JP5063149B2

JP5063149B2 - 液体クロマトグラフ装置

Info

Publication number: JP5063149B2
Application number: JP2007065977A
Authority: JP
Inventors: 克敏清水; 正人伊藤
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2027-03-15
Also published as: JP2008224559A

Description

本発明は液体クロマトグラフ装置に関し、特に例えば、モノリス型カラムなどの分離カラムを有する液体クロマトグラフ装置に関する。

一般に液体クロマトグラフ分析においては、充填剤を充填した分離カラムに、測定対象となる試料が導入され、単一溶媒、または複数溶媒の混合物がポンプによって分離カラムに供給される。分離カラムに導入された試料は、化学的性質および組成によって成分ごとに溶離され、検出器によって検出される。

分離カラムの種類には特定の粒子径を持つ充填剤やモノリス型の充填剤を持つものがある。非特許文献１によると、モノリス型カラムは従来の粒子充填型カラムと異なり、粒子に相当するシリカ骨格とその空隙が一体となった構造を持ち、シリカ骨格にはメゾポアと呼ばれるさらに微細な空隙を持つ。その構造によりモノリス型カラムは粒子充填剤カラムと比較して低圧での送液でありながら、同等以上の性能を有している。しかしながら粒子充填剤型カラムと比較したモノリス型カラムの短所としてカラム調製の困難さが挙げられる。すなわちモノリス型カラムは分離カラムごとに有機シランとポリエチレングリコールの相分離と有機シランの重縮合反応によりシリカ骨格を形成し、アンモニア処理によりシリカ骨格にメゾポアを作成することから、分離カラム間において、反応条件の違いにより構造の差が生じることがある。

一般的に分離カラムには分離カラムごとに属性パラメータが存在する。属性パラメータには分離カラム内の充填剤の体積Ｖ₀ 、保持の強さを示す保持係数ｋ、分配係数α、理論段数Ｎなどがある。

分離カラムの属性パラメータは分離カラムの性能を確認するために管理され、分離カラムにはある試験により確認された化学特性や基本性能が記載されたデータが付属されている。

また、ある分析試料を同一の条件で測定する場合には、分離カラムの性能が一定であることを確認してから一定の分析結果を得るために、属性パラメータを管理した分離カラムを用いている。また液体クロマトグラフ装置間の相関を確認するために分離カラムの属性パラメータを用いている。

属性パラメータを管理する手法として、特許文献１においては、分離カラムごとの情報をデータベースによって管理することを開示している。

特許文献２においては、分離カラムによる分析試料のデータの情報管理をするための無線装置を取り付けることを開示している。

これらの従来技術は、得られた分析結果から算出した属性パラメータが適当な範囲内にあるかを判定し、ひとつの分離カラムもしくは液体クロマトグラフ装置の性能確認を行うことに限定されている。

特開２００４−１６３３３９号公報特開平８−２９４０９号公報ぶんせき２００４１０ｐ５７６−５８４

分離カラムの属性パラメータとして分離カラム内の充填剤体積Ｖ₀ がある。分離カラム内の充填剤体積Ｖ₀ は分析試料を注入したときにある試料成分が分離カラムに保持されず、通過するのに要する時間（分析試料の非保持時間）ｔ₀ とそのときのポンプ流量Ｆとの積から算出される。充填剤体積Ｖ₀ は分離カラムごとに異なり、モノリス型分離カラムは粒子充填型カラムと比較してその調製方法により、ばらつきが大きい。分離カラム内の充填剤体積Ｖ₀ が異なる分離カラム間で安定した結果を得るためには一定の分析試料の非保持時間ｔ₀となるよう分析条件を変更して測定することが望ましい。

また、実際の液体クロマトグラフ装置の流路は大小さまざまな形状の配管，継ぎ手などからなる構成であるため、同一の分離カラムを用いた場合においても液体クロマトグラフ装置間で分析試料の非保持時間ｔ₀ が異なることがあり、異なる液体クロマトグラフ装置間で安定した結果を得るためには一定の分析試料の非保持時間ｔ₀ となるよう分析条件を変更して測定することが望ましい。

以上のことに顧みて、本発明は異なる分離カラムにおいて、属性パラメータである分離カラム内の充填剤体積Ｖ₀がばらつくことにより、分析試料の非保持時間ｔ₀が異なることによって生じる分析結果の差をポンプ流量Ｆによって克服し、一定の分析試料の非保持時間ｔ₀となることを目的とする。

