JP7255667B2 - 分取クロマトグラフシステム - Google Patents
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Description
本発明は、液体クロマトグラフ（ＬＣ）又は超臨界流体クロマトグラフ（ＳＦＣ）を利用して試料を成分ごとに分離し、分離された試料成分を分画して捕集する分取クロマトグラフシステムに関するものである。
液体クロマトグラフ（ＬＣ）又は超臨界流体クロマトグラフ（ＳＦＣ）を利用して試料を成分ごとに分離し、分離された試料成分を分画して捕集する分取クロマトグラフシステムが知られている（特許文献１参照。）。このような分取クロマトグラフシステムでは、分離カラムから溶出した溶出液のうち目的成分を含む部分のみを捕集容器に捕集し、その他の部分はドレインへ廃棄するようになっている。
試料中の成分の中には、ＬＣやＳＦＣで完全に分離されずにクロマトグラム上で互いのピークの一部同士が重なり合うようなものも存在する。これまでの分取クロマトグラフシステムでは、そのような２つのピーク成分をそれぞれ個別のピーク成分として分取するような分取条件を設定すると、それら２つのピーク成分の間に存在する溶出液部分はドレインへ廃棄されることになっていた。
しかしながら、２つのピーク成分の一方又は両方の分取量が十分でなかった場合、これら２つのピークの間の溶出液部分は廃棄されているため、容易に再分取することができない。互いに重なり合う２つのピーク間の溶出液部分も分取されるように分取条件（時間分取、波形処理分取）を設定することは可能であるが、その条件設定は容易ではなく、検討に時間を要する。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、試料成分の再分取を可能にする構成を有する分取クロマトグラフシステムを提供することを目的とするものである。
第１の発明に係る分取クロマトグラフシステムは、移動相の流れる分離流路中に試料を注入する試料注入部と、前記分離流路上に設けられ、前記分離流路中に注入された試料を成分ごとに分離するための分離カラムと、前記分離流路上の前記分離カラムの下流に設けられ、前記分離カラムで分離された試料成分を検出するための検出器と、前記分離カラムからの溶出液の一部を捕集するための複数の捕集容器、及び、前記捕集容器のうちのいずれか１つに選択的に前記分離流路の下流端を接続し得るように構成された切替機構を有する捕集部と、予め取得された試料のクロマトグラムを用いて、前記分離カラムからの溶出液のうち前記捕集容器のそれぞれに捕集すべき部分を設定するように構成された捕集設定部であって、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分、及び、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分を前記捕集すべき部分として設定する捕集設定部と、前記捕集部の前記切替機構の動作を制御して、前記捕集設定部により設定された捕集すべき、前記試料成分を含む部分をそれぞれ異なる所定の前記捕集容器に捕集し、かつ、前記捕集設定部により設定された捕集すべき、前記互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分を他の所定の前記捕集容器に捕集するように構成された制御部と、を備えている。
第２の発明に係る分取クロマトグラフシステムは、移動相の流れる分離流路中に試料を注入する試料注入部と、前記分離流路上に設けられ、前記分離流路中に注入された試料を成分ごとに分離するための分離カラムと、前記分離流路上の前記分離カラムの下流に設けられ、前記分離カラムで分離された試料成分を検出するための検出器と、前記分離カラムからの溶出液の一部を捕集するための複数の捕集容器、及び、前記捕集容器のうちのいずれか１つに選択的に前記分離流路の下流端を接続し得るように構成された切替機構を有する捕集部と、予め取得された試料のクロマトグラムを用いて、前記分離カラムからの溶出液のうち前記捕集容器のそれぞれに捕集すべき部分を設定するように構成された捕集設定部であって、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分、及び、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分を前記捕集すべき部分として設定し得るように構成された捕集設定部と、前記捕集部の前記切替機構の動作を制御して前記捕集設定部により設定された前記捕集すべき部分を所定の前記捕集容器に捕集するように構成された制御部と、を備え、前記切替機構は、前記分離カラムからの溶出液を導入する前記捕集容器を選択的に切り替えるための切替バルブを含み、前記切替バルブは複数のポートを含み、前記複数のポートは、