KR101346714B1 - 다차원 크로마토그래피 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이온 크로마토그래피 장치에 관한 것으로서, 본 발명의 이온 크로마토그래피 장치는, (a) 제1 크로마토그래피 컬럼, (b) 제2 크로마토그래피 컬럼, 및 (c) 추가의 분석을 위해, 상기 제1 크로마토그래피 컬럼과 상기 제2 크로마토그래피 컬럼 사이에 배치되고, 분리된 이온성 화학종을 제1 체임버로부터 제2 체임버로 선택적으로 전달시키는 밸브(valve)를 포함하고, 상기 제2 컬럼의 부피는 상기 제1 컬럼의 부피의 0.9배 이하인 것을 특징으로 한다.
이온 크로마토그래피, 장치, 컬럼, 이온성 화학종, 분리 매질

Description

다차원 크로마토그래피 장치 및 방법 {MULTIDIMENSIONAL CHROMATOGRAPHY APPARATUS AND METHOD}
본 발명은, 다차원 크로마토그래피 장치 및 방법에 관한 것이다.
환경 샘플에서 매트릭스 이온의 존재하의 미량 이온은 통상적으로 이온 크로마토그래피에 의해 분석된다. 일반적으로, 미량 이온의 검출은 사전 농축(pre-concentration)에 의해, 또는 "대형 루프(large loop)" 주입이라고 칭하는 큰 부피의 샘플을 주입함으로써 강화된다. 관심 대상 화학종을 농축하는 방법 외에도, 이러한 접근법들에서는, 몇몇 경우에 있어서 바람직하지 않을 수 있는 매트릭스 이온에도 초점 또는 관심을 두고 있다. 전술한 사전 농축법의 경우에는, 고농도의 매트릭스 이온이 농축 컬럼 내에서 용리액으로서 작용하는 경향이 있기 때문에, 관심 대상인 미량 이온의 회수시에 손실이 발생할 수 있다. 높은 수준 및 다양한 수준의 매트릭스 이온이 존재하는 경우, 이러한 매트릭스 이온은 전체 크로마토그래피 성능에 영향을 끼칠 수 있으며, 머무름 시간(retention time) 및 피크 반응 재현성에서 큰 변화를 유발할 수 있다. 뿐만 아니라, 높은 수준의 매트릭스 이온에 의해, 피크 성능 및 분리능이 저하될 수 있고, 컬럼 수명이 단축될 수 있다. 따라서, 매트릭스 이온의 존재하에 미량 이온의 검출이 가능한, 신뢰성 있는 이온 크로 마토그래피 방법에 대한 개발이 필요한 실정이다.
종래 문헌에 따르면, 전처리 컬럼(pretreatment column)을 이용한 샘플의 사전 농축, 중화제를 이용한 매트릭스 이온의 중화, 및 투석(dialysis)과 같은, 매트릭스 이온의 수준을 최소화하기 위한 몇 가지 접근법이 논의된 바 있다. 가장 보편적인 접근법은, 매트릭스 이온을 제거하거나, 매트릭스 이온 농도를 감소시키기 위해서, 분리 공정을 수행하기 전에 컬럼을 이용하여, 샘플을 사전 처리하는 방법이다. 예를 들면, 상기 매트릭스 이온이 클로라이드로 이루어진 경우에는, 은 형태의 양이온 교환제를 사용하여, 상기 클로라이드를 침전시킴으로써, 상기 샘플 중의 기타 미량 음이온의 검출을 촉진할 수 있다. 전술한 사전 처리 또는 매트릭스 제거 단계는 인라인 또는 오프라인에서 수행된다. 오프라인에서 수행하는 경우에는 수행이 번거롭고, 많은 시간이 소요된다. 인라인 수행의 경우에는 분석을 자동화할 수 있기 때문에 바람직하다. 그러나, 일반적으로 교환기 컬럼은 재생 후에 폐기 또는 버려지기 때문에, 분석 비용 외에도 폐기 처리 비용이 추가되고, 및/또는 추가적인 처리 공정을 더 수행해야 한다. 이에 따라, 실질적으로 상기 분석을 자동화하는 것이 바람직할 것이다.
분석의 자동화를 달성하기 위한 한 가지 방법으로서는 2차원 분석(two dimensional analysis)이 있다. 온라인 다차원 크로마토그래피는 복잡한 샘플의 분석에 사용되어 왔다. 몇몇 경우에는 이러한 접근법을 컬럼 스위칭(column switching)이라고 칭한다. 컬럼 스위칭법에 따르면, 샘플 분석 크로마토그램을 처리 가능한 복수의 부분으로 나누어, 추가적으로 분석한다. 2차원 접근법의 경우에 는 매트릭스 이온을 폐기물로 전환시킬 수 있는 한편, 관심 대상인 분석물을 제2 컬럼 또는 2차원으로 흘려 보내어 추가적인 분석을 수행하거나, 제1 컬럼 내로 다시 되돌려서 추가적인 분석을 수행한다. 몇몇 경우에는 단일의 분석용 펌프를 사용하여 분리가 달성되었다. 예를 들면, 관심이 있는 화학종을 분석하기 위해 2개의 시스템을 사용하였다. 2차원의 서프레서 방식의 이온 크로마토그래피(suppressed ion chromatography) 분석과 2차원 액체 크로마토그래피 분석은 서프레서의 사용 여부에 있어서 차이점이 있다. 서프레서는 용리액을 약하게 해리된 형태로 전환시킨다. 하이드록사이드 용리액을 사용하는 경우에는 서프레싱된 용리액은 물이고, 물은 농축 컬럼에 집중(focusing)됨으로써, 관심 대상인 화학종을 농축하는 데 있어서 양호한 캐리어 액체이다. 상기 농축 컬럼의 집중 효과에 의해, 실질적으로 피크 형태가 저하되지 않은 상태에서 분석이 가능하다. 종래 기술문헌에는 복수의 화학물질 및 다중 용량을 가지는 다중 컬럼에 대해 기재되어 있지만, 관심 대상 이온의 감도를 향상시키기에는 그 성능이 충분하지 않았다.
종래 문헌에는 각종 2차원 분리법에 대해 기재되어 있다. 예컨대, Steven R. Villasenor (Anal. Chem 63, (1991), 1362-1366)에는, 진통제 중의 설파이트를 분석하기 위해서 하트 컷(heart cut) 및 컬럼 스위칭 방법을 이용한 매트릭스 제거 기법에 대해 기재되어 있다. 전술한 방법에서는 농축 컬럼 또는 하트 컷을 농축하기 위한 수단이 사용되지 않는다. 아울러, 서프레서가 사용되지 않는다. 상기 방법에 따르면, 전치 컬럼(pre-column) 및 분석용 컬럼이 단일 유속으로 조작된다.
Umile 및 Huber (J. of Chromatography, 723, (1996) 11-17)의 문헌에는 상 대적 분석물 강화를 위한 컬럼 스위칭 기법에 대해 기재되어 있다. 상기 기법의 개념은 관심 대상 이온을 제2 컬럼 내로 전환시켜, 관심있는 피크의 분리능을 향상시키는 것이다. 이 접근법에서는 컬럼 C1을 사용하여, 제1부의 분리 공정을 수행하고, 필요한 하트 컷을 제2 컬럼 C2로 이송한다. 그런 다음, C2에서 동일 유속하에 분석 공정을 계속 수행하여, 관심 대상의 고분리능 분리 피크를 얻을 수 있다. 이러한 유형의 접근법은 매트릭스 성분의 존재하에서 이온의 민감한 검출을 달성하기에는 적절하지 않다.
Utzman 및 Campbell(LC-GC volume 9, 4, 301-302)의 문헌에는 백액(white liquor)의 분석 및 재순환액을 희석시키기 위한 컬럼 스위칭 방법에 대해 기재되어 있다. 이 접근법에서는 가드 컬럼 및 분석용 컬럼이 사용되며, 이들 컬럼 사이에서 흐름이 재유도화(redirecting)된다. 클로라이드 이온, 설페이트 이온 및 설파이트 이온이 상기 가드 컬럼을 통과한 후, 상기 흐름은 먼저 상기 분석용 컬럼을 통해 흐르도록 전환된 후, 상기 가드 컬럼으로 유도된다. 이러한 도식에 의해 티오설페이트 이온이 높은 수준으로 유지되며, 밸브 스위칭을 사용하지 않는 표준 방법에서는 용리 시간이 30분인 것에 반해, 상기 방법에 따르면, 9분이라는 적절한 수행 시간 동안 용리된다.
전술한 접근법의 다른 변형 방법으로서는 Columbini 등(J. Chromatography, A 822, (1998) 162-166)에 의한, 하나의 펌프를 사용하여, 매트릭스 이온을 가지는 컬럼 흐름을 폐기물로 스위칭하고, 제2 펌프를 사용하여, 관심있는 화학종의 분석을 수행함으로써, 전체 질소 및 인을 분석하는 방법이 있다. 이 접근법에 따르면, 관심 대상 화학종에 대한 향상된 분리능이 얻어지는 한편, 수행 시간이 전체적으로 감소되었다. 아울러, 이러한 접근법에서는 고정된 유속을 사용한다.
