JP5114471B2 - クロマトグラフィシステムにおける圧力および流れの乱れを低減する装置および方法 - Google Patents

Description

本出願は、２００６年３月１７日出願の米国仮出願番号第６０／７８３，３４７号の一部継続出願であって優先権を主張するものであり、その内容全体は参照により組み入れられている。

本発明は、クロマトグラフィを行う機器に関する。

本発明の実施形態は、流体導管中の圧力および流れの乱れを低減する装置および方法に関する。本明細書中に用いられる用語「圧力および流れの乱れ」は、導管中の流体の動きの急激な変化または導管中の流体の圧力の急激な変化を指す。これらの流れおよび圧力の乱れは、「サンプルの一体性」を損なう。本明細書に用いられる用語「サンプルの一体性」は、サンプルの望ましい組成物を指す。サンプルの境界が鮮明さまたは明瞭さを欠くようになる。

本発明の態様は、クロマトグラフィの分野に特に有用である。クロマトグラフィは、溶液が固定材料または固定相中を動く際に、溶液中の組成物（溶質）が互いに分離される化学プロセスである。組成物は、各組成物が固定相に対して有する異なる親和性に基づいて互いに分離する。溶液は液体、気体、超臨界流体またはその混合物など任意の流体を含むことができる。

クロマトグラフィは、サンプル中に保持される組成物の識別および定量化に用いられる。用語「サンプル」は、本明細書において分析が望まれる任意の材料を指す。

高性能液体クロマトグラフィまたはＨＰＬＣは、圧力下で行われるクロマトグラフィの一形態である。固定相は、カラム中に保持される。典型的なＨＰＬＣ機器はポンプ、導管、サンプル注入器、１つ以上のカラムおよび検出器を含むことができる。溶液は、導管を通してサンプル注入器にポンプ送達される。サンプルは、サンプル注入器で導管中の溶液に加えられ、カラムへ送られて固定相を通る。溶液中の組成物はそれらがカラム中の固定媒体を通過する際に分離する。分離した組成物は、カラム下流の検出器によって検出される。

典型的なＨＰＬＣ機器は、平方インチあたり５，０００ポンド（ＰＳＩ）を超えるシステム圧力で動作することができる。用語「システム圧力」は、カラムが動作する圧力を指す。最近、１５，０００ＰＳＩで動作可能な機器が市場に紹介された。用語ＨＰＬＣは液体を指すが、本発明の目的のＨＰＬＣの原理は、気体または超臨界液体にも同様に適合する。したがって、本明細書はＨＰＬＣの用語を、５，０００ＰＳＩの圧力および１５，０００ＰＳＩ以上の超高圧力までの圧力で動作する液体、気体、または超臨界液体クロマトグラフィを指すために用いる。

本明細書に用いられる用語「導管」はパイプ、管、毛細管、マイクロ流体チャネル等を指す。

用語「バルブ」は、流体を制御、偏向、制限または停止する手段を指す。用語「バルブ手段」は、機器の異なる要素に連絡するための１つ以上のバルブまたは導管の動きを意味する。例えば、制限することなく、サンプル注入器にはしばしばサンプルを収容するバイアルに流体連通して配置され、異なるバイアル、溶液、および他の機器ステーションに動くことのできる針が設けられる。用語「サンプル注入器」は、サンプルを保持する導管の一部をカラム上流の導管に流体連通させるために用いられるバルブおよび導管の一形態を指す。サンプル注入器は通常マルチポートバルブおよびサンプルを保持するための導管のループ、およびサンプルを吸引するための針と注射器ポンプを含む。

用語「カラム」は、クロマトグラフィ性分離を行うためのカラム、カートリッジ、毛細管等を指す。カラムには典型的に固定相が充填または装填される。この固定相は、粒子状またはビーズ状、または多孔質性モノリス、または実質的に不活性材料とすることができる。また、本発明の目的のための用語「カラム」は、固定相が充填または装填されず毛細管の内壁の表面積が分離をもたらすことに依存する毛細管を指す。

クロマトグラフィに用いられる溶液は、多くの形態をとることができ、溶液の組成物が分離の過程で変化するのは通常のことである。例えば、固定相に保持されたサンプルの成分を放出することがしばしば望まれる。固定相を流れる溶液の組成物を変化させることによって、サンプルの成分を放出することができる。サンプルの成分が再現性よく放出されるように、混合物の組成物を制御することが望ましい。

流れが妨害されまたは、流体が圧力の乱れを受けるので、導管中の流体サンプルの一体性を維持することは困難である。

本発明の実施形態は、システム圧力を有するクロマトグラフィシステム中にサンプルを配置する方法および装置に関する。本発明の装置に関する一実施形態は、バルブ手段、サンプル導入ライン、引き抜きライン、サンプルループ、カラムライン、定常流ライン、引き抜きポンプ、圧力源、制御手段を含む。

