JP4046061B2 - クロマトグラフ分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体クロマトグラフ（以下「ＬＣ」と略す）やガスクロマトグラフ（以下「ＧＣ」と略す）などのクロマトグラフ分析装置に関する。

クロマトグラフ分析では、同一試料に対し同一分析条件の下で複数回の繰り返し分析を行う場合がある（例えば特許文献１など参照）。例えば新しいカラムを装着した場合等、装置の構成を変更した場合には装置の状態の再現性を確認する目的で、同一試料、同一分析条件の下で複数回の繰り返し分析を実行し、各分析毎に得られるクロマトグラムを比較して再現性の検証を行う。また、通常の分析においても信頼性を高めるために、例えば同一試料、同一分析条件の下で３回乃至５回程度の繰り返し分析を実行し、各分析毎に得られるクロマトグラムから求めたピーク情報（例えばピーク面積、ピーク高さなど）の平均を計算して、これを最終的な結果として採用するようなことも行われる。

近年、こうしたクロマトグラフ分析装置においても、各分析ユニットを統括的に制御したり採取されたデータを処理したりするために、パーソナルコンピュータに所定の制御／処理プログラムをインストールした制御／データ処理装置が広く利用されている。こうした制御／データ処理装置では、分析の開始に先立ってスケジュールテーブルを作成しておくことにより、多検体の連続分析などを自動的に行うことができるようになっている（例えば特許文献２など参照）。

図５はＬＣ分析におけるスケジュールテーブルの一例である。このテーブル上では１行が１回の分析に対応しており、１行中に、その分析を実行するのに必要な情報として、試料番号、試料注入量、分析条件（メソッド）ファイル名などが記述される。こうしたスケジュールテーブルが作成された上で分析の開始が指示されると、そのスケジュールに従って順次試料が選択されるとともに分析条件が設定され、多数の試料の分析が自動的に実行される。また、分析結果であるクロマトグラムデータは各試料の分析毎にそれぞれ１つのデータファイルに格納され、ハードディスクドライブ等の記憶装置に保存される。

こうした従来のクロマトグラフ分析装置において上記のような繰り返し分析を実行したい場合には、スケジュールテーブルを作成する際に、その繰り返し回数だけテーブルの各行を入力する必要がある。そのため、分析者にとっては操作が面倒であって作業効率が悪い。

また、こうした設定された各分析は基本的にはそれぞれ独立した分析として取り扱われ、クロマトグラムデータを含むデータファイルがそれぞれ１個ずつ作成されることになる。つまり、Ｎ回の繰り返し分析ではＮ個のデータファイルが作成される。そのため、繰り返し分析におけるデータを参照して再現性の検証などを行う際には、複数のデータファイルからそれぞれデータを取り出して来る必要があるため、こうした際の作業も煩雑でミスを引き起こし易い。さらにまた、データファイルの管理も面倒で、一部のデータファイルが散逸してしまった場合には、再現性の検証が行えなくなるといった問題もある。

特開平５−１５７７４３号公報 特開平１０−３１８８０３号公報（段落００１７〜００１９）

本発明はかかる課題を解決するために成されたものであり、その主な目的は、繰り返し分析を行う際の操作性を向上するとともに、再現性の確認作業を容易に行うことができるクロマトグラフ分析装置を提供することにある。

上記課題を解決するために成された本発明は、試料に含まれる各種成分を時間的に分離する試料分離部、該試料分離部に試料を導入する試料導入部、及び前記試料分離部により分離された試料成分を順次検出する検出部を含む分析手段によりクロマトグラフ分析を行うクロマトグラフ分析装置において、
a)同一試料に対して同一分析条件の下で繰り返し分析を行うに際し、その分析繰り返し回数Ｎを設定するための入力手段と、
b)設定された回数Ｎだけ前記分析手段により分析を実行する制御手段と、
c)Ｎ回の繰り返し分析で得られたクロマトグラムデータを、各分析の試料導入時刻を識別可能な付加情報とともに１つのデータファイルに格納するデータ収集手段と、
を備えることを特徴としている。