Galceran 및 Diez의 문헌(J. Chromatography, A, 675, (1994) 141-147)에는 고수준의 설페이트를 포함하는 샘플 중의 포스페이트의 분석 방법에 대해 기재되어 있다. 이 접근법에서는, 관심 대상 분석물을 1차원 내지 다른 차원으로 전송하는 컬럼 스위칭 장치를 사용한다. 상기 분석에서는 서프레서가 사용되지 않는다. 전술한 접근법에서는 동일 유속에서 2차원으로 조작된다.
Rey 등의 문헌(J. Chromatography A, 789(1997) 149-155)에는 양이온 분석을 위한 컬럼 스위칭 수단에 대해 기재되어 있다. 이는, 고농도의 소듐 또는 암모니아의 존재 하에서의 미량의 무기 양이온의 분리에 관한 것이다. 상기 접근 방법에 따르면, 사전 농축을 수행하지 않으며, 2가 양이온이 1가 양이온보다 앞서 용리된다. 또한, 상기 분석에서는 단일 펌프를 사용하며, 상기 컬럼은 단일 유속에서 조작된다.
Peldszus 등의 문헌(J. Chromatography, A, 793, (1998) 198-203)에는 2단계 컬럼 스위칭 접근법에 대해 기재되어 있다. 전술한 방법에 따르면, 제1 단계에서는 관심 대상 이온인 옥살레이트를 농축 컬럼에 집중시키는 한편, 기타 이온들을 폐기물로 이송한다. 제2 단계에서는 상이한 구배 방법에 의해 상기 옥살레이트 이온을 분석한다. 분석시, 단일 펌프를 사용하고, 상기 컬럼들은 단일 유속에서 조작된다.
Huang 등의 문헌(J. Liquid Chromatography, 22, 14, (1999) 2235-2245)에는 음용수 중의 브로메이트 분석에 대해 기재되어 있다. 전술한 문헌에 따르면, 2단계 공정을 이용하며, 제1 단계에서 매트릭스 제거 공정을 수행한 다음, 브로메이트의 분석 단계를 수행한다. 이 접근법에서는 본 발명과 유사한 용리액을 서프레싱한 후에, 농축 컬럼을 사용하여, 상기 하트 컷을 농축시킨다. 그러나, 전술한 분석법은 단일 유속에서 수행된다. 반면에, 본 발명의 경우에는 보다 작은 부피의 2차원 컬럼상에서 분석을 수행하며, 동일 선형 유속 또는 보다 낮은 총 유속에서 조작된다.
Bruno 등의 문헌(J. Chromatography, A, 1003 (2003) 133-141)에는 고염도수 중의 무기 이온의 분석에 대해 기재되어 있다. 상기 문헌에 따르면, 관심 대상 분석물을 1차원으로부터 2차원으로 전환시킨 다음, 상기 2차원에서 분석을 수행하는 한편, 매트릭스 이온은 1차원 컬럼 내에서 폐기처로 이송된다. 전술한 두 개의 차원 모두 동일 유속에서 조작된다. 반면에, 본 발명에 따르면, 저부피의 2차원 컬럼에서 분석이 수행되며, 동일 선형 유속 또는 보다 낮은 총 유속에서 조작된다.
이에 따라, 관심 대상 이온이 매트릭스 이온과 함께 존재하는 경우에, 상기 이온에 대한 감도가 향상된 2차원 방법의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명의 일면으로서, 본 발명은 이온 크로마토그래피 장치를 제공하며, 본 발명의 이온 크로마토그래피 장치는, (a) 액체 샘플 스트림 내의, 양전하 및 음전하 중 하나의 전하를 가지는 이온성 화학종(ionic species)을 분리하기 위한 제1 분리 매질을 포함하는 제1 유통형(flowthrough) 체임버를 한정하는 제1 하우징, (b) 상기 액체 샘플 스트림 내의 이온성 화학종을 분리하기 위한 제1 분리 매질과 동일한 전하를 가지는 제2 분리 매질을 포함하는 제2 유통형 체임버를 한정하는 제2 하우징, 및 (c) 추가적인 분석을 위해 상기 이온성 화학종을 제1 체임버로부터 제2 체임버로 선택적으로 이동시키도록 배열된 상기 제1 체임버와 상기 제2 체임버 사이에 배치된 제1 밸브(valve)을 포함하고, 상기 제2 체임버의 부피는 상기 제1 체임버의 부피보다 0.9배 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 면으로서, 본 발명은 이온 크로마토그래피 방법을 제공하며, 본 발명의 이온 크로마토그래피 방법은, (a) 양전하 및 음전하 중 하나의 전하를 가지는 이온성 화학종을 함유하는, 용리액 포함 액체 샘플 스트림을 제1 유통형 체임버 내의 제1 분리 매질을 통해 흐르게 함으로써, 상기 이온성 화학종을 분리하는 단계; (b) 상기 제1 분리 매질로부터 상기 선택된 이온성 화학종의 선택된 부분과 함께 상기 용리액을, 밸브, 및 제2 유통형 체임버 내의, 양전하 및 음전하 중 상기 제1 분리 매질과 동일한 전하를 가지는 제2 분리 매질을 통해 흐르게 함으로써, 상기 이온성 화학종을 더 분리하는 단계; 및 (c) 상기 제2 분리 매질로부터 배출되는 상기 수성 액체 스트림 중의 더 분리된 이온성 화학종을 제1 유통형 검출기 내에서 검출하는 단계를 포함하고, 상기 제2 분리 매질을 통과하는 부피 유량(volumetric flow rate)이 상기 제1 분리 매질을 통과하는 부피 유량의 0.9배 이하인 것을 특징으로 한다.
통상적으로, 본 발명의 장치는 이온 크로마토그래피 방법, 및 액체 샘플 내의 양전하 및 음전하 중 하나의 전하를 가지는 이온성 화학종을 분리하기 위한 2개의 이온 분리기, 통상적으로는 크로마토그래피 컬럼을 포함하는 장치에 관한 것이다. 밸브는 상기 2개의 분리기 사이에 배치된다. 2개의 분리기는 동일한 타입일 수 있으며, 통상적으로, 이온성 화학종 분리 매질을 포함하는 유통형 체임버(flowthrough chamber)를 한정하는 하우징을 포함한다. 가드 컬럼은 상기 분리 컬럼과 함께 포함될 수 있다. 간략하게 기술하기 위해, 예컨대, 종래의 충전된 베드(packed bed) 형태 또는 다공질의 모놀리스(monolith) 분리 매질 형태의 분리 매질을 포함하는 상기 분리기를 컬럼 또는 크로마토그래피 컬럼이라 칭한다.
후술하는 바와 같이, 상시 시스템의 요소, 예를 들면, 샘플 루프 및 농축기, 크로마토그래피 컬럼은 항상 온라인상에 존재하는 것은 아니다. 이를테면, 상기 밸브는, 상기 농축기에 관심 대상 샘플 이온이 로딩되도록 하는 한편, 상기 로딩 위치에서 상기 농축기로부터의 유출물(effluent)을 폐기처로 이송하되, 상기 유출물이 제2 컬럼으로 이송되지는 않도록 하는 위치에 배치된다. 그럼에도 불구하고, 상기 크로마토그래피 컬럼들 사이에, 적어도 하나의 밸브 방식으로, 유체 소통성을 제공할 수 있는 밸브를 가지는 시스템을, 2개의 컬럼 사이에 배치된 밸브라고 칭한다.
2개의 직렬 이온 분리기를 가지는 시스템은 2차원 시스템이라 일컫는다. 1차원은 제1 크로마토그래피 컬럼 및 그와 관련된 임의의 튜빙(tubing), 및 상기 제1 컬럼으로부터는 하류(downstream)에 배치되지만, 제2 컬럼으로부터는 상류(upstream)에 배치되는 검출기 및 서프레서와 같은 기타 장치를 포함한다. 2차원은 관심 대상 이온의 제2 분리 공정을 수행하는 데 사용되는 제2 컬럼을 일컫는다. 2차원을 사용하는 경우에, 2차원은 농축 컬럼을 포함한다. 서프레서 방식의 크로마토그래피를 수행하는 경우에, 상기 시스템은 상기 크로마토그래피 컬럼으로부터 하류에 배치된 서프레서, 및 관심 대상인 이온성 화학종을 검출하기 위한 검출기를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 구현예를 도시한 도면이다. 용리액을 상기 1차원으로 유동시키기 위해, 펌프(20)에 의해 인가된 압력하에 용리액이 공급원(도시되지 않음)으로부터 공급된다. 용리액은 라인 내에서, 주입 루프(24)가 장착된 주입 밸브(22)로 흐른다. 상기 주입 루프는 큰 부피를 가지지만, 특히 미량 이온의 분석에 바람직하다. 내경(inner diameter)이 4 ㎛인 컬럼에 있어서 상기 1차원의 바람직한 대형 주입 루프 크기는 통상적으로 약 1 ㎕ 내지 20 mL이고, 바람직하게는 10 ㎕ 내지 4 mL, 또는 100 ㎕ 내지 2 mL이다. 큰 내경 또는 작은 내경의 컬럼의 경우에, 바람직한 주입 루프 크기는 상기 컬럼의 부피에 비례하여 증가 또는 감소한다.
