JP7398508B2 - カラムのバックフラッシュを有するｌｃシステムおよび方法 - Google Patents

Description

本開示は、液体クロマトグラフィカラムのバックフラッシュを含む自動液体クロマトグラフィシステムおよび方法に関する。

自動化されたインビトロ診断分析器は、臨床検査室および病院環境において一般的である。これらの装置は、機能の追加および試料スループットの増加により、ますます複雑になっている。その結果、多数の装置構成要素においてエラーおよび誤動作が発生する可能性があり、分析器の生産性の低下および／または信頼性の低い測定結果の可能性が高まる。特に、質量分析、より具体的には、インビトロ診断用途のための臨床検査室での質量分析に結合された液体クロマトグラフィ（ＬＣ）の実装に対する関心が高まっており、これは、自動化に関してさらなるレベルの複雑さおよび技術的課題をもたらす。

システムのいくつかの構成要素、特にＬＣシステムに課される激しい作業負荷は、頻繁な保守手順を必要とする場合がある。

特に、ＨＰＬＣカラムは、試料注入の回数が増加するにつれて、その性能の連続的な劣化を受ける場合があり、例えば、バックグラウンドの増加、保持時間のシフト、カラム寿命の短縮、コストの増加、および頻繁な保守の必要性をもたらし、これは主にカラムヘッドにおける粒子の蓄積に起因する。

ＨＰＬＣカラムをバックフラッシュすることは、より高い試料スループット、より長い稼働時間、より少ない保守、より低いコスト、より高いデータ品質、およびより長い持続する較正を提供することができる。これは、典型的には、カラムを流れシステムから手動で切り離し、カラムを通る流れ方向を逆にするなどのためにカラムの出口側を流れ入口に再接続することによって行われるが、カラムからの流れは、典型的には、検出器を汚染しないために廃棄物に向けられる。この手動手順は、カラムが正しい流れ方向で元の向きに再接続され、続いて再平衡化および品質管理が行われる前に、各カラムに対して１５～２０分以上かかる場合がある。

この手動手順は、手間がかかり、時間がかかり、外部サービス担当者または熟練した検査室担当者の介入を必要とする可能性があり、その間、分析器またはその構成要素は、追加のコストを発生させ、エラーおよび誤動作、さらにはシステム損傷のリスクをもたらすことに加えて、使用のために利用できない可能性がある。

本開示の実施形態が従来技術に勝るある自明でない利点および進歩を提供することは上記を背景にしている。特に、本発明者らは、カラムバックフラッシュを含むＬＣシステムおよび方法の改善の必要性を認識している。

本開示の実施形態は、特定の利点または機能性に限定されないが、本開示は、他の機能の中でも自動ＨＰＬＣカラムバックフラッシュを可能にし、それによって手動の介入なしに、したがってユーザの利便性を向上させながら、システムの継続的な分析性能およびＨＰＬＣカラム寿命の延長を保証するＬＣシステムおよび方法を提供することに留意されたい。他の利点は、システムのダウンタイムが最小限に抑えられ、コストが削減され、エラー、誤動作、およびシステム損傷のリスクが排除されることである。

特に、本明細書に開示される液体クロマトグラフィ（ＬＣ）システムは、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムと、少なくとも１つの流体流に接続され、弁－検出器導管を介して検出器に接続可能な下流弁とを備える少なくとも１つの流体流を備え、少なくとも１つの流体流は、下流弁を介して弁－検出器導管に接続可能である。ＬＣシステムは、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムをバックフラッシュし、それにより洗浄するために、下流弁に流体的に接続され、下流弁を介して少なくとも１つの流体流に接続可能な下流ポンプをさらに備える。

「液体クロマトグラフィまたはＬＣ」は、例えば、後続の検出、例えば、質量分析検出に依然として干渉する場合がある、マトリックス成分、例えば、試料調製後の残留マトリックス成分から関心の被分析物を分離するために、および／または、それらの個々の検出を可能にするために関心の被分析物を互いから分離するために、試料注入器によって注入される試料に、ＬＣカラムを通してクロマトグラフ分離を受けさせる分析プロセスである。「高性能液体クロマトグラフィ」またはＨＰＬＣ、「超高性能液体クロマトグラフィ」またはＵＨＰＬＣ、「マイクロ液体クロマトグラフィ」またはμＬＣおよび「スモールボア液体クロマトグラフィ」またはスモールボアＬＣは、所定の圧力下で実施される液体クロマトグラフィの形態である。

「液体クロマトグラフィシステムまたはＬＣシステム」は、液体クロマトグラフィを実施するための分析装置またはモジュールあるいは分析装置内のユニットである。ＬＣシステムは、１つの流体流を有する単一チャネルとして、または並列および／または直列に配置された１つ以上のＬＣカラムを備える複数の流体流を有するマルチチャネルシステムとして具体化されることができる。ＬＣシステムはまた、試料用注入器、バルブ、液体源、流体接続部および部品（例えば、液体の混合、液体の脱気、液体の焼き戻しなどのため）、圧力センサおよび温度センサなどの１つ以上のセンサ、ならびに特に少なくとも１つのＬＣポンプなどの要素を備えてもよい。この列挙は徹底的なものではない。

実施形態によれば、検出器は、イオン化源を介して弁－検出器導管に接続される質量分析計とすることができる。しかしながら、検出器は、質量分析計以外のもの、例えば光学検出器、例えばＵＶまたは蛍光検出器、インピーダンス検出器、導電率検出器などであってもよい。

実施形態によれば、ＬＣシステムは、特に、質量分析計による検出の前に関心の被分析物を分離するために、質量分析のために試料を調製するようにおよび／または調製済み試料を質量分析計まで移動させるように設計された分析モジュールとして構成されることができる。特に、典型的には、ＬＣ動作中、質量分析計は、特定の質量範囲を走査するように設定されることができる。ＬＣ／ＭＳデータは、個々の質量の走査中にイオン電流を加算し、時間に対する強度点として「合計した」イオン電流をグラフ化することによって表されることができる。結果として得られるプロットは、被分析物ピークを有するＨＰＬＣ ＵＶトレースのように見える。

