および／または代替エネルギー開発のための高スループット分析および精製、キラル分析、フラッシュクロマトグラフィー用に、ＳＦＣ機器装備の適用性、堅牢性、経済性および柔軟性をさらに拡張することができる。

図３Ａのコレクタアームアダプタ３０５は、必須ではない機能である。ＣＯ_２または圧縮性流体のすべてが排出されているわけではなく、ある少量が残存している場合、アダプタアーム３０５は、出口先端部周囲の空間を封じ込めることにより、試料損失／交差汚染を防止することができる。

図３Ｂは、３Ａに示すコレクタアームアダプタ、即ちアダプタ３０５の内部形態の概略図を示す。流体は入口３５５を通って進入し、出口３６０を通って流出する。この移行から生じるいずれのエアロゾル化も、包囲部３６５によって回収される。一実施形態において、入口部３５５は長さ８ｍｍである。一実施形態において、出口部３６０は長さ６ｍｍである。一実施形態において、包囲要素３６５は長さが１４ｍｍである。

コレクタアームアダプタ３０５は、必須ではない要素であり、性能を向上させることができるが、ＧＬＳは必要な構成要素である。ＧＬＳは、複合フローストリームからのＣＯ_２の相当の部分（例えば１００％、９９％）を排出する。

図１のシステムで使用する気液分離器、即ちＧＬＳ １４０を図６により詳細に示す。分離器は、入口フローポート６５０、気体ベント６５５、上部キャップ６６０、外部容器６７０、底部キャップ６８０、液体流出ポート６８５およびドレンポート６９０を備えている。ドリッパ６６５と呼ばれる、内径が大きくなる特殊なテーパー管を分離器中に挿入する。ドリッパ６６７の口（これを通じてフローがドリッパを出て分離器に入る、出口）は、フローがドリッパ６６６に進入するドリッパの直径（入口）よりも広い。ドリッパの寸法はシステムの流速に対して最適化され、このことは一体化された液体ストリーム中にエアロゾルを合せるのに役立つ。概して、出口の直径の、入口の直径に対する比は、２−１００の間から１である。約１００グラム／分までの流速では、出口の直径の、入口の直径に対する比は、約２−４から１、好ましくは約３から１である。比は、１０００グラム／分までの流速に対応するために調整することができる。

図７に示すドリッパ、例えば図６のドリッパ６６５は、分離器の下向き垂直軸に対して１０から８０度の間の角度を有する。言い換えれば、ドリッパの出口は、真下でも真横でもなく、むしろ中間である。この角度は、垂直配向であり、接線方向の角度ではない。

ＧＬＳの別の実施形態を図８に示す。フローは、入口ポート８０５を介してＧＬＳに方向付けられる。流体がドリッパ８１０を移動するにつれ、流体はドリッパ８１５の口から出る。非圧縮性流体が内壁８２０上に集まり、重力の作用によって回収盤８２５に向かって落下し、最終的に出口８３０を通って流出する。この間、圧縮性流体は気体ベント８３５を通って出る。

ＧＬＳは、ＢＰＲの下流、および最も効果的にはフラクションコレクタの上流のどこに位置することもできる。図１に示す一実施形態において、ＧＬＳは熱交換器の後に位置する。別の実施形態において、複数の気液分離器が連結点１４１の後に位置してよい。

図９は、開放型常圧回収システムの実施形態の概略図を示す。図９は、ラックアダプタと共に動作して試料をコンテナに送達するコレクタアームアダプタを示している。流体は、ＧＬＳ ９０５（即ち図１のＧＬＳ１４０）を通って流れる。試料の一部が１次フラクションコレクタ９１０、即ち図１のウォーターズ２７６７フラクションコレクタ１６０によって回収された後、試料の一部がコレクタアームアダプタ９２０、即ち図３Ａに示す部品３０５を通過する。いずれの残存する微量のエアロゾルも、ラックアダプタ９３０、即ち図２の部品２２０、図４の部品４０５および図５の部品５０５によって回収される。次に画分をコンテナ９４０中に通過させる。

上記の技術を、分取ＳＦＣ用途の、Ｚ方向へ移動（例えば垂直方向へ移動）しないアームを備えたＸＹ型フラクションコレクタに適合させることができる。該技術は、Ｚ方向に移動しない既存のＸＹ型フラクションコレクタを改変して、ＳＦＣシステムにおける技術上・安全上の両方の使用要件を満足させることができる。エアロゾルがＳＦＣシステム外部で発生する場合に、安全上の懸念が生じる。加えて、エアロゾルの存在を低減させることにより、該技術は、画分回収時の試料損失および交差汚染を著しく低減させる。