상기 샘플은 오토 샘플러(52)(예컨대, Dionex Corporation에서 공급하는 AS40 형태의 오토 샘플러)에 의해 루프(24) 내로 바람직하게 주입되어, 루프 로딩 위치에 루프(24)가 로딩된다. 상기 루프를 로딩하는 데 필요한 과량의 샘플은 라인(54) 내에서 폐기물로 전환된다. 밸브(22)가 상기 루프 로딩 위치에 존재하는 동안, 상기 용리액은 상기 루프를 우회하여, 분석용 컬럼(26) 내로 직접 흐른다. 통상적으로, 상기 분석용 컬럼은, 양전하 및 음전하 중 하나의 전하를 가지는 용리액 스트림 중의 이온성 화학종을 분리하기 위한 이온 분리 매질을 포함하는 유통형 체임버를 한정하는 하우징을 포함하는 크로마토그래피 컬럼이다. 분리기(26) 중의 분리 매질이 음이온 교환 물질로 이루어진 경우에, 상기 시스템은 우선적으로 음이온에 대해 기술된다. 상기 매질은 크로마토그래피에 사용되는 것과 같은 임의의 이온 분리 물질, 예컨대, 종래의 크로마토그래피 컬럼에 사용되는 이온 교환 수지 입자가 충전된 베드(packed bed), 라텍스 조합된 이온 교환 입자, 상기 물질을 통한 다공질 유통 경로를 가지는 이온 교환 물질의 모놀리스 등일 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 서프레서(28)는 1차원에 사용되며, 컬럼(26)과 검출기(30) 사이에 배치된다. 서프레서를 사용하는 경우에, 상기 시스템의 나머지 요소, 특히 농축 컬럼(34)으로부터의 배압(back pressure)의 조절이 가능한 것이라면, 임의의 이온 크로마토그래피 서프레서를 사용할 수 있다.
1차원의 로딩 조작시, 상기 샘플 용액은 이온 분리 컬럼(26)을 통해 흐르며, 이온 분리 컬럼에서는 상기 샘플 이온이 분리되어, 선택적 서프레서(28) 내로 유도화된다. 도시된 바와 같이, 서프레서(28)는 막 서프레서(membrane suppressor) 타입의 서프레서이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 막 서프레서는 샌드위치형 막 서프레서, 예컨대, 미국특허 제5,352,360호에 기재된 바와 같은 막 서프레서이며, 여기서, 샘플 용액은, 상기 서프레서 내의 샘플 흐름 채널의 양측에 배치되는, 측면의 재생제 흐름 채널을 한정하는 이온 교환막에 의해 양측이 둘러싸인 중앙의 액체 샘플 흐름 채널을 통해 흐른다. 전술한 '360호 특허의 서프레서에서와 마찬가지로, 검출기(30)의 용액 하류는 상기 서프레서의 재생제 흐름 채널을 통해 재순환된다. 본 발명에는 서프레서로서, 종래의 적절한 서프레서가 사용될 수 있다.
서프레서(28)의 액체 샘플 흐름 채널(도시되지 않음)로부터 유출된 유출물은 검출기(30), 통상적으로는 이온 전도도 검출기를 통해, 상기 검출기로부터 밸브(32)로 흐른다. 루프(24)를 로딩하는 동안, 밸브(32)는, 검출기(30)로부터 유출된 액체가 농축 컬럼(34)을 우회하여, 서프레서(28)의 재생제 흐름 채널(도시되지 않음)로 다시 수송된 다음, 라인(48) 내 폐기물로 흐르게 되도록 하는 방식으로 조작된다. 관심 대상인 샘플 이온 피크를 포함하는 흐름 세그먼트(flow segment)를 농축시키도록 상기 밸브가 스위칭될 때까지, 상기 흐름은 상기 농축 컬럼을 우회한다.
루프(24)가 로딩된 후에는 밸브(22)는 주입 위치로 스위칭된다. 이 위치에서 용리액은 펌프(20)에 의해 루프(24)를 통해 펌핑되어, 1차원 이온 분리를 위한 분석용 컬럼(26) 내로 상기 샘플을 수송한다.
도시된 시스템은 1차원에서의 서프레서를 포함하는 크로마토그래피용 시스템으로서, 컬럼(26)으로부터의 유출물은, 종래의 이온 크로마토그래피의 서프레서에서와 같이, 상기 용리액의 전해질을 약하게 해리된 형태로 서프레싱하는 서프레서(28)를 통해 흐른다. 상기 시스템은 1차원 또는 2차원에서의 서프레서를 포함하지 않는 크로마토그래피에도 적용 가능하다. 그런 다음, 서프레서(28)의 샘플 흐름 채널의 서프레싱된 유출물은, 관심 대상 이온성 화학종을 검출하는 검출기(30)로 흐른다. 이온 전도도 검출기 또는 기타 선택적 검출기에서는 검출에 의해 이온 크로마토그래프가 얻어진다. 선택적 검출기(30)에 의해 검출을 수행함으로써, 관심 대상인 세그먼트를 규명하고, 상기 관심 대상 세그먼트를 다음 차원으로 이송할 수 있다.
루프(24) 내 샘플의 로딩을 수행하는 동안, 밸브(32)는 주입 위치에 위치하는 것이 바람직하며, 농축 컬럼(34)은 검출기(30)로부터의 유출물 흐름으로 우회되고, 상기 검출기(30)로부터의 유출물 흐름은 밸브(32)로부터 흘러나와, 서프레서(28)로 이송되어, 재생액(regenerant solution)으로서 작용한다. 상기 주입 단계를 수행하는 동안, 검출기(30)로부터의 서프레싱된 용리액 스트림은 농축 컬럼(34)을 통해 이송되어, 관심 이온들을 포커싱한다. 농축 컬럼(34)으로부터 흐르는 유출물은 다시 서프레서(28)로 이송되어, 재생액으로서 작용한다. 선택적 가스 제거 장치(도시되지 않음)(예컨대, 상표명 CRD로서 Dionex Corporation에서 시판하는 형태의 가스 제거 장치, 2004년 8월 23일자로 출원된 미국특허출원 일련번호 10/924,236호에 기재)는 셀(30)과 농축 컬럼(34) 사이에 위치하여, 전술한 포커싱 단계를 수행하기 전에 상기 서프레싱된 용리액 스트림으로부터 이산화탄소와 같은 가스를 제거할 수 있다.
밸브(32)가 주입 위치로 스위칭되면, 2차원 펌프(25)로부터 가해지는 압력하에 용리액이 농축 컬럼(34)을 통해 이송되고, 제2 단계 분리가 수행되는 2차 분석용 (크로마토그래피) 컬럼(38)으로 흐르는 유동 용리액 중의 관심 대상 화학종이 용리된다. 서프레서 방식의 이온 크로마토그래피를 수행하는 경우에, 상기 용리액 중의 관심 대상인 분리된 이온의 유출물은 서프레서(40)로 이송되고, 서프레서(40)에서 상기 용리액이 서프레싱되고, 검출기(30)와 동일한 타입일 수 있는 검출기 셀(42)에 의해 상기 관심 대상 이온이 검출된다. 이 경우, 상기 서프레서는 서프레서(28)과 동일한 타입의 막 서프레서일 수 있다. 상기 셀 유출물은 서프레서(42) 내로 다시 이송되어, 재생제 스트림으로서 상기 재생제 흐름 채널 내로 이송되고, 라인(50) 내 폐기처로 이송된다. 서프레서(28) 대신에 종래의 서프레서를 사용할 수 있다.
본 발명의 일면에 따르면, 상기 샘플 이온은 상기 1차원 분리 컬럼(26)에 적절한 유속으로, 상기 1차원 내에서 매트릭스 이온(상기 샘플 이온과 동일한 전하를 띰)과 함께 분석된다. 예를 들면, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 분리된 컬럼은 내경이 4 ㎜인 표준 보어(bore) 크로마토그래피 컬럼이다. 그러나, 그 밖의 사이즈 및 형태의 컬럼을 사용할 수 있다. 예컨대, 컬럼(26)은 모세관(예를 들면, 내경 0.01 ㎜ 내지 0.1 ㎜)일 수 있으며, 또는 0.01 ㎜ 내지 10 ㎜와 같은 다른 직경을 가질 수 있다. 컬럼(26 및 38)의 절대적 크기는 다양할 수 있다. 그러나, 본 발명의 일면은 1차 컬럼에 대한 2차 컬럼의 부피, 흐름 방향에 수직한 단면적, 및/또는 부피 유량의 감소에 관한 것이다.
2차원에서는 상기 1차원에서 분리된 분석물이 선택적으로 농축되고, 농축 컬럼(34)에 보유된다. 컬럼(34)은 이온 교환 입자들이 충전된 베드를 포함하는, 상표명 TAC-LP1로서 시판되는 종래의 컬럼(Dionex Corporation에서 시판)과 같은 형태의 것일 수 있다.
