JP6079451B2 - 分析装置制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、分析装置を制御しつつ、該分析装置の状況をモニタし、ユーザに知らせる機能を有する分析装置制御装置に関する。

例えば液体クロマトグラフ装置は、移動相をカラムに送出する送液ポンプ、該移動相に試料を注入するインジェクター、カラムを所定の温度にし或いはカラムの温度を所定のプログラムに従って変化させるオーブン、カラムから溶出する成分を検出する検出器等のユニットから成り、各ユニットは更に様々な部品から構成されている。このような液体クロマトグラフ装置の全体の動作を制御して1つの試料の分析を行い、また、複数の試料を連続的に分析するため、液体クロマトグラフ装置にはコンピュータを用いた制御装置が通常設けられている（例えば特許文献１）。

このような制御装置は、単に各部の動作を制御するばかりでなく、各部に設けたセンサにより各部の状態や稼働状況をモニタし、異常があればユーザにそれを知らせ、或いは、自動的に制御対象装置である液体クロマトグラフ装置の動作を停止する。例えば、送液ポンプの圧力を常時測定し、ポンプの圧力が所定値以上となれば圧力異常信号を出す。また、検出器のランプのエネルギーを適宜時点で測定し、その値が所定値以下になったときには交換時期が来たことをユーザに知らせる。

これらの不具合発生や交換の情報は制御装置内に蓄積され、フィールドエンジニアやメーカがその装置に対して適切なメンテナンスを行うために利用される。

特開2006-208099号公報

上記のように、現在の制御装置は制御対象装置である分析装置の各部の様々な測定値（例えば送液ポンプの圧力、検出器ランプのエネルギー）や情報（消耗品の交換時期の接近等）を取得し、それらを画面上に表示しているが、それらは専ら分析装置各部の異常の発見を目的としている。従って、一般のユーザにとっては、例えば送液ポンプの圧力、検出器ランプのエネルギー等の画面上に表示されている値はあまり意味のあるものではなく、それが所定の限界値を超えて警報が出されたとき、或いは、分析装置が動作を停止したときにはじめて各部の値がおかしいものであったことに気付く。

しかし、このように突然警報が出されて、それまでに取得したデータの信頼性が失われたり、更には分析装置が動作を停止すると、長時間の分析を行っている際には、貴重なデータや時間が失われるという問題がある。

本発明が解決しようとする課題は、データ異常につながる警報発生や装置停止という段階に至る前に、ユーザに制御対象装置である分析装置の適切な稼働状況を知らせ、それらの段階に至る前に予防措置がとれるような情報を与える分析装置制御装置を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明は、移動相を送出する送液ポンプと、前記移動相に液体試料を注入するインジェクターと、前記液体試料に含まれる成分を分離するカラムと、該カラムの温度を調節するオーブンと、該カラムから溶出する成分を検出する検出器と、これらを接続する流路を切り替えるバルブとを有する液体クロマトグラフの動作を監視及び制御するための液体クロマトグラフ制御装置であって、
前記送液ポンプと前記カラムの間に配置された、送液圧力を測定する圧力センサと、
前記バルブによって流路を切り替えたときに前記圧力センサによって測定される圧力が低下する場合に、前記バルブに磨耗が生じていると判断する、又は、
前記インジェクターにおいて液体試料を注入した瞬間に前記圧力センサによって測定される圧力が低下する場合に、前記バルブに磨耗が生じていると判断する、又は、
液体試料の注入後、前記圧力センサによって測定される圧力が上昇する場合に、該液体試料の注入により析出が生じて流路に詰まりが生じ始めたと判断する、又は
前記圧力センサによって測定される圧力に周期的な変動が生じる場合に、前記送液ポンプの逆止弁に気泡が存在する、あるいは異物の噛み込みによりシール不全の不具合があると判断する不具合状態推論部と、
前記不具合状態推論部により判断された不具合を表示画面に表示する不具合状態表示部と
を備えることを特徴とする。

