KR20210141308A - 액체크로마토그래피에 의한 분석 물질의 검출 감도 향상을 위한 온라인 시스템 및 이를 이용한 분석 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액체크로마토그래피(LC)에 의한 분석물질의 검출 감도 향상을 위해 농축 및 용매 교환이 가능한 온라인(on-line) 시스템 및 이를 이용한 혼합물 내 미량 성분의 분석방법을 제공한다.
본 발명에 따른 온라인 시스템은 용매 공급용 제1 펌프 및 제2 펌프; 상기 제1 펌프와 연결된 분리 칼럼(separation column, SC)을 포함하는 액체 크로마토그래피(liquid chromatography, LC); 상기 분리 칼럼으로부터 분리된 분석물질을 모으기 위한 트랩 칼럼(trapping column, TC); 상기 트랩 칼럼(TC)에서 모아진 분석물질을 농축시키기 위한 농축 칼럼(concentration column, CC); 검출기; 및 상기 제1 및 제2 펌프, 분리 칼럼(SC), 트랩 칼럼(TC), 농축 칼럼(CC) 및 검출기 중 어느 하나 이상과 유체 소통되며 복수의 포트를 구비하는 제1 내지 제3 스위칭 밸브를 포함하고, 상기 제1 내지 3 스위칭 밸브가 유로를 통해 서로 연결되어 있어 각각에 포함된 포트의 연결 상태 변환에 의해 유체 흐름을 LC 모드, 트랩 모드 및 농축 모드로 전환될 수 있으며, 상기 3가지 모드를 통해 분석물질의 분리, 트랩 및 농축을 연속적으로 자동 수행할 수 있다. 또한, 용매 교환을 통해 공급된 이온화 용리 용매에 의해 농축된 분석물질을 검출기로 유입시켜 검출함으로써 검출 감도를 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

액체크로마토그래피에 의한 분석 물질의 검출 감도 향상을 위한 온라인 시스템 및 이를 이용한 분석 방법{ON-LINE SYSTEM FOR IMPROVING DETECTION LEVEL OF ANALYTES BY LIQUID CHROMATOGRAPHY AND ANALYSIS METHOD USING THE SAME}
본 출원은 2020년 5월 14일자로 출원된 한국특허출원 10-2020-0057448호에 기초한 우선권의 이익을 주장하며, 상기 특허문헌에 개시된 모든 내용은 본 명세서의 일부로서 포함된다.
본 발명은 액체크로마토그래피(LC) 기반의 온라인 분석 시스템 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 LC에 의한 분석 물질의 검출 감도를 향상시키기 위해 농축 및 용매 교환을 온라인으로 수행할 수 있는 시스템 및 이를 이용한 분석 방법에 관한 것이다.
액체크로마토그래피(LC)는 시료를 분리 칼럼에 통과시키고 시료의 성분마다 칼럼과의 상호작용이 다른 것을 이용하여 시료 중의 성분들을 서로 분리하며, 분리된 성분은 UV 및 MS와 같은 기기를 통해 검출될 수 있다.
이러한 LC/UV 또는 LC/MS는 혼합물 시료의 성분 분석, 특히 시료 내 불순물의 분석에 유용하게 사용되고 있다. 그러나, 불순물이 미량으로 존재하는 경우에는 일반적인 LC/MS에서는 검출하기 어려우며, 미량의 불순물에 대한 검출 능력을 향상시키기 위해서는 농축 또는 이온화 효율을 증가시키는 방법이 필요하다.
혼합물 내 미량 성분을 농축하여 검출 감도를 향상시키기 위한 방법으로는 분획 수집기(fraction collector), SPE(solid phase extraction), LVI(large volume injecton) 등을 이용한 다양한 방법이 개발되어 있다.
상기 분획 수집기(fraction collector)는 LC와 결합하여 사용하며, LC 칼럼을 통해 분리되는 용질을 용리 시간에 맞추어 바이알에 반복적으로 수집하고 용매를 휘발시켜 농축한다. 이러한 분획 수집기를 이용한 방법은 농축을 위해 용매를 휘발시키는 전처리 과정이 필요하고, 분취 이후의 과정이 자동화되지 않아 농축 후 질량 분석기에 도입하는 과정에서 시료의 손실 가능성이 있다.
