JP6519980B2 - 液体クロマトグラフ - Google Patents

Description

本発明はＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフ）を含む液体クロマトグラフに関し、さらにＬＣＭＳ（液体クロマトグラフ−質量分析装置）のように液体クロマトグラフを一部として含む分析装置に関するものである。

液体クロマトグラフにおいて分析流路に複数種の移動相を切り換えて送るために、送液ポンプに流路切換バルブを接続し、送液ポンプ１つに対して複数の移動相を切り換えられるようにしている。流路切換えバルブは、ポンプに近いもの（下流側）から順に１段目流路切換バルブ、２段目流路切換バルブ…と呼ぶ。１段目流路切換バルブは液体クロマトグラフに既存の設備として設けられたものであるのに対し、２段目流路切換バルブはユーザによって１段目流路切換バルブのいずれかのポートに接続された任意の流路切換バルブである。３段目以降の流路切換バルブを接続することもできるが、それらも任意の流路切換バルブある。

従来の液体クロマトグラフの送液系では、移動相の総送液量および移動相残量を以下のような方法で算出していた。

（１）流路制御部に１段目流路切換バルブの種類（ポート数）や接続の有無が設定される。１段目流路切換バルブは既存の構成要素であるので、流路制御部が１段目流路切換バルブの種類や接続の有無を自動で認識できるようにしたものはある。しかし、２段目以降の任意の流路切換バルブについては、その種類や接続の有無は設定するようにはなっていない。

（２）各移動相流路に接続した移動相について、移動相総量を設定する。

（３）送液制御部は、ポンプの送液流量と１段目流路切換バルブのポートごとの開時間から、１段目流路切換バルブに接続された流路ごとの総送液量を計算する。

（４）移動相総量から総送液量を引いて１段目流路切換バルブに接続された流路ごとの移動相残量を求める。

特開２００２−２７７４５１号公報

従来の液体クロマトグラフでは、２段目以降の流路切換バルブが接続された場合でも、１段目流路切換バルブに接続された流路ごとの総送液量しか計算できず、２段目以降の流路切換バルブのポートに接続された移動相ごとの総送液量を求めることはできなかった。

本発明は、２段目以降の流路切換バルブのポートに接続された移動相ごとの総送液量を求めることができるようにすることを目的とするものである。

本発明の液体クロマトグラフは、送液ポンプにより移動相を送る移動相送液部の下流に接続された分析流路に沿って、前記分析流路に試料を導入する試料導入部、導入された試料を分離するカラム、及び前記カラムで分離された試料成分を検出する検出器を備えた液体クロマトグラフである。

前記移動相送液部は、複数の移動相容器につながるそれぞれの移動相流路と前記送液ポンプの間に前記移動相流路の１つを選択する流路切換バルブを含んでおり、前記流路切換バルブは、上段側の流路切換バルブのポートに下段側の流路切換バルブが接続された階層構成をもち、最上段側の流路切換バルブが前記送液ポンプに接続されている。

本発明の液体クロマトグラフは、さらに、分析プログラムを記憶したプログラム制御部と、前記プログラム制御部からの指示に基づいて前記移動相送液部の動作を制御するように構成されている送液制御部を備えている。

さらに、本発明の液体クロマトグラフは、前記流路切換バルブ間の接続状態、及び前記流路切換バルブと前記移動相流路との間の接続状態を設定するように構成されているバルブ接続状態設定部と、前記バルブ接続状態設定部における接続状態、前記送液ポンプによる単位時間当たりの送液量、及び前記ポンプの動作時間から、移動相流路ごとの移動相の総送液量を算出するように構成されている流路ごとの総送液量算出部と、を備えている。

移動相は通常は分析用の移動相を意味するが、流路のパージやリンスのために移動相が使用されることもある。また、流路の洗浄には洗浄液が使用される。これらの移動相や洗浄液は同じ移動相送液部から送液される。そのため、本発明では、「移動相」の語は、狭義の移動相だけでなく、洗浄液など、移動相送液部から送液される液体を意味する用語として使用されている。