また異なる液体クロマトグラフ装置において、分析試料の非保持時間ｔ₀ が異なることによって生じる分析結果の差をポンプ流量Ｆによって克服し、一定の分析試料の非保持時間ｔ₀ となることを目的とする。

本発明の一つの特徴は、分離カラム（例えば、モノリス型カラム）が持つ属性パラメータである分離カラム内の充填剤体積Ｖ₀と分析試料の非保持時間ｔ₀に基づき、調節パラメータとして、液体クロマトグラフ装置のポンプ流量Ｆを調節し、分離カラム間または液体クロマトグラフ装置間の、分析試料の非保持時間ｔ₀ の値が同じ結果となるように変更して測定することを特徴とする液体クロマトグラフ装置を提供することである。

本発明によれば、例えば、異なる分離カラムにおいて、保持時間や定量値に対して一定の正確さ、精密さを確保することができる。異なる液体クロマトグラフ装置を用いても同様の結果を得ることができる。

（実施例）
以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

図１において、液体クロマトグラフ装置は溶離液１を送液する溶離液ポンプ２と、分析試料の注入を行うオートサンプラ３と、分離カラム４と分離カラム４の温度を一定に保つカラムオーブン５と、分析試料中の目的成分を検出する検出器６を備え、配管により接続されている。

また、液体クロマトグラフ装置は装置を制御，分析データを記録，分析データの解析を行うシステムコントローラ７を備え、システムコントローラ７は溶離液ポンプ２，オートサンプラ３，カラムオーブン５，検出器６と配線を介して信号の送受信を行う。

以下、本実施例の液体クロマトグラフ装置の動作を説明する。

図２に本発明の実施例におけるシステムコントローラの分離カラムのパラメータを入力する画面を示す。分離カラムのパラメータとしては分離カラムのシリアル番号，長さ，粒子径，分析試料の非保持時間ｔ₀，非保持時間ｔ₀を測定したときの流量Ｆ，測定に使用したシステム名，使用開始日時がある。分離カラムの充填剤体積Ｖ₀ は分析試料の非保持時間ｔ₀と非保持時間ｔ₀を測定したときの流量Ｆの積から自動的に算出される。また分離カラムに分析試料を注入した注入回数も自動的に計測される。これらのパラメータをあらかじめ入力しておくことにより分離カラムのパラメータを管理する。

分離カラムのパラメータは図３に示すような、分離カラムにあらかじめ付属されるテストクロマトグラムによって確認することができる。テストクロマトグラムには、カラム仕様表示，テスト条件表示、その他の必要なパラメータなどシステムコントローラ７に入力することが必要なパラメータが記載されている。テストクロマトグラムに必要なパラメータが記載されていない場合、もしくは自ら調製し充填した分離カラムを用いて測定をする場合は、あらかじめパラメータを確認する必要がある。本発明の実施例において必要なパラメータである分離カラムの充填剤体積Ｖ₀ は、溶媒，ウラシル，水などの分離カラムにほとんど保持されないとみなされる成分を注入したときの溶出時間（分析試料の非保持時間ｔ₀ ）とそのときの溶離液ポンプの流量Ｆとの積から算出されることから、これらをあらかじめ測定することにより確認する。

図４に、本発明の実施例におけるシステムコントローラの流量補正を行う画面を示す。この画面ではこれから測定を行うときに用いる分離カラムと、流量補正を行う場合に比較する分離カラムを選択できる。また、流量補正を行うことを選択すると、二つの分離カラムのパラメータから、自動的に流量が補正される。システムコントローラに流量補正を行った条件を保存し、この条件を用いて分析試料の測定を行う。

本実施例の液体クロマトグラフ装置について検証した。

同一の分離カラムを２つの同じ構成である液体クロマトグラフ装置において用いて測定を行った。分析試料にはウラシル２０mg／ｍＬとナフタレン１００mg／ｍＬの混合試料を用いた。また、溶離液にはアセトニトリルと水を５５：４５の比率で混合したものを用いた。また、検出器にはＵＶ検出器を用い、設定波長は２５４ｎｍとした。

このとき、ウラシル，ナフタレンの順にピークが検出され、分析試料の非保持時間ｔ₀は分離カラムに保持されないウラシルのピークトップの保持時間から算出される。

図５は、液体クロマトグラフ装置Ａにおいて分析サンプルを測定したクロマトグラムを示す図である。分析試料の非保持時間ｔ₀ は溶離液ポンプの流量１.０ｍＬ／minにおいて０.５８３minとなった。