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分を捕集する捕集容器が接続されるポートと、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分のみを捕集する捕集容器が接続されるポートとを含み、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う第１及び第２の試料成分の間の部分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートは、前記第１の試料成分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートと、前記第２の試料成分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートとの間に、これらのポートと連続して設けられている。
第３の発明に係る分取方法は、移動相の流れる分離流路中に試料を注入する試料注入部と、前記分離流路上に設けられ、前記分離流路中に注入された試料を成分ごとに分離するための分離カラムと、前記分離流路上の前記分離カラムの下流に設けられ、前記分離カラムで分離された試料成分を検出するための検出器と、前記分離カラムからの溶出液の一部を捕集するための複数の捕集容器、及び、前記捕集容器のうちのいずれか１つに選択的に前記分離流路の下流端を接続し得るように構成された切替機構を有する捕集部と、を備えた分取クロマトグラフシステムにおける分取方法であって、予め取得された試料のクロマトグラムを用いて、前記分離カラムからの溶出液のうち前記捕集容器のそれぞれに捕集すべき部分を設定することと、前記捕集部の前記切替機構の動作を制御して設定された前記捕集すべき部分を所定の前記捕集容器に捕集することと、を含み、前記設定することは、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分、及び、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分を前記捕集すべき部分として設定することを含んでいる。
第２の発明に係る分取クロマトグラフシステムは、移動相の流れる分離流路中に試料を注入する試料注入部と、前記分離流路上に設けられ、前記分離流路中に注入された試料を成分ごとに分離するための分離カラムと、前記分離流路上の前記分離カラムの下流に設けられ、前記分離カラムで分離された試料成分を検出するための検出器と、前記分離カラムからの溶出液の一部を捕集するための複数の捕集容器、及び、前記捕集容器のうちのいずれか１つに選択的に前記分離流路の下流端を接続し得るように構成された切替機構を有する捕集部と、予め取得された試料のクロマトグラムを用いて、前記分離カラムからの溶出液のうち前記捕集容器のそれぞれに捕集すべき部分を設定するように構成された捕集設定部であって、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分、及び、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分を前記捕集すべき部分として設定し得るように構成された捕集設定部と、前記捕集部の前記切替機構の動作を制御して前記捕集設定部により設定された前記捕集すべき部分を所定の前記捕集容器に捕集するように構成された制御部と、を備え、前記切替機構は、前記分離カラムからの溶出液を導入する前記捕集容器を選択的に切り替えるための切替バルブを含み、前記切替バルブは複数のポートを含み、前記複数のポートは、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分を捕集する捕集容器が接続されるポートと、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分のみを捕集する捕集容器が接続されるポートとを含み、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う第１及び第２の試料成分の間の部分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートは、前記第１の試料成分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートと、前記第２の試料成分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートとの間に、これらのポートと連続して設けられている。