이온성 화학종 농축 컬럼의 기능은 이온을 농축하는 것이다. 반면에, 크로마토그래피 컬럼은 우선적으로 이온성 화학종을 분리하도록 고안된다. 화학종의 분리 공정에서 상기 크로마토그래피 컬럼은 샘플 영역을 희석시킨다. 이와 관련하여, 상기 크로마토그래피 컬럼은 분석물의 포커싱을 목적으로 하는 농축 컬럼과는 달리 희석제로서 작용한다. 조작시, 상기 농축 컬럼은 관심 대상 이온을 한 방향으로 포커싱하여, 상기 관심 대상 이온이 그 역방향으로 컬럼 외부로 용리되어, 샤프하고 분리되지 않은 포커싱된 샘플 슬러그를 생성하도록 한다. 그런 다음, 분리되지 않은 샘플 영역은 추가적인 분리를 위해 상기 크로마토그래피 컬럼내로 전환된다. 상기 용리 단계는 상기 농축 단계와 역방향으로 수행되는 것이 바람직하기 때문에, 상기 농축 컬럼이 관심 대상인 화학종을 농축하기에 적절한 용량을 가지는 것이라면, 상기 농축 컬럼의 부피는 중요하지 않다. 통상적으로, 상기 농축 컬럼의 용량은 1 ueqv/컬럼 내지 약 30 ueqv/컬럼으로 다양하다. 고농도의 샘플 이온에는 고용량의 농축 컬럼이 필요하다. 상기 농축 컬럼의 배압은, 오토샘플러와 같은 샘플 공급 장치의 압력 요건의 함수로서 최적화될 수 있다. 감압성 샘플 공급 펌프 또는 오토 샘플러 펌프로부터 높은 유속에서 샘플을 공급하는 경우에는 저배압 농축기가 바람직하다.
상기 농축 컬럼은, 크로마토그래피에 사용되는 물질과 같은, 임의의 이온 분리 물질일 수 있는 매질, 예컨대, 종래의 크로마토그래피 컬럼, 코어 이온 교환 수지 입자의 외부에 라텍스 조합된 이온 교환 입자, 물질을 통한 다공질 유통 경로를 가지는 이온 교환 물질의 모놀리스 등을 포함한다.
관심 대상인 포커싱된 분석물을 펌프(36)로부터 상기 용리액에 의해 농축 컬럼(34) 외부로 용리하고, 상기 2차원 분리기 컬럼(38), 통상적으로는 분리 컬럼(26)과 동일한 통상적 형태의 2차원 분리기 컬럼을 이용하여 분리한다.
농축 컬럼(34)은 2차원에서의 분석을 위한 관심 대상 샘플 이온을 사전농축하는 기능을 한다. 컬럼은 관심 대상 화학종을 농축하기에 적절한 용량을 가져야 하고, 및/또는 상기 매트릭스 이온에 비해 상기 관심 대상 이온에 대한 선택도가 높아야 한다. 사전 농축 단계를 수행하는 동안, 매트릭스 이온을 더 제거하고, 관심 대상 분석물을 정량 분석하기 위해서, 상기 분석 시스템에 세정 단계를 병행할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 2차원 분리기 컬럼(38)은 분리 매질을 포함하며, 상기 1차 컬럼보다 낮은 단면적 및/또는 부피를 가지는 체임버를 포함한다. 환형의 치수(circular dimension)를 가지는 컬럼의 경우에, 낮은 단면적은 낮은 내경을 가지는 컬럼을 의미하는 한편, 상기 컬럼 부피가 작다는 것을 의미한다. 유사 컬럼 내경을 가지는 2차원 컬럼의 경우에, 컬럼 길이가 1차원 컬럼보다 짧다면, 부피가 작을 수 있다. 본 발명의 특정 구현예에 따르면, 상기 2차원 분리기는 상기 1차 컬럼(36)과 동일한 선속도(L)(㎝)/t(min)로 조작된다. 이 구현예에 따르면, 농도에 민감한 검출기를 이용하여 관심 대상의 피크에 대한 향상된 감도, 및 관심 대상 화학종의 향상된 검출도를 얻을 수 있다. 상기 컬럼 단면적이 작은 경우에는 상기 2차 컬럼을 상기 1차 컬럼과 동일한 선속도에서 조작하기 위하여, 상기 2차 컬럼은 낮은 유속으로 조작해야 한다. 낮은 유속은 분리된 분석물의 낮은 희석도를 의미한다. 아울러, 상기 분석물 피크는 낮은 유속에서 상기 검출기 셀을 통해 이동하기 때문에, 피크 반응성이 증가한다. 따라서, 전도도 또는 UV 검출기와 같은 농도 민감성 검출기를 이용하여 낮은 유속으로 사용하는 경우에 높은 감도가 관찰된다. 상기 분석물의 질량은 불변하기 때문에, 질량 민감성 검출기를 사용하는 경우에는 감도상의 변화가 최소로 나타난다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 2차원 컬럼을 통과하는 부피 유량은 상기 1차원 컬럼을 통과하는 유속의 90% 이하이고, 바람직하게는 80% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 또는 그 미만 수치의 이하이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 2차원 컬럼 체임버의 부피는 상기 1차원 컬럼 체임버 부피의 90% 이하이고, 바람직하게는 80% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하 또는 그 미만 수치의 이하이다. 본 명세서에 정의된 바와 같이, 상기 체임버는 상기 분리 매질을 한정하는 체임버의 일부이다. 상기 체임버가 완전히 충전된 경우에는 상기 체임버 부피는 실질적으로 동일하지만, 상기 체임버가 부분적으로 충전된 경우에는 상기 체임버 부피는 상기 매질과 접하는 체임버의 일부를 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 제2 체임버의 단면적은 상기 제1 체임버의 단면적의 90% 이하이고, 바람직하게는 80% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하 또는 그 미만 수치의 이하이다.
본 발명의 2차원 접근법의 또 다른 이점은, 2차원 분리의 크로마토그래피 성능에 별다른 영향을 끼치지 않으면서, 1차원에서의 주입 부피가 증가될 수 있다는 점이다. 이는, 1차원이 상기 매트릭스를 전송하는 데 사용되는 반면, 상기 2차원은 상기 매트릭스 이온으로부터의 방해 없이, 상기 분석물을 선택적으로 농축 및 분리하는 데 사용되기 때문이다.
컬럼(26 및 38)은, 상기 분리 매질의 단면을 한정하는 통상적인 원형 단면을 가진다. 그러나, 기타 기하학적 형태를 사용할 수도 있다. 예컨대, 상기 분리 매질은 흐름을 횡단하는 비교적 직사각형의 체임버 또는 채널 형태로 정의될 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일면은, 분리기(26)의 부피 유량에 비해, 이온 교환 매질 및 분리기(38)를 통과하는 부피 유량을 저하시키는 것이다. 이렇게 함으로써, 관심 대상인 이온성 화학종의 검출도를 향상시킬 수 있으며, 농도 민감성 검출기를 이용하여, 관심 대상 피크의 감도를 향상시킬 수 있다. 이러한 접근 방법의 장점은, 상기 2차원에서의 크로마토그래피의 성능에 별다른 영향을 끼치지 않으면서, 상기 1차원에서의 주입 부피를 증가시킬 수 있다는 점이다.
상기 1차 분리 매질과 비교하여, 상기 2차 분리 매질에서의 동일 선속도(L)(㎝)/t(min)를 달성하기 위한 한 가지 방법은, 감소된 유속을 유지시키는 한편, 상기 1차 컬럼에 비해 상기 2차 분리 컬럼의 내부 단면적 및/또는 부피를 감소시키는 것이다. 상기 분리 매질의 단면 및 부피에 관한 접근법으로서, 상기 매질이 배치된 컬럼 내부의 부피 및 흐름에 수직한 컬럼의 단면을 이용할 수 있다. 횡단면적의 감소에 의해 부피 유량이 감소되도록 조정하기 위해서는 상기 2차 컬럼의 내부 단면적이 상기 1차 컬럼의 내부 단면적에 비해 0.9배 이하이고, 바람직하게는 0.8배 이하, 더욱 바람직하게는 0.5배 이하인 것이다. 예를 들면, 1 ml/min의 유속으로 조작되는 1차원에서의 4×250 ㎜ 컬럼의 경우에, 상기 2차원은 2×250 ml 컬럼을 이용하여 0.25 ml/min에서 조작될 수 있다. 이러한 조합에 의해 선속이 유지되는 한편, 1차원에 비해 2차원에서의 감도가 4배 향상될 것으로 예상된다. 상기 시스템은 상기 매트릭스 성분을 최소화하기 위한 수단을 제공함과 아울러, 관심 대상 이온에 대한 검출 선택도를 향상시킨다.
실린더형 컬럼의 경우에, 1차 컬럼의 내경은 약 0.01 ㎜ 내지 10 ㎜인 것이 적절하고, 더욱 바람직하게는 1 ㎜ 내지 9 ㎜, 가장 바람직하게는 2 ㎜ 내지 4 ㎜이다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 2차원은 상기 1차원과 길이가 동일하지만, 내경은 보다 작다. 이러한 접근법에서, 상기 2차원에서의 바람직한 컬럼 내경은 0.01 ㎜ 내지 9 ㎜이고, 더욱 바람직하게는 0.025 ㎜ 내지 2 ㎜, 가장 바람직하게는 0.5 ㎜ 내지 2 ㎜이다.