バルブ手段は、サンプルを選択的にカラムラインに配置するためのものである。バルブ手段はサンプルポート、引き抜きポート、第１ループポート、第２ループポート、カラムポート、定常流ポートを含む。バルブ手段は、第１位置、第２位置、第３位置の複数の位置を有する。第１位置において、第１ループポートと第２ループポートの１つがサンプルポートに連絡し、第１ループポートと第２ループポートの残りが引き抜きポートに連絡する。第１位置において、定常流ポートはカラムポートに連絡する。第２位置において、第１ループポートと第２ループポートの少なくとも１つは圧力源に連絡する。第３位置において、第１ループポートとこの第２ループポートは定常流ポートとカラムポートに流体連通する。バルブ手段は、制御手段に信号連絡し、第１信号司令を受け取るとき第１位置をとり、第２信号司令を受け取るとき第２位置をとり、第３信号司令を受け取るとき第３位置をとる。

サンプル導入ラインは、サンプルポートとサンプル源に流体連通し、バルブ手段が第２位置をとるとき圧力源に流体連通する。サンプル導入ラインは、バルブ手段が第１位置にあるとき、サンプルを受け取り、そのサンプルをバルブ手段に送り、第１サンプルポートと第２サンプルポートの少なくとも１つを通してサンプルループ中に送るためである。サンプル導入ラインは、バルブ手段が第２位置をとるときサンプルループ中のサンプルを加圧する。

引き抜きラインは、引き抜きポートと減圧源に流体連通し、バルブ手段が第１位置をとるとき、サンプル導入ラインを通してバルブ手段とサンプルループ中にサンプルを引き抜く。サンプルループは、バルブ手段を通して引き抜かれたサンプルを受け取って保持するための第１サンプルポートと第２サンプルポートに流体連通する。バルブ手段が第２位置をとるとき、サンプルを加圧する。バルブ手段が第３位置をとるとき、サンプルループは定常流ポートおよびカラムポートに連絡して配置されるので、サンプルをバルブ手段およびカラムポートを通して放出する。

カラムラインは、サンプルループからサンプルを受け取って１つ以上のカラムにサンプルを導くためのカラムポートに流体連通する。定常流ラインは溶媒源に連絡して配置するためである。

引き抜きポンプは、引き抜きラインに流体連通し制御手段に信号連絡する。引き抜きポンプは、バルブ手段が第１位置にあるとき引き抜きラインを減圧してサンプルをサンプル導入ラインに引き抜く。圧力源は、サンプルループに保持されたサンプルを圧力下に置くためにサンプル導入ラインとサンプルループの少なくとも１つに流体連通する。

制御手段は圧力源、引き抜きポンプ、バルブ手段に信号連絡する。制御手段は、第１司令信号をバルブ手段に発行することによって、サンプルがサンプル導入ラインに受け取られる第１位置をとることを命令する。制御手段は、第２位置をとるように第２司令信号をバルブ手段に発行し、サンプルがサンプルループ中に受け取られる間、システム圧力の７０から１００％にサンプルループを加圧するよう圧力源に信号を発し、バルブ手段が第３位置に動く際に圧力の乱れを低減する。

本装置の実施形態は、サンプルを画定するための気泡が配置される、末尾端部と先導前部を有するサンプル中の流れと圧力の乱れを低減するのに特に有用である。気泡は、圧力が調和せずに圧力と流れの乱れに寄与するとき、流体が容積を変化することを可能にする。

用語「制御手段」は、コンピュータ処理ユニット（ＣＰＵ）、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、およびパーソナルコンピュータを指す。コンピュータおよびＣＰＵは装置中に一体化することができ、またはネットワーク経由で通信することができる。本明細書に用いられる用語「信号連絡」はワイヤによる電磁通信、または無線波、光等を指す。対照的に、用語「流体連通」は互いに配管されていること、または流体交換可能であることを指す。

圧力源は、加圧中サンプル導入ラインまたはサンプルループに流体連通して配置される。圧力源はポンプまたは圧縮流体の源を含むことができる。圧力源の一実施形態は、圧力源に流体連通するバルブである。圧力源のさらに他の実施形態は圧力源に連絡して配置することの可能な針を有するサンプル導入ラインである。針は、サンプルバイアル中に降下するために用いられ、そのような針が流体連通して配置されている圧力源にロボット制御で動く。

したがって、針は２つの位置を有する。１つの位置において、針はサンプルバイアル中に置かれ、引き抜きポンプがサンプル導入ラインを減圧するとき、サンプルはそのようなラインおよびサンプルループまで引き抜かれる。第２位置において、針はサンプルループ中のサンプルおよび流体を加圧する圧力源に流体連通して配置される。本発明の実施形態は、静止状態下でこのサンプルループ中のサンプルを圧力下に置くことが好ましい。

好ましいサンプルループは、０．５マイクロリットルから５０マイクロリットルの範囲の容積を有する。好ましいサンプルは、０．１から４５マイクロリットルの容積を有する。サンプルは、加圧の前の圧縮前容積および加圧後の圧縮後容積を有する。好ましい圧縮後容積は圧縮前容積の８５から９５％である。