次に液体クロマトグラフ装置Ｂにおいて、同様の分析カラムを用いて、液体クロマトグラフＡと同様の条件で測定を行った。図６はそのときのクロマトグラムを示す。このとき分析試料の非保持時間ｔ₀は０.５５４minとなった。

液体クロマトグラフ装置Ｂのシステムコントローラにおいて液体クロマトグラフ装置Ａの分離カラムのパラメータをもちいて流量を自動的に分析条件を補正し、その分析条件を用いてサンプル測定を行った。この場合ｔ₀ が小さい値となっていることから溶離液ポンプの流量は０.９８５ｍＬ／minに自動的に補正された。補正された分析条件での結果を図７に示す。ｔ₀ は０.５８３minとなり液体クロマトグラフ装置Ａでの分析試料の非保持時間ｔ₀ とほぼ変わらない値となった。また、ナフタレンの保持時間は補正した分析条件により液体クロマトグラフ装置Ａでの結果に対して近い値となり、分析条件を補正することにより保持時間に対して一定の再現性となった。

次に、本発明の他の実施例について説明する。前述した実施例において、共通の構成に関しては、同様の動作とすることも可能である。

図８において、液体クロマトグラフ装置は溶離液１を送液する溶離液ポンプ２と、分析試料の注入を行うオートサンプラ３と記録媒体８を結合した分離カラム４と分離カラム４の温度を一定に保つカラムオーブン５と、分析試料中の目的成分を検出する検出器６を備え、配管により接続されている。

また、液体クロマトグラフ装置は装置を制御，分析データを記録，分析データの解析を行うシステムコントローラ７を備え、システムコントローラ７は溶離液ポンプ２，オートサンプラ３，記録媒体８，カラムオーブン５，検出器６と配線を介して信号の送受信を行う。記録媒体８は分離カラム４の属性パラメータとその属性パラメータを分析したときの分析条件をシステムコントローラ７を通じて入出力することができる。なお、分析条件とは分析が行われた日付、用いられた溶離液１の種類と比率，溶離液ポンプ２の流速，オートサンプラ３より注入された分析試料の種類と濃度，検出器６の設定条件を示す。

図９に、本実施例における、同様の充填剤が同様の内径と長さのカラムに充填された分離カラムＡと分離カラムＢについて、分離カラムＡで測定した分析試料を、分離カラムＢで測定し、終了するまでの液体クロマトグラフ装置のフローチャートを示す。

ステップ１（図ではＳ−１と記載、以下同じ。）：分離カラムに結合した記録媒体には、結合している分離カラムの属性パラメータが記録されており、システムコントローラ７により分離カラムＡの充填剤体積Ｖ₀を確認する。

ステップ２（図ではＳ−２と記載、以下同じ。）：分離カラムの充填剤体積Ｖ₀ が記録されていない場合、充填剤体積Ｖ₀ は、溶媒，ウラシル，水などの分離カラムにほとんど保持されないとみなされる成分を注入したときの溶出時間（分析試料の非保持時間ｔ₀ ）とそのときの溶離液ポンプの流量Ｆとの積から算出されることから、これらを測定することにより分離カラムＡの充填剤体積Ｖ₀ を確認する。

ステップ３（図ではＳ−３と記載、以下同じ。）：ステップ１で確認された分離カラムＡの充填剤体積Ｖ₀をパラメータとして分析条件に入力する。

ステップ４（図ではＳ−４と記載、以下同じ。）：ステップ３で入力したパラメータから、分離カラムＢを用いた場合の流量を補正した測定条件が作成される。なお、分離カラムＡ，分離カラムＢは同様の充填剤が同様の内径と長さのカラムに充填された分離カラムである。

ステップ５（図ではＳ−５と記載、以下同じ。）：ステップ４で作成された測定条件で分析試料を測定する。

ステップ６（図ではＳ−６と記載、以下同じ。）：ステップ５で測定したクロマトグラムについて、分離カラムＡで測定したクロマトグラムと比較する。

ステップ７（図ではＳ−７と記載、以下同じ。）：ステップ５で測定したクロマトグラムについて、分離カラムＡを用いてステップ５で測定した分析試料と同じ濃度の分析試料を測定したクロマトグラムと比較したとき、検出されたピークの保持時間が大きく異なっていた場合（例：±０.１min）は、分析条件を変更して分析試料の再測定を行う。保持時間の許容幅についてはシステムコントローラ７によりあらかじめ設定可能であり、設定した許容幅を超えた場合は分析条件が変更され、分析試料の再測定を行う。なお、検出されたピークの保持時間が大きく異なる要因は分離カラムの充填剤の炭素含有量の差によるものであり、分析条件を変更するとは、溶離液の組成とカラムオーブンの温度を示す。

