JP7056797B2 - 液体クロマトグラフ - Google Patents

Description

本発明は、液体クロマトグラフに関するものである。

液体クロマトグラフは、分離カラムが設けられた分析流路中で移動相を流し、分離カラムの上流から試料を注入して分離カラムにて試料を成分ごとに分離し、分離された試料成分を検出器により検出する（特許文献１参照）。試料を成分ごとに分離するための分離カラムは使用時間の経過とともに劣化し、分離性能が低下する。そのため、ある程度の使用時間や使用回数に達したときに分離カラムを交換する必要がある。

ＷＯ２０１７／００６４１０Ａ１

従来では、分離カラムの累積使用時間若しくは累積使用時間によって劣化具合を判断するか、又は、分離カラムを用いて実際に分析を行ない、その分析で得られる成分ピークの形状・分離度から劣化具合を判断することが一般的であった。しかしながら、分離カラムの劣化具合を累積使用時間若しくは累積使用時間によって判断すると、実際には使用不可能な程度にまで劣化していない分離カラムを交換してしまったり、劣化の進行した分離カラムを用いた無駄な分析を実施してしまったりするという問題がある。また、実際に分析した後で分離カラムの劣化に気付いた場合には、その分析時間、試料、移動相が無駄になるという問題もある。

そこで、本発明は、分離カラムの劣化具合を判断しやすくすることを目的とするものである。

本発明に係る液体クロマトグラフは、移動相を送液する送液ポンプと、前記送液ポンプからの移動相が流れ、試料を成分ごとに分離するための分離カラム及び前記分離カラムにおいて分離した試料成分を検出するための検出器を有する分析流路と、前記分離カラムの上流において前記分析流路中に試料を注入するための試料注入部と、前記送液ポンプによる送液圧力を検出する圧力センサと、試料の分析回ごとに、分析に関する一連の動作中の所定のタイミングで前記圧力センサにより検出される前記送液圧力を記録するように構成された送液圧力記録部と、を備えている。

分離カラムが劣化していくと、分離カラム内の充填剤への不純物の蓄積などによって、同じ条件下での分析流路内の圧力が徐々に高くなる。そのため、分析回ごとに、その分析に関する一連の動作中の所定のタイミングでの送液圧力を観察すれば、分離カラムの劣化度合いを知ることができる。

本発明によれば、試料の分析回ごとに、分析に関する一連の動作中の所定のタイミングで圧力センサにより検出される前記送液圧力を記録するように構成された送液圧力記録部を備えているので、その記録を参照することによって分離カラムの劣化具合が判断しやすくなる。

液体クロマトグラフの一実施例を概略的に示す構成図である。 同実施例の動作を説明するためのフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、液体クロマトグラフの一実施例について説明する。

この実施例の液体クロマトグラフは、主として、送液ポンプ２、圧力センサ４、オートサンプラ６（試料注入部）、分離カラム８、検出器１０及び管理装置１２を備えている。送液ポンプ２及び圧力センサ４は移動相供給流路１４上に設けられ、分離カラム８及び検出器は分析流路１６上に設けられている。

オートサンプラ２は、主として、サンプリング用のニードル１８、切替バルブ２０及びシリンジポンプ２２を備えている。ニードル１８の基端にサンプルループ２６の一端が流体的に接続されている。サンプルループ２６は、ニードル１８の先端から吸入された試料を保持しておくための流路であり、ニードル１８とは反対側の他端が切替バルブ２０の１つのポート（１）に流体的に接続されている。ニードル１８は、図示されていない移動機構によって、鉛直方向と水平面内方向へ移動させられる。

切替バルブ２０は流路構成を切り替えるためのものであり、この実施例では６ポートバルブが用いられている。切替バルブ２０の各ポートには、サンプルループ２６のほか、シリンジポンプ２２、注入ポート２４、ドレイン流路２８、移動相供給流路１４及び分析流路１６が接続されている。移動相供給流路１４は送液ポンプ２によって移動相を供給するための流路である。送液ポンプ２による送液圧力は圧力センサ４によって検出される。

切替バルブ２０は、移動相供給流路１４と分析流路１６との間を直接的に接続した第１状態（ポート（５）－（６）間を連通させた図１の状態）と、移動相供給流路１４と分析流路１６との間にサンプルループ２６及びニードル１８を介在させるための第２状態（ポート（１）－（６）間、（２）－（３）間、（４）－（５）間を連通させた状態）のいずれかの状態に切り替えることができる。