好ましい圧力源は、毎分約１０から８００マイクロリットルの流量で容積を変化させる注射器ポンプなどのポンプを含む。

本発明の一実施形態は、ポンプラインを経由してクロマトグラフィポンプに連絡して配置するサンプル注入器の性質を持つ。本発明のさらに他の実施形態には、一体化されたクロマトグラフィシステムの一部としてポンプが組み入れられる。

本発明の実施形態は、カラムと一緒に用いられる。カラムはカラムラインに流体連通して配置される。本発明の一実施形態は、検出器をさらに含む。検出器は、カラムに流体連通する。本明細書に用いられる用語「検出器」は、吸収検出器、蛍光検出器、光散乱検出器、光屈折検出器などの光学検出器、電磁気検出器、質量分析計等の質量検出器を指す。

本発明のさらに他の実施形態は、システム圧力を有するクロマトフラフィシステムにサンプルを配置する方法を特徴とし、前述のように、バルブ手段、サンプル導入ライン、引き抜きライン、サンプルループ、カラムライン、定常流ライン、引き抜きポンプ、圧力源、制御手段を有する装置を提供するステップと、圧力の乱れを低減するためにサンプルループ中のサンプルをこの圧力源からシステム圧力の７０％から１００％の圧力の下に置いて装置を動作するステップとを含む。

したがって、本発明の実施形態は、特に圧力と流れの乱れに敏感な検出器によってサンプルの一体性を維持し、クロマトグラフィの結果を改善することに関する。これらのおよび他の特徴および利点は、当業者であれば、以下に概略が示される図を観察し、以下の本発明の詳細な説明を読み取ることによって明らかになるであろう。

本発明の実施形態が他のシステムにおいて同様に用途を有することを理解した上で、システム圧力を有するクロマトグラフィシステムにサンプルを配置する方法および装置として本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の説明は、好ましい実施形態であり、本明細書の教示から逸脱することなく、個々の必要および要望に応じて修正および変更を加えることができる。

数字１１で全体が表わされるクロマトグラフィシステムが図１に示される。クロマトグラフィシステムは、ポンプ１３、サンプル注入器１５、カラム１７および検出器１９、制御手段２１の主要要素を含む。ポンプ１３、サンプル注入器１５、検出器１９はそれぞれ導管２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって流体連通する。制御手段２１はワイヤ２５ａ、２５ｂ、２５ｃによってポンプ１３、サンプル注入器１５、検出器１９に信号連絡する。当業者であれば、ワイヤ２５ａ、２５ｂ、２５ｃがネットワークまたは束状の性質を持つ１つ以上のワイヤを表すことを理解するであろう。また、制御手段２１はカラム１７に信号連絡することができるが、ワイヤは簡略化と明瞭さのため図示されない。

ワイヤ２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、および本明細書に参照される全てのワイヤは必ず通信を表す。そのようなワイヤ２５ａ、２５ｂ、２５ｃは赤外線および無線伝送による無線通信、光ファイバーケーブルによる光通信、および他の情報伝送手段を表す。

制御手段２１はコンピュータ、ＣＰＵ、マイクロプロセッサ、メインフレームコンピュータ、またはパーソナルコンピュータである。そのようなコンピュータは当技術分野に周知であり、Ａｐｐｌｅ社（クパチノ、カリフォルニア州、米国）またはＤｅｌｌ社（ラウンドロック、テキサス州、米国）などの多くの供給者から入手可能である。ＣＰＵおよびマイクロプロセッサは、Ｉｎｔｅｌ社（サンタクララ、カリフォルニア州、米国）、ＡＭＤ社（サニーベイル、カリフォルニア州、米国）およびＦｅｅｓｃａｌｅ（オースチン、テキサス州、米国）を含む多くの供給者から入手可能である。

制御手段２１はソフトウェアまたはファームウェアによって動作する。クロマトグラフィの実行およびクロマトグラフィ機器の制御用ソフトウェアは、Ｗａｔｅｒｓ社（ミルフォード、マサチュセッツ州、米国）製のＥＭＰＯＷＥＲ（商標）ソフトウェア、またはＡｇｉｌｅｎｔ社（ワルドブロン、独国）製のＣＨＥＭＳＴＡＴＩＯＮ（登録商標）ソフトウェアなど、いくつかの供給者から入手可能である。

ポンプ１３は、Ｗａｔｅｒｓ社（ミルフォード、マサチュセッツ州、米国）から入手可能なＡＬＬＩＡＮＣＥ（商標）シリーズポンプ、およびＡＣＱＵＩＴＹシリーズポンプ、またはＡｇｉｌｅｎｔ社（ワルドブロン、独国）から入手可能な１１００（商標）シリーズポンプなど、いくつかの供給者から入手可能なクロマトグラフィポンプである。