本発明に係る分析装置制御装置は、制御対象である分析装置の各部の状態を検出する複数のセンサを有している。不具合状態推論部は、この複数のセンサの全部又は一部（１つのセンサのみでもよい）の検出結果を受け、分析装置が不具合な状態にあるか否かを推論する。ここで「不具合な状態」とは、分析中の分析装置が取得しているデータが異常であったり使用できないものであるという状態ではなく、また、分析装置の動作を停止すべき状態であるということでもなく、分析動作はそのまま継続することができるが、このままの状態が続けばそれらの状態に至る可能性があるという状態である。この推論の結果である不具合状態は、不具合状態表示部により表示画面上に表示される。これにより、ユーザは、現在の分析を続行することもできるし、何らかの措置をとった上で分析を停止することもできる。いずれにせよ、それまでに取得したデータは問題なく使用することが可能である。

なお、表示画面は、分析動作中はずっと、前記全部又は一部のセンサの検出結果やその他の分析装置の稼働状況を表示していてもよい。この場合、不具合な状態が発生した場合にのみ、前記不具合状態が追加的に表示される。

前記不具合状態推論部は、例えば次のように構成することができる。すなわち、この分析装置制御装置に、前記分析装置の複数のセンサの全部又は一部の検出結果のそれぞれが、所定の絶対許容範囲外であるか否かを判定する絶対許容範囲判定部を設け、前記不具合状態推論部は、前記複数のセンサの全部又は一部の検出結果のそれぞれが前記絶対許容範囲よりも狭く定められた稼働許容範囲外になったときに前記分析装置が不具合な状態にあると推論するようにする。

この絶対許容範囲判定部において用いられる絶対許容範囲とは、複数のセンサの全部又は一部の検出結果のいずれかがその絶対許容範囲外であると判定した場合に、採取されるデータが異常となるような範囲、或いは、分析装置の分析動作を停止させるような範囲である。すなわち、分析動作の進行や装置の保全、安全等に重要な影響を及ぼすと考えられるようなセンサの検出結果の範囲である。一方、稼働許容範囲は、センサの検出結果がその範囲外となったとしても、分析動作を停止することはなく、単に、使用者に注意を促すような範囲として定めるものである。

上記のような動作は、分析装置が分析動作中である場合にのみ行ってもよい。その場合には、分析装置が、準備動作を含む分析動作中であるか否かを判定する稼働状態判定部を設ける。なお、上記不具合状態の表示は、分析動作中以外にも、定期的な性能チェック（パフォーマンスチェック）や校正（バリデーション）等を行っている際でも有用である。従って、それらの際にも上記のような不具合状態の表示を行うようにしてもよい。

本発明に係る分析装置制御装置は、制御対象である分析装置においてデータ異常につながる警報発生や装置停止という段階に至る前に、ユーザに分析装置の適切な稼働状況を知らせるため、ユーザは、それらに対する予防措置をとることができる。従って、ユーザはそれまでに取得したデータを問題なく使用することが可能であり、長時間の分析の時間やデータ、試料等を無駄にすることがない。また、従来、一般のユーザでは分析装置の複数のセンサの全部又は一部の検出結果を見ても、その意味するところを適切に判断することができなかったが、本発明に係る分析装置制御装置では、不具合状態推論部に、分析装置メーカの設計知識やフィールドエンジニアの豊富なメンテナンス知識を盛り込んだ推論ロジックを格納しておくことができるため、多くの一般ユーザに、分析装置の稼働状態及び不具合状態の高レベルの判断結果を与えることができる。

本発明の一実施例である液体クロマトグラフ装置の概略構成図。 同液体クロマトグラフ装置の送液ポンプの概略構成図。 同液体クロマトグラフ装置の送液圧力の様々な不具合状態を例示する送液圧力グラフ。 同液体クロマトグラフ装置の検出器光源のエネルギーの経年変化を示すグラフ。 同液体クロマトグラフ装置における通常のモニタ情報画面を示す図。 同液体クロマトグラフ装置の不具合状態を示す自己診断情報画面の図。

本発明の一実施例として、液体クロマトグラフ制御装置について説明する。図１は、液体クロマトグラフ１０、及び、その制御及びそれにより得られたデータの処理を行う本実施例の液体クロマトグラフ制御装置２０の概略構成図である。液体クロマトグラフ１０は、移動相１１を吸引し、カラム１５に定流量で送る送液ポンプ１３、移動相１１の脱気を行う脱気部１２、カラム１５前で移動相１１に試料を注入するインジェクター１４、カラム１５の温度を調節するオーブン１６、カラム１５から溶出する成分を検出する検出器１７等から成る。液体クロマトグラフ制御装置２０には入力装置３１及び表示装置３２が接続されている。

