JP6413900B2 - フラクションコレクタ - Google Patents

Description

本発明は、液体クロマトグラフで分離された試料成分を分画して捕集するフラクションコレクタに関するものである。

高速液体クロマトグラフのフラクションコレクタは、高速液体クロマトグラフの検出器の出口から流出した試料成分を滴下するためのノズルを備えている。検出器の出口とノズルとの間に３方電磁弁が設けられており、３方電磁弁によって検出器からの流出液をノズルから滴下するかドレインへ廃棄するかを切り替えるようになっている。ノズルは試料成分を捕集するための捕集容器が設置されたラック上を水平面内方向へ移動し、空の捕集容器上に配置される。試料成分が検出器によって検出されるまでは、検出器からの流出液はドレインへ廃棄されるが、試料成分が検出器で検出されると、３方電磁弁を切り替えてその試料成分がノズルから滴下されるようにして捕集容器にその試料成分を捕集する。

フラクションコレクタは、一般的に、液体クロマトグラフの紫外線吸光度検出器や質量分析計などの検出器からクロマトグラムの信号を取り込み、その信号をソフトウェア上又はファームウェア上で波形処理することで、分析者が捕集したい成分のピークを自動判別する機能を有している（特許文献１参照。）。フラクションコレクタの電源を投入すると、ノズルが空の捕集容器上まで水平面内を移動する。検出器からのクロマトグラフ信号を波形処理した結果、ピークでないと判断された部分はドレインへ廃棄され、ピーク部分はノズルから空の捕集容器へ滴下される。

特開２０１０−１４５５９号公報

上記のフラクションコレクタでは、目的の試料成分を捕集容器に捕集した後、３方電磁弁を切り替える際に、電磁弁の弁からノズルの先端部分までの間に試料成分が残存する場合があった。試料成分の残存が起こると、次の試料成分を別の捕集容器に捕集する際に、前回の残存成分が混入するという問題が起こる。

上記問題を解決するために、試料成分の捕集が終了した後、ノズルを別の捕集容器上や所定位置に設けられたドレインポート上へ移動させ、３方電磁弁を再び切り替えてノズル先端から液を滴下させることで電磁弁からノズル先端までのパージを行なうことが提案され、実施もされている。しかし、別の捕集容器上でパージを行なうと捕集容器を無駄に消費するという問題がある。また、ドレインポート上へノズルを移動させてパージを行なうようにすると、パージのためにノズルを移動させる距離が長くなり、ノズルを移動させている間に捕集すべき試料成分がノズルに到達してしまい、所定の捕集容器上にノズルを配置することが間に合わずに貴重な試料成分の一部を捕集できないことがあるという問題があった。

そこで、本発明は、新たな捕集容器を消費せずに、かつノズルを大きく移動させることなくノズル先端までの内部流路のパージを行なうことができるようにすることを目的とするものである。

本発明に係るフラクションコレクタの一実施形態は、捕集容器部、移動部、ノズル、ノズル保持部、廃棄ポート、廃棄ポート保持部及び駆動機構を備えている。捕集容器部は、液体クロマトグラフの検出器から流出した試料を捕集するために上方が開口した捕集容器を設置する装置内の領域である。移動部は、捕集容器部の上方において水平面内方向へ移動する。ノズルは、検出器から流出した液が流れる流路に接続されている。ノズル保持部は移動部に設けられ、ノズルの先端が下方を向くようにノズルを保持する。廃棄ポートは、上方が開口し、廃液をドレインへ導くものである。廃液ポートは移動部に設けられ、廃棄ポートを保持する。駆動機構は、廃棄ポートがノズル先端の直下の位置にある状態と廃棄ポートがノズル先端の直下の位置にない状態を選択的に構成するように、ノズル保持部又は廃棄ポート保持部を移動させる。

本発明に係るフラクションコレクタの一実施形態では、捕集容器が設置される捕集容器部の上方で水平面内方向に移動する移動部に、ノズルを保持するノズル保持部と廃棄ポートを保持する廃棄ポート保持部が設けられ、ノズル保持部又は廃棄ポート保持部を移動させることによって、廃棄ポートがノズル先端の直下の位置にある状態と廃棄ポートがノズル先端の直下の位置にない状態を構成するようになっているので、ノズル先端から捕集容器への試料成分の滴下が終了した後、廃棄ポートをノズル先端の直下の位置に配置してノズル先端から試料成分を含まない液を廃棄ポートに滴下させることで、ノズル先端までの流路内のパージを行なうことができる。これにより、ノズル先端までの流路内のパージを行なうために、別の捕集容器にノズル先端から液を滴下させたり、捕集容器部とは別の位置に設けられた廃棄ポートのノズルを移動させてパージを行なったりする必要がなくなる。