カラム１７はクロマトグラフィカラム、カラムカートリッジ、または当技術分野で知られている毛細管である。そのようなカラムは、Ｗａｔｅｒｓ社（ミルフォード、マサチュセッツ州、米国）およびＰｈｅｎｏｍｅｎｅｘ（トランス、カリフォルニア州、米国）などの多くの供給者から入手可能である。本発明の実施形態は、毛細管、小さなカラム、およびマイクロ流体機器を用いる小型クロマトグラフィのための特別の用途を有する。

検出器１９は、光学、電気化学的または質量式の分析検出器である。典型的な光学検出器は、吸収検出器、Ｒａｍｏｎ検出器、蛍光または化学蛍光検出器、光散乱検出器等を含む。典型的な質量式検出器は、質量分析計である。そのような検出器の全ては、Ｗａｔｅｒｓ社（ミルフォード、マサチュセッツ州、米国）、Ａｇｉｌｅｎｔ社（ワルドブロン、独国）、Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ社（ワルサム、マサチュセッツ州、米国）を含むいくつかの供給者から入手可能である。

サンプル注入器１５は、当技術分野に知られているサンプル処理機器であり、Ｗａｔｅｒｓ社（ミルフォード、マサチュセッツ州、米国）、Ａｇｉｌｅｎｔ社（ワルドブロン、独国）、Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ社（ワルサム、マサチュセッツ州、米国）を含むいくつかの供給者から入手可能である。本発明の実施形態は、図１に示したサンプル注入器１５などのサンプル注入器の備える特徴を共有し、本明細書は、以下の議論におけるそのような実施形態においても数字１５で表示する。当業者であれば、クロマトグラフィシステム１１のいくつかの部品が、分離したモジュールまたは部品ではなく組み合わせて単一の機器に一体化することができることを理解するであろう。

本発明の特徴を用いるサンプル注入装置１５は、ポンプ１３、カラム１７、検出器１９および制御手段２１の主要要素と一緒に図２に示される。ポンプ１３、サンプル注入器１５、カラム１７および検出器１９はそれぞれ導管２３ａ、２３ｂ、２３ｃによって流体連通する。制御手段２１はワイヤ２５ａ、２５ｃによってポンプ１３および検出器１９に信号連絡し、ワイヤ２５ｂ’、２５ｂ’’、２５ｂ’’’によってサンプル注入器１５に信号連絡し、その目的は後に詳細を説明する。

サンプル注入装置１５は、バルブ手段２９ａ、２９ｂ、５５’、サンプル導入ライン３１、引き抜きライン３３、サンプルループ３５、前に２３ｂとして表示したカラムライン、前に２３ａとして表示した定常流ライン、引き抜きポンプ３５、圧力源３７の主要要素を含む。

バルブ手段２９ａ、２９ｂ、５５’は、サンプルを選択的にカラムライン２３ｂに配置するためである。バルブ手段２９ａ、２９ｂ、５５’は、第１バルブ２９ａおよび第２バルブ２９ｂ、または全体的に数字５５’で表わされる針位置手段から構成され、これは後に詳細を説明する。

第１バルブ２９ａは、マルチポートバルブの性質を持ち、その中の６個が図示される。そのようなマルチポートバルブはＶａｌｃｏ（ヒューストン、テキサス州、米国）およびＲｈｅｏｄｙｎｅ（ローナートパーク、カリフォルニア州、米国）などいくつかの供給者から入手可能である。

第１バルブ２９ａは、サンプルポート４１、引き抜きポート４３、第１ループポート４５、第２ループポート４７、カラムポート４９、および定常流ポート５１を有する。第１バルブ２９ａは、第１位置および第３位置を含む複数の位置を有する。第２位置は、第２バルブ２９ｂおよび針位置手段５５’に関して説明される。

サンプル導入ライン３１は、サンプルを受け取り、サンプルをバルブ手段２９ａ、２９ｂ、５５’に送り、第１バルブ２９ａが第１位置にあるとき、第１サンプルポート４５および第２サンプルポート４７の少なくとも１つを通り、サンプルループ３５中に送るためのものである。サンプル導入ライン３１は、第２バルブ２９ｂが第２位置をとるとき、サンプルループ３５中のサンプルを加圧する。

引き抜きライン３３は、引き抜きポート４３と減圧源３５に流体連通して、バルブ手段が第１位置をとるとき、サンプルをサンプル導入ライン３１を通ってバルブ手段２９ａと２９ｂ中に引き抜き、サンプルループ３５に引き抜く。

減圧源３５は、適切なバルブ（図示せず）を備える真空ライン（図示せず）、または図示したように引き抜きポンプであってもよい。引き抜きポンプ３５は、注射器ポンプであり、引き抜きライン３３に流体連通する。引き抜きポンプ３５または真空源（図示せず）に接続された適切なバルブは制御手段２１に信号連絡する。引き抜きポンプ３５は、引き抜きライン３３を減圧して、第１バルブ２０ａが第１位置にあるときサンプルをサンプル導入ライン３１に引き抜く。