シリンジポンプ２２は、切替バルブ２０が第１状態（図１の状態）になることによってサンプルループ２６を介してニードル１８と流体的に連通するように設けられている。

この実施例では、管理装置１２からオートサンプラ６に対して分析開始命令が送信されるまで、切替バルブ２０が第１状態となる。このとき、移動相供給流路１４と分析流路１６はサンプルループ２６をその間に介在させずに流体的に連通しており、送液ポンプ２からの移動相が分析流路１６を流れる。

管理装置１２からオートサンプラ６へ分析開始命令が送信されると、オートサンプラ６は、ニードル１８の先端を次の分析対象試料を収容した試料容器（図示は省略）内に挿入させ、シリンジポンプ２２を吸入駆動してサンプルループ２６に試料を保持させる。サンプルループ２６に試料を保持させた後、ニードル１８の先端を注入ポート２４に流体的に接続した状態で切替バルブ２０を第１状態から第２状態に切り替え、サンプルループ２６に保持された試料を送液ポンプ２からの移動相とともに分析流路１６へ導入する。分析流路１６に導入された試料は分離カラム８に導かれ、成分ごとに分離され、各試料成分が検出器１０により検出される。

管理装置１２は、試料の分析に関する上記の一連の動作が実行されるように、送液ポンプ２及びオートサンプラ６の動作を管理する。管理装置１２は、汎用のパーソナルコンピュータ又は専用のコンピュータによって実現することができる。管理装置１２は、送液圧力記録部３０、送液圧力表示部３２、エラー検出部３４及びエラー記録部３６を備えている。送液圧力記録部３０、送液圧力表示部３２、エラー検出部３４及びエラー記録部３６は、管理装置１２に搭載された中央演算装置（ＣＰＵ）が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。

送液圧力記録部３０は、試料の分析回ごとに、分析に関する一連の動作中における所定のタイミングで、圧力センサ４により検出される送液圧力を管理装置１２内の所定の記憶領域に記録するように構成されている。送液圧力を記録するタイミングとしては、分析流路１６に試料を注入する直前のタイミング、すなわち、オートサンプラ６が管理装置１２から分析開始命令を受けて切替バルブ２０を第１状態から第２状態に切り替える直前のタイミングが挙げられる。分析流路１６に試料を注入するために切替バルブ２０が第１状態から第２状態に切り替えられる直前のタイミングは、分析に関する一連の動作中で最も送液圧力が安定しているタイミングである。このタイミングでの送液圧力を試料の分析回ごとに記録してプロットすることで、分離カラム８の劣化具合を送液圧力から判断しやすくなる。

送液圧力表示部３２は、送液圧力記録部３０によって記録された各分析回の送液圧力を時系列的に、すなわち、分析回を追うごとの送液圧力の変化を視覚的に把握できるように、管理装置１２に電気的に接続されている表示装置（図示は省略）に表示するように構成されている。表示装置に表示された送液圧力の変化を見ることにより、分析回を追うごとの送液圧力が上昇傾向にある場合には、ユーザは分離カラム８が劣化していることを判断することができる。なお、ユーザが分離カラム８の劣化を判断する代わりに、管理装置１２によって自動的に分離カラム８の劣化を判断し、分離カラム８が劣化していると判断する場合に、表示装置にその旨を表示する等、ユーザに告知を行なうこともできる。

エラー検出部３４は、分析に関する一連の動作中における送液圧力を監視し、送液圧力が予め設定されたしきい値を超えたときに圧力エラーとして検出するように構成されている。この機能は、ユーザが移動相流量などの分析条件を間違えて設定したような場合に、分離カラム８に過剰な圧力がかかることを防止するための機能である。したがって、エラー検出部３４が圧力エラーの検出に用いるしきい値は、分離カラム８の交換時期を示すためのものではなく、この液体クロマトグラフにおいて使用可能な送液圧力の上限値としての意味をもつものである。しかしながら、エラー検出部３４が圧力エラーの検出に用いるしきい値として、分離カラム８の交換時期を示すためのものを、実験結果などから推定して、別途予め設定するようにしてもよい。

しきい値を超えるような過剰な圧力が分離カラム８に掛かった場合、分離カラム８の劣化が進行することが考えられる。そのため、圧力エラーが検出されたことが事後的に確認できるようになっていることが好ましい。そこで、エラー記録部３６は、エラー検出部３４によって圧力エラーが検出された分析回を所定の記憶領域に記録するように構成されている。これにより、ユーザは、分離カラム８の劣化具合の判断の目安として、分析回ごとの送液圧力とともに圧力エラーが検出された分析回を確認することができる。

