JP2023085237A - サプレッサの故障の監視及び防止 - Google Patents
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Abstract
【課題】サプレッサの故障を検出する。【解決手段】ＩＣ分離で使用される溶離液は、エレクトロスプレーイオン化質量分析法（ＥＳＩ－ＭＳ）と互換性のない不揮発性塩を含む。不揮発性塩を、水又は揮発性酸形態（すなわち、酢酸）に変換するには、サプレッサが必要である。サプレッサが故障すると、不揮発性塩がＭＳに入り、質量分析計の大規模な停止及びメンテナンスの原因となる。サプレッサの電圧導関数は、下流での目詰まりによる、再生液の流れの中断、及びサプレッサへの過剰な背圧を含む、最も一般的なサプレッサの故障モードを評価することと、溶離液ポンプに溶離液の流れを停止させるか、又は、補助バルブに、質量分析計への流れを溶離液から水に切り替えさせることと、を行うために使用される。【選択図】なし
Description
イオンクロマトグラフィー（ＩＣ）は確立された分析手法であり、過去４０年ほどの間、無機陰イオン及び小さな有機陰イオンの測定に好ましい方法であった。ＩＣはまた、炭水化物やアミノ酸だけでなく、無機陽イオンの測定にも広く使用されている。
サプレッサは、ＩＣシステムの構成要素のうちの１つである。サプレッサの機能は、溶離液のバックグラウンド導電率を低減させること、及び、イオン交換プロセスを介して分析物の導電率を高めることであり、結果として、その後の導電率検出の応答性が増加する。最も一般的な商用サプレッサは、３チャネルのサンドイッチ型設計の形をとり、サンプルを運ぶ溶離液チャネルが、２つのイオン交換膜によって、水流を運ぶ隣接再生液チャネルから分離されている。平板電極が、再生液チャネルの各々に配置されている。定電流が、２つの電極間に流れる。再生液チャネルでの水の電気分解により、溶離液の抑制に使用される、水素イオン及び水酸化物イオンが生成される。再生液チャネルでの水の継続的な供給は、サプレッサの性能の安定性にとって重要である。
近年、質量分析（ＭＳ）は、選択的かつ高感度な検出のための、最も広く受け入れられている計装になった。ＩＣを含む液体クロマトグラフィーと結合されると、大気圧イオン化（ＡＰＩ）ＭＳ（主にエレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）の形をとる）は、分子量の測定又は分析物の特徴的な断片化を介して、化合物を同定するための強力なツールである。ＭＳと連動したＩＣは、ＩＣ－ＥＳＩ／ＭＳによる、無機陰イオン分子量及び有機陰イオン分子量の微量分析、スペシエーション分析及びメタロミクス、イオン種の質量同位体異性体測定、分析物分子量の有機微量分析、並びに、グリカン及び他の複合糖質の分析を含む、様々な分野で主要な役割を果たす。
ＩＣ分離で使用される溶離液は、ＥＳＩ－ＭＳと互換性のない不揮発性塩を含む。サプレッサは、不揮発性塩を水又は揮発性酸形態（すなわち、酢酸（ＨＯＡｃ））に変換するために使用される重要な構成要素である。具体的には、グリカン及び他の複合糖質の分析では、高濃度の酢酸ナトリウム（ＮａＯＡｃ）／水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）溶離液を使用した様々な複雑な勾配が必要な場合が多い。サプレッサが故障すると、不揮発性塩がＭＳに入り、ＭＳが停止され、質量分析計の大規模な点検が必要になる。サプレッサの故障の最も一般的なケースは、貯水タンクの漏れ、又はポンプの停止、又は接続チューブの破損による再生液チャネルでの給水の損失、及び、下流の過剰な背圧によるサプレッサの漏出を伴う。
サプレッサが故障した場合、溶離液が質量分析計に到達するのを自動的に防止する、サプレッサの状態を監視する方法。サプレッサの電圧導関数は、サプレッサの状態を監視するために使用される。下流での目詰まりによる再生液の流れの中断、及びサプレッサへの過剰な背圧を含む最も一般的なサプレッサの故障モードを使用して、溶離液ポンプに溶離液の流れを停止させるか、又は、補助バルブに、質量分析計への流れを溶離液から水に切り替えさせることができることが実証されている。本方法は追加のセンサーが不要なため、ＭＳ検出の複雑な手順、及び関連する追加ピーク分散が不要になる。本方法は、それぞれＭＳと結合した、手動で調製された酢酸ナトリウム／水酸化ナトリウム溶離液を使用する高性能陰イオン交換クロマトグラフィー（ＨＰＡＥ）システムと、電解生成溶離液を使用する試薬フリーイオンクロマトグラフィー（ＲＦＩＣ）システムと、の両方に適用される。