サンプルループ３５は、バルブ手段２９ａと２９ｂを通って引き抜かれたサンプルを受け取るための第１サンプルポート４５および第２サンプルポート４７に流体連通し、サンプルを保持する。サンプルループ３５は、約０．５から５０マイクロリットルの容積を有する。次に図３を見ると、サンプルループ３５は、サンプル６１を含んで図示される。サンプル６１は、サンプルループ中に先導前部６３および末尾端部６５を有して引き抜かれる。前部気泡６７および後部気泡６９はサンプル６５を溶媒または先行もしくは後続のサンプル７１ａおよび７１ｂから分離する。サンプル６５は、０．０１から４５マイクロリットルの容積を有する。

前部気泡６７および後部気泡６９は、サンプルの一体性と隔離を維持する。しかし、前部気泡６７および後部気泡６９は、０．１から３．０マイクロリットルの容積を有して比較的低圧下のサンプルループ３５中に置かれる。前部気泡６７および後部気泡６９の気体の性質は、気泡を圧縮可能にする。突然の圧力増加は、前部気泡６７と後部気泡６９の突然の圧縮を招き、溶媒または先行もしくは後続のサンプルを新しい圧縮位置７３ａおよび７３ｂに内側に動かす。この突然の圧力増加は、図２で最善に見ることができるように、第１バルブ２９ａが第３位置をとるときに起きる。第３位置において、サンプルループ３５は定常流ポート５１に連絡して配置するので、サンプル６１は第１バルブ２９ａを通り、カラムポート４９を通って放出される。定常流ポート５１は、ポンプ１３に連絡し１５，０００ＰＳＩ以上の圧力を有する。

サンプルループ３５中の突然の圧力増加は、圧力と流れの乱れを招き、サンプルの一体性およびカラム１７および検出器１９などの下流部品に悪影響を及ぼすことがある。また、圧力および流れの乱れは、クロマトグラフィ結果の変動の原因である。

圧力源３７は、サンプル導入ライン３１とサンプルループ３５の少なくとも１つに流体連通し、サンプルループ３５中に保持されたサンプルを第２バルブまたは針運動手段２９ｂを経由して圧力下に置く。バルブ手段２９ａおよび２９ｂが第２位置をとるとき、サンプルは加圧される。この加圧は、前部気泡６７および後部気泡６９の容積の突然の変化を避けるために上昇するのが好ましい。上昇は、１から９０秒の極めて短時間とすることができる。この溶媒または先行もしくは後続のサンプルが新しい圧縮位置７３ａおよび７３ｂへ内側に制御されて動くことは、サンプルの一体性を維持する。図示したように、圧力源３７は注射器ポンプであるが、他のポンプまたは圧縮された流体の源であってもよい。ポンプ１３およびカラム１７が、圧力源３７によって得ることのできる圧力より高い動作圧力を有する場合、制御手段２１は、圧力源３７に応じて動作圧力を低下させるようポンプ送達を減少させる命令をポンプ１３に送る。

カラムライン２３ｂはカラムポート４９に流体連通し、サンプルをサンプルループ３５から受け取り、サンプルを１つ以上のカラム１７へ導く。カラム１７は、ライン２３ｃを経由して検出器１９に流体連通する。

定常流ライン２３ａは、適切な溶媒貯蔵器（図示せず）を備えるポンプ１３などの溶媒源に連絡して配置される。ポンプ１３は、１５，０００ＰＳＩまたはそれを超える動作圧力を有する。定常流ラインは制御手段２１に連絡する圧力検出器７７を有するのが好ましい。サンプルループ３５は、制御手段に連絡する圧力検出器７９を有し、制御手段２１が値を比較し圧力源３７を動作圧力に調和するように制御できることが好ましい。別の方法では、サンプル６１がサンプルループ３５中で静止状態に保持されるとき、制御手段２１は、容積または圧力に基づいて、サンプルループ３５の圧力をポンプ１３の動作圧力の７５から１２５％に上昇させる予め定めた値に設定することができる。例えば、圧縮後容積は、圧縮前容積の８５から９５％であることが好ましい。

ここでバルブ手段２９ａ、２９ｂ、５５’、第１バルブ２９ａに戻って、第１位置において、第１ループポート４５と第２ループポート４７の１つがサンプルポート４１に流体連通し、第１ループポート４５と第２ループポート４７の残りが引き抜きポート４３に流体連通する。第１位置において、定常流ポート５１はカラムポート４９に連絡する。

第２バルブ２９ｂおよび／または針配置手段５５’は、第２位置をとることが可能である。第２位置において、第１ループポート４５と第２ループポート４７の少なくとも１つは、圧力源、注射器ポンプ３７または３７’に流体連通する。