「流体流」は、液体が流れることができ、特に試料注入点からの試料が検出器、例えば質量分析計または他の検出器に移送されることができ、試料がクロマトグラフィプロセスを受けることができる流体経路である。流体流の異なる部分を通る流体接続は、不連続とすることができる。これは、流体流が、交互接続を築き、流体流の異なる部分の間の流体流をそれぞれ異なる時間で確立することができる切り替えバルブなどの素子を備えることができることが理由である。流体流は、少なくとも１つのＬＣカラムを備えることができる。少なくとも１つのＬＣカラムは交換可能とすることができる。特に、ＬＣシステムは、流体流よりも多くのＬＣカラムを備えることができ、複数のＬＣカラムが選択可能であり、例えば、同じ流体流に交換可能に連結されることができる。ＬＣカラムをバイパスするために毛細管も使用されることができる。流体流は、複数の副流を含んでもよい。

特に、本開示の１つ以上の実施形態にかかるＬＣシステムは、一度に１つの流体流から検出器へと流れを導くための下流弁に接続される複数の流体流を備えることができる。

「ＬＣカラム」は、クロマトグラフの性質の分離を実行するためのカラム、カートリッジ、毛細管などのいずれかを指すことができる。カラムは、典型的には、固定相で充填または装填され、これを通して移動相が圧送され、一般に知られるように、例えば、その極性またはｌｏｇ Ｐ値、サイズまたは親和性に応じて選択された条件下で、対象の分析物を捕捉および／または分離および溶出および／または移送する。この固定相は、粒状またはビーズ様または多孔質モノリスとすることができる。しかしながら、用語「カラム」はまた、固定相で充填または装填されていない毛細管またはチャネルを指すこともあるが、分離を実現するための毛細管内壁または幾何構造の表面積に依存する。ある例は、固体シリコンウエハから間隙容量をエッチングして除去し、ピラーアレイを残すことによって分離床が形成されるピラーアレイクロマトグラフィによって実現される。床部分を、ピーク分散を制限する最適化された流れ分配器と結合することによって、結果として得られたチャネルが小さな実装面積に折り畳まれることができる。これは、再現可能な秩序パターンでまとめられた固定相支持構造物を作り出す。

ＬＣカラムは、交換可能であるおよび／または１つ以上の他のＬＣカラムに対して並列にまたはシーケンスで動作することができる。ＬＣカラムは、例えば、高速トラップおよび溶出ＬＣカラムまたは略して「トラップカラム」、ＨＰＬＣカラムまたはＵＨＰＬＣカラムとすることができ、マイクロＬＣカラムおよびスモールボアＬＣカラムまたはピラーアレイＬＣカラムを含む任意のサイズとすることができる。トラップカラムの場合、目的の分析物を保持する固定相が選択されることができるが、任意の塩、緩衝液、洗剤および他のマトリックス成分は保持されずに洗い流される。このプロセスは、典型的には、例えば、異なる移動相または溶媒勾配を用いるバックフラッシュモードにおいて、被分析物の溶出を伴う。被分析物に応じて、一部の被分析物の分離がいくつかの場合に予想されることができる。一方、多重反応モニタリング（ＭＲＭ）において同一の質量（同重体）および／または重複する娘イオンスペクトルを有する分析物の場合、質量分析に関して言えば、より広範なクロマトグラフィ分離が典型的であり得る。その場合、ＨＰＬＣまたはＵＨＰＬＣカラムにおける分離が有利であり得る。

本開示の目的のために、少なくとも１つの流体流は、高速トラップおよび溶出ＬＣカラムとは区別される少なくとも１つのＨＰＬＣカラム（簡単にするために「ＨＰＬＣ」という用語は、ＵＨＰＬＣまたはμ－ＬＣおよび小口径カラムなどの他の高性能カラムも包含する）を備え、これは、通常、分析実行中にバックフラッシュを受けず、通常、カラムを切断し、カラムを逆向きに再接続することによって流れ方向を反転させ、カラムを洗浄するためだけにバックフラッシュするために流れを廃棄するようにして検出器に導かずに手動で介入する必要がある。

「液体クロマトグラフィポンプまたはＬＣポンプ」は、耐圧強度が変動し得るが、ＬＣチャンネルを通して一定且つ再現可能な体積流量を得ることができる高圧ポンプである。ＨＰＬＣの圧力は、典型的には、６０ＭＰａほどの高い値または約６００気圧に到達することができ、一方、ＵＨＰＬＣおよびμＬＣシステムは、さらに高い圧力で、例えば、１４０ＭＰａまたは約１４００気圧まで、作動するように開発されており、したがって、ＬＣカラム内ではるかに小さい（＜２μｍ）粒径を使用することができる。ＬＣポンプは、例えば、最大４種の溶出溶媒間の比を漸進的に変動させることによる溶出勾配の使用を要する条件の場合の、バイナリポンプまたはさらにはクオータナリポンプとして構成されることができる。

一実施形態によれば、ＬＣポンプは、６０ＭＰａ～１４０ＭＰａ、典型的には７５ＭＰａ～１００ＭＰａ、より典型的には８０ＭＰａの圧力を生むことができる。

一実施形態によれば、ＬＣポンプは、１μｌ／ｍｉｎ～５００μｌ／ｍｉｎ以上、典型的には最大１５００μｌ／ｍｉｎの流量、より典型的には１００μｌ／ｍｉｎ～３００μｌ／ｍｉｎの流量および例えば約±５％以下の精度で操作するように構成されることができる。

ＬＣポンプは、複数のポンプヘッドを備えることができる。例えば、バイナリポンプは、２つのポンプヘッドを備え、各ポンプヘッドは、典型的には、ポンプヘッド内部の液体圧をほぼ一定に維持しながら液体を注入するために互いに協働する一次ポンプヘッドおよび二次ポンプヘッドを備える。特に、一次ポンプヘッドおよび二次ポンプヘッドは、それぞれ、典型的には内壁面およびシリンダ筐体を通って並進することができるプランジャを有する注射器様シリンダ筐体を含むシリンジ様ポンプであり、プランジャがシリンダ筐体を通って並進するとき、内壁面とプランジャとの間に隙間を残す。