クロマトグラフィーカラムに流体的に結合されたサプレッサの、サプレッサ故障を検出する方法であって、溶離液をクロマトグラフィーカラムからサプレッサに流すステップと、サプレッサの負電極と正電極との間に電流を印加するステップと、サプレッサの負電極と正電極との間の電圧を測定するステップと、監視値を計算するステップと、しきい値を上回る監視値を検出すると、サプレッサの故障があると判定するステップと、を含む。
クロマトグラフィーシステム用のシステム制御ユニットは、サプレッサに流体的に結合されたクロマトグラフィーカラムを備え、システム制御ユニットは、サプレッサの負極と正極間との間の電圧を測定することと、監視値を計算することと、しきい値を上回る監視値を検出すると、サプレッサの故障があると判定することと、を行うように構成されている。
監視値は、ａ）電圧の時間導関数、ｂ）移動平均電圧の時間導関数であって、移動平均電圧は、２～２０回の測定の平均電圧である、移動平均電圧の時間導関数、ｃ）電圧の時間導関数の移動平均であって、時間導関数の移動平均は、２～２０個の時間導関数の平均時間導関数である、電圧の時間導関数の移動平均、ｄ）電圧の移動平均の時間導関数の移動平均、ｅ）電圧の高次の時間導関数、ｆ）移動平均電圧の高次の時間導関数、ｇ）電圧の高次の時間導関数の移動平均、のうちの１つである。
これら及び他の目的及び利点は、添付図面及びその説明から明らかになるであろう。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成している添付図面は、本発明の実施形態を図示し、上述の本発明の概要、及び後述の詳細な説明とともに、本発明の原理を解説する働きをする。
ＩＣ分離で使用される溶離液は、エレクトロスプレーイオン化質量分析法（ＥＳＩ－ＭＳ）と互換性のない不揮発性塩を含む。不揮発性塩を、水又は揮発性酸形態（例えば、酢酸）に変換するには、サプレッサが必要である。サプレッサが故障すると、不揮発性塩がＭＳに入り、ＭＳが停止され、質量分析計の大規模な点検が必要になる。記載された方法は、サプレッサがいつ故障したかを検出する方法を提供し、ＭＳへの損傷を防止するための介入を可能にする。本方法は、サプレッサ電圧の時間導関数を使用して、下流での目詰まりによる、再生液の流れの中断、及びサプレッサへの過剰な背圧を含む、最も一般的なサプレッサの故障モードを捉える。サプレッサの故障モードが判定されると、溶離液ポンプに溶離液の流れを停止させるか、又は、補助バルブに、質量分析計への流れを溶離液から別の液体に切り替えさせ得る。本方法は追加のセンサーが不要なため、ＭＳ検出の複雑な手順、及び関連する追加ピーク分散が不要になる。
自己再生サプレッサの場合、電極に定電流を印加して水の電気分解を引き起こし、溶離液抑制のため、水素イオン又は水酸化物イオンを継続的に供給する。サプレッサ内のチャネル間の電圧は、溶離液濃度、溶離液流量及び再生液流量など、様々な要因の影響を受ける可能性がある。再生液チャネル内の給水が遮断されたとき、例えば、貯水タンクの漏れ若しくはポンプの停止により水流がないとき、又は、下流での目詰まりによる過剰な背圧により流れ（溶離液の流れ若しくは再生液の流れ）が中断されたとき、電圧が影響を受ける。
サプレッサ電圧の絶対値は、製造時の変動を含む様々な要因の影響を受けるため、電圧の勾配、すなわち電圧の変化の速さを使用して、サプレッサの故障によって引き起こされる電圧パターンを導き出す。
クロマトグラフィーカラムに流体的に結合されたサプレッサの、サプレッサ故障を検出する方法であって、溶離液をクロマトグラフィーカラムからサプレッサに流すステップと、サプレッサの負電極と正電極との間に電流を印加するステップと、サプレッサの負電極と正電極との間の電圧を測定するステップと、監視値を計算するステップと、しきい値を上回る監視値を検出すると、サプレッサの故障があると判定するステップと、を含む。