第３位置において、第１ループポート４５と第２ループポート４７は、定常流ポート５１とカラムポート４９に流体連通する。バルブ手段２９ａと２９ｂは、制御手段２１に信号連絡する。バルブ手段２９ａと２９ｂは、第１信号を受け取るとき第１位置をとり、第２信号命令を受け取るとき第２位置をとり、第３信号命令を受け取るとき第３位置をとる。命令信号と述べたが、当業者であれば、命令信号は動作を実行する一連の命令を含むことができることを理解するであろう。

サンプル導入ライン３１は、サンプルポート４１とサンプル源に流体連通する。サンプル源は、いくつかの形態を取ることができる。典型的に、図２に示すように、サンプル源は針５５である。針５５は、制御手段２１によってロボット制御で制御される。針５５は、サンプルが引き抜かれるサンプルバイアル５７中に降ろされる。典型的に、サンプル注入器装置１５は、複数のバイアル５７を有し、針５５はバイアルからバイアルへ動くであろう。

図２に示したように、第２バルブは数字２９ｂで表示される標識を付けられる。第２バルブ２９ｂは２つの位置を有し、１つはサンプル受容ライン３１がサンプルに連絡する位置であり、第２位置はバルブが前述の第２位置をとる位置である。

別の方法では、針５５は点ラインで示したようにサンプル導入ライン３１をそのような針５５が流体連通する圧力源３７へロボット制御で偏向させるバルブとして用いることができる。したがって、針５５は、２つの位置を有する。１つの位置において、針５５はサンプルバイアル５７に配置され、引き抜きポンプ３５がサンプル導入ライン３１を減圧するとき、サンプルはそのようなライン中に引き抜かれる。第２位置において、ここで第２位置を示す数字５５’で表示される針は、圧力源の注射器ポンプ３７’に流体連通し、サンプルループ３５中のサンプルおよび流体を加圧する。

制御手段２１は圧力源３７、引き抜きポンプ３５、第１バルブ２９ａと第２バルブ２９ｂまたは針５５’で表わされる針運動手段のバルブ手段に信号連絡する。制御手段は、バルブ手段２９ａと２９ｂまたは５５’に第１司令信号を発行することによって、サンプルがサンプル導入ラインに受け取られる第１位置をとることを命令する。制御手段は、第２位置をとるようバルブ手段２９ａ、２９ｂおよび／または５５’に第２司令信号を発行し、サンプルがサンプルループ３５中に受け取られる間、サンプルループ３５をシステム圧力の７０から１００％に加圧するよう圧力源３７または３７’に信号を発し、バルブ手段が第３位置に動く際に圧力の乱れを低減する。

本発明の動作を、システム圧力を有するクロマトグラフィシステム中にサンプルを配置する本発明の方法に関して説明する。方法は、前述のように、バルブ手段２９ａ、２９ｂ、または５５’、サンプル導入ライン３１、引き抜きライン３３、サンプルループ３５、カラムライン２３ｂ、定常流ライン２３ａ、引き抜きポンプ３５、圧力源３７、および制御手段２１を有する装置１５を提供するステップを含む。装置１５は、バルブ手段２９ａを圧力の乱れを低減する第３位置に配置する前に、サンプルループ３５中のサンプルを圧力源３７または３７’からシステム圧力の７０から１００％の圧力下に配置して動作するように動作またはプログラムされる。

説明が本明細書の教示および開示から逸脱することなく修正および変更を加えることが可能である好ましい実施形態に関するものであったことを理解した上で、クロマトグラフィシステム中にサンプルを配置する方法および装置に関して本発明の実施形態を説明した。したがって、本発明は、本明細書に記述された正確な詳細に制限すべきではなく、以下の特許請求の範囲に記載された主題事項およびその等価事項を包含すべきである。

本発明の特徴を実施する装置の概略図である。 本発明の特徴を実施する装置の概略図である。 圧縮された、および圧縮前の容積を示すサンプルループの断面図である。

Claims (26)