전술한 접근법에서는 상기 1차 컬럼과 상기 2차 컬럼을 통과하는 선속도가 유사하다고 가정한다. 그러나, 상기 2 컬럼 내 액체에 대해서 개별적인 펌프를 사용하여, 상기 1차 컬럼 및 2차 컬럼 각각의 차원을 변화시키지 않으면서, 상기 2차 컬럼 내 부피 유량을 상기 1차 컬럼의 부피 유량에 비해 감소시킬 수 있다. 또한, 상대적 컬럼 차원 및 선형 유속의 파라미터상의 변화 조합을 이용하여, 검출도의 바람직한 향상 및 관심 대상 피크의 향상된 감도를 달성할 수 있다. 아울러, 상기 1차원에서의 흐름을 분리하고, 분리된 흐름을 상기 2차원 분리기 내로 전송할 수 있다.
1차원 분리기 컬럼(26)에서는, 2차원에서의 분리를 수행하기 전에 분리 및 제거될 수 있는, 상기 분석물 이온과 동일한 전하를 띠는 높은 이온 강도 매트릭스 이온의 분리 및 제거를 위하여, 비교적 고용량의 분리 매질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 내경이 4 ㎜인 분리 컬럼의 경우에, 상기 컬럼의 적절한 용량 범위는 1∼1,000 μeqv/컬럼이고, 바람직하게는 100∼400 μeqv/컬럼이고, 가장 바람직하게는 약 150∼350 μeqv/컬럼이다. 상기 용량은 관심 대상인 분석물 이온의 분석을 방해할 수 있는 매트릭스 이온의 예상 농도와 관련이 있다. 상기 용량은 고용량 분리 매질을 사용함으로써, 또는 상기 컬럼의 부피를 조정함으로써, 또는 이들 두 가지 방법에 모두에 의해 조정될 수 있다.
상기 매트릭스 이온보다 관심 대상 분석물을 우선적으로 보유하는 컬럼 화학물질을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 퍼클로레이트 분석을 수행하는 동안에, 분리시, Dionex Corporation AS16 컬럼의 상은 매트릭스 이온보다 퍼클로레이트에 대한 선택도가 높기 때문에, 상기 컬럼을 사용한다. 상기 매트릭스 이온 농도가 상기 컬럼 용량을 초과하는 경우에는, 상기 매트릭스 이온을 감소시키기 위한 샘플 전처리를 수행할 수 있다. 사전 농축 컬럼에 관해 설명하면, 상기 사전 농축 컬럼은 관심 대상 화학종을 농축하고, 및/또는 관심 대상 분석물에 대한 높은 선택도를 나타내기에 적절한 용량을 가져야 한다. 매트릭스 이온의 추가적인 제거를 촉진하고, 관심 대상 분석물의 머무름을 유지시키며, 정량 분석을 촉진하기 위해서, 상기 농축 단계에 임의의 추가적인 세정 단계를 병행할 수 있다.
상기 1차원(도시되지 않음)의 다른 구현예에 따르면, 상기 2차원으로 이동되는 농축 컬럼(34) 대신에 대형 루프를 사용한다. 상기 대형 루프를 사용함으로써, 관심 대상인 이온의 2차원으로의 선택적 이동이 촉진된다. 상기 루프는 관심 대상의 샘플 영역을 유지시킬 수 있으며, 상기 샘플 영역을 2차원으로 이송한다. 전술한 구현예에 따르면, 농축 컬럼(34) 대신에 샘플 루프, 예컨대, 루프(24)와 동일한 형태의 샘플 루프를 사용할 수 있다.
선택적으로, 사전 농축된 컬럼(도시되지 않음)(예컨대, 농축기(34)와 동일한 형태의 컬럼)은, 상기 컬럼이 관심 대상인 이온성 화학종을 농축하고 및/또는 상기 매트릭스 이온보다 상기 관심 대상 분석물에 대해서 높은 선택도를 나타내기에 적절한 용량을 가지는 것이라면, 상기 1차원 내의 컬럼(26)에 앞서, 상기 샘플 주입 루프 대신에 사용될 수 있다. 매트릭스 이온의 추가적 제거를 촉진하고, 관심 대상 이온의 머무름을 지속시키고, 정량 분석을 촉진하기 위하여, 상기 사전 농축 단계에 임의의 추가적 세정 단계를 병행할 수 있다.
전술한 바와 같이, 밸브(32)는 상기 1차원과 상기 2차원 사이에 배치된다. 상기 1차원과 상기 2차원 각각의 분리시, 다양한 단계가 수행되기 때문에, 상기 1차원과 상기 2차원은 반드시 유체 소통하는 것은 아니다. 그러나, 본 명세서에 기재된 바와 같이, 상기 2개의 컬럼 사이의 밸브의 특징은 경우에 따라서, 분석 사이클에 있어서 경우에 따라서는, 밸브(32)는, 샘플이 상기 1차원으로부터 상기 2차원으로, 바람직하게는 상기 2개의 차원들 사이에 배치된 농축 장치를 사용하여, 흐르도록 하는 세팅을 가지는 것을 의미한다.
상기 1차원에서의 샘플 주입을 허용하고, 상기 1차원 분리 스트림으로부터의 부피 세그먼트를 컷팅할 수 있고, 상기 2차원으로의 이송이 가능한 표준 크로마토그래피 밸브를 포함하는 다양한 밸브는 본 발명에 적절할 수 있다. 바람직한 밸브로서는 Dionex Corporation에서 시판하는 것과 같은 6 및 10 포트 형태를 포함한다. 상기 밸브의 액체 접촉부는 PEEK로 제조된 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 밸브(32)에 의해 제어되는 농축 컬럼(34)은 상기 1차원과 상기 2차원 사이에 배치된다. 상기 샘플은 상기 1차원에 로딩되고, 컷 부피는 상기 2차원으로 이송된다. 본 명세서에 기재된 바와 같이, "컷 부피"란, 1차원 내 컬럼(26)으로부터 농축 컬럼(34), 및 궁극적으로는 추가적인 분석을 위해 상기 2차원으로 전송되는 부피를 의미한다. 바람직한 컷 부피는 주어진 적용 유속에서의 시간으로 표시될 수 있다. 바람직하기로는, 상기 컷 부피는 0.01∼20분이며, 바람직하게는 0.2∼5분, 가장 바람직하게는 약 2∼4분이다. 상기 컷 부피는 주어진 목표 분석물에 대해 선택되고, 다양한 농도의 매트릭스 이온의 존재하에 상기 분석물에 대해 최적화된다. 큰 컷 부피는 상기 매트릭스 이온의 대형 부분을 2차원 내로 전송할 수 있기 때문에, 작은 컷 부피를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 컷 부피는, 고농도의 매트릭스 이온의 존재 및 부재하에 표준을 수행함으로써 유도될 수 있고, 관심 대상인 피크에 대한 최대 피크 반응 회수율을 얻기 위해 컷 시간 윈도우를 최적화할 수 있다.
서프레서를 포함하는 이온 크로마토그래피에서, 서프레서(40)는 2차원내에 사용된다. 도시된 바와 같이, 서프레서(40)는, 검출기(28)와 동일한 막 서프레서 타입일 수 있으며, 상기 서프레서에서는 검출기(42)로부터의 유출물이 상기 서프레서의 재생제 흐름 채널 중의 재생액으로서 사용된다. 서프레서(40)는 농축 컬럼(34)으로의 공급을 상기 배압의 제한에 의해서 강제적으로 수행시키지는 않는다.
하나 이상의 컷 부피 세그먼트는 2차원에서의 분석 또는 추가적인 차원에서의 분석을 위해 전송될 수 있다. 적절한 밸브 스킴을 사용함으로써, 상기 농축 컬럼을 사용하여, 관심 대상의 모든 피크를 선택적으로 캡쳐하는 한편, 상기 매트릭스 이온을 폐기물로 전송할 수 있다. 또한, 상기 제2 컬럼의 차원보다 감소된 유사한 차원을 가지는 제2 밸브 및 제3 분리기 컬럼을 사용하고, 제3 서프레서 및 검출기를 사용함으로써, 3차원을 이용할 수 있다. 2차원 이상에서의 분석에 있어서, 상기 3차원 또는 그 이상의 차원에서의 컬럼은 상기 1차원보다 낮은 부피 유량을 가지는 것이 바람직하며, 상기 1차원과 동일한 선형 유속에서 조작되는 것이 바람직하다.
상기 이온 크로마토그래피 연결에 사용되는 도관은 상기 컬럼의 차원에 따라 좌우된다. 예를 들면, 0.01 인치 id 튜빙은 통상적으로 4 내지 9 ㎜ 컬럼 적용시에 사용된다. 마찬가지로, 0.005 인치 튜빙은 3 ㎜ 컬럼 적용시에 사용되고, 0.003 인치 id 튜빙은 1 ㎜ 내경 컬럼 적용시에 사용된다. 큰 보어의 튜빙에 의해 큰 밴드 분산도가 얻어질 수 있기 때문에, 낮은 내경의 컬럼에 있어서는 보다 낮은 내경의 튜빙을 사용하는 것이 바람직하다. 높은 밴드 분산도는 예상되는 감도 수득을 오프셋(offset)할 수 있기 때문에, 상기 2차 컬럼 치수 및 유속의 스케일을 감소시키는 경우에, 연결 튜빙의 치수를 감소시키는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 소정의 분리를 위해 지연 부피가 최소화되도록, 상기 도관 및 기타 크로마토그래피 성분의 스케일을 비례적으로 감소시키는 한, 상기 2개의 컬럼은 동일 선형 유속에서 조작되는 것이 바람직하다. 동일한 선형 유속을 사용함으로써, 관심 대상 화학종의 희석도를 낮출 수 있고, 농도 민감성 검출기로부터의 높은 반응성을 얻을 수 있기 때문에, 높은 감도가 얻어지므로 바람직하다.