なお、本発明は液体クロマトグラフ、ガスクロマトグラフ等、各種のクロマトグラフに適用し得るものである。

発明の実施の形態、及び効果

本発明に係るクロマトグラフ分析装置では、同一試料に対する同一分析条件の下での繰り返し分析を行いたい場合には、その試料の種類や分析条件を入力設定するのに加えて、繰り返し回数Ｎを入力手段により設定しさえすればよい。こうした設定に対して、制御手段はその回数Ｎだけ繰り返し分析を実行するべく分析手段を制御する。すなわち、分析手段において、試料導入部は指示された試料を試料分離部（例えばカラム）に導入し、試料分離部を通過する間に時間的に分離された試料成分を検出部が順次検出する。これをＮ回繰り返す。そのＮ回の各分析毎に検出部によりクロマトグラムデータが得られるが、データ収集手段は、順次得られるクロマトグラムデータを各分析毎に分割することなく、あたかも１回の分析により得られるデータの如く１つのデータファイルに格納する。但し、その際に各分析の試料導入時刻を識別可能な付加情報も同じデータファイルに格納する。したがって、この付加情報を利用すれば、１つのデータファイルに格納されているクロマトグラムデータを各分析に対応したものに容易に分離することが可能である。

このように本発明に係るクロマトグラフ分析装置によれば、繰り返し分析に際し分析繰り返し回数を設定するというごく簡単な操作を行えばよいので、手間が掛からず作業効率がよい。また、繰り返し分析の結果が１つのデータファイルに保存されるため、例えば再現性の検証を行う場合に、その１つのデータファイルを読み出してくることよって必要なデータを全て揃えることができる。その点でも作業効率の大幅な向上が図れる。また、再現性の検証に必要な一部のデータが散逸してしまって見つからないといった不手際を解消できる。

また、本発明の一実施態様として、１つのデータファイルに格納されている前記付加情報に基づいて、同データファイルに含まれる各分析毎のクロマトグラムデータからそれぞれピーク情報を算出するデータ処理手段をさらに備える構成とすることができる。

この構成によれば、上述したように１つのデータファイルに格納されているクロマトグラムデータを各分析に対応したものに分離した上で、各クロマトグラムに出現しているピークを検出し、そのピーク情報を取得することができる。そうしたピーク情報を比較することにより再現性の検証を行ったり、或いはピーク情報に対し平均化処理等の適宜の処理を行うことにより変動要因の影響を軽減して精度の高い結果を得ることができる。

さらにまた、上記データ処理手段は、各分析毎のピーク情報に基づいて分析の再現性の指標となる統計値を算出する構成としてもよい。こうした統計値は例えば表示手段などを介して出力するとよい。

この構成によれば、再現性の検証に必要な情報を自動的に得ることができるので、再現性の検証に関する作業効率が一層向上する。

以下、本発明に係るクロマトグラフ分析装置の一実施例として、ＬＣ分析装置について説明する。

図１は本実施例によるＬＣ分析装置の概略構成図である。この分析装置の構成は、大別すると、液体試料に対して分析を実行し解析に必要なデータを採取する分析部（分析手段）Ａと、分析部Ａの各部を統括的に制御するとともに、分析部Ａにより採取されたデータに対し所定の波形・演算処理を行うための制御／処理部Ｂとから成る。

分析部Ａにおいては、送液ポンプ２の動作により溶離液（移動相）槽１から溶離液が吸引され、一定流量で自動試料注入部３を介しカラム４へと供給される。自動試料注入部３は所定のタイミングで試料を溶離液中に注入する。この試料は溶離液に乗ってカラム４へと導入され、カラム４を通過する間に試料中の各成分が時間的に分離される。検出器５はカラム４から溶出する試料成分を時間の経過に伴って順次検出し、その検出信号はＡ／Ｄ変換器６でデジタル信号に変換された後にシステムコントローラ７を介してパーソナルコンピュータ（パソコン）８に機能的に含まれるデータ処理部８ａに入力される。システムコントローラ７はパソコン８に機能的に含まれる制御部８ｂの指示に応じて、上記各部を作動するための制御信号を送る。

制御／処理部Ｂでは、パソコン８にインストールされている所定の制御／処理プログラムを実行することによって、各種のデータ処理及び制御が具現化される。すなわち、上記データ処理部８ａ及び制御部８ｂは機能的にパソコン８内に存在する。このパソコン８には、データの一時的な記憶領域であるＲＡＭ８１、データの保存領域であるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）８２のほか、キーボードやマウス等の入力部８３や、液晶ディスプレイ等の表示部８４が接続されている。なお、データ処理部８ａは汎用のパソコンを利用したものでなく、専用のデータ処理装置（例えば島津製作所のクロマトパックなど）で構成することもできる。

次に、本実施例のＬＣ分析装置における特徴的な動作として、繰り返し分析時の動作について図２及び図３を参照しつつ説明する。図２は本ＬＣ分析装置で収集されるデータによるクロマトグラムを示す図、図３は繰り返し分析における制御及び処理の手順を示すフローチャートである。