定流量送液ポンプ１３は、図２に示すように、左右一対の送液部１３ａ、１３ｂから成り、これらが相補的に移動相１１を吸引・吐出することにより、移動相１１を一定流量でカラム１５に送出する。検出器１７には、カラム１５から流出して試料セル１９を通過する溶出液に測定光を照射する光源１８が設けられている。

これら液体クロマトグラフ１０の各部には、センサや測定器が設けられている。例えば、送液ポンプ１３のところ及びカラム１５の前には送液圧力を測定する圧力センサが、オーブン１６には温度計が、検出器１７には光源１８の放射エネルギーを測定する光源センサ及び試料セル１９を通過する光の分光強度を測定する分光光度計２５が設けられている

これらセンサや測定器からの検出・測定信号は液体クロマトグラフ制御装置２０の検出・測定部２２に送られる。液体クロマトグラフ制御装置２０では、これらの検出・測定データを用いて、予め定められたプログラムに従って制御部２１により液体クロマトグラフ１０の各部の動作を制御し、試料の分析を行う。分析により得られたデータ（分光光度計２５からのデータ等）は液体クロマトグラフ制御装置２０のデータ処理部２４に送られ、様々なデータ処理が行われて、その結果が表示装置３２に表示される。

表示装置３２には、そのような分析結果ばかりではなく、液体クロマトグラフ１０の稼働状態に関するデータ、すなわち、前述のセンサや測定器で検出・測定されたデータも表示される。図５はそのような表示画面の例であり、送液ポンプ１３の送液圧力のモニタ値やインジェクター１４における高圧バルブの圧力モニタ値が表示されている。このような稼働状態に関するデータを表示することは、従来の装置でも行われていた。

本実施例に係る液体クロマトグラフ制御装置２０には、その他に、推論部２３が設けられている。推論部２３は、前記センサや測定器からの検出・測定データに基づき、その時間的変化や複数の検出・測定データの組み合わせに基づき、液体クロマトグラフ１０が分析動作中に、不具合な状態にあるか否かを推論する。なお、液体クロマトグラフ１０が分析動作中であるか否かの情報は制御部２１が有しており、推論部２３にその情報が与えられる。

図３に、液体クロマトグラフ１０で分析動作中に生じ得る様々な不具合のうち、カラム１５直前における移動相の送液圧力の変動に関するものを一例として挙げる。なお、図３において、細い線が正常な状態を表し、太い線が様々な不具合が生じた場合を表す。図３のＡは、一つの試料の分析が終了し、次の試料の分析を開始する前に前処理として試料の吸引や流路の清掃等を行うために流路を切り替えたとき、圧力が低下するという症状である。流路切替のためのバルブに摩耗が生じた場合にこのような症状が発生する。このような圧力低下は、未だその程度が小さい場合には分析を停止するほどのものではないが、そのような症状が生じているということをユーザが把握した場合、次の機会にバルブのシールを交換する等の対策をとることができる。Ｂは、インジェクター１４において試料を注入した瞬間に圧力が低下するという症状であり、正常な場合も僅かの圧力低下はあるが、その度合いが大きい場合には、前記同様にシールの摩耗等の不具合が考えられる。Ｃは、試料注入後、逆に圧力が上昇するという症状である。これは、試料注入により析出等が生じて流路に詰まりが生じ始めた場合に生ずる。Ｅのように、圧力が徐々に上昇して行く場合も同じである。Ｄは、送液圧力に周期的な変動（脈動）が生じる場合であり、送液ポンプ１３のチェック弁（逆止弁）に気泡が存在していたり異物噛み込みによるシール不全等の不具合がある場合に生じる。この脈動のタイミングを送液ポンプ１３の回転角と照合することにより、送液ポンプ１３の左右いずれの送液部１３ａ、１３ｂの逆止弁が不全であるかを知ることができる。

図４は、検出器１７の光源１８の強度（エネルギー）の経時変化を示すグラフであるが、Ａのように試料セル１９を通過しない光のエネルギーが低下している場合、それは光源１８自体の劣化として把握することができる。Ｂのように試料セル１９を通過した光のエネルギーが低下している場合、試料セル１９の汚れが生じていると判断することができる。