1. システム圧力を有し、当該システム圧力で溶媒が流れるクロマトグラフィシステムにサンプルを配置する装置であって、
   サンプルポート、引き抜きポート、第１ループポート、第２ループポート、カラムポート、および定常流ポートを含む、カラムラインにサンプルを選択的に配置するためのバルブ手段であって、前記バルブ手段が、前記第１ループポートと前記第２ループポートの１つが前記サンプルポートに連絡し、第１ループポートと第２ループポートの残りが前記引き抜きポートに連絡し、前記定常流ポートが前記カラムポートに連絡する第１位置と、前記第１ループポートと前記第２ループポートの少なくとも１つが圧力源に流体連通する第２位置と、前記第１ループポートと前記第２ループポートが前記定常流ポートと前記カラムポートに流体接続する第３位置とを含む複数の位置を有し、前記バルブ手段が、制御手段に信号連絡し、第１信号司令を受け取るとき前記第１位置をとり、第２信号司令を受け取るとき前記第２位置をとり、第３信号司令を受け取るとき前記第３位置をとるバルブ手段と、
   前記サンプルポートおよびサンプル源に流体連通し、前記バルブ手段が第２位置をとるとき圧力源に流体連通するサンプル導入ラインであって、前記サンプル導入ラインがサンプルを受け取って前記サンプルを前記バルブ手段中に送り、前記バルブ手段が前記第１位置にあるとき前記第１ループポートと第２ループポートの少なくとも１つを通って前記バルブ手段に接続されたサンプルループ中に送り、前記バルブ手段が前記第２位置をとるとき前記サンプルループ中のサンプルを加圧するサンプル導入ラインと、
   前記引き抜きポートと減圧源に流体連通して、前記バルブ手段が前記第１位置をとるとき、前記サンプル導入ラインを通ってサンプルをバルブ手段および前記サンプルループへ引き抜く引き抜きラインと、
   前記第１ループポートと前記第２ループポートに流体連通して、前記バルブ手段を通って引き抜かれたサンプルを受け取って前記サンプルを保持し、前記バルブ手段が前記第２位置をとるとき前記サンプルを加圧し、前記バルブ手段が第３位置をとるとき前記サンプルループが前記定常流ポートと前記カラムポートに連絡して配置するので、前記バルブ手段と前記カラムポートを通して加圧された前記サンプルを放出するサンプルループと、
   前記カラムポートに流体連通して、前記サンプルループからサンプルを受け取りサンプルを１つ以上のカラムに導くカラムラインと、
   溶媒源に連絡して配置するための定常流ポートと、
   前記引き抜きラインに流体連通し制御手段に信号連絡する引き抜きポンプであって、前記引き抜きポンプが前記引き抜きラインを減圧して前記第１位置における前記サンプル導入ラインにサンプルを引き抜く引き抜きポンプと、
   前記バルブ手段に接続された圧力源であって、前記サンプル導入ラインと前記サンプルループの少なくとも１つに流体連通して、前記サンプルを加圧下の前記サンプルループに配置する圧力源と、
   前記圧力源、前記引き抜きポンプ、前記バルブ手段に信号連絡する制御手段において、前記制御手段が、サンプルが前記サンプル導入で受け取られる前記第１位置をとるように前記バルブ手段に命令し、前記制御手段が前記バルブ手段に前記第２位置をとるように命令し、前記サンプルがサンプルループ中に受け取られる間、システム圧力の７０から１００％に前記サンプルループを加圧するよう前記圧力源に信号を発し、前記バルブ手段が前記第３位置に動き、加圧されたサンプルをシステム圧力で流れる溶媒に導入する際に圧力の乱れを低減する制御手段とを含む、装置。
2. 前記サンプルが末尾端部および先導前部を有し、前記サンプルが前記末尾端部および前記先導前部の少なくとも１つに少なくとも１つの気泡を有する、請求項１に記載の装置。
3. 前記圧力源が加圧中に前記サンプル導入ラインに流体連通する、請求項１に記載の装置。
4. 前記サンプル導入ラインがサンプルバイアル中に降下する針を有する、請求項２および３のいずれかに記載の装置。
5. 前記針が、サンプルバイアルに連絡する位置と前記圧力源に流体連通する位置との間を可動である、請求項４に記載の装置。
6. 前記サンプルループが０．５から５０マイクロリットルの範囲の容積を有する、請求項１に記載の装置。
7. 前記サンプルが０．１から４５マイクロリットルの容積を有する、請求項６に記載の装置。
8. 前記サンプルが圧縮前容積と圧縮後容積を有し、前記圧縮後容積が圧縮前容積の８５から９５％である、請求項１に記載の装置。
9. 前記圧力源が、毎分約１０から８００マイクロリットルの流量で容積を変化させることによって前記サンプルループを圧力下に置く、請求項１に記載の装置。
10. クロマトグラフィポンプをさらに含み、前記クロマトグラフィポンプがポンプラインに流体連通する、請求項１に記載の装置。
11. カラムをさらに含み、前記カラムが前記カラムラインに流体連通する、請求項１に記載の装置。
12. 検出器をさらに含み、前記検出器が前記カラムに流体連通する、請求項１に記載の装置。
13. 前記サンプルが、前記サンプルループ中静止状態で圧力下に置かれる、請求項１に記載の装置。
14. システム圧力を有し、当該システム圧力で溶媒が流れるクロマトグラフィシステム中にサンプルを配置する方法であって、
    バルブ手段、サンプル導入ライン、引き抜きライン、サンプルループ、カラムライン、定常流ライン、引き抜きポンプ、圧力源、制御手段を有する装置を提供するステップを含み、