本技術は、化学業界や学術研究機関を含む多種多様の施設で使用するためのＳＦＣ技術の範囲を改善および拡張する。交差汚染、試料損失および圧縮流体の安全でない排出などの技術的懸念を排除することにより、該技術は、ＳＦＣをより堅牢で信頼性の高い方法としている。加えて、該技術によってＳＦＣがより便利な方法となっているのは、他の種類のクロマトグラフィーと共にすでに使用され、当業者が精通している、標準の開放型常圧ＸＹ型フラクションコレクタを使用できるためである。

該技術は、望ましくないエアロゾルが発生する危険があるいずれの工程においても使用できる。該システムのフロー条件は、加圧流体の減圧から発生するエアロゾルを低減するように最適化され、常圧条件下での回収効率と安全な運転を確保することができる。

開示した装置および方法の多様な態様を提示および記載したが、明細書を読めば、当業者は変形形態を想起し得る。本出願はこのような変形形態を含んでいる。

Claims (11)

1. 超臨界流体クロマトグラフィーシステムであって、
   圧縮性流体を含む第１のフローストリームを圧送するための第１のポンプ、
   調節剤流体を含む第２のフローストリームを圧送するための第２のポンプであって、前記第１のポンプと並列になっている第２のポンプ、
   複合フローストリーム中に位置するカラムであって、前記カラムが前記第１および第２のポンプの下流に位置して、前記複合フローストリームが前記第１のフローストリーム、前記第２のフローストリームおよび試料を含む、カラム、
   前記カラムの下流に位置する検出器、
   前記検出器の下流に位置する気液分離器であって、試料損失と交差汚染を回避するために、前記試料の大部分を保持しながら、前記圧縮性流体の大部分を排出するように構成されている、気液分離器、ならびに
   前記気液分離器の後に位置する開放型ＸＹ型コレクタ、
   を備える、超臨界流体クロマトグラフィーシステム。
2. 請求項１に記載の超臨界流体クロマトグラフィーシステムであって、前記気液分離器の下流に位置するコレクタアームをさらに備える、超臨界流体クロマトグラフィーシステム。
3. 請求項２に記載の超臨界流体クロマトグラフィーシステムであって、前記コレクタアームに連結されたコレクタアームアダプタをさらに備え、前記コレクタアームアダプタは、前記複合フローストリームが常圧条件にある場合に、エアロゾルを減少させるように構成されている、超臨界流体クロマトグラフィーシステム。
4. 請求項１に記載の超臨界流体クロマトグラフィーシステムであって、前記ＸＹ型コレクタに連結された、調節可能なコンテナラックをさらに備える、超臨界流体クロマトグラフィーシステム。
5. 請求項１に記載の超臨界流体クロマトグラフィーシステムであって、前記気液分離器がステンレス鋼、ポリマーまたはガラスから作製されている、超臨界流体クロマトグラフィーシステム。
6. 請求項１に記載の超臨界流体クロマトグラフィーシステムであって、前記気液分離器の上流に背圧調整器をさらに備える、超臨界流体クロマトグラフィーシステム。
7. 請求項１に記載の超臨界流体クロマトグラフィーシステムであって、前記圧縮性流体が二酸化炭素（ＣＯ_２）である、超臨界流体クロマトグラフィーシステム。
8. 超臨界流体クロマトグラフィー（ＳＦＣ）で複数の試料を回収する方法であって、
   圧縮性流体を含む第１のフローストリームを圧送するステップ、
   非圧縮性流体を含む第２のフローストリームを圧送するステップ、
   試料を前記第２のフローストリームに注入するステップ、
   前記第１および第２のフローストリームを合せて複合フローストリームを形成するステップ、
   前記フローストリームにＳＦＣ条件を受けさせるステップ、
   前記複合フローストリームをクロマトグラフィーカラムに流すステップ、
   前記圧縮性流体の少なくとも一部を前記複合フローストリームから除去するステップ、および
   前記試料を開放型ＸＹ型コレクタに回収するステップ
   を含む、方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、前記圧縮性流体がＣＯ_２である、方法。
10. 請求項８に記載の方法であって、前記試料のエアロゾル化が前記開放型ＸＹコレクタへの前記試料の回収中に防止される、方法。
11. 請求項８に記載の方法であって、前記圧縮性流体の少なくとも一部を前記複合フローストリームから除去するステップが、前記圧縮性流体の少なくとも９９％を除去することを含む、方法。

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