상기 1차원의 유속과 상기 2차원의 유속 간의 바람직한 조작 유속비(본 명세서에서 F로서 표기함)는 광범위하며, 예를 들면, 1 내지 200,000을 초과하는 범위, 또는 그 이상일 수 있다. 감도 향상은 상기 F 비에 실질적으로 비례한다. 우수한 감도 향상은, 최소량의 매트릭스 이온을 이용하여, 관심 대상 화학종을 1차원으로부터 2차원으로 선택적으로 전송함에 의해, 상기 매트릭스 이온 또는 매트릭스 이온의 영향을 제거 또는 최소화함으로써, 관심 대상 화학종에 있어서 실현될 수 있다. 주어진 용도에서의 컷 부피를 최적화함으로써, 우수한 회수율이 얻어질 수 있다. 예를 들면, 상기 1차원 컬럼이 1 ml/min에서 조작되는 4 ㎜ id 컬럼이고, 상기 2차원 컬럼이 0.05 ml/min에서 조작되는 1 ㎜ id 컬럼인 경우에, 감도 향상은 20배 차수일 수 있고, 조작 유속 비에 의해 정의된다. 이러한 수준의 감도에 의해 매트릭스 이온의 존재하에서 극미량 성분의 검출이 가능하다.
매트릭스 이온의 농도는 샘플 공급원에 따라서 다양한 범위로 존재할 수 있다. 따라서, 매트릭스 이온의 농도는 상기 분석물 농도의 5 내지 10배 수준의 저농도부터 1012배 수준의 고농도일 수 있다. 예를 들면, 우물물(well water)은 106×분석물 이온 수준 농도의 매트릭스 이온을 가질 수 있다.
검출기(30 및 42)는 임의의 종래의 타입의 것일 수 있다. 예를 들면, 전도도, 전류측정 UV, 형광, 분광계 또는 기타 형태의 검출기와 같은 농도 민감성 검출기의 경우에는 감도가 향상될 수 있다. 관심 대상 분석물의 검출을 촉진하기 위하여, 2차원 분리를 수행한 후에 관심 대상 분석물을 대상으로 용리후 유도체화(post-column derivatization) 반응을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예(도시되지 않음)에 따르면, 1차원으로부터의 관심 대상의 컷 부피는 도 2에 도시된 바와 같은 3차원으로 직접 이송된다. 이 구현예에서는 상기 농축 컬럼은 사용되지 않으며, 상기 컷 부피를 상기 제2 분리기 컬럼(38)으로 이송하기 위해 밸브(32)가 사용된다. 상기 샘플은 전술한 바와 같이 로딩되고, 컬럼(26) 내에서 분리된다. 전환 밸브(32)의 로딩 단계를 수행하는 동안, 관심 대상의 컷 부피 또는 세그먼트를 2차원 컬럼(38) 내로 전환시키고, 이렇게 하는 동안, 펌프(36)로부터의 흐름은 재생제 흐름으로서 서프레서(28) 내로 이송된다. 전환 밸브(32)의 주입 단계에서, 펌프(36)로부터의 흐름은 컬럼(38)으로 재유도화되며, 전술한 바와 마찬가지로, 매트릭스 이온으로부터의 방해없이 분리가 수행된다. 기재된 구현예에서와 같이, 상기 2차원은 상기 1차원보다 낮은 부피 유량을 가지며, 동일한 선형 유속으로 조작되는 것이 바람직하고, 본 발명에서와 같은 이러한 장치에 의해 향상된 감도가 얻어진다. 상기 구현예에서, 서프레서가 1차원에 사용되는 경우에, 상기 서프레서는 상기 2차원으로부터의 배압을 조절할 수 있다. 상기 서프레서는 상기 1차원 또는 상기 2차원내에서 제거될 수 있다.
도 3에 도시된 다른 구현예에 따르면, 본 발명은 단일 펌프, 및 상기 1차원과 상기 2차원 사이에서의 스위칭을 위한 컬럼 스위칭 밸브로 이루어진 단일 시스템을 사용하여 수행될 수 있다. 이러한 장치에서는 오로지 하나의 펌프(20)를 사용한다. 상기 펌프로부터의 흐름은 밸브 위치의 전환에 의해 스위칭 밸브(60)를 거쳐, 상기 1차원 컬럼(26) 또는 2차원 컬럼(38)로 유도화될 수 있다. 이러한 장치에서, 상기 샘플은 위에서 논의한 바와 같은 밸브(22)를 사용하여 주입되고, 컬럼(26) 내에서 분리가 수행된다. 관심 대상의 컷 부피는 컬럼(38)내로 이송된다. 그런 다음, 1차원 분리에서보다 보다 낮은 부피 유량에서, 그리고 바람직하게는 동일한 선형 유속으로 조작되는 펌프(20)를 사용하여 펌핑함으로써, 컬럼(38)내에 머무르는 상기 샘플이 분석된다. 본 발명의 장치를 사용함으로써, 관심 대상의 피크에 대한 향상된 감도를 얻을 수 있다. 본 발명은, 상기 시스템을 수동적으로 재배관하고, 상기 2개의 차원들 사이의 흐름을 유도화함으로써 수행될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 카르보네이트 또는 바이카르보네이트 용리액을 사용하는 경우에, 상기 컷 부피 내의 상기 서프레싱된 용리액으로부터 유래된 잔류 배경값(residual background)은 전술한 농축 단계를 수행하기 전에 제거될 수 있다. 서프레션을 수행한 후에 잔류 탄산은 약하게 해리되며, 관심 대상 화학종을 상기 농축 컬럼 외부로 용리시킬 수 있다. 이산화탄소의 제거는 상표명 CRD(Dionex Corporation에서 시판)와 같은 가스 투과성 막을 포함하는 장치에 의해 달성될 수 있다.
탄산은 바이카르보네이트 음이온으로 약하게 해리되고, 사전 농축을 수행하는 동안 고농도에서 용리액으로 작용할 수 있기 때문에, 관심 대상 분석물의 불량한 회수가 유발될 수 있다. 상기 농축 컬럼 앞에 상기 CTD 장치를 배치함으로써, 상기 컷 부피로부터 CO2를 제거할 수 있고, 이로써, 상기 분석물을 지배적으로 물 백그라운드(water background) 중에 농축시킬 수 있다. 하이드록사이드 용리액의 존재하의 기타 용도에 있어서, 높은 수준의 CO2는 상기 사전 농축 단계 또는 상기 2차원 분리 단계를 방해할 수 있다. 이러한 조건하에서는 CRD 유사 장치가 필요할 수 있다. 본 발명의 구현예에서는 CRD 유사 장치 역시, 암모니아와 같은 기타 휘발성 화학종을 제거하기에 적절하다.
도 4에는, Dionex Corporation에서 시판하며, 미국특허 제6,225,129호에 기재된 형태와 같은 용리액 발생기 모듈(56 및 58)(도시되지 않음)을 사용하는 본 발명의 2차원의 또 다른 구현예가 도시되어 있다. 도 1과 도 4의 구현예에서 동일 부분에 대해서는 동일한 번호로 표시한다. 펌프(20 및 36)는 용리액 발생기 모듈(56 및 58)을 통해서 물, 바람직하게는 탈이온수를 펌핑하는 데 사용되며, 용리액 발생 카트릿지(도시되지 않음), 및 용리액을 정제하기 위한 연속 재생된 트랩 컬럼(상표명 CRTC로서 시판됨)을 포함한다. 모듈(56 및 58)로부터의 정제된 용리액은, 전해 가스를 제거하기 위한, 전술한 바와 같은 형태의 기체제거 모듈(도시되지 않음)을 통해 이송될 수 있다. 상기 용리액은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 용리액 발생 카트릿지(56)를 빠져나와, 각각의 주입 밸브(22 및 32)를 통해 이송된다. 각각의 성분들의 배관 및 기술과 관련하여 그 나머지는, 서프레서(40)로부터의 서프레서 폐기물을 용리액 발생 모듈(58)로 다시 전송하여, 상기 가스 제거 장치 및 용리액 발생기 가스 제거 모듈(도시되지 않음)을 통해 흐르는 재생 스트림에 물을 공급하는 것을 제외하고는, 도 1에 대해 설명한 부분과 유사하다. 그런 다음, 상기 폐기물 스트림은 라인(48 및 50)을 통해 폐기물로 이송된다.
농축 컬럼을 사용하는 도 1 및 도 4의 바람직한 구현예의 조작시, 관심 대상 분석물은 1차원으로부터 농축 컬럼(32)내로 이송된다. 상기 2차원 컬럼은 낮은 부피를 가지며, 바람직하게는 상기 1차원 컬럼과 동일한 선형 유속에서 수행된다.
도 1 및 도 4의 시스템은 재순환 방식의 조작을 도시한 것이다. 그러나, 바람직한 경우라면, 외부수 방식(external water mode), 즉, 외부 공급원으로부터의 물을 상기 서프레서 및 가스 제거 장치의 재생액 스트림으로서 사용하는 방식으로 조작될 수 있다.