상기 SPE는 분석하고자 하는 물질을 트랩(trap)하고 있다가 필요시에 추출하는 방식으로, 용매 휘발에 소모되는 시간이 적다는 장점은 있으나 트랩을 위해서 다양한 종류의 카트리지를 구비해야 하고 자동화를 위해서는 별도의 장치가 필요하다.
상기 LVI는 용량이 큰 니들(needle)과 샘플 루프(sample loop)를 사용하여 많은 양의 시료를 한번에 주입하여 LC 칼럼 상에서 시료가 분리되는 것으로, 이때 분석 물질이 온-칼럼 포커싱(on-column focusing) 방식으로 농축될 수 있다. 상기 온-칼럼 포커싱은 용질이 비용리 용매(non-eluting solvent)에 녹아있는 용액을 칼럼에 주입했을 때 용질은 칼럼을 통과하지 못하고 용매만 칼럼을 빠져나감으로써 칼럼의 시작 부분에 용질이 모이는 현상을 말한다. 이러한 온-칼럼 포커싱을 이용하는 LVI에 의하면, 칼럼의 앞부분에 대부분의 시료가 트랩되는 방식으로 농축될 수 있고, 농축과 질량 분석을 온라인으로 자동화할 수 있다. 그러나, 분석 물질 및 용매가 온-칼럼 포커싱 조건을 만족하지 못하는 경우에는 적용이 어려울 수 있다. 예컨대, 상기 온-칼럼 포커싱을 사용하기 위해서는 시료가 용리 강도가 낮은 용매에 녹아 있어야 하는데, OLED 시료의 경우 미량 성분 분석을 위해 시료가 잘 녹는 용매를 사용하며 이러한 용매는 용리 강도가 일반적으로 크기 ‹š문에 LVI의 적용이 어렵다.
또한, LC에서 혼합물을 분리하기 위해 사용된 용매가 이온화에는 유리하지 않아 질량 분석(MS)에는 효과적이지 않는 경우가 있다.
따라서, 기존의 성분 농축 방법의 단점들을 개선하여 LC에 의해 분리된 분석 물질을 효과적으로 농축하고 LC와 MS에 사용되는 용매 조건의 불일치를 해결하여 검출 효율을 향상시킬 수 있는 자동화 시스템의 개발이 필요하다.
본 발명의 목적은 LC에 의한 분석 물질의 검출 감도를 향상시키기 위해, LC로 분리할 수 있는 물질이라면 종류에 관계 없이 온라인(on-line) 상에서 농축이 가능하고, 추가로 LC 분리용 용매를 질량 분석에 유리한 용매로 교환이 가능한 자동화 시스템 및 이를 이용한 분석 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 액체크로마토그래피(LC)에 의한 분석물질의 검출 감도 향상을 위한 온라인(on-line) 시스템이 제공되며, 상기 시스템은
용매 공급용 제1 펌프 및 제2 펌프;
상기 제1 펌프와 연결된 분리 칼럼(separation column, SC)을 포함하는 액체 크로마토그래피(liquid chromatography, LC);
상기 분리 칼럼으로부터 분리된 분석물질을 모으기 위한 트랩 칼럼(trapping column, TC);
상기 트랩 칼럼(TC)에서 모아진 분석물질을 농축시키기 위한 농축 칼럼(concentration column, CC);
검출기; 및
상기 제1 및 제2 펌프, 분리 칼럼(SC), 트랩 칼럼(TC), 농축 칼럼(CC) 및 검출기 중 어느 하나 이상과 유체 소통되며 복수의 포트를 구비하는 제1 내지 제3 스위칭 밸브를 포함하고,
상기 제1 내지 3 스위칭 밸브는 유로를 통해 서로 연결되고 각각에 포함된 포트의 연결 상태 변환에 의해 유체 흐름을 LC 모드, 트랩 모드 및 농축 모드로 전환시키며,
상기 LC 모드에서 상기 제1 펌프를 통해 제1 용리 용매를 상기 분리 칼럼(SC)에 공급하여 분석물질을 분리시킨 다음, 상기 LC 모드를 트랩 모드 및 농축 모드로 전환시키며 상기 제2 펌프를 통해 상기 제1 용리 용매 보다 용리 강도가 낮은 용매를 상기 트랩 칼럼(TC) 및 상기 농축 칼럼(CC)에 공급해 상기 제1 용리 용매의 흐름에 의해 이동하는 분석물질을 트랩 및 농축할 수 있다.