推論部２３は、予め格納されたデータベース及びプログラムに基づき、各部センサや測定器からのデータの時間推移や複数のデータの組み合わせにより、液体クロマトグラフ１０の分析動作中における各部の不具合を推論し、表示装置３２に表示する。その一例を図６に示す。前記のように、送液ポンプ１３の送液圧力に脈動が生じている場合、該送液ポンプ１３の回転角と照合することにより、「右側ポンプヘッド内に気泡があるようです」とか「右側チェック弁または左側入口チェック弁の気密性が低下しているようです」等の不具合情報をユーザに与える。これによりユーザは、この分析を終了後、適切な機会にそれらの不具合に対する対策をとることができる。

上記は、分析動作中における不具合情報の提供について述べたが、このような情報は分析動作中ばかりではなく、定期的な性能チェック（パフォーマンスチェック）や校正（バリデーション）等を行っている際にも有用である。従って、それらの際にも提供するようにしてもよい。

図６に示すように、ユーザに与えられる情報は多様である。前述の通り、これらの不具合情報は必ずしも分析を中止すべき程度のものではないため、その数が多くなると却ってユーザの注意を引かなくなり、対策が遅れることにもつながりかねない。そこで、これらのうち、ユーザが希望するテーマに関する情報のみを表示するようにしてもよい。例えば、図６の右上に示すように、表示画面に「再現性不良」や「キャリーオーバー大」という選択ボタンを設け、ユーザが入力装置３１を用いていずれかのボタンをクリックすると、いずれかのテーマに関連する不具合情報のみを画面に表示するようにすることができる。

１０…液体クロマトグラフ
１１…移動相
１２…脱気部
１３…送液ポンプ
１４…インジェクター
１５…カラム
１６…オーブン
１７…検出器
１８…光源
１９…試料セル
２５…分光光度計
２０…液体クロマトグラフ制御装置
２１…制御部
２２…検出・測定部
２３…推論部
２４…データ処理部
３１…入力装置
３２…表示装置

Claims (4)

1. 移動相を送出する送液ポンプと、前記移動相に液体試料を注入するインジェクターと、前記液体試料に含まれる成分を分離するカラムと、該カラムの温度を調節するオーブンと、該カラムから溶出する成分を検出する検出器と、これらを接続する流路を切り替えるバルブとを有する液体クロマトグラフの動作を監視及び制御するための液体クロマトグラフ制御装置であって、
   前記送液ポンプと前記カラムの間に配置された、送液圧力を測定する圧力センサと、
   前記バルブによって流路を切り替えたときに前記圧力センサによって測定される圧力が低下する場合に、前記バルブに磨耗が生じていると判断する、又は、
   前記インジェクターにおいて液体試料を注入した瞬間に前記圧力センサによって測定される圧力が低下する場合に、前記バルブに磨耗が生じていると判断する、又は、
   液体試料の注入後、前記圧力センサによって測定される圧力が上昇する場合に、該液体試料の注入により析出が生じて流路に詰まりが生じ始めたと判断する、又は
   前記圧力センサによって測定される圧力に周期的な変動が生じる場合に、前記送液ポンプの逆止弁に気泡が存在する、あるいは異物の噛み込みによりシール不全の不具合があると判断する不具合状態推論部と、
   前記不具合状態推論部により判断された不具合を表示画面に表示する不具合状態表示部と
   を備えることを特徴とする液体クロマトグラフ制御装置。
2. さらに、
   d) 前記液体クロマトグラフが、準備動作を含む分析動作中であるか否かを判定する稼働状態判定部
   を備え、前記不具合状態表示部は、前記液体クロマトグラフが分析動作中である場合にのみ、前記不具合状態を前記表示画面に表示することを特徴とする請求項１に記載の液体クロマトグラフ制御装置。
3. さらに、
   e) 前記圧力センサの検出結果が、所定の絶対許容範囲外であるか否かを判定する絶対許容範囲判定部
   を有し、前記不具合状態推論部が、前記圧力センサの検出結果が前記絶対許容範囲よりも狭く定められた稼働許容範囲外になったときに前記液体クロマトグラフが不具合な状態にあると推論することを特徴とする請求項１又は２に記載の液体クロマトグラフ制御装置。
4. さらに、
   f) 使用者が入力するための入力部と、
   g) 前記入力に応じて、予め定められた、前記不具合状態推論部により判断された不具合をグループ化したテーマ検出結果群を前記表示画面に表示するテーマ稼働状況表示部と
   を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液体クロマトグラフ制御装置。

Images