도 1 내지 도 4는 본 발명의 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5, 도 6, 도 8 및 도 10은, 종래의 방법에 따른 크로마토그램을 도시한 도면이다.
도 7, 도 9, 도 11 및 도 12는, 본 발명의 방법에 따른 크로마토그램을 도시한 도면이다.
이하, 서로 다른 비제한적 실시예를 들어, 본 발명에 대해 상세하게 설명한다.
(실시예 1)
본 실시예는, 매트릭스 이온의 존재하에서의 브로메이트 분석 방법에 있어서 의 종래 기술의 한계를 나타낸다. 본 실시예에서는, 시판되는 이온 크로마토그래프 시스템 ICS 3000(Dionex Corporation으로부터 입수)를 사용하였다. 상기 시스템의 1차원 컬럼은 하기와 같은 30℃에서 KOH 구배를 이용하여 조작되는 4 ㎜ AG19/AS19 컬럼이다.
Figure 112008027071717-pct00001
Figure 112008027071717-pct00002
본 실시예에서는 4 ㎜ ASRS Ultra II 서프레서를 사용하였으며, 상기 서프레서는 113 mA의 정전류하에 조작되었다. 또한, 500 ㎕ 주입 루프를 사용하였다. 상기 1차원 장치를 사용하여, 매트릭스 농도(NaCl 및 Na2SO4)가 상기 브로메이트 피크에 끼치는 영향에 대해 연구하였다. 도 5는, 각종 매트릭스 샘플을 사용하여 얻어진 크로마토그램의 오버레이(overlay)를 도시한 도면이다. 1로 표시된 피크는 브로메이트의 5 ppb 샘플이다. 상기 매트릭스 농도는 0부터 250 ppm까지 증가하였기 때문에, 상기 브로메이트 피크는 폭이 넓어졌고, 상기 피크의 적분이 용이하지 않음을 알 수 있다.
도 6은, 추가적인 매트릭스 이온가 추가되지 않은 경우(첨부도 B), 및 250 ppm의 클로라이드(피크 2) 및 설페이트(피크 3) 이온이 추가된 경우(첨부도 A)에 있어서의, 실시예 1에 기재된 조건을 이용하여 7종 음이온 스탠다드 P/N 56933(Dionex Corporation으로부터 입수)의 1000배 희석액과 함께 5 ppb 브로메이트 실시예를 도시한 도면이다. 이들 결과로부터, 상기 매트릭스 농도가 증가하였기 때문에, 브로메이트의 적분 및 측량이 용이하지 않다는 것을 다시 한 번 확인할 수 있다.
(실시예 2)
본 실시예에서는, 본 발명에 따라 상기 브로메이트 샘플을 분석하였다. 1차원 분리 조건은 실시예 1에 기재된 조건과 유사하다.
약 7.5 내지 9.5분(2 mls)의 컷 부피를 1차원 컬럼으로부터 TAC-ULP1 농축 컬럼 내로 이송하고, 하기와 같이 30℃에서 KOH 구배를 사용하여 0.25 ml/min에서 조작되는 2 ㎜ AG19 및 AS19 컬럼을 사용하여, 머무르는 이온을 상기 2차원내에서 분석하였다.
Figure 112008027071717-pct00003
2 ㎜ ASRS Ultra II 서프레서를 29 mA에서 사용하였다. 본 실시예에서는 도 6과 동일한 브로메이트 샘플(5 ppb의 브로메이트)을 사용하였다. 그 결과, 도 7에 도시한 바와 같이, 피크 형태에 아무런 영향 없이, 매트릭스 이온의 존재하에 브로메이트의 회수율이 우수한 것으로 확인되었다 (첨부도 A는 추가적인 매트릭스 이온의 존재하에서의 경우이고, 첨부도 B는 DI수에서의 경우).
(실시예 3)
하기 표는, 1차원에서의 반응수(reagent water) 중 5 ppb의 브로메이트의 피크 반응과 본 발명의 2차원에서의 피크 반응성을 비교한 것이다.
Figure 112008027071717-pct00004
전술한 실시예에서의 감도는 이론적으로 예견되는 바와 마찬가지로 약 4배 증가하였으며, 상기 1차원과 상기 2차원의 유속비 F에 비례하였다.
(실시예 4)
본 실시예는, 본 발명에 따른 실시예 2에서와 같은 조건을 이용하여, 매트릭스 농도가 브로메이트의 회수율에 미치는 영향에 관해 연구한 것이다.
다양한 매트릭스 농도(0 ppm 내지 250 ppm의 클로라이드 및 설페이트)에서 5 ppb의 브로메이트 이온의 회수율은 하기 표에 기재된 바와 같다:
Figure 112008027071717-pct00005
전술한 결과로부터, 본 발명의 방법에 의해 다양한 매트릭스 농도 하에서 우수한 회수율이 얻어진다는 것을 알 수 있다. 전술한 샘플들의 경우, 일관된 감도 향상이 관찰되었다.
(실시예 5)
본 실시예에서는 매트릭스 이온이 부재하는 경우, 및 1000 ppm의 클로라이드, 바이카르보네이트 및 설페이트 이온을 포함하는 매트릭스 이온이 존재하는 경우에 있어서, 대형 루프(4 ml 주입) 및 AG20 및 AS20 화학물질을 사용하여, 5 ppb의 퍼클로레이트의 1차원 분석을 수행하였다. 용리액으로서는 1 ml/min 유속의 35 mM KOH를 사용하였다. ASRS Ultra II 4 ㎜ 서프레서를 세트 전류 87 mA에서 사용 하였다. 그 결과(도 8)로부터, 대형 샘플 부피를 직접 주입하고, 상기 매트릭스가 존재하는 경우에는 퍼클로레이트의 불량한 회수율 및 피크 형태(첨부도 A에서 1이라고 표시된 피크)가 얻어진다는 것을 알 수 있다. 첨부도 B에는, 추가된 매트릭스 이온없이 분석한 경우의 퍼클로레이트 피크(1이라 표시된 피크)가 도시되어 있다.
(실시예 6)
본 실시예에서는 실시예 5로부터 얻은 샘플을 사용하여, 5 ppb 퍼클로레이트를 대상으로 본 발명에 따른 2차원 분석을 수행하였다. 상기 1차원 조건은 실시예 5에 기재된 조건과 유사하다. 본 발명에서와 같이, 19 내지 24 분(5 ml)의 컷 부피를 TAC-ULP1 농축 컬럼으로 이송한 다음, 상기 2차원에서 분석하였다. 60 mM KOH로 이루어진 용리액을 사용하며, 0.25 ml/min에서 조작되는 2 ㎜ AG20/AS20 컬럼을 사용하여, 2차원 분석을 수행하였다. 상기 2차원에서 ASRS Ultra II 2 ㎜ 서프레서를 사용하고, 38 mA로 셋팅된 전류에서 조작되었다. 도 9에 도시된 바와 같은 결과로부터, 매트릭스 이온의 존재하에도 퍼클로레이트의 회수율이 우수하다는 것을 알 수 있다(첨부도 A에서 1로 표시된 피크). 상기 퍼클로레이트 반응은 매트릭스가 존재하는 경우(첨부도 A)와 매트릭스가 존재하지 않는 경우(첨부도 B)와 대략 유사하였다. 아울러, 상기 피크 형태는 도 9에 도시된 바와 같이 유지되었다. 이들 결과로부터, 본 발명에 따른 퍼클로레이트 분석 방법의 효과가 우수하다는 것을 알 수 있다.
(실시예 7)
하기 표는, 1차원에서의 반응수 중 5 ppb의 브로메이트의 피크 반응과 본 발명의 2차원에서의 피크 반응성을 비교한 것이다.
Figure 112008027071717-pct00006
전술한 결과로부터, 본 발명의 경우에는 1차원 접근법에 비해 감도가 향상되었음을 알 수 있다.
(실시예 8)
하기 표는 다양한 매트릭스(클로라이드, 설페이트 및 바이카르보네이트) 농도에서 5 ppb의 퍼클로레이트의 회수율을 나타낸다. 본 발명에 따르면, 우수한 회수율의 피크 반응이 관찰되었다. 이러한 수준의 회수율은 대형 루프 조건을 이용하는 1차원 접근법에서는 얻어질 수 없다. 또한, 이들 결과로부터, 본 발명에 따라, 일관된 감도 향상이 얻어진다는 것을 알 수 있다. 아울러, 본 발명에 따르면, 2차원에서의 피크 영태에 영향을 끼치지 않으면서, 1차원에서의 대형 부피를 주입할 수 있다.
Figure 112008027071717-pct00007
(실시예 9)
본 실시예는, 브로메이트 분석을 위한 본 발명의 방법을 이용하여, 0 ppm 내지 200 ppm의 다양한 매트릭스 농도(클로라이드 및 설페이트)하에서 5 ppb의 브로메이트의 분석에 관한 것이다. 본 실시예에서는, 4 ㎜ AAES 서프레서 및 전도도 검출기와 더불어, 9 mM 소듐 카르보네이트 용리액을 사용하는 AS9HC 컬럼을 사용하였다. 도 10에 도시된 결과로부터, 매트릭스 농도가 피크 회수율이 현저하게 저하되는 시점으로 증가함에 따라, 상기 브로메이트(1이라 표시된 피크) 피크 폭이 증가하였음을 알 수 있다. 본 실시예는 전도도 검출을 나타내는 것이지만, 매트릭스 이온이 존재하는 경우에, 용리후 유도체화 및 UV 검출을 이용하여 피크 형태에 영향을 끼칠 수 있다는 것을 알 수 있다.