第３の発明に係る分取方法は、移動相の流れる分離流路中に試料を注入する試料注入部と、前記分離流路上に設けられ、前記分離流路中に注入された試料を成分ごとに分離するための分離カラムと、前記分離流路上の前記分離カラムの下流に設けられ、前記分離カラムで分離された試料成分を検出するための検出器と、前記分離カラムからの溶出液の一部を捕集するための複数の捕集容器、及び、前記捕集容器のうちのいずれか１つに選択的に前記分離流路の下流端を接続し得るように構成された切替機構を有する捕集部と、を備えた分取クロマトグラフシステムにおける分取方法であって、予め取得された試料のクロマトグラムを用いて、前記分離カラムからの溶出液のうち前記捕集容器のそれぞれに捕集すべき部分を設定することと、前記捕集部の前記切替機構の動作を制御して設定された前記捕集すべき部分を所定の前記捕集容器に捕集することと、を含み、前記設定することは、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分、及び、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分を前記捕集すべき部分として設定することを含んでいる。
本発明に係る分取クロマトグラフシステムでは、分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分だけでなく、分離カラムからの溶出液のうちクロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分を捕集すべき部分として設定し得るように構成されているので、従来の分取クロマトグラフシステムではドレインへ廃棄されていた２つの試料成分の間の部分を分画して捕集することができる。これにより、クロマトグラム上で互いに隣り合う試料成分の一方又は両方の分取量が十分でない場合にも、それらの２つの試料成分の間の部分を用いた試料成分の再分取が可能となる。
以下、分取クロマトグラフシステムの実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１に、分取クロマトグラフシステムの一実施例を示す。
この実施例は分取ＳＦＣシステムであって、液化二酸化炭素を送液する送液ポンプ２とエタノールなどのモディファイアを送液する送液ポンプ４を備えている。液化二酸化炭素とモディファイアはミキサ６で混合された後、分離流路８中を移動相として流れる。分離流路８上には、試料注入部１０、分離カラム１２、検出器１４及び背圧調整器１６が設けられており、分離流路８の下流端に捕集部１８が設けられている。
試料注入部１０は分離流路８中に試料を注入するためのものである。分離カラム１２は分離流路８上における試料注入部１０の下流に設けられ、試料注入部１０により分離流路８中に注入された試料を成分ごとに分離するためのものである。検出器１４は分離流路８上における分離カラム１２の下流に設けられ、分離カラム１２において分離された試料成分を検出するためのものである。背圧調整器１６は分離流路８上における検出器１４の下流に設けられ、当該背圧調整器１６よりも上流の分離流路８内の圧力を所定圧力に調整するためのものである。背圧調整器１６により、少なくとも分離カラム１２内の圧力は、移動相中の二酸化炭素が超臨界状態となる圧力（１０ＭＰａ以上）に維持される。
捕集部１８は、切替バルブ２０（切替機構）及び複数の捕集容器２２を備えている。切替バルブ２０は、共通ポートと複数の選択ポートを備えたマルチポートバルブであり、共通ポートといずれか１つの選択ポートとの間を選択的に流体連通させるものである。分離流路８の下流端は切替バルブ２０の共通ポートに接続されており、（１）～（９）の捕集容器２２はそれぞれ切替バルブ２０の選択ポートに接続されている。切替バルブ２０の１つの選択ポートはドレインへ通じている。
捕集部１８の動作は制御装置２４により制御される。制御装置２４は、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される。制御装置２４は、捕集設定部２６及び制御部２８を備えている。捕集設定部２６及び制御部２８は、制御装置２４において中央演算装置（ＣＰＵ）がプログラムを実行することにより得られる機能である。
捕集設定部２６は、試料について予め取得されたクロマトグラム上で、分離カラム１２からの溶出液のうち各捕集容器２２に捕集すべき部分を設定するように構成されている。捕集設定部２６は、図２に示されているように、（１）～（９）の各捕集容器２２に捕集すべき溶出液部分として、分離カラム１２において分離された試料成分ピークを含む部分だけでなく、互いに隣り合う２つの試料成分ピークの間の部分を設定し得るように構成されている。図２は、分離カラム１２から最初に溶出してくる試料成分から順に（１）～（９）の捕集容器２２に捕集するように設定されている例である。この設定では、（１）、（３）、（５）、（７）及び（９）の捕集容器２２には試料成分を含む部分が捕集され、（２）、（４）、（６）及び（８）の捕集容器２２には互いに隣り合う２つの試料成分ピークの間の部分が捕集される。切替バルブ２０の選択ポートは、（１）の試料成分ピークを捕集する捕集容器２２（１）が接続される選択ポート、（１）の試料成分ピークと（２）の試料成分ピークとの間の部分を捕集する捕集容器２２（２）が接続される選択ポート、（３）の試料成分を捕集する捕集容器２２（３）が接続される選択ポート、（３）の試料成分ピークと（５）の試料成分ピークとの間の部分を捕集する捕集容器２２（４）が接続される選択ポート・・・の順に隣接して配置されている。したがって、各成分（１）～（９）を順番に各捕集容器２２に捕集していく際に、切替バルブ２０の選択ポートを１つだけ隣に隣接する選択ポートに切り替えるだけで良い。