또한, 상기 트랩 및 농축 이후, 상기 제1 펌프에서 용매 교환을 통해 상기 분석물질의 이온화를 위한 제2 용리 용매를 공급하는 한편 상기 제2 펌프의 작동은 중지함으로써 상기 제2 용리 용매에 의해 농축 칼럼(CC)에 농축된 분석물질을 검출기로 유입시켜 검출할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 상기 온라인 시스템을 이용한 혼합물 내 미량 성분의 LC 분석 방법이 제공되며, 상기 방법은 구체적으로 하기 단계들을 포함한다:
(S1) 상기 온라인 시스템의 LC 모드에서 혼합물 시료를 분리 칼럼(SC)에 통과시켜 제1 용리 용매로 분리시켜 검출하고, 상기 검출 결과로부터 상기 시료 내에서 분석하고자 하는 미량 성분의 상기 분리 칼럼 내 머무름 시간(retention time, RT)를 확인한 후 상기 미량 성분이 상기 분리 칼럼(SC)을 빠져나오기 시작하는 시간(t1) 및 분리 칼럼(SC)을 모두 빠져나온 시간(t2)을 설정하는 단계;
(S2) 상기 t1의 시작시에 상기 온라인 시스템을 트랩 모드로 전환하고 상기 제1 용리 용매 보다 용리 강도가 낮은 용매를 트랩 칼럼(TC)를 향하는 유로에 추가로 공급하여, 상기 분리 칼럼(SC)을 빠져나오는 시료 내 미량 성분을 상기 용리 강도가 낮은 용매에 의해 t2의 시간까지 상기 트랩 칼럼(TC)에 모으는 트랩 단계; 및
(S3) 상기 트랩 단계의 완료 후 상기 온라인 시스템을 농축 모드로 전환하고 상기 용리 강도가 낮은 용매를 농축 칼럼(CC)를 향하는 유로에 추가로 공급하여, 상기 트랩 칼럼(TC)에 트랩된 미량 성분을 상기 농축 칼럼(CC)에서 농축하는 단계.
또한, 상기 미량 성분의 농축 후, 상기 미량 성분의 이온화를 위한 제2 용리 용매를 상기 분리 칼럼(SC) 및 트랩 칼럼(TC)을 거쳐 농축 칼럼(CC)에 공급하여 상기 칼럼들 및 이들의 연결 유로에 채워져 있는 제1 용리 용매를 상기 제2 용리 용매로 교환함으로써, 상기 제2 용리 용매에 의해 농축된 미량 성분을 검출기로 유입시켜 검출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
추가로, 본 발명은 액체크로마토그래피(LC)에 의한 분석물질의 검출 감도 향상을 위한 온라인(on-line) 시스템으로서,
용매 공급용 제1 펌프 및 제2 펌프;
상기 제1 펌프와 연결된 분리 칼럼(separation column, SC)을 포함하는 액체 크로마토그래피(liquid chromatography, LC); 상기 분리 칼럼으로부터 분리된 분석물질을 모으기 위한 트랩 칼럼(trapping column, TC); 검출기; 및 상기 제1 및 제2 펌프, 분리 칼럼(SC), 트랩 칼럼(TC) 및 검출기 중 어느 하나 이상과 유체 소통되며 복수의 포트를 구비하는 스위칭 밸브를 포함하고, 상기 스위칭 밸브는 유로를 통해 서로 연결되고 각각에 포함된 포트의 연결 상태 변환에 의해 유체 흐름을 LC 모드 및 트랩 모드로 전환시키며, 상기 LC 모드에서 상기 제1 펌프를 통해 제1 용리 용매를 상기 분리 칼럼(SC)에 공급하여 분석물질을 분리시킨 다음, 상기 LC 모드를 트랩 모드로 전환시키며 상기 제2 펌프를 통해 상기 제1 용리 용매 보다 용리 강도가 낮은 용매를 상기 트랩 칼럼(TC)에 공급해 상기 제1 용리 용매의 흐름에 의해 이동하는 분석물질을 트랩하는 온라인 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 LC 온라인 시스템은 유체 전환을 이용해 분석 물질의 분리 후 트랩을 거친 농축 및 용매 교환이 온라인 상에서 연속적으로 이루어져, 농축된 분석물질을 손실 없이 검출기에 도입할 수 있다. 