いくつかの実施形態では、クロマトグラフィーシステム用のシステム制御ユニットは、サプレッサに流体的に結合されたクロマトグラフィーカラムを備え、システム制御ユニットは、サプレッサの負極と正極との間の電圧を測定することと、監視値を計算することと、しきい値を上回る監視値を検出すると、サプレッサの故障があると判定することと、を行うように構成されている。
監視値は、ａ）電圧の時間導関数、ｂ）移動平均電圧の時間導関数であって、移動平均電圧は、２～２０回の測定の平均電圧である、移動平均電圧の時間導関数、ｃ）電圧の時間導関数の移動平均であって、時間導関数の移動平均は、２～２０個の時間導関数の平均時間導関数である、電圧の時間導関数の移動平均、ｄ）電圧の移動平均の時間導関数の移動平均、ｅ）電圧の高次の時間導関数、ｆ）移動平均電圧の高次の時間導関数、ｇ）電圧の高次の時間導関数の移動平均、のうちの１つである。
電圧の時間導関数は、時間の経過に伴う電圧の一次導関数である。これは次式により計算することができる：電圧の時間導関数＝（Ｖ2－Ｖ1）／（ｔ2－ｔ1）、ここで、Ｖ1及びＶ2は、２つの異なる時点での電圧で、Ｖ1はＶ2より前であり、ｔ1及びｔ2は、電圧が測定されるそれぞれの時間である。移動平均電圧の時間導関数は、時間の経過に伴う電圧の移動平均の一次導関数である。移動平均は、２～２０回の測定など、一連の測定の平均である。移動平均は、電圧測定値の移動平均であり得、又は、計算された時間導関数、若しくは高次の時間導関数の移動平均であり得る。例えば、電圧の移動平均は、電圧の合計を電圧測定の数で割ったものとして計算される（Ｖの移動平均＝（Ｖ1＋Ｖ2＋…＋Ｖn-1＋Ｖn）／ｎ、ここで、Ｖは電圧の移動平均、Ｖ1は最初の電圧測定値、Ｖ2は２回目の電圧測定値、ｎは測定回数である）。高次の時間導関数は、電圧の１つ以上の時間導関数として計算することができる。例えば、電圧の二次時間導関数は次のように計算することができる：電圧の二次時間導関数＝（ＴＤ2－ＴＤ1）（ｔｔ2－ｔｔ1）、ここで、ＴＤ1及びＴＤ2は電圧の時間導関数であり、ｔｔ1及びｔｔ2は、ＴＤ1及びＴＤ2のそれぞれの時間である。高次の時間導関数は、二次時間導関数、三次時間導関数、又は四次時間導関数であり得る。いくつかの実施形態では、高次の時間導関数は二次時間導関数である。サプレッサ電流がオンである限り、電圧は常時測定される。
いくつかの実施形態では、監視値は、ａ）電圧の時間導関数、ｂ）移動平均電圧の時間導関数であって、移動平均電圧は、２～２０回の測定の平均電圧である、移動平均電圧の時間導関数、ｃ）電圧の時間導関数の移動平均であって、時間導関数の移動平均は、２～２０個の時間導関数の平均時間導関数である、電圧の時間導関数の移動平均、ｄ）電圧の移動平均の時間導関数の移動平均、ｅ）電圧の高次の時間導関数、ｆ）移動平均電圧の高次の時間導関数、及びｇ）電圧の高次の時間導関数の移動平均、から選択される。いくつかの実施形態では、監視値は電圧の導関数である。いくつかの実施形態では、監視値は、移動平均電圧の時間導関数である。いくつかの実施形態では、監視値は、電圧の時間導関数の移動平均である。いくつかの実施形態では、監視値は、電圧の二次時間導関数である。いくつかの実施形態では、高次の時間導関数は二次時間導関数である。
溶離液は塩を含む。いくつかの実施形態では、塩の混合物（例えば、ＮａＯＡｃ／ＮａＯＨ溶離液）は、単一の導電率検出器の使用が、変換された形態の組成を示すのに効果的でない形態（例えば、ＨＯＡｃ／ＮａＯＡｃ）に、サプレッサ内で変換される。サプレッサの抑制効率は、変換された形態の組成に影響を与える。塩の例は、酢酸アルカリ及び水酸化アルカリの混合物、又は水酸化アルカリ、又は炭酸アルカリ、又は炭酸アルカリ及び重炭酸塩の混合物、又は強酸を含む。いくつかの実施形態では、溶離液は、酢酸アルカリ及び水酸化アルカリの混合物を含む。いくつかの実施形態では、溶離液は水酸化アルカリを含む。いくつかの実施形態では、溶離液は炭酸アルカリを含む。いくつかの実施形態では、溶離液は、炭酸アルカリ及び重炭酸塩の混合物を含む。いくつかの実施形態では、溶離液は強酸を含む。