流体流に関連する用語「液体」は、例えば、使用される溶媒または溶媒混合物としての、例えば、移動相または溶出剤（溶出溶媒）としての、および当該技術分野において公知の、液体クロマトグラフィにおいて一般に使用される液体を指す。

「下流ポンプ」は、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを洗浄するために少なくとも１つのＨＰＬＣカラムをバックフラッシュする機能を含む、ＬＣポンプ、場合によっては多機能ポンプと少なくとも機能的に区別される補助ポンプである。別の可能な機能は、弁－検出器導管内の液体交換を容易にし、高速化することである。一般に、下流ポンプは、ＬＣポンプに比べて低圧で大容量（高流量）のポンプであり、下流弁と流体的に接続されている。典型的には、本開示にかかる下流ポンプはまた、より低精度のポンプであり、したがって、ＬＣポンプと比較して構造がより簡単であり、より安価である。本開示の実施形態によれば、下流ポンプは、正圧ポンプである。洗浄液または移動相を液体源からバックフラッシュ内の少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを通しておよび／または流れ選択弁を介して弁－検出器導管を通して能動的に圧送するために陽圧を生成するのに適した任意のポンプ、例えば膜／ダイヤフラムポンプ、シングルプランジャ高速ポンプ、シリンジピストンポンプ、ギアポンプなどが使用されることができる。実施形態によれば、正圧および能動的圧送は、例えば加圧ガスによって、例えば窒素供給源によって、上流入口弁に接続される密封液体容器内に空気圧を加えることによって達成されることができる。

実施形態によれば、下流ポンプは、流体流の流量よりも高い、例えば数倍高い、例えば５倍、１０倍、２０倍以上の流量で、ＨＰＬＣカラムおよび／または弁－検出器導管を通して洗浄液を圧送するように構成されている。例えば、約１μＬ／分の典型的な流量を有するμ－ＬＣの場合、５μＬ／分の洗浄ポンプ流量が既に有益であり得る。約１００μＬ／分の流体流の流量の場合、下流ポンプの有効流量は、約５００～１０００μＬ／分以上とすることができる。いくつかの実施形態によれば、５０００μＬ／分までの下流ポンプの流量が可能である。流量は、洗浄液がＨＰＬＣカラムに向けられるか、または弁－検出器導管に向けられるかに応じて可変とすることができる。

「洗浄液」は、複数の試料注入サイクル中にＨＰＬＣカラムヘッド上に蓄積した粒子状物質、吸着マトリックス成分などを洗い流し、最終的には溶解するのに適した液体とすることができる。洗浄液は、例えば質量分析計によって使用される検出器と依然として互換性がありながら、弁－検出器導管から最終的に微量の試料を洗い出し、最終的には溶解するのに適した液体とすることができる。洗浄液は、クロマトグラフィに使用される溶出溶媒と同じまたは類似していてもよく、カラムの種類に応じて、またはカラムを通過する試料および分析物の種類が異なっていてもよい。例えば、典型的に逆相クロマトグラフィが使用される分析物の場合、適切な溶媒は、メタノール、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、および／またはイソプロピルアルコールなどの有機溶媒とすることができる。これらの溶媒はまた、互いにおよび／または水と混合されてもよい。酸性または塩基性添加剤が添加されてｐＨを調整してもよい。典型的な添加剤は、ギ酸、ギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウムなどを含むことができる。例えば、典型的には順相クロマトグラフィが使用される分析物の場合、適切な溶媒は、ヘキサン、ヘプタンなどの溶媒を、酢酸エチル、クロロホルムまたは２－プロパノールなどの極性有機溶媒と混合したものを含むことができる。洗浄液は、ＨＰＬＣカラムに応じて、ＨＰＬＣカラムをバックフラッシュするため、および弁－検出器導管を洗浄するためにそれぞれ同じであっても異なっていてもよい。

「弁」という用語は、流れを制御、方向転換、制限、または停止するための、特にＬＣ切替弁、すなわちポートに接続される要素間の流れを制御するマルチポート弁を指す。これは、典型的には、異なる要素間の連通を切り換えるために１つ以上の弁導管を移動させることによって達成される。要素は、パイプ、チューブ、毛細管、マイクロ流体チャネル、および同様なもののような、さらなる導管を介して、且つ、ネジ／ナットおよびフェルールのようなフィッティング、または、例えば、クランプ機構によって所定の場所に維持される代替の液密シールによって、ポートに流体的に接続されることができる。ＬＣスイッチング弁は、通常、ＨＰＬＣのために使用される大きさ以上のオーダーの液体圧力を可能にすることができる。

特に、「下流弁」は、ＨＰＬＣカラムから検出器への通常の流れ方向において少なくとも１つのＨＰＬＣカラムに対して下流に配置されたＬＣ切替弁である。下流弁は、各流体流のためのポート、弁－検出器導管のためのポート、１つ以上の下流ポンプポートおよび１つ以上の廃棄物ポートを含むことができる。

実施形態によれば、下流弁は、０．６ｍｍ未満、典型的には約０．５ｍｍから０．２ｍｍ、より典型的には約０．４ｍｍ、さらにより典型的には約０．２５ｍｍの内径を有する内側弁導管を有する。しかしながら、内側弁導管は、典型的に使用される範囲内の任意の他の直径を有することができる。

実施形態によれば、下流弁は、約５００ｍｓ以下の典型的なスイッチング時間を有する。しかしながら、スイッチング時間は、５００ｍｓよりも長くすることもできる。

実施形態によれば、ＬＣシステムは、下流弁を介して弁－検出器導管に交互に接続可能な複数の流体流を備える。

実施形態によれば、下流ポンプはまた、弁－検出器導管を洗浄するために、下流弁を介して弁－検出器導管に接続可能である。

実施形態によれば、下流ポンプは、後続の流体流からの液体が弁－検出器導管に入る前に以前の流体流からの液体を弁－検出器導管から洗浄するために、２つの連続する流体流の間で弁－検出器導管に接続するように構成されている。