이러한 온라인 시스템은 특히 혼합물 내 미량으로 존재하는 성분, 예컨대 불순물의 분석에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 본 발명의 온라인 시스템을 이용하는 경우 LC로 분리할 수 있는 물질이라면 종류에 상관없이 농축이 가능하고 농축된 분석물질에 대한 별도의 전처리가 필요 없으며, 결과적으로 분석 시간의 단축, 실험실 오염의 최소화와 같은 효과를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 온라인 시스템 및 이의 작동 모드를 예시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 온라인 시스템에서 용매 교환을 위한 라인 연결상태 및 유로를 예시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 온라인 시스템의 작동 모드에 따라 분석된 혼합물 내 미량 성분의 LC/UV 크로마토그램(검출파장: 280nm)을 나타낸 것이다.
도 4은 본 발명의 실시예에서 온라인 시스템의 작동 모드에 따라 분석된 혼합물 내 미량 성분의 질량 스펙트럼을 나타낸 것이다.
이하, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 일 실시형태는 액체크로마토그래피(LC)에 의한 분석물질의 검출 감도 향상을 위해 농축 및 용매 교환이 가능한 온라인(on-line) 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 온라인 시스템은 액체크로마토그래피(LC)와 검출기, 2개의 펌프, 3개의 칼럼 및 3개의 스위칭 밸브를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 온라인 시스템의 한가지 예시를 나타낸 것으로, 상기 시스템은 용매 공급용 제1 펌프 및 제2 펌프; 상기 제1 펌프와 연결된 분리 칼럼(SC)을 포함하는 액체 크로마토그래피(LC); 상기 분리 칼럼으로부터 분리된 분석물질을 모으기 위한 트랩 칼럼(TC); 상기 트랩 칼럼(TC)에서 모아진 분석물질을 농축시키기 위한 농축 칼럼(CC); 검출기로서 UV 검출기, 질량분석 검출기(MS); 및 제1 내지 제3 스위칭 밸브를 포함한다. 이하에서는 도 1을 참조하여 각 구성에 대해서 설명하고자 한다.
상기 제1 펌프는 액체 크로마토그래피(LC)에 연결되어 분석물질의 분리를 위한 용리 용매를 공급하며, LC/MS 구동 소프트웨어에 의해 작동이 제어된다. 한편, 제2 펌프는 LC의 외부에 설치되어 트랩 칼럼(TC) 및 농축 칼럼(CC)의 앞단에 용리 강도가 낮은 용매, 예컨대 역상 액체 크로마토그래피의 경우 물과 같은 용리 강도가 낮은 용매를 공급하여 농축하고자 하는 물질이 트랩 칼럼(TC) 및 농축 칼럼(CC)에서 효과적으로 트랩되고 농축될 수 있게 한다.
상기 분리 칼럼(SC), 트랩 칼럼(TC) 및 농축 칼럼(CC)는 유체 소통이 이루어지도록 직렬(serial)로 구성되어, 상기 제1 펌프로부터 공급된 용리 용매가 순차적으로 이동하여 시스템의 온라인 자동화를 구현할 수 있다.