分析に先立って分析者（オペレータ）は入力部８３により例えば図５で示したスケジュールテーブルで以て分析条件を設定するが、繰り返し分析の回数だけ同じ内容を繰り返し入力設定するのではなく、分析条件の１つとして繰り返し回数Ｎを直接、設定する。そして、その上で分析の開始を指示する（ステップＳ１）。この指示を受けて制御部８ｂは分析実行回数ｎを１にセットし、システムコントローラ７を介して分析部Ａの各部に制御信号を送る（ステップＳ２）。これに応じて自動試料注入部３が作動し、溶離液中に試料を注入する（ステップＳ３）。注入された試料は溶離液に乗ってカラム４に送り込まれる。

一方、データ処理部８ａは試料注入の開始時から検出器５によるデータの収集を開始し、Ａ／Ｄ変換器６により所定時間間隔でサンプリングされた検出データをＲＡＭ８１に格納してゆく（ステップＳ４）。また、それとともに試料注入時刻ｔｎも付加情報としてＲＡＭ８１に記録する（ステップＳ５）。ｎ＝１における試料注入時刻ｔｎ、つまりｔ１は０である。カラム４を通過する際に時間的に分離された試料成分が順次検出器５に到達すると、その試料成分に対して検出器５の検出信号が変化し、この変化を反映したデータがＲＡＭ８１に順次格納されることになる。

制御部８ｂは試料注入時点からの経過時間を計測し、予め分析条件として設定されている所定の終了時間ｔｘに達したならば（ステップＳ６でＹＥＳ）、ｎ＝Ｎであるか否かを判定し（ステップＳ７）、ｎ＝Ｎでなければｎを１だけ増加させて（ステップＳ８）ステップＳ３へと戻る。したがって、繰り返し回数Ｎが２以上であれば少なくとも１回はステップＳ８からＳ３へと戻ることとなり、ステップＳ３〜Ｓ６の処理を繰り返す。このとき、ステップＳ４における検出データの収集は途中で中断されることはないから、ステップＳ８からＳ３へ戻った以降はステップＳ４の処理は実質的にスキップされる（つまりＲＡＭ８１へのデータの格納は連続的に行われる）。

上記のような制御／処理の繰り返しにより、分析部Ａでは時間ｔｘ毎にＮ回の試料注入が行われて分析が実行され、制御／処理部Ｂでは各試料注入時から終了時間ｔｘが経過するまでの期間中の検出データと各試料注入毎の時刻ｔｎとがＲＡＭ８１に格納される。その結果、ＲＡＭ８１には図２に描出したようなクロマトグラムを構成するクロマトグラムデータが格納されてゆくことになる。そしてステップＳ７でｎ＝Ｎであると判定されるとステップＳ９へと移行し、クロマトグラムデータの収集が停止され、その時点でＲＡＭ８１に保存されている全データが１つのデータファイルとしてＨＤＤ８２に保存される（ステップＳ９）。つまり、このときの１個のデータファイルには、Ｎ回の繰り返し分析によって得られた連続的なクロマトグラムデータと各試料注入時刻の情報ｔｎとが含まれる。なお、クロマトグラムデータをＲＡＭ８１に格納することなく、直接、ＨＤＤ８２に保存するようにしてもよい。

次いで、データ処理部８ａでは、上記データファイルに含まれるクロマトグラムデータに基づいて、各試料注入時刻ｔｎを基点としてそれぞれ個別にクロマトグラムを作成し、各クロマトグラムの解析処理を実行する（ステップＳ１０）。すなわち、各クロマトグラムに出現しているピークを検出して予め与えられている保持時間情報に基づいてピークを同定し、そのピークの面積や高さを算出する。具体的には、例えば図２に示すように、時刻ｔ１（＝０）を基点としたクロマトグラムにおいてＰ11、Ｐ12、Ｐ13を検出し、時刻ｔ２を基点としたクロマトグラムにおいてＰ21、Ｐ22、Ｐ23を検出し、時刻ｔ３を基点としたクロマトグラムにおいてＰ31、Ｐ32、Ｐ33を検出し、それぞれのピークトップの高さやピーク面積などを算出する。同一試料を同一条件の下で分析した場合、理想的には、各クロマトグラムにおけるピークは全く同じようになる筈である。逆に言えば、各クロマトグラムにおけるピーク情報の相違は分析毎の変動要因に起因するものである。したがって、これらピーク情報は例えば再現性の検証のために利用することができる。