Figure 112008027071717-pct00008
(실시예 10)
본 실시예는, 브로메이트 피크를 포함하는 4.3 내지 6.8분의 컷 부피를 농축기에서 농축시킨 다음, 0.25 ml/min의 유속으로 조작되는 2 ㎜ AS9HC 컬럼을 사용하여 분석하였다. 도 11에 도시된 바와 같이, 탄산에 의해 분석이 방해받음으로써, (100 ppm의 클로라이드 및 설페이트) 이온의 100 ppm 매트릭스가 첨가된 샘플의 경우(첨부도 A) 및 매트릭스가 첨가되지 않은 샘플의 경우(첨부도 B), 이러한 조건에서는 상기 브로메이트 피크가 검출되지 않았음을 알 수 있다. CRD 장치를 본 발명에서와 같이, 서프레서와 1차원내 농축 컬럼 사이에 설치하는 경우에는, 유효한 수준의 CO2를 상기 컷 부피로부터 제거함으로써, 도 12에 도시된 바와 같이, 브로메이트의 회수율이 향상되었다 (첨부도 A는 매트릭스 이온이 첨가된 경우이고, 첨부도 B는 매트릭스 이온이 첨가되지 않은 경우임).

Claims (24)

  1. 이온 크로마토그래피 장치로서,
    (a) 액체 샘플 스트림 내의, 양전하 및 음전하 중 하나의 전하를 가지는 이온성 화학종(ionic species)을 분리하기 위한 제1 분리 매질을 포함하는 제1 유통형(flowthrough) 체임버를 한정하는 제1 하우징,
    (b) 액체 샘플 스트림 내의 이온성 화학종을 분리하기 위한 제1 분리 매질과 동일한 전하를 가지는 제2 분리 매질을 포함하는 제2 유통형 체임버를 한정하는 제2 하우징-상기 제2 체임버의 부피는 상기 제1 체임버의 부피의 0.9배 이하임-,
    (c) 추가적인 분석을 위해 상기 이온성 화학종을 제1 체임버로부터 제2 체임버로 선택적으로 이동시키도록 배열된 상기 제1 체임버와 상기 제2 체임버 사이에 배치된 제1 밸브(valve), 및
    (d) 상기 제1 밸브 내에 배치되고, 상기 제1 밸브와 유체 소통하는 유통형 이온성 화학종 농축기를 포함하며,
    상기 제1 밸브는, 상기 제1 체임버로부터 유동하는 액체가 상기 농축기와 유체 소통하는 제1 위치, 및 상기 제1 체임버로부터 유동하는 액체가 상기 농축기를 우회하는 제2 위치를 가지며, 상기 제1 위치와 제2 위치에서 상기 제1 체임버를 통해 연속 흐름(continuous flow)이 흐를 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    (e) 상기 제1 체임버로부터 하류(downstream)의, 그리고 상기 제2 체임버로부터 상류(upstream)의 제1 유통형 체임버와 유체 소통하는 제1 서프레서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    (f) 상기 제1 서프레서로부터는 하류에 배치되고, 상기 제2 체임버로부터는 상류에 배치되는 제1 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 서프레서는, 상기 제1 체임버와 유체 소통하는, 액체 샘플 흐름 채널을 제1 재생제 흐름 채널로부터 분리하는 막을 가진 막 서프레서(membrane suppressor)이고,
    상기 장치는, (g) 상기 제1 검출기와 상기 제1 재생제 흐름 채널 사이에 제1 유체 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2 유통형 체임버로부터 하류에 배치되고, 상기 제2 유통형 체임버와 유체 소통하는 제2 검출기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    (g) 상기 제2 체임버와 상기 제2 검출기 사이에 배치된 제2 서프레서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 서프레서는, 상기 제2 체임버와 유체 소통하는, 액체 샘플 흐름 채널을 제2 재생제 흐름 채널로부터 분리하는 막을 가진 막 서프레서이고,
    상기 장치는, (h) 상기 제2 검출기와 상기 제2 재생제 흐름 채널 사이에 유체 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    (e) 상기 제1 유통형 체임버와 상기 농축 컬럼 사이에 배치된 가스 제거 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 체임버의 상류에, 상기 제1 체임버를 통해 액체를 펌핑하기 위한 제1 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제1 체임버로부터 하류, 및 상기 제2 체임버로부터 상류에, 상기 제2 체임버를 통해 액체를 펌핑하기 위한 제2 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    (e) 상기 제1 체임버의 상류측과 유체 소통하는 전해식 용리액 발생기(electrolytic eluent generator)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 삭제
  15. 이온 크로마토그래피 방법으로서,
    (a) 양전하 및 음전하 중 하나의 전하를 가지는 이온성 화학종을 함유하는, 용리액 포함 액체 샘플 스트림을 샘플 인젝터(sample injector)로부터 제1 유통형 체임버 내의 제1 분리 매질을 통해 흐르게 함으로써, 상기 이온성 화학종을 분리하는 단계;
    (b) 상기 제1 분리 매질로부터 상기 선택된 이온성 화학종의 선택된 부분과 함께 상기 용리액을, 밸브, 및 제2 유통형 체임버 내의, 양전하 및 음전하 중 상기 제1 분리 매질과 동일한 전하를 가지는 제2 분리 매질을 통해 흐르게 함으로써, 상기 이온성 화학종을 더 분리하는 단계-상기 제2 분리 매질을 통과하는 부피 유량(volumetric flow rate)이 상기 제1 분리 매질을 통과하는 부피 유량의 0.9배 이하이며, 상기 제2 분리 매질 내의 분리 감도(sensitivity of separation)가 상기 제1 분리 매질 내의 분리 감도보다 높음-;
    (c) 상기 제2 분리 매질로부터 배출되는 상기 수성 액체 스트림 중의 더 분리된 이온성 화학종을 제1 유통형 검출기 내에서 검출하는 단계; 및
    (d) 상기 샘플 스트림이 제2 체임버로 흐르기 전에, 상기 샘플 스트림을 농축기 내의 이온성 화학종 농축 매질을 통해 흐르게 함으로써, 상기 제1 체임버로부터 배출되는 상기 샘플 스트림 중의 이온성 화학종을 농축시키는 단계를 포함하며,
    상기 용리액은 (a) 에서 (d) 단계 동안 상기 제1 체임버를 통해 연속해서 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    (e) 상기 액체 샘플 스트림이 상기 제1 체임버로부터 배출된 후, 그리고 상기 제2 체임버 내로 유입되기 전에, 상기 액체 샘플 스트림 중의 용리액의 전도도를 서프레싱(suppressing)하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 서프레싱 단계는, 상기 액체 샘플 스트림과 유체 소통하는 액체 샘플 흐름 채널과 재생제 흐름 채널을 분리시키는 선택투과성 막(permselective membrane)을 가진 막 서프레서에서 수행되며,
    상기 방법은,
    (f) 상기 샘플 스트림이 상기 제2 체임버 내로 흐르기 전에, 상기 제1 분리 체임버로부터 배출되는 상기 샘플 스트림 중의 이온성 화학종을 제2 유통형 검출기에서 검출하는 단계; 및
    (g) 상기 제2 검출기로부터 배출되는 상기 액체 샘플 스트림의 적어도 일부를 상기 재생제 흐름 채널을 통해 흐르게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 삭제
  19. 제15항에 있어서,
    (e) (d)단계를 수행하는 동안, 상기 농축 매질로부터 배출되는 상기 수성 용액을, 상기 액체 샘플 스트림과 유체 소통하는 제1 액체 샘플 흐름 채널과 재생제 흐름 채널을 분리시키는 선택투과성 막을 가진 막 서프레서 내의 재생제 흐름 채널로 흐르게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제15항에 있어서,
    (e) 상기 제2 체임버로 배출되는 상기 샘플 스트림 중의 용리액의 전도도를 서프레싱하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 서프레싱 단계는, 상기 제2 체임버로부터 배출되는 상기 액체 샘플 스트림과 유체 소통하는 액체 샘플 흐름 채널과 재생제 흐름 채널을 분리시키는 선택투과성 막을 가진 막 서프레서에서 수행되며,
    상기 방법은,
    (f) 상기 제2 체임버로부터 배출되는 상기 액체 샘플 스트림의 적어도 일부를 상기 재생액 흐름 채널을 통해 흐르게 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 제2 유통형 체임버의 부피는 상기 제1 유통형 체임버의 부피의 0.9배 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제15항에 있어서,
    상기 제2 유통형 체임버는 흐름 방향에 수직한 단면적이 상기 제1 유통형 체임버의 단면적의 0.9배 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제15항에 있어서,
    상기 용리액은 이산화탄소 가스를 포함하며,
    상기 방법은,
    (e) 상기 샘플 스트림 상류로부터의 이산화탄소 가스를 상기 농축 컬럼으로부터 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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