상기 3개의 칼럼은 일반적으로 액체 크로마토그래피에 사용되는 칼럼이라면 어느 것이나 사용가능하며, 각각의 모드에서 사용되는 칼럼의 종류는 동일하거나 상이할 수 있다. 예컨대, 역상 액체 크로마토그래피에서 분리 칼럼(SC), 트랩 칼럼(TC) 및 농축 칼럼(CC)은 모두 C18을 사용하거나, 분리 칼럼으로는 C18, 트랩 및 농축 칼럼으로는 분석물질을 모으는데 유리한 C30을 사용할 수 있다. 또한, 이온화 효율을 높이기 위해 용매의 교환을 수행하는 경우 농축 칼럼으로는 C8을 사용할 수도 있으며, 이 경우 제2 펌프에서 물과 같은 용매를 더 많이 공급하여 농축 효과를 향상시킬 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 온라인 시스템에서는 사용자의 목적에 따라 3개 칼럼의 종류를 적절히 선택할 수 있다.
상기 제1 내지 3 스위칭 밸브는 유로를 통해 서로 연결되고, 상기 제1 및 제2 펌프, 분리 칼럼(SC), 트랩 칼럼(TC), 농축 칼럼(CC) 및 검출기 중 어느 하나 이상과 유체 소통되며, 이를 위해 복수의 포트를 구비한다. 각각의 스위칭 밸브에 포함된 포트의 연결 상태 변환에 의해 시스템 상의 유체 흐름을 LC 모드, 트랩 모드 및 농축 모드로 전환시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 제1 스위칭 밸브는 10개의 포트 및 상기 제2 및 제3 스위칭 밸브는 각각 6개의 포트를 구비할 수 있고, 상기 포트들은 각 밸브의 둘레에 규칙적인 간격으로 배열될 수 있다.
상기 제1 스위칭 밸브는 상기 분리칼럼과 유체 소통되는 포트, 상기 검출기와 유체 소통되는 포트, 상기 제2 스위칭 밸브와 유체 소통되는 포트, 상기 트랩 칼럼(TC)와 유체 소통되는 포트, 및 분석물질 이외의 성분 및 용매의 폐기를 위한 포트 등을 포함할 수 있다.
상기 제2 스위칭 밸브는 상기 제1 스위칭 밸브와 유체 소통되는 포트, 상기 농축 칼럼(CC)과 유체 소통되는 포트, 및 분석물질 이외의 성분 및 용매의 폐기를 위한 포트를 포함할 수 있다.
상기 제3 스위칭 밸브는 상기 제2 스위칭 밸브 및 상기 농축 칼럼(CC)와 유체 소통되는 포트, 상기 제2 펌프와 유체 소통되는 포트, 및 상기 제1 스위칭 밸브 및 상기 트랩 칼럼(TC)와 유체 소통되는 포트 등을 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 각각의 스위칭 밸브에 포함된 포트들의 연결 상태 변환에 의해 시스템 상의 유체 흐름을 설명하면, 도 1의 LC 모드(a)에서는 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 1 및 2를 연결하여, 상기 제1 펌프를 통해 공급된 LC용 제1 용리 용매가 상기 분리 칼럼(SC)을 통과하면서 분석물질을 분리시킨 후, 분리된 분석물질 및 제1 용리 용매가 제1 스위칭 밸브의 포트 1 및 2로 연결된 유로를 따라 바로 UV, MS 등의 검출기로 도입될 수 있다. 한편, 제2 펌프를 통해 상기 제1 용리 용매 보다 용리 강도가 낮은 용매, 예컨대 물(water)이 공급될 수 있으며, 상기 용리 강도가 낮은 용매는 제3 스위칭 밸브의 포트 5 및 6으로 연결된 유로를 거쳐 제1 스위칭 밸브의 포트 9 및 10으로 연결된 유로 또는 트랩 칼럼(TC) 통과 후 제1 스위칭 밸브의 포트 7 및 8로 연결된 유로를 따라 폐기될 수 있다.