監視値がしきい値を超えると、サプレッサの故障が検出される。しきい値は、所定の値である。いくつかの実施形態では、所定の値は、サプレッサが適切に機能しているときの、５％又は１０％などの電圧比率である。いくつかの実施形態では、所定の値すなわち比率は、経験的に決定される。しきい値は、クロマトグラフィーで使用される溶離液、使用される濃度勾配、溶離液の流量に応じて変化し得る。いくつかの実施形態では、しきい値は、サンプルの分析中に変更することができる。サプレッサの故障があると判定すると、塩が質量分析計に流入するのを防ぐために、様々な措置を講じることができる。いくつかの実施形態では、サプレッサの故障が検出された後、溶離液を流すポンプが停止される。いくつかの実施形態では、サプレッサの故障が検出された後、サプレッサから質量分析計への流れが中断される。いくつかの実施形態では、サプレッサの故障が検出された後、サプレッサから質量分析計への流れが中断され、水を含む液体（ＤＩ水など）が、質量分析計に向かう流れに取って代わる。
しきい値は、サプレッサ及びシステムの種類に基づいて設定することができ、溶離液の流れが質量分析計に到達するのを妨げるため、溶離液ポンプを停止するのに使用できる。いくつかの実施形態では、６ポート注入弁が、サプレッサ（又は、任意選択の導電率検出器）と質量分析計との間の補助バルブとして設置される。補助バルブが位置Ａにあるとき、システムは正しく動作し、溶離液がサプレッサを通過して質量分析計に到達し、補助ポンプがサプレッサにＤＩ水再生液を供給する。監視値が、サプレッサの故障を示す事前設定しきい値に到達すると、補助バルブが位置Ｂにトリガされ、溶離液の流れがサプレッサＲｅｇｅｎ Ｉｎに切り替えられ、補助ポンプがＤＩ水を質量分析計に供給する。
クロマトグラフィーシステムは、様々な構成要素で、様々な配列で設定することができる。いくつかの実施形態では、溶離液は、ＭＳに到達する前に、クロマトグラフィーカラムからサプレッサに流れ、次に導電率セルに流れる。
再生水流量の変化は、勾配データのプロファイルにスパイクとして表示される。抑制性能に影響を与えない、再生剤の流れに変化がないか又はほとんど変化がない場合、勾配データは、電子ノイズが均等に分布した平坦な線として示される。流れが中断されると、つまり、再生液の流れが失われるか又は減少すると、時間に対して作成された電圧勾配のグラフに負のスパイクが記録される。負のスパイクの大きさは、再生液の流量損失率に関連している。下流での目詰まりにより溶離液の流れが妨害されると、時間に対して作成された電圧勾配のグラフに、（サプレッサの種類に応じて）正のスパイク又は負のスパイクが記録される。スパイクの大きさは、圧力上昇の大きさに関連している。
本発明では、単数形「ａ」、「ａｎ」、及び「ｔｈｅ」は、複数の言及を含み、特定の数値への言及は、文脈が明確に別段に指示しない限り、少なくともその特定の数値を含む。したがって、例えば、「ある材料」への言及は、当業者などに知られている、そのような材料及びその同等物のうちの少なくとも１つへの言及である。
修飾語「約」は、２つの端点の絶対値によって規定される範囲を開示しているとみなされるべきである。例えば、表現「約２～約４」もまた「２～４」の範囲を開示する。単一の数字を修飾するために使用される場合、用語「約」は、示された数度のプラス１０％又はマイナス１０％に言及し得、示された数字を含む。例えば、「約１０％」は９％～１１％の範囲を示し得、「約１」は０．９～１．１を意味する。
全ての範囲は、包括的で組み合わせ可能である。すなわち、範囲に記載された値への言及は、その範囲内のあらゆる値を含む。例えば、４００～４５０ｐｐｍとして定義される範囲は、独立実施形態として４００ｐｐｍ及び４５０ｐｐｍを含む。４００～４５０ｐｐｍの範囲及び４５０～５００ｐｐｍを組み合わせて、４００～５００ｐｐｍの範囲となり得る。
リストが提示される場合、別段の記載がない限り、そのリストの個々の要素、及びそのリストのあらゆる組み合わせは、別個の実施形態として解釈されるべきであることが理解されるべきである。例えば、「Ａ、Ｂ、又はＣ」として提示された実施形態のリストは、実施形態「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」、「Ａ又はＢ」、「Ａ又はＣ」、「Ｂ又はＣ」又は「Ａ、Ｂ、又はＣ」を含むと解釈されるべきである。