ステップ８（図ではＳ−８と記載、以下同じ。）：ステップ６で測定したクロマトグラムが、分析カラムＡで測定したクロマトグラムと比較して、検出されたピークの保持時間が同等であった場合、残りの分析資料を測定し、液体クロマトグラフ装置は終了する。

本実施例のように、分離カラム４に記録媒体８を付加することに、液体クロマトグラフの操作性を高めることができる。この分離カラム４に記録媒体８を付加する方法としては、取り外しできないように機械的又は接着剤などで化学的に結合しても良いし、接続具を介して取り外し可能に結合してもよい。

以上のように、本発明の実施例は、分離カラム、例えば、モノリス型カラムが持つ属性パラメータがカラムごとにばらつくことによって生じる分析結果の差を克服することを目的とする。例えば、モノリス型カラムが持つ属性パラメータである分離カラム内の充填剤体積Ｖ₀ と分析試料の非保持時間ｔ₀ に基づき、調節パラメータとして、液体クロマトグラフ装置のポンプ流量Ｆを調節し、分離カラム間または液体クロマトグラフ装置間の、分析試料の非保持時間ｔ₀ の値が同じ結果となるように変更して測定することを特徴とする。

また、分離カラムが持つ属性パラメータを、液体クロマトグラフ装置を制御するシステムコントローラに入力できることを特徴とする。また、分離カラムが持つ属性パラメータに基づき、分析試料を測定する分析条件をシステムコントローラにより調節し、分析条件を変更して測定することを特徴とする。また、分離カラムとしてシリカ骨格と空隙が一体となった構造を持つモノリス型カラムを用いることを特徴とする。

また、測定により得た分離カラムの属性パラメータを分離カラムに結合した記録媒体に記録することを特徴とする。

本発明の実施例の液体クロマトグラフ装置の概略構成を示す図である。本発明の実施例のシステムコントローラの分離カラムのパラメータを入力する画面の図である。本発明の実施例の分離カラムに付属されるテストクロマトグラムを示す図である。本発明の実施例のシステムコントローラにおいて流量補正を行う画面の図である。本発明の実施例の液体クロマトグラフ装置Ａにおける分析試料のクロマトグラムを示す図である。本発明の実施例の液体クロマトグラフ装置Ｂにおける分析試料のクロマトグラムを示す図である。本発明の実施例の液体クロマトグラフ装置Ｂにおいて図４の条件で流量補正したときの分析試料のクロマトグラムを示す図である。本発明の他の実施例の液体クロマトグラフ装置の概略構成を示す図である。本発明の他の実施例の液体クロマトグラフ装置の動作終了までの方法を示すフローチャートである。本発明の他の実施例のｔ₀ および保持係数ｋの算出方法を示す図である。

符号の説明

１溶離液
２溶離液ポンプ
３オートサンプラ
４分離カラム
５カラムオーブン
６検出器
７システムコントローラ
８記録媒体

Claims

溶離液を送液するポンプと、
分析試料の注入を行うオートサンプラと、
前記試料中の目的成分を分離する分離カラムと、
前記試料中の目的成分を検出する検出器とを備えた液体クロマトグラフ装置において、前記液体クロマトグラフ装置を制御するシステムコントローラを備え、
前記分離カラムはモノリス型分離カラムであり、
前記システムコントローラは、前記モノリス型分離カラムの充填剤体積の情報を前記分離カラムごとに記憶し、
前記システムコントローラは、前記分離カラムの充填剤体積の値に基づいて、第一の分離カラムにおける非保持時間と、前記第一の分離カラムと異なる第二の分離カラムにおける非保持時間が同じになるように、前記ポンプのポンプ流量を調節すること
を特徴とする液体クロマトグラフ装置。
請求項１に記載の液体クロマトグラフ装置において、
前記分離カラムの充填剤体積は、測定された分析試料の非保持時間と当該測定を行ったときの前記ポンプのポンプ流量の積の値であることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
請求項１に記載の液体クロマトグラフ装置において、
前記分離カラムの充填剤体積の情報を入力する入力装置を備えたことを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
請求項１に記載の液体クロマトグラフ装置において、
前記分離カラムは、前記充填剤体積を記憶する記録媒体を備えることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。