この実施例の動作の一例について、図１とともに図２のフローチャートを用いて説明する。

分析を開始する前の段階では、オートサンプラ６の切替バルブ２０が第１状態（図１の状態）にされる（ステップ１０１）。管理装置１２は、予め設定された分析スケジュールにしたがい、試料の分析を開始すべきタイミングとなったときに（ステップ１０２）、オートサンプラ６へ分析開始命令を送信する。オートサンプラ６は、管理装置１２からの分析開始命令を受けて、分析対象試料を試料容器から吸入して分析流路１６へ注入する試料注入動作を実行する（ステップ１０４）。これにより、試料の分析が行われる（ステップ１０５）。

送液圧力記録部３０は、分析流路１６へ試料を注入するために切替バルブ２０が第１状態から第２状態へ切り替えられるときの（すなわち直前の）送液圧力を圧力センサ４から読み取り、管理装置１２内の所定の記憶領域に記録する（ステップ１０３）。送液圧力記録部３０が送液圧力を記憶領域に記録するタイミングは、管理装置１２からオートサンプラ６へ分析開始命令が送信される直前若しくは直後であってもよいし、管理装置１２からオートサンプラ６へ分析開始命令が送信されるのと同時であってもよい。

予定されている全ての試料について、上記ステップ１０１～１０５の動作を実行する（ステップ１０６）。

以上において説明した実施例のオートサンプラ６は、ニードル１８の先端から吸入した試料の全量を分析流路１６へ注入する全量注入方式の構成を有するものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、ニードル１８の先端から吸入した試料のうちの所定量を第２のサンプルループへ注入し、そのサンプルループを分析流路に介挿することによって所定量の試料を分析流路へ注入するループ注入方式の構成を有するものであってもよい。

また、送液圧力記録部３０は、分析回ごとに試料の分析を開始してから終了するまでの間に圧力センサによって検出された送液圧力を監視しておき、その中で最も高い１つの送液圧力を記憶領域に記憶するようにしてもよい。これは、グラジエント分析を行なうことで送液圧力の変動が生じるが、分析回ごとに最も高い１つの送液圧力を時系列的に記憶しておくことで、最も高い送液圧力が時系列的に上昇するように場合に、カラムが劣化していると判断できるからである。

本発明に係る液体クロマトグラフの実施形態は、移動相を送液する送液ポンプ（２）と、前記送液ポンプ（２）からの移動相が流れ、試料を成分ごとに分離するための分離カラム（８）及び前記分離カラム（８）において分離した試料成分を検出するための検出器（１０）を有する分析流路（１６）と、前記分離カラム（８）の上流において前記分析流路（１６）中に試料を注入するための試料注入部（６）と、前記送液ポンプ（２）による送液圧力を検出する圧力センサ（４）と、試料の分析回ごとに、分析に関する一連の動作中の所定のタイミングで前記圧力センサ（４）により検出される前記送液圧力を記録するように構成された送液圧力記録部（３０）と、を備えている。

上記実施形態の第１態様では、前記送液圧力記録部（３０）は、前記試料注入部（６）が前記分析流路（１６）中に試料を注入する直前の前記送液圧力を記録するように構成されている。

上記第１態様の具体例では、前記試料注入部（６）は、分析対象試料を一時的に保持するサンプルループ（２６）、及び、前記サンプルループ（２６）を前記送液ポンプ（２）と前記分離カラム（８）との間に介在させない第１状態と前記サンプルループ（２６）を前記送液ポンプ（２）と前記分離カラム（８）との間に介在させる第２状態との間で流路構成を切り替えるように構成された切替バルブ（２０）を有し、前記送液圧力記録部（３０）は、前記試料注入部（６）の前記切替バルブ（２０）が前記第１状態から前記第２状態に切り替えられる直前の前記送液圧力を記録するように構成されている。前記分析流路（１６）に試料を注入するために前記切替バルブ（２０）が第１状態から第２状態に切り替えられる直前のタイミングは、分析に関する一連の動作中で最も前記送液圧力が安定しているタイミングである。このタイミングでの前記送液圧力を試料の分析回ごとに記録してプロットすることで、前記分離カラム（８）の劣化具合を送液圧力から判断しやすくなる。すなわち、分析回ごとに記録してプロットされいる送液圧力が、時系列的に上昇傾向にある場合には、カラムが劣化していることをユーザが認識することができる。

上記第１態様のさらなる具体例では、前記試料注入部（６）は、管理装置（１２）から送信される分析開始命令を受けてから前記切替バルブ（２０）を前記第１状態から前記第２状態へ切り替えるように構成され、前記送液圧力記録部（３０）は、前記管理装置（１２）が前記試料注入部（６）へ前記分析開始命令を送信する直前若しくは直後、又は前記管理装置（１２）が前記試料注入部（６）へ前記分析開始命令を送信するのと同時に、前記送液圧力を記録するように構成されている。