捕集設定部２６は、クロマトグラム上に現れる試料成分ピークの数と捕集容器２２の数の関係に基づいて自動的に上記のような設定を実行するように構成されていてもよい。例えば、クロマトグラム上に現れる試料成分ピークの数が捕集容器２２の数の半分以下であるときは、試料成分ピークを含む部分と互いに隣り合う２つの試料成分ピークの間の部分のすべてが捕集容器２２に捕集されるように自動的に捕集すべき溶出液部分とそれらの溶出液部分を捕集する捕集容器２２を設定するように構成されていてもよい。
また、捕集設定部２６は、捕集容器２２に捕集すべき溶出液部分とその溶出液部分を捕集する捕集容器２２をユーザに指定させることによって、どの溶出液部分をどの捕集容器２２に捕集するかを設定するように構成されていてもよい。
制御部２８は、切替バルブ２０を制御して、検出器１４の信号に基づいて切替バルブ２０を切り替えていくことにより、又は、予め設定された時間で切替バルブ２０を切り替えていくことにより、捕集設定部２６により設定された捕集すべき部分をそれぞれ捕集容器２２に捕集するように構成されている。図２のように設定されている場合、制御部２８は、分離カラム１２から最初に溶出する試料成分を含む溶出液部分が切替バルブ２０に到達するまでは分離流路８の下流端をドレインに接続し、その後、切替バルブ２０を反時計回りに順に切り替えていくことによって、各溶出液部分を（１）～（９）の捕集容器２２に捕集していく。
なお、クロマトグラム上に現れる試料成分ピークの数が捕集容器２２の数の半分よりも多い場合に、すべての試料成分ピークを含む部分を捕集容器２２に捕集するためには、互いに隣り合う２つの試料成分ピークの間の溶出液部分のすべてを捕集容器２２に捕集することはできない。そのような場合、捕集容器２２に捕集しない部分は切替バルブ２０をドレインへ切り替えて排出する必要があり、切替バルブ２０を大きく切り替える必要がある。
そこで、図３に示されているように、分離流路８の下流端に接続する捕集容器２２を切り替えるための切替バルブ３０（第１切替バルブ）の前段に、分離流路８の下流端の接続先を切替バルブ３０とドレインとの間で切替えるための切替バルブ３２（第２切替バルブ）を設けることもできる。捕集部１８’をこのような構成にすれば、切替バルブ３０の選択ポートのすべてに捕集容器２２を接続することができ、捕集容器２２に捕集する溶出液部分の数を増加させることができるとともに、より柔軟な捕集設定が可能になる。図４に示されているように、クロマトグラム上に捕集容器２２の数の半分よりも多くの試料成分ピークが現れている場合に、捕集設定部２６は、すべての試料成分ピークを含む溶出液部分を（１）～（８）の各捕集容器２２に順に捕集していくこように設定することができる。
以上において説明した実施例は、分取ＳＦＣシステムを例に挙げて説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＬＣ分取クロマトグラフシステムに対しても同様に適用することができる。本発明に係る分取クロマトグラフシステムの実施形態は以下のとおりである。
本発明に係る分取クロマトグラフシステムの実施形態では、移動相の流れる分離流路中に試料を注入する試料注入部と、前記分離流路上に設けられ、前記分離流路中に注入された試料を成分ごとに分離するための分離カラムと、前記分離流路上の前記分離カラムの下流に設けられ、前記分離カラムで分離された試料成分を検出するための検出器と、前記分離カラムからの溶出液の一部を捕集するための複数の捕集容器、及び、前記捕集容器のうちのいずれか１つに選択的に前記分離流路の下流端を接続し得るように構成された切替機構を有する捕集部と、予め取得された試料のクロマトグラムを用いて、前記分離カラムからの溶出液のうち前記捕集容器のそれぞれに捕集すべき部分を設定するように構成された捕集設定部であって、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分、及び、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分を前記捕集すべき部分として設定し得るように構成された捕集設定部と、前記捕集部の前記切替機構の動作を制御して前記捕集設定部により設定された前記捕集すべき部分を所定の前記捕集容器に捕集するように構成された制御部と、を備えている。