実施形態によれば、下流ポンプは、洗浄選択弁を介して下流弁に接続され、洗浄選択弁は、下流弁を介して少なくとも１つの流体流のいずれか一方および弁－検出器導管に交互に接続するように構成されている。

「洗浄選択弁」は、下流ポンプと下流弁との間に配置され、下流ポンプ入口ポートと、バックフラッシュされる各流体流に対して１つの洗浄出口ポートとを備えるＬＣ切替弁であり、出口ポートとそれぞれの流体流との間の流体的接続は、下流弁、最終的には下流弁を介して弁－検出器導管に接続可能な１つの洗浄出口ポートを介している。

実施形態によれば、洗浄選択弁は、下流弁に流体的に接続されるそれぞれの三方弁を介して少なくとも１つの流体流に接続可能であり、三方弁は、洗浄選択弁入口ポートと、下流弁出口ポートと、廃棄物出口ポートとを備える。

ＬＣシステムは、例えば、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムの使用中のシグナルバックグラウンドの増加、分析物保持時間のシフト、ピーク形状の変化などのデータを監視することによって、一定間隔で、および／または少なくとも１つの流体流中の所定の閾値を超える圧力上昇の検出時、および／または所定の閾値を下回る性能低下の検出時に、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを自動的にバックフラッシュするように構成されたコントローラを備えることができる。

実施形態によれば、コントローラは、下流弁、洗浄選択弁、三方弁のうちのいずれか１つ以上の切り替えを制御することによって、少なくとも１つの流体流と弁－検出器導管との間の接続時間である流体流－検出器間接続時間、下流ポンプと弁－検出器導管との間の接続時間である下流ポンプ－検出器間接続時間、および少なくとも１つの流体流と下流ポンプとの間の接続時間である下流ポンプ－流体流間接続時間を管理するようにさらに構成されている。

実施形態によれば、流体流と検出器との接続時間は固定されており、各流体流について同じである。さらに、下流ポンプから検出器への接続時間は固定されており、流体流から検出器への接続時間の一部であり、それによって少なくとも一時的に一定のペースで連続的に切り替えられる。下流ポンプから検出器への接続時間が流体流から検出器への接続時間の２０％以下、典型的には１０％以下、またはより典型的には５％以下であり、例えば流量および／または洗浄液に関する下流ポンプの条件が、下流ポンプから検出器への接続時間が最小化されるように適合されることが特に有益であり得る。絶対的に言えば、下流ポンプから検出器への接続時間は、数秒程度、典型的には５秒以下、より典型的には３秒以下とすることができる。

本明細書で使用される場合、「コントローラ」という用語は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、縮小命令回路（ＲＩＳＣ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、論理回路、および本明細書に記載の機能／方法を実行することができる任意の他の回路またはプロセッサなどの処理ユニットを意味することができる。

コントローラは、分析システムに統合されていてもよく、またはネットワークインターフェース装置を介して、有線もしくは無線の直接接続を介して、または有線もしくは無線の通信ネットワーク、例えばインターネットまたは医療提供者のローカルエリアネットワークもしくはイントラネットを介して有線もしくは無線の通信ネットワークを介して間接的に分析システムと通信する別個の論理エンティティであってもよい。いくつかの実施形態では、プロセッサは、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、ＰＤＡなどのコンピューティング装置上に実装されたデータ管理ユニットと一体であってもよい。プロセッサは、サーバコンピュータを含んでもよく、および／または複数の分析システムにわたって／複数の分析システムの間で分散／共有されてもよい。さらに、分析システムは、コントローラ、またはリモートＰＣ／サーバもしくはクラウドベースのシステムと有線または無線（例えば、赤外線、セルラー、ブルートゥース（登録商標））を介して通信するリモート装置、サーバおよびクラウドベースの要素を含むことができる。コントローラはまた、ワークフローおよびワークフローのステップが分析システムによって実行されるように分析システムを制御するように構成可能であってもよい。特に、プロセッサは、様々な接続時間および弁切り替えの管理と組み合わせて、到来する試験注文および／または受信された試験注文、ならびに試験注文の実行に関連するスケジュールされたプロセス動作の数を考慮に入れるために、スケジューラおよび／またはデータマネージャと通信および／または協働することができる。

本開示の別の実施形態によれば、自動化されたＬＣ方法であって、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを備える少なくとも１つの流体流を下流弁に流体的に接続して、少なくとも１つの流体流を弁－検出器導管を介して検出器に接続することを含み、本方法が、下流ポンプを少なくとも１つの流体流に流体的に接続することをさらに含む（下流弁を介して、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムをバックフラッシュし、それによって洗浄する）方法も本明細書に開示される。

実施形態によれば、ＬＣ方法は、下流弁を介して複数の流体流を弁－検出器導管に交互に接続することを含む。

実施形態によれば、ＬＣ方法は、弁－検出器導管を洗浄するために、下流弁を介して下流ポンプを弁－検出器導管に接続することを含む。

実施形態によれば、ＬＣ方法は、後続の流体流からの液体が弁－検出器導管に入る前に以前の流体流からの液体を弁－検出器導管から洗浄するために、２つの連続する流体流の間で下流ポンプを弁－検出器導管に接続することを含む。

実施形態によれば、ＬＣ方法は、洗浄選択弁を介して下流ポンプを下流弁に接続することと、下流弁を介して洗浄選択弁を少なくとも１つの流体流のいずれか一方および弁－検出器導管に交互に接続することとを含む。

実施形態によれば、ＬＣ方法は、下流弁に流体的に接続されるそれぞれの三方弁を介して洗浄選択弁を少なくとも１つの流体流に接続することを含み、三方弁は、洗浄選択弁入口ポート、下流弁出口ポートおよび廃棄物出口ポートを備える。

実施形態によれば、ＬＣ方法は、例えば、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムの使用中のシグナルバックグラウンドの増加、分析物保持時間のシフト、ピーク形状の変化などのデータを監視することによって、一定間隔で、および／または少なくとも１つの流体流中の所定の閾値を超える圧力上昇の検出時、および／または所定の閾値を下回る性能低下の検出時に、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを自動的にバックフラッシュすることを含む。