明確化のために、別個の実施形態の文脈において本明細書で説明された、本発明の特定の特徴はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供され得ることも理解されたい。すなわち、明らかに相容れない又は除外されない限り、個々の実施形態は、その他の実施形態と組み合わせ可能であるとみなされ、そのような組み合わせは別の実施形態とみなされる。逆に、簡単にするために単一の実施形態の文脈で記載された本発明の様々な特徴はまた、別個に、又は任意の部分的組み合わせで提供されてもよい。更に、特許請求の範囲は、任意の要素を除外するように起草できることに留意されたい。したがって、本記載は、特許請求の範囲要素の記載、又は「否定的な」制限の使用に関連して、「単独で」、「のみ」などの排他的な用語を使用するための、先行詞として機能することを意図している。最終的に、実施形態は、一連のステップの一部又はより一般的な構造の一部として説明することができるが、当該各ステップは、それ自体における独立実施形態とみなすこともできる。
本発明は、いくつかの実施形態の説明によって示され、例示的な実施形態をかなり詳細に記載してきたが、出願人の意図は、添付された特許請求の範囲を、かかる詳細に制限又は何ら限定するものではない。追加の利点及び改変が、当業者には容易に明らかとなろう。更に、別々のリストの特徴を組み合わせることができる。実施例からの特徴は、開示全体に一般化することができる。
実施例１：定組成溶離液条件での、再生液流量の突然の損失及び段階的な損失
手動で調製された溶離液を使用するＨＰＡＥシステム（図４）で、再生水流量の突然の損失（貯水タンクの漏れ及びポンプの停止をシミュレート）及び段階的な損失（チャネルの漏出をシミュレート）がないか、一連の溶離液条件を調べた。複合糖質の分離に使用される典型的な溶離液条件は、一定の１００ｍＭ ＮａＯＨ中の様々なＮａＯＡｃグラジエントであり、１００ｍＭ ＮａＯＨ中の５０ｍＭ（図５）、１００ｍＭ（図６）、及び２５０ｍＭのＮａＯＡｃ溶離液（図７）を検査した。ＮａＯＨ溶離液系をカバーするために、１００ｍＭ ＮａＯＨ溶離液も検査した（図８）。再生水流量の突然の損失の検査では、再生液の流量を５分でゼロに設定し、２５分で通常の流量に設定して、次の実行のために再平衡化した。再生水流量の段階的な損失の検査では、再生液の流量を５～１０分で通常の流量からゼロに下げるように設定し、２５分で通常の流量に戻して、次の実行のために再平衡化した。破線は、再生液の流量を示す。
手動で調製された溶離液を使用するＨＰＡＥシステム（図４）で、再生水流量の突然の損失（貯水タンクの漏れ及びポンプの停止をシミュレート）及び段階的な損失（チャネルの漏出をシミュレート）がないか、一連の溶離液条件を調べた。複合糖質の分離に使用される典型的な溶離液条件は、一定の１００ｍＭ ＮａＯＨ中の様々なＮａＯＡｃグラジエントであり、１００ｍＭ ＮａＯＨ中の５０ｍＭ（図５）、１００ｍＭ（図６）、及び２５０ｍＭのＮａＯＡｃ溶離液（図７）を検査した。ＮａＯＨ溶離液系をカバーするために、１００ｍＭ ＮａＯＨ溶離液も検査した（図８）。再生水流量の突然の損失の検査では、再生液の流量を５分でゼロに設定し、２５分で通常の流量に設定して、次の実行のために再平衡化した。再生水流量の段階的な損失の検査では、再生液の流量を５～１０分で通常の流量からゼロに下げるように設定し、２５分で通常の流量に戻して、次の実行のために再平衡化した。破線は、再生液の流量を示す。
突然の再生液の流量損失については、図５～８に示すように、全てのケースで電圧微分信号の瞬間的なスパイク（－５Ｖ／分を超える大きさ）が５分で記録される。溶離液の濃度によっては、再生液の流れの停止に反応し、数分以内に導電率が上昇する。電圧導関数の瞬間的なスパイクを使用して、塩が破過し始める前に、溶離液ポンプを停止させることができる。
段階的な再生液の流量損失については、流れが最終的に停止する１０分前後又は１０分に至るまでに、－１Ｖ／分を超える大きさの一貫したスパイクが観察される。数分以内に導電率が上昇し始め、塩の破過を示す。したがって、しきい値をトリガ機構に使用できる。
実施例２：グラジエント溶離液条件での、再生液流量の突然の損失及び段階的な損失