フラクションコレクタの一実施例を液体クロマトグラフとともに示す概略構成図である。 同実施例のノズルヘッド部分を概略的に示す図である。 同実施例の制御系統を示すブロック図である。 同実施例における一連の成分捕集動作を示すフローチャートである。

本発明に係るフラクションコレクタのさらに好ましい実施形態として、検出器の検出信号に基づき、試料成分に由来するピークが検出されたときは、そのピークに相当する部分の液がノズル先端に到達するまでにノズル直下の位置に廃棄ポートがない状態にして、そのピークに相当する成分を捕集するための捕集容器に対しノズル先端から該ピークに相当する部分の液を滴下する捕集動作を実行する捕集動作部と、捕集動作が終了した後、ノズル直下の位置に廃棄ポートがある状態にしてノズル先端から試料成分を含まない液を滴下させるパージ動作を実行するパージ動作部と、をさらに備えているものが挙げられる。

上記パージ動作部は、パージ動作を、次の試料成分を捕集すべき捕集容器に滴下するための位置に移動部を配置した状態で実行するように構成されていることが好ましい。そうすれば、パージ動作中又はパージ動作の終了直後に次の試料成分のピークが検出されたときに、その成分の捕集動作をすぐに開始することができ、試料成分の一部を捕集し損ねることを防止できる。

廃棄ポート保持部として、廃棄ポートをノズル先端よりも下方の位置で保持する水平方向へ伸びたアームが挙げられる。その場合、駆動機構は、アームを回転させることによって廃棄ポートをノズル先端の直下の位置とノズル先端の直下とは別の位置へ移動させるものであってもよい。そうすれば、駆動機構の構造が簡単になる。

フラクションコレクタを備えた分取液体クロマトグラフの一実施例について図１及び図２を用いて説明する。

フラクションコレクタ１４が、液体クロマトグラフの分析流路２の下流端に接続されている。分析流路２は送液ポンプ４によって送液される移動相が流れる流路であり、分析流路２上に、上流側からオートサンプラ６、分析カラム８及び検出器１０が設けられている。分析試料はオートサンプラ６によって分析流路２中に注入され、分析カラム１０において成分ごとに分離される。分離された試料成分は検出器１０によって検出された後、フラクションコレクタ１４において試料成分ごとに分画されて捕集される。

フラクションコレクタ１４は、検出器１０の出口から流出した試料成分を滴下するためのノズル１６を備えている。ノズル１６は、フラクションコレクタ１４内に設けられたラック２６（捕集容器部）上の捕集容器２８の上方で水平面内方向へ移動するノズルヘッド１８（移動部）に保持されている。

ノズルヘッド１８は、図２に示されているように、水平面内方向の一方向であるＸ軸方向（図において左右方向）に伸びるように設けられたＸ軸レール４０に取り付けられており、この図では図示されていないＸ軸モータ４６（図３参照）の駆動によりＸ軸レール４０に沿ってＸ軸方向へ移動する。Ｘ軸レール４０は、水平面内方向においてＸ軸方向と直交するＹ軸方向（図において紙面に垂直な方向）に伸びるように設けられたＹ軸レール（図示は省略）に支持され、この図では図示されていないＹ軸モータ４８（図３参照）の駆動によりＹ軸レールに沿ってＹ軸方向へ移動する。Ｘ軸モータ４６とＹ軸モータ４８の駆動により、ノズルヘッド１８に保持されたノズル１６がラック２６の上方において水平面内方向に移動する。

ノズルヘッド１８に電磁弁４２が設けられている。ノズル１６は電磁弁４２から下方へ伸びるように設けられており、先端が鉛直下方向を向いている。電磁弁４２は１つの共通ポートと２つの選択ポートを備えた３方電磁弁であり、ノズル１６は選択ポートの一方に接続されている。電磁弁４２の他方の選択ポートには廃液容器２４へ通じるドレイン流路２２が接続され、共通ポートに検出器１０の出口に通じる流路１２が接続されている。電磁弁４２は、検出器１０からの流路１２をノズル１６に接続した状態（以下、ノズル１６側）、又は流路１２をドレイン流路２２に接続した状態（以下、ドレイン側）のいずれか一方の状態に切り替える。