実施形態によれば、ＬＣ方法は、下流弁、洗浄選択弁、三方弁のうちのいずれか１つ以上の切り替えを制御することによって、少なくとも１つの流体流と弁－検出器導管との間の接続時間である流体流－検出器間接続時間、下流ポンプと弁－検出器導管との間の接続時間である下流ポンプ－検出器間接続時間、および少なくとも１つの流体流と下流ポンプとの間の接続時間である下流ポンプ－流体流間接続時間を自動的に管理することを含む。

実施形態によれば、本方法は、流選択弁の切り替えを制御することによって、流体流接続時間、すなわち各流体流と弁－検出器導管との間の接続時間、および洗浄ポンプ接続時間、すなわち洗浄ポンプと弁－検出器導管との間の接続時間を自動的に管理することをさらに含むことができる。

別の実施形態によれば、流体流接続時間は、固定されることができ、各流体流について同じであり、洗浄ポンプ接続時間は、固定され、流体流接続時間の一部であり、それによって少なくとも一時的に一定のペースで連続的に切り替わる。

他のおよびさらなる目的、特徴、および利点は、図面および添付した特許請求の範囲と組み合わせた例示的な実施形態の以下の説明から明らかになる。特許請求の範囲は、本明細書に記載の特徴および利点の具体的な説明ではなく、その中の列挙によって定義されることに留意されたい。

本開示の実施形態の以下の詳細な説明は、同様の構造が同様の参照符号で示される以下の図面と併せて読むと最もよく理解されることができる。

下流弁に接続される下流ポンプを含むＬＣシステムおよび下流ポンプを使用することを含むＬＣ方法の第１のステップを概略的に示している。 図１Ａの同じＬＣシステムおよび同じ方法の第２のステップを概略的に示している。 図１Ａの同じＬＣシステムおよび同じ方法の第３のステップを概略的に示している。 図１Ａの同じＬＣシステムおよび同じ方法の第４のステップを概略的に示しており、これは図１ＢのＬＣシステムと同一である。 図１Ａの同じＬＣシステムおよび同じ方法の第５のステップを概略的に示している。 図１Ａの同じＬＣシステムおよび同じ方法の第６のステップを概略的に示しており、これは図１Ｂおよび図１ＤのＬＣシステムと同一である。 図１Ａ～図１Ｆの同じＬＣシステムと、流体流をバックフラッシュするために下流ポンプを使用する方法の第１のステップとを概略的に示している。 図２Ａの同じＬＣシステムおよび同じ方法の第２のステップを概略的に示している。 図２Ａの同じＬＣシステムおよび同じ方法の第３のステップを概略的に示している。 図１Ａ～図１ＥのＬＣシステムおよび方法のさらなる態様を概略的に示している。 図３Ａの同じＬＣシステムおよび図２Ａ～図２Ｃの方法のさらなる態様を概略的に示している。

当業者は、図中の要素が単純化および明瞭化のために示されており、必ずしも縮尺どおりに描かれていないことを理解している。例えば、図中の要素のいくつかの寸法は、本開示の実施形態の理解を改善するのを助けるために、他の要素に対して誇張されている場合がある。

図１Ａ～図１Ｆおよび図２Ａ～図２Ｃは、ともに、弁－検出器導管３０を介して検出器６０に接続される下流弁２０を介して共通の検出器６０に交互に接続可能な複数の流体流１１、１２、１３を備える液体クロマトグラフィ（ＬＣ）システム１００の概略例を示し、流体流１１、１２、１３のそれぞれは、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを備える。ＬＣシステム１００は、下流弁２０に流体的に接続され、且つ後続の流体流からの液体が弁－検出器導管３０に入る前に以前の流体流からの液体を弁－検出器導管３０から洗浄するために、２つの連続する流体流１１、１２；１２、１３；１３、１１の間で弁－検出器導管３０に接続するように構成された下流ポンプ４０をさらに備える。

特に、下流弁２０は、この場合、各流体流１１、１２、１３のそれぞれについての流体流ポート２１、２２、２３と、廃棄物５０に通じる各流体流１１、１２、１３のそれぞれについての廃棄物ポート２１’、２２’、２３’とを備え、廃棄物ポート２１’、２２’、２３’は、流体流ポート２１、２２、２３を介して流体流１１、１２、１３にそれぞれ接続可能な下流ポンプ入口ポート２１’、２２’、２３’としても機能して、流体流１１、１２、１３をバックフラッシュし、それによって洗浄することができる。下流弁２０は、弁－検出器導管３０に接続され、流体流ポート２１、２２、２３をそれぞれ介して流体流１１、１２、１３のそれぞれに交互に接続可能な弁－検出器導管ポート２５をさらに備える。下流弁２０は、弁－検出器導管ポート２５を介して弁－検出器導管３０にも接続可能な追加の下流ポンプ入口ポート２４と、下流ポンプ入口ポート２４に接続されるときに廃棄物５０に通じる下流ポンプ廃棄物ポート２４’とをさらに備える。これは、一例にすぎず、ポートおよび接続の数、ならびに流体ストリーム間の切り替えの順序は、必要に応じて、且つ流体ストリームの数に応じて適合されることができることは明らかである。

下流ポンプ４０は、この例では、例えば、水、アセトニトリル、メタノール、テトラヒドロフランまたはイソプロピルアルコールなどのそれぞれの洗浄液４１、４２、４３、４４を収容する４つの洗浄液容器に接続されており、これらは、例えば、ＬＣ条件、ＨＰＬＣカラムの種類、その間を流れる試料および／または分析物の種類、ならびに所望の洗浄効果に応じて、個別にポンプ輸送されてもよく、または任意の組み合わせおよび比率で互いに混合されてもよい。特に、洗浄ポンプ４０は、それぞれの上流のＬＣポンプ（図１Ａ～図１Ｆ、図２Ａ～図２Ｃには示されていない）によって流体流１１、１２、１３の流量１５よりも高い流量４５で、バックフラッシュモードで弁－検出器導管３０および／または流体流１１、１２、１３を通って洗浄液を圧送するように構成されてもよい。