本発明に係る液体クロマトグラフの上記実施形態の第２態様では、複数の分析回のそれぞれについて前記送液圧力記録部（３０）により記録された前記送液圧力を時系列的に表示するように構成された送液圧力表示部（３２）を備えている。このような態様により、ユーザは分析回を追うごとの送液圧力の変化を視覚的に把握することができ、前記分離カラム（８）の劣化具合をより判断しやすくなる。この第２態様は上記第１態様と組み合わせることができる。

本発明に係る液体クロマトグラフの上記実施形態の第３態様では、前記圧力センサ（４）によって検出される前記送液圧力を予め設定されたしきい値と比較し、前記送液圧力が前記しきい値を超えたことを圧力エラーとして検出するように構成されたエラー検出部（３４）と、前記エラー検出部が前記圧力エラーを検出した分析回を記録するエラー記録部（３６）と、を備えている。このような態様により、ユーザは、前記分離カラム（８）の劣化具合の判断の目安として、分析回ごとの送液圧力とともに圧力エラーが検出された分析回を確認することができる。

本発明に係る液体クロマトグラフの上記実施形態の第４態様では、送液圧力記録部３０は、試料の分析回ごとに、分析に関する一連の動作中の複数のタイミングで前記圧力センサにより検出される前記送液圧力のうち最も高い圧力値を記録するように構成されている。グラジエント分析を行うことで送液圧力の変動が生じるが、分析回ごとに最も高い１つの送液圧力を時系列的に記憶しておくことで、最も高い送液圧力が時系列的に上昇するように場合に、カラムが劣化していると判断できる。

２ 送液ポンプ
４ 圧力センサ
６ オートサンプラ（試料注入部）
８ 分離カラム
１０ 検出器
１２ 管理装置
１４ 移動相供給流路
１６ 分析流路
１８ ニードル
２０ 切替バルブ
２２ シリンジポンプ
２４ 注入ポート
２６ サンプルループ
２８ ドレイン流路
３０ 送液圧力記録部
３２ 送液圧力表示部
３４ エラー検出部
３６ エラー記録部

Claims (7)

1. 移動相を送液する送液ポンプと、
   前記送液ポンプからの移動相が流れ、試料を成分ごとに分離するための分離カラム及び前記分離カラムにおいて分離した試料成分を検出するための検出器を有する分析流路と、
   前記分離カラムの上流において前記分析流路中に試料を注入するための試料注入部と、
   前記送液ポンプによる送液圧力を検出する圧力センサと、
   試料の分析回ごとに、分析に関する一連の動作中の所定のタイミングで前記圧力センサにより検出される前記送液圧力を記録するように構成された送液圧力記録部と、を備えた液体クロマトグラフ。
2. 前記送液圧力記録部は、前記試料注入部が前記分析流路中に試料を注入する直前の前記送液圧力を記録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。
3. 前記試料注入部は、分析対象試料を一時的に保持するサンプルループ、及び、前記サンプルループを前記送液ポンプと前記分離カラムとの間に介在させない第１状態と前記サンプルループを前記送液ポンプと前記分離カラムとの間に介在させる第２状態との間で流路構成を切り替えるように構成された切替バルブを有し、
   前記送液圧力記録部は、前記試料注入部の前記切替バルブが前記第１状態から前記第２状態に切り替えられる直前の前記送液圧力を記録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。
4. 前記試料注入部は、管理装置から送信される分析開始命令を受けてから前記切替バルブを前記第１状態から前記第２状態へ切り替えるように構成され、
   前記送液圧力記録部は、前記管理装置が前記試料注入部へ前記分析開始命令を送信する直前若しくは直後、又は前記管理装置が前記試料注入部へ前記分析開始命令を送信するのと同時に、前記送液圧力を記録するように構成されている、請求項３に記載の液体クロマトグラフ。
5. 複数の分析回のそれぞれについて前記送液圧力記録部により記録された前記送液圧力を時系列的に表示するように構成された送液圧力表示部を備えている、請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
6. 前記圧力センサによって検出される前記送液圧力を予め設定されたしきい値と比較し、前記送液圧力が前記しきい値を超えたことを圧力エラーとして検出するように構成されたエラー検出部と、
   前記エラー検出部が前記圧力エラーを検出した分析回を記録するエラー記録部と、を備えている、請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
7. 前記送液圧力記録部は、試料の分析回ごとに、分析に関する一連の動作中の複数のタイミングで前記圧力センサにより検出される前記送液圧力のうち最も高い圧力値を記録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。

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