本発明の液体クロマトグラフは、流路切換バルブ間の接続状態、及び流路切換バルブと移動相流路との間の接続状態を設定するように構成されているバルブ接続状態設定部と、バルブ接続状態設定部における接続状態、送液ポンプによる単位時間当たりの送液量、及び送液ポンプの動作時間から、移動相流路ごとの移動相の総送液量を算出するように構成されている流路ごとの総送液量算出部とを備えているので、２段目以降の流路切換バルブが接続された場合でも、各移動相の総送液量を求めることができる。

また、ユーザの用途に応じて流路切換バルブの接続状態を変更しても、各移動相の総送液量を求めることができる。

第１の実施例を示すブロック図である。 同実施例における設定動作を示すフローチャートである。 同実施例における分析動作を示すフローチャートである。 第２の実施例における移動相送液部を示す流路図である。 第３の実施例における移動相送液部を示す流路図である。

一実施例を図１に示す。送液ポンプ２により移動相を送る移動相送液部４の下流に分析流路６が接続されている。分析流路６には移動相の流れの上流から下流に向かって、分析流路６に試料を導入する自動試料導入部８、導入された試料を分離するカラム１０、及びカラム１０で分離された試料成分を検出する検出器１４が配置されている。カラム１０はカラムオーブン１２に収容されている。

移動相送液部４は、複数の移動相容器２０−１〜２０−５につながるそれぞれの移動相流路２２−１〜２２−５と送液ポンプ２の間に移動相流路２２−１〜２２−５の１つを選択する流路切換バルブ２６−１，２６−２を含んでいる。

この実施例は流路切換バルブ２６−１，２６−２が２段階の階層構成をもっている。最上段側の流路切換バルブである１段目流路切換バルブ２６−１が送液ポンプ２に接続されており、流路切換バルブ２６−１の１つのポートに下段側の２段目流路切換バルブ２６−２が流路２４により接続されている。この実施例では１段目流路切換バルブ２６−１としてポート数が４つのもの、２段目流路切換バルブ２６−２としてポート数が２つのものを使用しているが、これは単なる一例であり、流路切換バルブのポート数は任意である。また、すべてのポートを使用しなければならないというものでもない。

１段目流路切換バルブ２６−１はこの実施例の液体クロマトグラフの既存の構成要素として備えられた流路切換バルブである。それに対し、２段目流路切換バルブ２６−２はユーザの要請により外付けされた流路切換バルブであり、１段目流路切換バルブ２６−１のいずれかのポートに接続することができる。３段目流路切換バルブを接続することもでき、３段目流路切換バルブは２段目流路切換バルブ２６−２のいずれかのポートに接続することができる。４段目以降の流路切換バルブも同様に接続することができる。２段目以降の流路切換バルブは任意の構成要素である。

この実施例では、５種類の移動相を選択して分析流路６に送液できるように、５種類の移動相のための移動相容器２０−１〜２０−５が設けられ、第１〜第３の移動相用の移動相容器２０−１〜２０−３につながるそれぞれの移動相流路２２−１〜２０−３が１段目流路切換バルブ２６−１のそれぞれのポートに接続され、第４〜第５の移動相用の移動相容器２０−４〜２０−５につながるそれぞれの移動相流路２２−４〜２０−５が２段目流路切換バルブ２６−２のそれぞれのポートに接続されている。

この液体クロマトグラフの動作を制御するために、プログラム制御部２８と送液制御部３０を備えている。プログラム制御部２８は分析プログラムを記憶しており、液体クロマトグラフの各部の動作を制御する。その分析プログラムには送液する移動相の種類と送液ポンプ２による単位時間当たりの送液量を含むことができる。

送液制御部３０はプログラム制御部２８からの指示に基づいて移動相送液部４の動作を制御するように構成されている。送液制御部３０は移動相送液部４とは別の構成要素として構成することもできるが、この実施例では移動相送液部４と一体となってポンプユニット３２を構成している。ポンプユニット３２は１つの単位として液体クロマトグラフに取りつけ、交換したりすることができる。