再生水流量の突然の損失（貯水タンクの漏れ及びポンプの停止をシミュレート）及び段階的な損失（チャネルの漏出をシミュレート）の影響も、ＮａＯＡｃ／ＮａＯＨ溶離液系（図９（Ａ）～９（Ｃ））及びＮａＯＨ溶離液系（図１０（Ａ）～１０（Ｃ））のそれぞれにおいて、手動で調製された溶離液勾配条件で調べた（図４）。ＮａＯＡｃ／ＮａＯＨ及びＮａＯＨの通常の再生液の流れを、それぞれ図９（Ａ）及び１０（Ａ）に示す。再生水流量の突然の損失の検査では、再生液の流量を１０分でゼロに設定し、４０分で通常の流量に設定して、次の実行のために再平衡化した（図９（Ｂ）及び１０（Ｂ））。再生水流量の段階的な損失の検査では（図９（Ｃ）及び１０（Ｃ））、再生液の流量を０～１０分で通常の流量からゼロに下げるように設定し、４０分で通常の流量に戻して、次の実行のために再平衡化した（図９の緑色の破線で示すように）。
再生水流量の突然の損失（貯水タンクの漏れ及びポンプの停止をシミュレート）及び段階的な損失（チャネルの漏出をシミュレート）の影響も、ＮａＯＡｃ／ＮａＯＨ溶離液系（図９（Ａ）～９（Ｃ））及びＮａＯＨ溶離液系（図１０（Ａ）～１０（Ｃ））のそれぞれにおいて、手動で調製された溶離液勾配条件で調べた（図４）。ＮａＯＡｃ／ＮａＯＨ及びＮａＯＨの通常の再生液の流れを、それぞれ図９（Ａ）及び１０（Ａ）に示す。再生水流量の突然の損失の検査では、再生液の流量を１０分でゼロに設定し、４０分で通常の流量に設定して、次の実行のために再平衡化した（図９（Ｂ）及び１０（Ｂ））。再生水流量の段階的な損失の検査では（図９（Ｃ）及び１０（Ｃ））、再生液の流量を０～１０分で通常の流量からゼロに下げるように設定し、４０分で通常の流量に戻して、次の実行のために再平衡化した（図９の緑色の破線で示すように）。
突然の再生液の流量損失については、図９（Ｂ）及び１０（Ｂ）の両方で、電圧導関数の瞬間的なスパイク（－５Ｖ／分を超える大きさ）が１０分で記録される。導電率は、数分以内に大幅に増加することが示される。したがって、電圧導関数のスパイクは、流れの遮断を示すのに効果的である。
段階的な再生液の流量損失については、流れが最終的に停止する前及び１０分で、－１Ｖ／分を超える大きさの一貫したスパイクが観察される。数分以内に導電率が上昇し始め、塩の破過を示す。したがって、バルブ切り替えのしきい値として－１Ｖ／分を使用することは、依然として効果的である。溶離液が１００ｍＭ ＮａＯＨであり、導電率プロファイルが、再生液の流れの遮断によって変化しない、図１０（Ｃ）の場合、サプレッサの能力は、比較的低い溶離液濃度を抑制することができ、電圧導関数のグラフに現れるスパイクは、再生液の流れの遮断を示すのに依然として効果的であり、トリガ機構に使用できる。
再生剤の流れの中断の影響は、Ｄｉｏｎｅｘ ＥＧＣ ５００ ＫＯＨカートリッジによって生成されたＫＯＨ溶離液を使用するＲＦＩＣシステムでも調べた（図１１）。図１２に示すように、再生液の流れが２０分で停止されると、ＭＳを保護する機構をトリガするのに使用できる、瞬間的な負のスパイクが電圧導関数プロットに記録された。本例では、再生液の流量損失に伴い、サプレッサ電圧が最大設定値に到達し、約３５分で実行が中断された。
実施例３：サプレッサの性能に対する、再生液流量減少の影響（境界条件の検査）
サプレッサの性能に対する再生液流量減少の影響を確認するために、一連の再生液流量を調べた。検査では、再生液の流量は、１．４～０ｍＬ／分（値Ｘ）の範囲の様々な値に低下するように設定された。図１３（Ａ）及び１３（Ｂ）に示すように、導電率応答は、ＮａＯＡｃ／ＮａＯＨ溶離液系（図１３（Ａ））及びＮａＯＨ溶離液系（図１３（Ｂ））の両方で、流量ゼロの場合を除き、再生液流量の変化に対してそれほど変化しない。
サプレッサの性能に対する再生液流量減少の影響を確認するために、一連の再生液流量を調べた。検査では、再生液の流量は、１．４～０ｍＬ／分（値Ｘ）の範囲の様々な値に低下するように設定された。図１３（Ａ）及び１３（Ｂ）に示すように、導電率応答は、ＮａＯＡｃ／ＮａＯＨ溶離液系（図１３（Ａ））及びＮａＯＨ溶離液系（図１３（Ｂ））の両方で、流量ゼロの場合を除き、再生液流量の変化に対してそれほど変化しない。
長期間にわたる再生液流量減少がサプレッサの性能に影響を与えるかどうかを確認するために、９０分という長い検査時間を調べた。図１４に示すように、再生液流量は５分で３０％減少し、再生液流量が９５分で１００％に戻る前に、９０分間連続して実行された。突然の流量低下により、電圧導関数で－５Ｖ／分を超えるスパイクが生成され、トリガ機構に使用できるが、溶離液は効果的に抑制される。