上記実施形態の第１態様では、前記切替機構は、前記分離カラムからの溶出液を導入する前記捕集容器を選択的に切り替えるための切替バルブを含み、前記切替バルブは複数のポートを含み、前記複数のポートは、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分を捕集する捕集容器が接続されるポートと、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分のみを捕集する捕集容器が接続されるポートとを含む。
上記実施形態の第２態様では、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う第１及び第２の試料成分の間の部分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートは、前記第１の試料成分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートと、前記第２の試料成分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートとの間に、これらのポートと連続して設けられている。
上記実施形態の第３態様では、前記捕集設定部は、前記クロマトグラム上でユーザにより指定された部分を前記捕集すべき部分として設定するように構成されている。このような態様により、分画捕集の条件設定の自由度が向上する。
上記実施形態の第４態様では、前記切替機構は、前記分離カラムからの溶出液を導入する前記捕集容器を選択的に切り替えるための第１切替バルブ、及び、前記分離流路の下流端を前記第１切替バルブへ導くかドレインへ導くかを切り替えるための第２切替バルブを備えている。このような態様により、より柔軟な分画捕集の設定を行なうことが可能となる。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。
２，４ 送液ポンプ
６ ミキサ
８ 分離流路
１０ 試料注入部
１２ 分離カラム
１４ 検出器
１６ 背圧調整器
１８，１８’ 捕集部
２０，３０，３２ 切替バルブ
２２ 捕集容器
２４ 制御装置
２６ 捕集設定部
２８ 制御部
６ ミキサ
８ 分離流路
１０ 試料注入部
１２ 分離カラム
１４ 検出器
１６ 背圧調整器
１８，１８’ 捕集部
２０，３０，３２ 切替バルブ
２２ 捕集容器
２４ 制御装置
２６ 捕集設定部
２８ 制御部
Claims (1)
- 移動相の流れる分離流路中に試料を注入する試料注入部と、
前記分離流路上に設けられ、前記分離流路中に注入された試料を成分ごとに分離するための分離カラムと、
前記分離流路上の前記分離カラムの下流に設けられ、前記分離カラムで分離された試料成分を検出するための検出器と、
前記分離カラムからの溶出液の一部を捕集するための複数の捕集容器、及び、前記捕集容器のうちのいずれか１つに選択的に前記分離流路の下流端を接続し得るように構成された切替機構を有する捕集部と、
予め取得された試料のクロマトグラムを用いて、前記分離カラムからの溶出液のうち前記捕集容器のそれぞれに捕集すべき部分を設定するように構成された捕集設定部であって、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分、及び、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分を前記捕集すべき部分として設定し得るように構成された捕集設定部と、
前記捕集部の前記切替機構の動作を制御して前記捕集設定部により設定された前記捕集すべき部分を所定の前記捕集容器に捕集するように構成された制御部と、を備え、
前記切替機構は、前記分離カラムからの溶出液を導入する前記捕集容器を選択的に切り替えるための切替バルブを含み、
前記切替バルブは複数のポートを含み、
前記複数のポートは、前記分離カラムからの溶出液のうち試料成分を含む部分を捕集する捕集容器が接続されるポートと、前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う２つの試料成分の間の部分のみを捕集する捕集容器が接続されるポートとを含み、
前記分離カラムからの溶出液のうち前記クロマトグラム上で互いに隣り合う第１及び第２の試料成分の間の部分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートは、前記第１の試料成分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートと、前記第２の試料成分を捕集するための捕集容器が接続されている前記ポートとの間に、これらのポートと連続して設けられている、分取クロマトグラフシステム。
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