プログラム制御部２８はコンピュータであり、この液体クロマトグラフに専用のコンピュータ又は汎用のパーソナルコンピュータにより実現することができる。専用のコンピュータの例はシステムコントローラである。システムコントローラとして実現した場合には、外部の汎用のパーソナルコンピュータ４４に接続することができる。パーソナルコンピュータ４４は、この液体クロマトグラフにのみ接続される場合もあるし、ネットワークを介してこの液体クロマトグラフを含む複数の分析装置やその他の装置に接続される場合もある。

検出器１４には検出信号を処理してクロマトグラムを作成したり、検量線データを保持して分析成分の定量を行ったりするデータ処理部１６が接続されている。データ処理部１６はプログラム制御部２８の一部として実現することができ、又はパーソナルコンピュータ４４により実現することもできる。

送液制御部３０は、プログラム制御部２８からの指示に基づいて、流路切換バルブ２６−１，２６−２の切換え動作を制御し、送液ポンプ２の動作を制御するように構成されている。

この実施例の液体クロマトグラフは、さらに、バルブ接続状態設定部３４、総送液量算出部３８、移動相ごとの総量設定部４０、及び移動相ごとの残量算出部４２も備えている。バルブ接続状態設定部３４、総送液量算出部３８、移動相ごとの総量設定部４０及び移動相ごとの残量算出部４２を含む部分５は、その全て又は一部は、専用のコンピュータにより、ポンプユニット３２により、プログラム制御部２８により、又は外部のパーソナルコンピュータ４４により実現することができる。ここでは、その部分５がポンプユニット３２により実現された例を示している。

バルブ接続状態設定部３４は、流路切換バルブ２６−１，２６−２のポート数と、流路切換バルブ２６−１，２６−２間の接続状態と、流路切換バルブ２６−１，２６−２と移動相流路２２−１〜２２−５との間の接続状態を設定するように構成されている。接続状態としては、具体的には、この実施例では流路切換バルブ２６−１のポートには２段目流路切換バルブ２６−２につながる流路２４と移動相流路２２−１〜２０−３が接続され、２段目流路切換バルブ２６−２のポートには移動相流路２２−４〜２０−５が接続されていることが設定される。流路切換バルブ２６−１，２６−２の全てのポートに流路が接続されていなければならないというものではなく、何も接続されていないポートがあってもよい。

バルブ接続状態設定部３４への接続状態の設定又は変更は少なくとも一部はユーザが行う。１段目流路切換バルブ２６−１はこの液体クロマトグラフに既存の構成要素であるので、１段目流路切換バルブ２６−１のそれぞれのポートに移動相流路２２−１〜２０−３が接続されたことは自動で検知するように構成することもできる。しかし、１段目流路切換バルブ２６−１についても２段目流路切換バルブ２６−２についても、それぞれのポートへの接続状態の設定をすべてユーザが行うようにしてもよい。この実施例では全てのポートへの接続状態の設定をユーザが行うものとする。

そのような接続状態の設定又は変更は、ディスプレイ２９に接続状態を指示する画面を表示し、その画面上で行うようにすることができる。そのディスプレイ２９は、バルブ接続状態設定部３４がポンプユニット３２に設けられている場合はポンプユニット３２に接続し、バルブ接続状態設定部３４がプログラム制御部２８に設けられている場合はプログラム制御部２８に接続し、又はバルブ接続状態設定部３４がパーソナルコンピュータ４４により実現されている場合はそのパーソナルコンピュータ４４のディスプレイを用いることができる。

また、プログラム制御部２８がシステムコントローラとなっていて単独のパーソナルコンピュータ４４又はネットワーク上にあるパーソナルコンピュータ４４に接続されている場合は、パーソナルコンピュータ４４にインストールされたＷｅｂブラウザを介してシステムコントローラに接続されたディスプレイ２９の設定画面にアクセスし、設定又は変更を行うように構成することもできる。