勾配条件下での突然の流量減少及び段階的な流量減少も調べた。１０～１００ｍＭ ＮａＯＡｃを使用する図１５（Ａ）～１５（Ｃ）、及び、１０～１００ｍＭ ＮａＯＨ溶離液を使用する図１６（Ａ）～１６（Ｃ）に示すように、再生液の流量が１０分で１．５ｍＬ／分から１ｍＬ／分に急激に低下すると、－１Ｖ／分を超える大きさの瞬間的なスパイクが電圧導関数に示される。溶離液勾配に起因する導電率トレースのピークの大きさは、通常の再生液流量条件下よりも高いことが示され、再生液流量減少による塩の破過を示す。電圧導関数のスパイクは、トリガ機構に効果的である。０～１０分の間に１．５ｍＬ／分から１ｍＬ／分へ段階的に流量が減少する場合、電圧導関数への影響はそれほど大きくなく（つまり、－１Ｖ／分未満）、再生液流量の変動を示すために使用するのは困難である。ただし、導電率トレースに示されているように、図１３及び１４の再生液流量減少の場合と同様に、そのような条件下では溶離液抑制は影響を受けないため、ＭＳに悪影響を与えることはない。
実施例４：溶離液チャネルの背圧の増加
最も一般的なサプレッサの故障モードのうちの１つは、チューブ又はＥＳＩ毛細管を詰まらせる粒子による、サプレッサ出口の下流での過剰な背圧によって引き起こされる、サプレッサの漏出である。
最も一般的なサプレッサの故障モードのうちの１つは、チューブ又はＥＳＩ毛細管を詰まらせる粒子による、サプレッサ出口の下流での過剰な背圧によって引き起こされる、サプレッサの漏出である。
次の例では、サプレッサでの背圧の増加をシミュレートするために、ＲＦＩＣシステム（図１１）のサプレッサ（Ｄｉｏｎｅｘ ＡＤＲＳ ６００ ２－ｍｍ）に、図１７のシステム圧力トレースに示すように、それぞれ約２１分及び３４分で４００～６００ｐｓｉの背圧を印加するために、流量制限器（Ｉｄｅｘ Ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ＢＰＲ、Ｐ－８８０）を導電率検出器の出口に配置した。流量制限の継続時間は、各印加において約２．５分であった。図１７に示すように、それぞれ２１分及び３４分で、背圧の増加に対応する正のスパイクが観察される。デバイスの性能低下の原因となる、サプレッサに印加される背圧の上昇を示すのに、電圧微分法が効果的であることが明らかになっている。
次の例では、斜面勾配中にサプレッサに約５６０ｐｓｉの背圧を印加するために、流量制限が導電率検出器の出口に適用された。流量制限の持続時間は約２．５分であった。図１５に示すように、背圧の増加に対応する約１９．５分での正のスパイクに加えて、１００ｍＭ ＫＯＨから１０ｍＭ ＫＯＨへのステップ勾配の結果として、約４２．５分で正のピークがある。電圧導関数の誤った信号を回避するために、二次導関数が適用された。サプレッサ電圧二次導関数のプロットに示すように、４２．５分での正のピークは最小化されているが、１９．５分でのスパイクは際立ったままである。これは、２つ以上の導関数を適用することが、サプレッサの故障とは関係のない条件によって引き起こされる、誤った兆候を排除するのに効果的であることを示している。
次の例では、サプレッサの背圧上昇をシミュレートするために、ＨＰＡＥシステム（図４）のサプレッサ（Ｄｉｏｎｅｘ ＥＲＤ ５００ ２－ｍｍ）に、図１９のシステム圧力トレースに示すように、それぞれ約１０分、１５分、２０分、２５分、及び３０分で３００～８００ｐｓｉの背圧を印加するために、一連の制限チューブを導電率検出器の出口に配置した。流量制限の継続時間は、各印加において約２分であった。システム圧力トレースは、特に高い背圧で、チューブの内径及び長さに基づいて計算された、理論上の圧力読み取り値よりも低い圧力増加読み取り値を示している。サプレッサは、上昇したシステム圧力を放散する、上昇した背圧で漏出し始める。図１９に示すように、背圧の増加に対応する負のスパイクが観察される。デバイスの性能低下の原因となる、サプレッサに印加される背圧の上昇を示すのに、電圧微分法が効果的であることが明らかになっている。
Claims (20)
- クロマトグラフィーカラムに流体的に結合されたサプレッサの、サプレッサ故障を検出する方法であって、前記方法は、
溶離液を、前記クロマトグラフィーカラムからサプレッサに流すことと、
前記サプレッサの負電極と正電極との間に電流を印加することと、
前記サプレッサの前記負電極と前記正電極との間の電圧を測定することと、
監視値を計算することであって、前記監視値を、
ａ）前記電圧の時間導関数、