下流ポンプ４０は、洗浄選択弁７０を介して下流弁２０に接続されている。洗浄選択弁７０は、下流ポンプ４０を流体流１１、１２、１３のいずれかのいずれか１つおよび下流弁２０を介して弁－検出器導管３０に交互に接続するように構成されている。特に、洗浄選択弁７０は、下流ポンプ入口ポート２１’、２２’、２３’をそれぞれ介して下流弁２０に流体的に接続されるそれぞれの三方弁１６、１７、１８に通じるそれぞれの流体流洗浄ポート７１、７２、７３を介して流体流１１、１２、１３に接続可能であり、三方弁１６、１７、１８は、それぞれ、洗浄選択弁入口ポート、下流弁出口ポートおよび廃棄物５０に通じる廃棄物出口ポートを含む。洗浄選択弁７０は、下流ポンプ入口ポート２４を介して下流弁２０に接続される弁－検出器－導管洗浄ポート７４をさらに備える。

ＬＣシステム１００は、それぞれの流体流１１、１２、１３のＨＰＬＣカラムを一定間隔で、および／または少なくとも１つの流体流中の所定の閾値を超える圧力上昇の検出時、および／または所定の閾値を下回るＨＰＬＣカラムの性能低下の検出時に、自動的にバックフラッシュするように構成されたコントローラ９０をさらに備える。

コントローラ９０は、下流弁２０、洗浄選択弁７０および三方弁１６、１７、１８の切り替えを制御することによって、流体流１１、１２、１３と弁－検出器導管３０との間の接続時間である流体流－検出器間接続時間、下流ポンプ４０と弁－検出器導管３０との間の接続時間である下流ポンプ－検出器間接続時間、および流体流１１、１２、１３と下流ポンプ４０との間の接続時間である下流ポンプ－流体流間接続時間を管理するようにさらに構成されている。

引き続き図１Ａ～図１Ｆ、図２Ａ～図２Ｃを併せて参照すると、ＬＣ方法はまた概略的に示されており、本方法は、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを備える少なくとも１つの流体流１１、１２、１３を下流弁２０に流体的に接続して、少なくとも１つの流体流１１、１２、１３を弁－検出器導管３０を介して検出器６０に接続することを含み、本方法は、下流弁２０を介して下流ポンプ４０を少なくとも１つの流体流１１、１２、１３に流体的に接続して、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムをバックフラッシュし、それによって洗浄することをさらに含む。

ＬＣ方法は、下流弁２０を介して複数の流体流１１、１２、１３を弁－検出器導管３０に交互に接続することをさらに含む。

ＬＣ方法は、下流弁２０を介して下流ポンプ４０を弁－検出器導管３０に接続し、弁－検出器導管３０を洗浄することをさらに含む。

ＬＣ方法は、後続の流体流からの液体が弁－検出器導管３０に入る前に以前の流体流からの液体を弁－検出器導管３０から洗浄するために、２つの連続する流体流１１、１２；１２、１３；１３、１１の間で下流ポンプ４０を弁－検出器導管３０に接続することをさらに含む。

ＬＣ方法は、洗浄選択弁７０を介して下流ポンプ４０を下流弁２０に接続することと、下流弁２０を介して洗浄選択弁７０を少なくとも１つの流体流１１、１２、１３のいずれか１つおよび弁－検出器導管３０に交互に接続することとをさらに含む。

特に、ＬＣ方法は、下流弁２０に流体的に接続されるそれぞれの三方弁１６、１７、１８を介して洗浄選択弁７０を少なくとも１つの流体流１１、１２、１３に接続することを含み、三方弁１６、１７、１８は、洗浄選択弁入口ポート、下流弁出口ポートおよび廃棄物出口ポートを含む。

実施形態によれば、ＬＣ方法は、一定間隔で、および／または少なくとも１つの流体流中の所定の閾値を超える圧力上昇の検出時、および／または所定の閾値を下回る少なくとも１つのＨＰＬＣカラムの性能低下の検出時に、少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを自動的にバックフラッシュすることをさらに含む。

ＬＣ方法は、コントローラ９０によって、下流弁２０、洗浄選択弁７０、三方弁１６、１７、１８のうちのいずれか１つ以上の切り替えを制御することによって、少なくとも１つの流体流１１、１２、１３と弁－検出器導管３０との間の接続時間である流体流－検出器間接続時間、下流ポンプ４０と弁－検出器導管３０との間の接続時間である下流ポンプ－検出器間接続時間、および少なくとも１つの流体流１１、１２、１３と下流ポンプ４０との間の接続時間である下流ポンプ－流体流間接続時間を自動的に管理することをさらに含んでもよい。

特に、図１Ａは、流体流１１が弁－検出器導管３０に接続されて導かれる一方で、他の流体流１２、１３が廃棄物ポート２２’、２３’および三方弁１７、１８をそれぞれ介して廃棄物５０に導かれるなど、下流弁２０が切り替えられる方法の第１のステップを示している。下流ポンプ４０からの洗浄液はまた、下流弁２０を介して廃棄物５０に導かれ、洗浄選択弁７０は、弁－検出器－導管洗浄ポート７４を介して下流ポンプ入口ポート２４に接続され、下流ポンプ入口ポート２４は、下流ポンプ廃棄物ポート２４’に接続される。

図１Ｂは、下流ポンプ４０が弁－検出器導管３０に直接接続される下流ポンプ入口ポート２４を有することによって、下流ポンプが弁－検出器導管ポート２５に接続されるなど、下流弁２０が切り替えられる一方で、全ての流体流１１、１２、１３が、廃棄物ポート２１’、２２’、２３’および三方弁１６、１７、１８をそれぞれ介して廃棄物５０に導かれる方法の第２のステップを示している。

図１Ｃは、流体流１２が弁－検出器導管３０に接続される一方で、他の流体流１１、１３が廃棄物ポート２１’、２３’および三方弁１６、１８をそれぞれ介して廃棄物５０に導かれるなど、下流弁２０が切り替えられる方法の第３のステップを示している。下流ポンプ４０からの洗浄液はまた、図１Ａのように下流弁２０の下流ポンプ廃棄物ポート２４’を介して廃棄物５０に導かれる。