流路ごとの総送液量算出部３８は、バルブ接続状態設定部３４における接続状態、送液ポンプ２による単位時間当たりの送液量、及び送液ポンプ２の動作時間から、移動相流路ごとの移動相の総送液量を算出するように構成されている。送液ポンプ２による単位時間当たりの送液量と送液ポンプ２の動作時間は、送液制御部３０から得ることができ、又はプログラム制御部２８からの信号から得ることもできる。

算出された移動相流路ごとの移動相の総送液量は、ポンプユニット３２又はプログラム制御部２８に接続されたディスプレイ２９に表示することができ、又はパーソナルコンピュータ４４のディスプレイに表示することができる。

この実施例では、この液体クロマトグラフは、移動相容器２０−１〜２０−５ごとに収容されている移動相量を設定するように構成されている移動相ごとの総量設定部４０と、総量設定部４０に設定された移動相容器２０−１〜２０−５ごとの移動相量から総送液量算出部３８が算出した移動相流路２２−１〜２２−５ごとの移動相の総送液量を引き算することにより移動相ごとの残量を算出するように構成されている移動相ごとの残量算出部４２と、をさらに備えている。

移動相ごとの総量設定部４０へ移動相容器２０−１〜２０−５ごとに収容されている移動相量を設定するために、バルブ接続状態設定部３４への接続状態の設定又は変更と同様に、ディスプレイ２９に接続状態を指示する画面を表示し、その画面上で設定するようにすることができる。そのディスプレイ２９は、総量設定部４０がポンプユニット３２に設けられている場合はポンプユニット３２に接続し、総量設定部４０がプログラム制御部２８に設けられている場合はプログラム制御部２８に接続し、又は総量設定部４０がパーソナルコンピュータ４４により実現されている場合はそのパーソナルコンピュータ４４のディスプレイを用いることができる。

移動相量の設定の場合も、プログラム制御部２８がシステムコントローラとなっていて単独のパーソナルコンピュータ４４又はネットワーク上にあるパーソナルコンピュータ４４に接続されているときは、パーソナルコンピュータ４４にインストールされたＷｅｂブラウザを介してシステムコントローラに接続されたディスプレイ２９の設定画面にアクセスし、移動相量を設定するように構成することもできる。

残量算出部４２により算出された移動相ごとの残量は、ポンプユニット３２又はプログラム制御部２８に接続されたディスプレイ２９に表示することができ、又はパーソナルコンピュータ４４のディスプレイに表示することができる。

この実施例の動作を説明する。設定は図２のように行う。ポンプユニット３２もしくはプログラム制御部２８に接続されたディスプレイ２９、又はパーソナルコンピュータ４４のディスプレイに設定画面を表示し、設定又は変更はその設定画面上で行う。

（１）流路切換バルブ２６−１，２６−２間の接続状態の設定のために、１段目流路切換バルブ２６−１のポート数と２段目流路切換バルブ２６−２のポート数と、２段目流路切換バルブ２６−２が１段目流路切換バルブ２６−１のどのポートに接続されているかを設定する。この実施例では、１段目流路切換バルブ２６−１はこの液体クロマトグラフに既存の構成要素であり、送液ポンプ２に接続されていることはすでに設定されている。２段目流路切換バルブ２６−２は外付けされた任意の流路切換バルブであるため、１段目流路切換バルブ２６−１のどのポートに接続されているかをユーザが設定する。

（２）移動相流路２２−１〜２２−５が１段目流路切換バルブ２６−１と２段目流路切換バルブ２６−２の設定したポート数のどのポートに接続されているかを設定する。

（３）接続した移動相流路２２−１〜２２−５のそれぞれに接続されている移動相容器２０−１〜２０−５のそれぞれに収容されている各移動相の総量を入力して設定する。

設定が終わると、分析動作に移ることができる。分析動作に伴い移動相が消費されるので、使用された移動相の移動相流路２２−１〜２２−５ごとの移動相の総送液量と、移動相容器２０−１〜２０−５の残量は、総送液量算出部３８と残量算出部４２において図３のように行われる。