ｂ）移動平均電圧の時間導関数であって、前記移動平均電圧は、２～２０回の測定の平均電圧である、移動平均電圧の時間導関数、
ｃ）前記電圧の前記時間導関数の移動平均であって、前記時間導関数の前記移動平均は、２～２０個の時間導関数の平均時間導関数である、前記電圧の前記時間導関数の移動平均、
ｄ）前記電圧の前記移動平均の前記時間導関数の移動平均、
ｅ）前記電圧の高次の時間導関数、
ｆ）前記移動平均電圧の高次の時間導関数、及び
ｇ）前記電圧の前記高次の時間導関数の移動平均、のうちの１つとして、計算することと、
しきい値を上回る前記監視値を検出すると、サプレッサの故障があると判定することと、を含む、方法。 - 前記監視値が、前記電圧の導関数である、請求項１に記載の方法。
- 前記監視値が、前記移動平均電圧の前記時間導関数である、請求項１に記載の方法。
- 前記監視値が、前記電圧の前記時間導関数の前記移動平均である、請求項１に記載の方法。
- 前記監視値が、前記電圧の二次時間導関数である、請求項１に記載の方法。
- 高次の時間導関数が、二次時間導関数である、請求項１に記載の方法。
- 前記溶離液が、酢酸アルカリ及び水酸化アルカリの混合物、又は水酸化アルカリ、又は炭酸アルカリ、又は炭酸アルカリ及び重炭酸塩の混合物、又は強酸を含む、請求項１に記載の方法。
- サプレッサの故障があると判定すると、前記溶離液を流すポンプが停止する、請求項１に記載の方法。
- サプレッサから質量分析計に前記溶離液を流すことを更に含み、
サプレッサの故障があると判定すると、前記サプレッサから前記質量分析計への流れを遮断する、請求項１に記載の方法。 - 前記流れが遮断されたときに、水を含む液体を、溶離液の代わりに前記質量分析計に供給することを更に含む、請求項９に記載の方法。
- 前記溶離液を、前記クロマトグラフィーカラム又は前記サプレッサから導電率セルに流すことを更に含む、請求項１に記載の方法。
- サプレッサに流体的に結合されたクロマトグラフィーカラムを備えたクロマトグラフィーシステム用のシステム制御ユニットであって、前記システム制御ユニットは、
前記サプレッサの負極と正極との間の電圧を測定することと、
監視値を計算することであって、前記監視値を、
ａ）前記電圧の時間導関数、
ｂ）移動平均電圧の時間導関数であって、前記移動平均電圧は、２～２０回の測定の平均電圧である、移動平均電圧の時間導関数、
ｃ）前記電圧の前記時間導関数の移動平均であって、前記時間導関数の前記移動平均は、２～２０個の時間導関数の平均時間導関数である、前記電圧の前記時間導関数の移動平均、
ｄ）前記電圧の前記移動平均の前記時間導関数の移動平均、
ｅ）前記電圧の高次の時間導関数、
ｆ）前記移動平均電圧の高次の時間導関数、及び
ｇ）前記電圧の前記高次の時間導関数の移動平均、のうちの１つとして、計算することと、
しきい値を上回る前記監視値を検出すると、サプレッサの故障があると判定することと、を行うように構成されている、システム制御ユニット。 - 前記監視値が、前記電圧の導関数である、請求項１２に記載のシステム制御ユニット。
- 前記監視値が、前記移動平均電圧の前記時間導関数である、請求項１２に記載のシステム制御ユニット。
- 前記監視値が、前記電圧の前記時間導関数の前記移動平均である、請求項１２に記載のシステム制御ユニット。
- 前記監視値が、前記電圧の二次時間導関数である、請求項１２に記載のシステム制御ユニット。
- 前記システム制御ユニットが、サプレッサの故障があると判定すると、溶離液を流すポンプが停止するように構成されている、請求項１２に記載のシステム制御ユニット。
- クロマトグラフィーシステムにおいて、前記サプレッサが、質量分析計に流体的に結合され、
前記システム制御ユニットが、サプレッサの故障があると判定すると、前記サプレッサから前記質量分析計への流れが遮断されるように構成されている、請求項１２に記載のシステム制御ユニット。 - 前記システム制御ユニットが、前記流れが遮断されたときに、水を含む液体を、溶離液の代わりに前記質量分析計に供給するように構成されている、請求項１８に記載のシステム制御ユニット。
- 導電率セルが、前記サプレッサに流体的に結合されている、請求項１２に記載のシステム制御ユニット。
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