図１Ｄに示す方法の第４のステップは、図１Ｂの第２のステップと同一である。

図１Ｅは、流体流１３が弁－検出器導管３０に接続される一方で、他の流体流１１、１２が廃棄物ポート２１’、２２’および三方弁１６、１７をそれぞれ介して廃棄物５０に導かれるなど、下流弁２０が切り替えられる方法の第５のステップを示している。下流ポンプ４０からの洗浄液はまた、図１Ａおよび図１Ｃのように、下流弁２０の下流ポンプ廃棄物ポート２４’を介して廃棄物５０に導かれる。

図１Ｆに示す方法の第６のステップは、図１Ａの第１のステップから再び開始する前に、図１Ｂの第２のステップおよび図１Ｂの第４のステップと同一である。

図２Ａは、本方法のさらなるステップを概略的に示しており、下流ポンプ４０が流体流１１をバックフラッシュするために使用される。特に、洗浄選択弁７０、下流弁２０および三方弁１６は、下流ポンプ４０が流体流洗浄ポート７１、三方弁１６、下流ポンプ入口ポート２１’および流体流ポート２１を介して流体流１１に接続されるように切り替えられる。同時に、流体流１２は、流体流ポート２２および弁－検出器導管ポート２５を介して弁－検出器導管３０に接続され、流体流１３は、それぞれ、流体流ポート２３、廃棄物ポート２３’および三方弁１８を介して廃棄物５０に導かれる。図２Ａでは、流体流１１の流れ１５の方向が反転していることに留意されたい。

図２Ｂは、本方法のさらなるステップを概略的に示しており、下流ポンプ４０が流体流１２をバックフラッシュするために使用される。特に、洗浄選択弁７０、下流弁２０および三方弁１７は、下流ポンプ４０が流体流洗浄ポート７２、三方弁１７、下流ポンプ入口ポート２２’および流体流ポート２２を介して流体流１２に接続されるように切り替えられる。同時に、流体流１１は、流体流ポート２１および弁－検出器導管ポート２５を介して弁－検出器導管３０に接続され、流体流１３は、それぞれ、流体流ポート２３、廃棄物ポート２３’および三方弁１８を介して廃棄物５０に導かれる。図２Ｂでは、流体流１２の流れ１５の方向が反転していることに留意されたい。

図２Ｃは、本方法のさらなるステップを概略的に示しており、下流ポンプ４０が流体流１３をバックフラッシュするために使用される。特に、洗浄選択弁７０、下流弁２０および三方弁１８は、下流ポンプ４０が流体流洗浄ポート７３、三方弁１８、下流ポンプ入口ポート２３’および流体流ポート２３を介して流体流１３に接続されるように切り替えられる。同時に、流体流１１は、流体流ポート２１および弁－検出器導管ポート２５を介して弁－検出器導管３０に接続され、流体流１２は、それぞれ、流体流ポート２２、廃棄物ポート２２’および三方弁１７を介して廃棄物５０に導かれる。図２Ｃでは、流体流１３の流れ１５の方向が反転していることに留意されたい。

図３Ａは、図１Ａ～図１ＥのＬＣシステム１００および方法のさらなる態様を概略的に示している。特に、ＬＣシステム１００は、各流体流１１（簡略化のために図３Ａに示されている１つの流体流のみ）用の上流ＬＣポンプ１０と、特に上流弁８を介して流体流１１に合流する２つのポンプヘッド９、９’を備えるバイナリＬＣポンプとをさらに備える。上流弁８は、この例では、ポンプヘッド９、９’にそれぞれ流体的に接続される２つの上流ポンプ入口ポート１、１’と、流体流１１に通じる２つの上流ポンプ出口ポート２、２’と、ポンプヘッド９、９’によってそれぞれ圧送された液体を廃棄物５０に導く２つの上流ポンプ廃棄物ポート３、３’と、２つのバックフラッシュ廃棄物ポート４、４’とを備える８ポート／二方向弁として具体化される。図３Ａの方法は、上流ポンプ入口ポート１、１’が上流ポンプ出口ポート２、２’にそれぞれ接続されて上流ＬＣポンプ１０から流体流１に、上流弁８を介して通常の流れ方向１５に液体流を導くように、上流弁８を切り替えることを含む。

図３Ｂは、図３Ａの同じＬＣシステム１００および図２Ａ～図２Ｃの方法のさらなる態様を概略的に示している。特に、本方法は、上流ポンプ入口ポート１、１’が上流ポンプ廃棄物ポート３、３’にそれぞれ接続され、したがって、ポンプヘッド９、９’によって圧送された液体を廃棄するように上流弁８を切り替えることを含む。また、上流ポンプ出口ポート２、２’は、流体流１１を介して下流ポンプからの液体流を逆流方向１５に廃棄物５０に導くために、それぞれバックフラッシュ廃棄物ポート４、４’に接続される。

上記の明細書では、本開示を十分に理解することができるように、多くの特定の詳細が記載されている。しかしながら、当業者には、本教示を実施するために特定の詳細を使用する必要がないことは明らかであろう。他の例では、本開示を曖昧にすることを回避するために、周知の材料または方法は詳細に説明されていない。

特に、開示された実施形態の変更および変形は、上記の説明に照らして確かに可能である。したがって、添付の特許請求の範囲内で、上記の例に具体的に記載されている以外の方法で本発明が実施されることができることを理解されたい。

また、本明細書全体を通して「一実施形態」、「実施形態」、「一例」または「例」、「一態様」または「態様」への言及は、実施形態または例または態様に関して説明される特定の特徴、構造または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通して様々な場所での「一実施形態では」、「実施形態では」、「一例」または「例」、「一態様」または「態様」という句の出現は、必ずしも全てが同じ実施形態または例または態様を指すとは限らない。

さらにまた、特定の特徴、構造、または特性は、１つ以上の実施形態または例または態様において、任意の適切な組み合わせおよび／またはサブ組み合わせで組み合わせられることができる。