    前記カラムラインに選択的にサンプルを配置するための前記バルブ手段は、サンプルポート、引き抜きポート、第１ループポート、第２ループポート、カラムポート、定常流ポートを含み、前記バルブ手段は、前記第１ループポートと前記第２ループポートの１つが前記サンプルポートに連絡し、第１ループポートと第２ループポートの残りが前記引き抜きポートに連絡し、前記一定ポートが前記カラムポートに連絡する第１位置と、前記第１ループポートと前記第２ループポートの少なくとも１つが圧力源に流体連通する第２位置と、前記第１ループポートと前記第２ループポートが前記定常流ポートと前記カラムポートに流体接続する第３位置とを含む複数の位置を有し、前記バルブ手段は、制御手段に信号連絡し、第１信号司令を受け取るとき前記第１位置をとり、第２信号司令を受け取るとき前記第２位置をとり、第３信号司令を受け取るとき前記第３位置をとり、
    前記サンプル導入ラインは前記サンプルポートとサンプル源に流体連通し、前記バルブ手段が第２位置をとるとき圧力源に流体連通し、前記サンプル導入ラインが、サンプルを受け取って前記サンプルを前記バルブ手段中に送り、前記バルブ手段が前記第１位置にあるとき、前記第１ループポートおよび第２ループポートの少なくとも１つを通って前記サンプルループ中に送り、前記バルブ手段が前記第２位置をとるとき前記サンプルループ中の前記サンプルを加圧し、
    前記引き抜きラインは前記引き抜きポートと減圧源に流体連通して、前記バルブ手段が前記第１位置をとるとき、前記サンプル導入ラインを通してバルブ手段および前記サンプルループにサンプルを引き抜き、
    前記サンプルループは前記第１ループポートと前記第２ループポートに流体連通して前記バルブ手段を通って引き抜かれたサンプルを受け取って前記サンプルを保持し、前記バルブ手段が前記第２位置をとるとき前記サンプルを加圧し、前記バルブ手段が前記第３位置をとるとき前記サンプルループが前記定常流ポートおよび前記カラムポートに連絡して配置するので、加圧された前記サンプルを前記バルブ手段と前記カラムポートを通して放出し、
    前記カラムラインは前記カラムポートに流体連通してサンプルを前記サンプルループから受け取って１つ以上のカラムにサンプルを導き、
    前記定常流ラインは前記定常流ポートに流体連通して溶媒源に連絡して配置し、
    前記引き抜きポンプは前記引き抜きラインに流体連通し、制御手段に信号連絡し、前記引き抜きポンプが前記引き抜きラインを減圧してサンプルを前記第１位置における前記サンプル導入ラインに引き抜き、
    前記圧力源は前記サンプル導入ラインと前記サンプルループの少なくとも１つに流体連通して前記サンプルループ中の前記サンプルを圧力下に配置し、
    前記制御手段は前記圧力源、前記引き抜きポンプ、前記バルブ手段に信号連絡し、前記制御手段が、サンプルが前記サンプル導入で受け取られる前記第１位置をとるように前記バルブ手段に命令し、前記制御手段が前記バルブ手段に前記第２位置をとるように命令し、サンプルがサンプルループ中に受け取られる間、システム圧力の７０から１００％に前記サンプルループを加圧するよう前記圧力源に信号を発し、前記バルブ手段が前記第３位置に動く際に圧力の乱れを低減し、前記方法が
    前記サンプルループ中のサンプルを前記圧力源からシステム圧力の７０％から１００％の圧力下に配置して、前記バルブ手段が前記第３位置に動き、加圧されたサンプルをシステム圧力で流れる溶媒に導入する際に圧力の乱れを低減するように、前記バルブ手段を前記第２の位置をとるよう操作するステップを含む、方法。
15. 前記サンプルが末尾端部と先導前部を有し、前記サンプルが前記末尾端部と前記先導前部の少なくとも１つに少なくとも１つの気泡を有する、請求項１４に記載の方法。
16. 前記圧力源が、加圧中に前記サンプル導入ラインに流体連通する、請求項１４に記載の方法。
17. 前記サンプル導入ラインがサンプルバイアル中に降下する針を有する、請求項１５および１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記針が、サンプルバイアルに連絡する位置と前記圧力源に流体連通する位置との間を可動である、請求項１７に記載の方法。
19. 前記サンプルループが０．５から５０マイクロリットルの範囲の容積を有する、請求項１４に記載の方法。
20. 前記サンプルが０．１から４５マイクロリットルの容積を有する、請求項１９に記載の方法。
21. 前記サンプルが圧縮前容積と圧縮後容積を有し、前記圧縮後容積が圧縮前容積の８５から９５％である、請求項１４に記載の方法。
22. 前記圧力源が毎分約１０から８００マイクロリットルの流量で容積を変化させることによって前記サンプルループを圧力下に置く、請求項１４に記載の方法。
23. クロマトグラフィポンプをさらに含み、前記クロマトグラフィポンプがポンプラインに流体連通する、請求項１４に記載の方法。
24. カラムをさらに含み、前記カラムが前記カラムラインに流体連通する、請求項１４に記載の方法。
25. 検出器をさらに含み、前記検出器が前記カラムに流体連通する、請求項１４に記載の方法。
26. 前記サンプルが静止状態の前記サンプルループ中で圧力下に置かれる、請求項１４に記載の方法。

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