ノズルヘッド１８には、流路３２を介して廃液容器２４に通じる廃棄ポート３０が設けられている。廃棄ポート３０は水平方向に伸びたアーム３４の先端側において開口部が上方を向くように保持されている。アーム３４の基端部は廃棄ポート駆動モータ３６の駆動軸３８によって支持されており、廃棄ポート駆動モータ３６により水平面内において回動させられる。アーム３４の回動により、廃棄ポート３０はノズル１６の直下の位置とノズル１６の直下からずれた位置に配置される。図１では、アーム３４が、廃棄ポート３０をノズル１６の直下の位置に配置した状態とそこから１８０°回動した状態になるように示されているが、廃棄ポート３０をノズル１６の直下の位置とは別の位置に配置できればアーム３４の回動角度は何度でもよい。

次に、この実施例の制御系統について図３を用いて説明する。

フラクションコレクタ１４は、廃棄ポート駆動モータ３６、ノズルヘッド駆動機構４４及び電磁弁４２の動作を制御する制御部５０を備えている。ノズルヘッド駆動機構４４はノズルヘッド１８をＸ軸方向へ駆動するためのＸ軸モータ４６、Ｙ軸方向へ駆動するためのＹ軸モータ４８からなるものである。制御部５０はフラクションコレクタ１４とは別途設けられた演算制御装置５６と電気的に接続されており、演算制御装置５６から信号を取り込み、その信号に基づいた制御を行なうようになっている。制御部５０は、フラクションコレクタ１４内部に設けられたコンピュータと情報を記憶する記憶装置からなるものである。演算制御装置５６は、例えば汎用のパーソナルコンピュータやシステムコントローラなどの専用のコンピュータからなるものである。

演算制御装置５６は検出器１０からの検出信号を取り込み、その検出信号に基づいてクロマトグラムを一定時間間隔で逐次作成していくクロマトグラム作成部５８、クロマトグラム作成部５８により作成されるクロマトグラムに基づいて試料成分に由来するピークの開始点と終了点を検出するピーク検出部６０を備えている。ピーク検出部６０により試料成分に由来するピークの開始点と終了点が検出されたときは、その信号が制御部５０に取り込まれる。

制御部５０は捕集動作部５２とパージ動作部５４を備えている。捕集動作部５２及びパージ動作部５４は、制御部５０を構成するコンピュータが記憶装置に格納されたプログラムを実行することによって得られる機能である。

捕集動作部５２は、検出器１０から流出する液のうち、試料成分を含む液のみをノズル１６から所定の捕集容器２８に滴下するように、電磁弁４２及びノズルヘッド駆動機構４４の動作を制御するように構成されている。すなわち、捕集動作部５２は、検出器１０の検出信号に基づいて作成されるクロマトグラムにおいてピーク開始点が検出されるまでは、電磁弁４２によって流路１２を流路２２側に接続し、試料成分を含まない液を廃液容器２４に廃棄する。作成されるクロマトグラムにピーク開始点が検出されたときは、そのピークの終了点が検出されるまで、そのピークに相当する部分の液をノズル１６から所定の捕集容器２８に滴下するように、ノズル１６を所定の捕集容器２８上に配置するとともに流路１２をノズル１６側に接続するように電磁弁４２を切り替える。この捕集動作中は、廃棄ポート３０がノズル１６直下の位置とは別の位置に待機させておく。

パージ動作部５４は、上記捕集動作が終了した後、廃棄ポート３０をノズル１６直下の位置に配置し、検出器１０から流出した、試料成分を含まない移動相をノズル１６の先端から廃棄ポート３０に向かって滴下させることで、ノズル１６の先端までの内部流路の洗浄を行なうように構成されている。このパージ動作は、次の試料成分を捕集するための捕集容器上にノズル１６を配置した状態で行なうことが好ましい。そうすれば、パージ動作中に次のピークが検出されたときに、そのピークに相当する試料成分の捕集動作を、ノズルヘッド１８を移動させることなく廃棄ポート３０を移動させるだけで、迅速に行なうことができ、試料成分の一部を捕集し損ねるという事態の発生を防止できる。

この実施例のフラクションコレクタ１４の動作について図４を用いて説明する。

送液装置４による移動相の送液が開始される前に、電磁弁４２をドレイン側にする。廃棄ポート３０はノズル１６の直下にない状態で待機させる。分析が開始されると、ノズルヘッド１８を移動させてノズル１６を空の捕集容器２８上の位置に配置し、検出器１０からの検出信号に基づいて作成されるクロマトグラム上にピークの始点が検出されるまで待機する。ピークの始点が検出されると、そのピークに相当する部分の液が電磁弁４２に到達するタイミングで、電磁弁４２をノズル１６側へ切り替え、ノズル１６の先端から空の捕集容器２８に液を滴下させて捕集する。ピークの終点が検出されると、その終点部分の液が電磁弁４２を通過した後のタイミングで電磁弁４２をドレイン側へ切り替える。