本実施例においてデータ処理部８ａは、さらに前述したようにＮ回の分析毎にそれぞれ求めたピーク情報に基づいて、分析の再現性の指標となるべき統計値を算出する。具体的には、上記個別のクロマトグラムにおいて対応するピーク同士のピーク情報の標準偏差や相対的標準偏差などを算出する。そして、その結果をクロマトグラムとともに表示部８４に表示する（ステップＳ１１）。分析者はこの結果を見てこのＬＣ分析装置の再現性が良好であるか否かを判断することができる。

また、再現性を検証する以外に、繰り返し分析における各分析で得たピーク情報の平均値等を計算し、例えば不純物の混入や溶離液の送液速度のむらなどの変動要因の影響を緩和した精度の高いピーク情報を出力するようにしてもよい。

上記実施例は、繰り返し分析において、或る１回の試料注入に対する試料成分がカラム４からほぼ完全に溶出した後に次の試料注入を行うようにしているが、分析対象の試料に含有される成分の種類が既知であってそのピークの出現位置によっては、前の試料成分が完全にカラムから排出される前に次の試料をカラムに導入する、いわゆるオーバーラップインジェクションの手法を採用することができる。図４はそうした場合のクロマトグラムの一例を示す図である。

この例では、試料注入時点から最初の試料成分によるピーク（例えばＰ11）が出現するまでに或る程度の時間が空いている。そこで、１回の分析の終了時間ｔｘが経過する時点からｔｙだけ遡った時点で次の試料の注入を実行する。こうした条件は分析条件として予め設定しておけばよい。このように時間ｔｙだけ前後の分析がオーバーラップするように設定しても、例えば１回目の分析におけるピークＰ12が出現しているときには２回目の分析における試料成分は未だ検出器５に到達していないので、両者の成分が混じることはなく何らも問題も発生しない。実際に、各分析のクロマトグラムの解析を行う場合には、例えば２回目の分析においては、ｔ３を試料注入時点とするもののｔ３からｔ２までの期間（つまりオーバーラップ部分）は検出信号が変動しないものと想定してクロマトグラムを作成すればよい。こうしたオーバーラップインジェクションを行う場合でも本発明の利点を活かすことができ、しかも繰り返し分析の時間を短縮できるとともにデータファイルのデータ量を削減することができる。

なお、以上説明した実施例は一例であって本発明の趣旨に沿って適宜変形や修正を行なえることは明らかである。

本発明の一実施例によるＬＣ分析装置の概略構成図。 本実施例のＬＣ分析装置で収集されるデータによるクロマトグラムを示す図。 繰り返し分析における制御及び処理の手順を示すフローチャート。 本実施例のＬＣ分析装置でオーバーラップインジェクションを行う場合のクロマトグラムを示す図。 分析手順を設定するためのスケジュールテーブルの一例を示す図。

符号の説明

Ａ…分析部
１…溶離液槽
２…送液ポンプ
３…自動試料注入部
４…カラム
５…検出器
６…Ａ／Ｄ変換器
７…システムコントローラ
Ｂ…制御／処理部
８…パーソナルコンピュータ（パソコン）
８ａ…データ処理部
８ｂ…制御部
８１…ＲＡＭ
８２…ＨＤＤ
８３…入力部
８４…表示部

Claims (3)

1. 試料に含まれる各種成分を時間的に分離する試料分離部、該試料分離部に試料を導入する試料導入部、及び前記試料分離部により分離された試料成分を順次検出する検出部を含む分析手段によりクロマトグラフ分析を行うクロマトグラフ分析装置において、
   a)同一試料に対して同一分析条件の下で繰り返し分析を行うに際し、その分析繰り返し回数Ｎを設定するための入力手段と、
   b)設定された回数Ｎだけ前記分析手段により分析を実行する制御手段と、
   c)Ｎ回の繰り返し分析で得られたクロマトグラムデータを、各分析の試料導入時刻を識別可能な付加情報とともに１つのデータファイルに格納するデータ収集手段と、
   を備えることを特徴とするクロマトグラフ分析装置。
2. １つのデータファイルに格納されている前記付加情報に基づいて、同データファイルに含まれる各分析毎のクロマトグラムデータからそれぞれピーク情報を算出するデータ処理手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のクロマトグラフ分析装置。
3. 前記データ処理手段は、各分析毎のピーク情報に基づいて分析の再現性の指標となる統計値を算出することを特徴とする請求項２に記載のクロマトグラフ分析装置。

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