総送液量算出部３８は、流路切換バルブ２６−１，２６−２のポートの接続状態から送液中の移動相流路を判断し、ポンプ２による単位時間あたりの送液流量を流路切換バルブ２６−１，２６−２の開時間にわたって積分してその移動相流路の総送液量を算出する。

さらに、残量算出部４２は、算出したその移動相流路の総送液量をその移動相の設定された総量から減算してその移動相の残量を算出する。
算出された移動相ごとの総送液量と残量がディスプレイに表示される。

連続分析が行われる場合も移動相の切換えがなく、そのまま同じ移動相で分析を続ける場合は、その移動相について総送液量と残量が算出され表示されていく。

１段目流路切換バルブ２６−１と２段目流路切換バルブ２６−２の一方又は両方が切り換えられて移動相が交換されたときは、その新たな移動相について同様に総送液量と残量が算出され表示されていく。

図４は第２の実施例における移動相送液部４を示している。図１の実施例における移動相送液部４と同じ構成については同じ符号を附し、詳しい説明は省略する。

この実施例は、複数の異なる流路に接続された移動相が同じ移動相である場合である。１段目流路切換バルブ２６−１の２つのポートにそれぞれ流路２４−１Ａと２４−１Ｂを介して２段目流路切換バルブ２６−２Ａと２６−２Ｂが接続されている。流路切換バルブ２６−２Ａの１つのポートにつながる移動相流路２２−６と流路切換バルブ２６−２Ｂの１つのポートにつながる移動相流路２２−７は共通の移動相容器２０−６につながっている。異なる移動相を異なる流路で共通して使用する場合に都合のよい構成である。そのような共通の移動相の一例は、洗浄液である。

この実施例では、バルブ接続状態設定部３４は、その設定値として１つの移動相容器２０−６に複数の移動相流路２２−６と２２−７が接続されていることも含むように構成されている。そして、総送液量算出部３８は、１つの移動相容器２０−６に接続された複数の移動相流路２２−６と２２−７についてはそれらの移動相流路の総送液量を合計して１つの移動相流路の総送液量として算出するように構成されている。

また、残量算出部４２は、複数の移動相流路２２−６と２２−７が接続された１つの移動相容器２０−６については、総量設定部４０に設定された移動相容器２０−６の移動相量から合計して算出された総送液量を引き算することによりその移動相容器２０−６の移動相の残量を算出するように構成されている。

このような構成にすることにより、移動相流路２２−６と２２−７にそれぞれ同じ移動相の容器を別々に用意する必要がなくなるので、移動相の補充についての操作性が向上する。

図５は第３の実施例における移動相送液部４を示している。図１の実施例における移動相送液部４と同じ構成については同じ符号を附し、詳しい説明は省略する。

この実施例は、流路切換バルブが３段の階層構成をもっている場合を示している。１段目流路切換バルブ２６−１の１つのポートに流路２４を介して２段目流路切換バルブ２６−２が接続され、２段目流路切換バルブ２６−２の１つのポートに流路２４−２を介して３段目流路切換バルブ２６−３が接続されている。それぞれの流路切換バルブ２６−１，２６−２，２６−３の他のポートにはそれぞれの移動相流路を介して移動相容器が接続されている。

同様にして４段目以降の流路切換バルブを接続することができる。２段目以降の流路切換バルブはユーザが任意に接続できる外付けの流路切換バルブである。

このように流路切換バルブを３段階以上に接続した場合でも、バルブ接続状態設定部３４と総量設定部４０への設定は図１の実施例と同様に行うことができ、流路ごとの総送液量算出部３８と移動相ごとの残量算出部４２も同様に動作する。