Claims (8)

1. 液体クロマトグラフィ（ＬＣ）システム（１００）であって、
   高速トラップおよび溶出ＬＣカラムとは区別される少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを備える複数の流体流（１１、１２、１３）と、
   前記複数の流体流（１１、１２、１３）に接続され、弁－検出器導管（３０）を介して検出器（６０）に接続可能な下流弁（２０）であって、前記複数の流体流（１１、１２、１３）が、前記下流弁（２０）を介して前記弁－検出器導管（３０）に交互に接続可能である、下流弁（２０）と
   を備え、
   前記ＬＣシステム（１００）が、前記少なくとも１つのＨＰＬＣカラムをバックフラッシュし、それにより洗浄するために、前記下流弁（２０）に流体的に接続され、前記下流弁（２０）を介して前記複数の流体流（１１、１２、１３）に交互に接続可能な下流ポンプ（４０）であって、前記弁－検出器導管（３０）を洗浄するために、前記下流弁（２０）を介して前記弁－検出器導管（３０）にも接続可能な下流ポンプ（４０）をさらに備え、
   前記下流ポンプ（４０）が、後続の流体流からの液体が前記弁－検出器導管（３０）に入る前に以前の流体流からの液体を前記弁－検出器導管（３０）から洗浄するために、２つの連続する流体流の間で前記弁－検出器導管（３０）に接続するように構成され、
   前記下流ポンプ（４０）が、洗浄選択弁（７０）を介して前記下流弁（２０）に接続され、前記洗浄選択弁（７０）が、前記下流弁（２０）を介して前記複数の流体流（１１、１２、１３）のいずれか１つおよび前記弁－検出器導管（３０）に交互に接続するように構成されている
   ことを特徴とする、ＬＣシステム（１００）。
2. 前記洗浄選択弁（７０）が、前記下流弁（２０）に流体的に接続されるそれぞれの三方弁（１６、１７、１８）を介して前記複数の流体流（１１、１２、１３）に接続可能であり、前記三方弁（１６、１７、１８）が、洗浄選択弁入口ポートと、下流弁出口ポートと、廃棄物出口ポートとを備える、請求項１に記載のＬＣシステム（１００）。
3. 一定間隔で、および／または前記複数の流体流中の所定の閾値を超える圧力上昇の検出時、および／または所定の閾値を下回る前記少なくとも１つのＨＰＬＣカラムの性能低下の検出時に、前記少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを自動的にバックフラッシュするように構成されたコントローラ（９０）を備える、請求項１または２に記載のＬＣシステム（１００）。
4. 前記コントローラ（９０）が、前記下流弁（２０）、前記洗浄選択弁（７０）、前記三方弁（１６、１７、１８）のうちのいずれか１つまたは複数の切り替えを制御することによって、前記流体流（１１、１２、１３）と前記弁－検出器導管（３０）との間の接続時間である流体流－検出器間接続時間、前記下流ポンプ（４０）と前記弁－検出器導管（３０）との間の接続時間である下流ポンプ－検出器間接続時間、および前記流体流（１１、１２、１３）と前記下流ポンプ（４０）との間の接続時間である下流ポンプ－流体流間接続時間を管理するようにさらに構成されている、請求項２に従属する請求項３に記載のＬＣシステム（１００）。
5. 弁－検出器導管（３０）を介して複数の流体流（１１、１２、１３）を検出器（６０）に交互に接続するために、高速トラップおよび溶出ＬＣカラムとは区別される少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを備える前記複数の流体流（１１、１２、１３）を下流弁（２０）に流体的に接続することを含む自動化されたＬＣ方法であって、
   前記少なくとも１つのＨＰＬＣカラムをバックフラッシュし、それにより洗浄するために、前記下流弁（２０）を介して下流ポンプ（４０）を前記複数の流体流（１１、１２、１３）に、および、前記弁－検出器導管（３０）を洗浄するために、前記下流弁（２０）を介して前記下流ポンプ（４０）を前記弁－検出器導管（３０）に流体的に交互に接続することと、
   後続の流体流からの液体が前記弁－検出器導管（３０）に入る前に以前の流体流からの液体を前記弁－検出器導管（３０）から洗浄するために、２つの連続する流体流の間で前記下流ポンプ（４０）を前記弁－検出器導管（３０）に接続することと、
   洗浄選択弁（７０）を介して前記下流ポンプ（４０）を前記下流弁（２０）に接続することと、前記下流弁（２０）を介して前記複数の流体流（１１、１２、１３）のいずれか１つおよび前記弁－検出器導管（３０）に前記洗浄選択弁（７０）を交互に接続することと
   をさらに含む、ＬＣ方法。
6. 前記下流弁（２０）に流体的に接続されたそれぞれの三方弁（１６、１７、１８）を介して前記洗浄選択弁（７０）を前記複数の流体流（１１、１２、１３）に接続することを含み、前記三方弁（１６、１７、１８）が、洗浄選択弁入口ポートと、下流弁出口ポートと、廃棄物出口ポートとを備える、請求項５に記載のＬＣ方法。
7. 一定間隔で、および／または前記複数の流体流（１１、１２、１３）中の所定の閾値を超える圧力上昇の検出時、および／または所定の閾値を下回る前記少なくとも１つのＨＰＬＣカラムの性能低下の検出時に、前記少なくとも１つのＨＰＬＣカラムを自動的にバックフラッシュすることを含む、請求項５または６に記載のＬＣ方法。
8. コントローラ（９０）によって、前記下流弁（２０）、前記洗浄選択弁（７０）、前記三方弁（１６、１７、１８）のうちのいずれか１つまたは複数の切り替えを制御することによって、前記流体流（１１、１２、１３）と前記弁－検出器導管（３０）との間の接続時間である流体流－検出器間接続時間、前記下流ポンプ（４０）と前記弁－検出器導管（３０）との間の接続時間である下流ポンプ－検出器間接続時間、および前記流体流（１１、１２、１３）と前記下流ポンプ（４０）との間の接続時間である下流ポンプ－流体流間接続時間を自動的に管理することを含む、請求項６に記載のＬＣ方法。