試料の分析を継続する場合は、ノズルヘッド１８を移動させてノズル１６を次の空の捕集容器２８上の位置に配置する。廃棄ポート３０をノズル１６の直下の位置に配置し、電磁弁４２をノズル１６側へ切り替える。これにより、試料成分を含まない移動相がノズル１６の先端から廃棄ポート３０に滴下され、ノズル１６先端までの内部流路の洗浄が行われる。このパージ動作を一定時間行ない、一定時間が経過した後、電磁弁４２をドレイン側へ切り替えて、廃棄ポート３０をノズル１６の直下の位置から退避させ、次のピークが検出されるまで待機する。

パージ動作が終了する前に次のピークの始点が検出された場合には、そのピークに相当する部分の液が電磁弁４２に到達するまでに、電磁弁４２をドレイン側へ切り替えて廃棄ポート３０をノズル１６の直下の位置から退避させておき、電磁弁４２にそのピークに相当する部分の液が到達するタイミングで電磁弁４２をノズル１６側へ切り替えて、試料成分の捕集を行なう。

以上において説明した実施例では、廃棄ポート３０がノズル１６の直下の位置にある状態とない状態とに切り替えるための駆動機構を、アーム３４とそのアーム３４を回動させる廃棄ポート駆動用モータ３６によって構成しているが、本発明にかかる駆動機構はこれに限定されるものでなく、ノズル１６をノズルヘッド１８とは独立して移動させることで、廃棄ポート３０がノズル１６の直下の位置にある状態とない状態とに切り替えるものであってもよい。

２ 分析流路
４ 送液ポンプ
６ オートサンプラ
８ 分析カラム
１０ 検出器
１２，２２，３２ 流路
１４ フラクションコレクタ
１６ ノズル
１８ ノズルヘッド
２４ 廃液容器
２６ ラック
２８ 捕集容器
３０ 廃棄ポート
３４ アーム
３６ 廃棄ポート駆動モータ
３８ 駆動軸
４０ Ｘ軸レール
４２ 電磁弁
４４ ノズルヘッド駆動機構
４６ Ｘ軸モータ
４８ Ｙ軸モータ
５０ 制御部
５２ 捕集動作部
５４ パージ動作部
５６ 演算処理装置
５８ クロマトグラム作成部
６０ ピーク検出部

Claims (4)

1. 液体クロマトグラフの検出器から流出した試料を捕集するために上方が開口した捕集容器を設置するための捕集容器部と、
   前記検出器から流出した液が流れる流路に接続されたノズルと、
   上方が開口し、廃液をドレインへ導くための廃棄ポートと、
   前記ノズルの先端が下方を向くように前記ノズルを保持するノズル保持部、及び前記廃棄ポートを保持する廃棄ポート保持部を有し、前記ノズル及び前記廃棄ポートを前記捕集容器部の上方において水平面内方向へ移動させる移動部と、
   前記廃棄ポートが前記ノズル先端の直下の位置にある状態と前記廃棄ポートが前記ノズル先端の直下の位置にない状態を選択的に構成するように、前記ノズル保持部又は前記廃棄ポート保持部を移動させる駆動機構と、を備えたフラクションコレクタ。
2. 前記検出器の検出信号に基づき、試料成分に由来するピークの開始点が検出されたときは、そのピークに相当する部分の液が前記ノズル先端に到達するまでに前記ノズル直下の位置に前記廃棄ポートがない状態にし、そのピークに相当する成分を捕集するための捕集容器に対し前記ノズル先端から該ピークに相当する部分の液を滴下する捕集動作を実行するように構成された捕集動作部と、
   前記捕集動作が終了した後、前記ノズル直下の位置に前記廃棄ポートがある状態にして前記ノズル先端から試料成分を含まない液を滴下させるパージ動作を実行するように構成されたパージ動作部と、をさらに備えた請求項１に記載のフラクションコレクタ。
3. 前記パージ動作部は、前記パージ動作を、次の試料成分を捕集すべき捕集容器に滴下するための位置に前記移動部を配置した状態で実行するように構成されている請求項２に記載のフラクションコレクタ。
4. 前記廃棄ポート保持部は、前記廃棄ポートを前記ノズル先端よりも下方の位置で保持する水平方向へ伸びたアームからなり、
   前記駆動機構は、前記アームを回転させることによって前記廃棄ポートを前記ノズル先端の直下の位置と前記ノズル先端の直下とは別の位置へ移動させるものである請求項１から３のいずれか一項に記載のフラクションコレクタ。
   

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