２ 送液ポンプ
４ 移動相送液部
６ 分析流路
８ 試料導入部
１０ カラム
１４ 検出器
２０−１〜２０−５ 移動相容器
２２−１〜２２−５ 移動相流路
２６−１，２６−２ 流路切換バルブ
２８ プログラム制御部
３０ 送液制御部
３４ バルブ接続状態設定部
３８ 総送液量算出部
４０ 移動相ごとの総量設定部
４２ 移動相ごとの残量算出部

Claims (5)

1. 送液ポンプにより移動相を送る移動相送液部の下流に接続された分析流路に沿って、前記分析流路に試料を導入する試料導入部、導入された試料を分離するカラム、及び前記カラムで分離された試料成分を検出する検出器を備えた液体クロマトグラフであって、
   前記移動相送液部は、複数の移動相容器につながるそれぞれの移動相流路と前記送液ポンプの間に前記移動相流路の１つを選択する流路切換バルブを含んでおり、
   前記流路切換バルブは、上段側の流路切換バルブのポートのうちユーザによって任意に選択されたポートに下段側の流路切換バルブが接続されるとともにユーザによって任意に選択された前記流路切換バルブの任意のポートに前記移動相流路が接続され、その構成内容及び／又は階層数がユーザによって任意に変更可能である階層構成をもち、最上段側の流路切換バルブが前記送液ポンプに接続されており、
   さらに該液体クロマトグラフは、分析プログラムを記憶したプログラム制御部と、前記プログラム制御部からの指示に基づいて前記移動相送液部の動作を制御するように構成されている送液制御部を備えており、
   さらに、該液体クロマトグラフは、前記上段側の流路切換バルブのどのポートに前記下段側の流路切換バルブが接続されているかを意味する前記上段側の流路切換バルブと前記下段側の流路切換バルブとの間の接続状態、及びどの前記流路切換バルブのどのポートに前記移動相流路が接続されているかを意味する前記流路切換バルブと前記移動相流路との間の接続状態をユーザからの入力に基づいて設定するように構成されているバルブ接続状態設定部と、
   前記バルブ接続状態設定部により設定された前記各接続状態、前記階層構成をなす前記流路切換バルブのそれぞれの切換え状態、前記送液ポンプによる単位時間当たりの送液量、及び前記ポンプの動作時間から、移動相流路ごとの移動相の総送液量を算出するように構成されている流路ごとの総送液量算出部と、を備えている液体クロマトグラフ。
2. 該液体クロマトグラフは、前記移動相容器ごとに収容されている移動相量を設定するように構成されている移動相ごとの総量設定部と、
   前記総量設定部に設定された前記移動相容器ごとの移動相量から前記総送液量算出部が算出した移動相流路ごとの移動相の総送液量を引き算することにより移動相ごとの残量を算出するように構成されている移動相ごとの残量算出部と、をさらに備えている請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
3. 前記バルブ接続状態設定部は、その設定値として１つの前記移動相容器に複数の前記移動相流路が接続されていることも含むように構成されており、
   前記総送液量算出部は、１つの前記移動相容器に接続された複数の前記移動相流路についてはそれらの移動相流路の総送液量を合計して１つの移動相流路の総送液量として算出するように構成されている請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
4. 前記バルブ接続状態設定部は、その設定値として１つの前記移動相容器に複数の前記移動相流路が接続されていることも含むように構成されており、
   前記総送液量算出部は、１つの前記移動相容器に接続された複数の前記移動相流路についてはそれらの移動相流路の総送液量を合計して１つの移動相流路の総送液量として算出するように構成されており、
   前記残量算出部は、複数の前記移動相流路が接続された１つの前記移動相容器については、前記総量設定部に設定された該移動相容器の移動相量から合計して算出された前記総送液量を引き算することにより複数の前記移動相流路が接続された１つの前記移動相容器の移動相の残量を算出するように構成されている請求項２に記載の液体クロマトグラフ。
5. 前記流路切換バルブは、３段以上の階層構成をもっている請求項１から４のいずれか一項に記載の液体クロマトグラフ。
   

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