도 1의 트랩 모드(b)에서는 분석물질이 상기 분석 칼럼(SC)을 통과한 시점에서 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 1 및 10, 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 1 및 6, 및 상기 제3 스위칭 밸브의 포트 5 및 6을 연결하여 유체 흐름을 전환한다. 전환된 유체 흐름에 의해, 상기 분석물질 및 제1 용리 용매가 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 10과 연결된 유로를 따라 상기 트랩 칼럼(TC)로 유입되는 동안 상기 제2 펌프에 의해 공급되는 용리 강도가 낮은 용매가 상기 제3 스위칭 밸브의 포트 5 및 6으로 연결된 유로를 거쳐 상기 트랩 칼럼(TC)로 함께 유입됨으로써 상기 용리 강도가 낮은 용매에 의해 상기 분석 물질은 상기 트랩 칼럼(TC)에 모아진다. 한편, 상기 제1 용리 용매 및 용리 강도가 낮은 용매는 상기 트랩 칼럼(TC)를 통과하고, 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 6 및 7로 연결된 유로, 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 1 및 6으로 연결된 유로, 및 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 2 및 3으로 연결된 유로를 따라 검출기로 도입되어 검출된다. 상기 검출 결과로부터 상기 트랩 칼럼에서 분석물질의 트랩 여부를 파악할 수 있다. 즉, 분석물질의 트랩이 효과적으로 이루어진 경우에는 검출기에서 분석물질이 검출되지 않을 것이다.
이와 같이, 제1 용리 용매에 의한 분석물질이 분리된 후 이동하는 유체 흐름에 물과 같은 용리 강도가 낮은 용매를 추가로 공급함으로써 분석물질을 트랩하는 과정은 더 많은 분석물질을 트랩하기 위해 여러 번 반복될 수 있으며, 예컨대 2 내지 30회 반복하여 연속 수행될 수 있다.
도 1의 농축 모드(c)에서는 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 1 및 10, 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 1 및 2, 및 상기 제3 스위칭 밸브의 포트 4 및 5를 연결하여 유체 흐름을 전환한다. 전환된 유체 흐름에 의해, 상기 트랩 칼럼(TC)에 모아진 분석물질이 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 6 및 7로 연결된 유로 및 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 1 및 2로 연결된 유로를 따라 상기 농축 칼럼(CC)로 유입되는 동안 상기 제2 펌프에 의해 공급되는 용리 강도가 낮은 용매가 상기 제3 스위칭 밸브의 포트 4 및 5로 연결된 유로를 거쳐 상기 농축 칼럼(CC)으로 함께 유입됨으로써 상기 용리 강도가 낮은 용매에 의해 상기 분석 물질은 상기 농축 칼럼(CC)에서 농축된다. 한편, 상기 용리 강도가 낮은 용매 및 제1 용리 용매는 상기 농축 칼럼(CC)를 통과하고, 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 5 및 6으로 연결된 유로 및 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 2 및 3으로 연결된 유로를 따라 검출기로 도입되어 검출된다. 검출 결과로부터 상기 농축 칼럼에서 분석물질의 농축 여부를 파악할 수 있다. 즉, 분석물질의 농축이 효과적으로 이루어진 경우에는 분석물질이 검출되지 않을 것이다.
이러한 농축 모드에서는 트랩 모드에서와 유사하게 용리 강도가 낮은 용매를 유체 흐름에 추가 공급하여 온-칼럼 포커싱(on-column focusing)의 방식으로 분석물질을 농축 칼럼(CC)에 농축시킬 수 있으며, LC로 분리할 수 있는 물질이라면 종류에 상관없이 농축이 가능하다. 또한, 농축 칼럼에 분석물질을 농축한 상태에서 적은 양의 용매로 용리시킬 수 있어 기존의 분취 수집기(fraction collector)를 이용한 농축에 비해 전처리에 소모되는 시간 및 비용이 적다. 추가로, 온라인 상에서 분석물질의 농축을 수행하므로 유해한 용매가 대기 중에 노출되지 않아 실험실 오염을 줄일 수 있다.
한편, 상기 트랩 및 농축 모드에서 제2 펌프를 통해 공급되는 용리 강도가 낮은 용매의 유량이 클수록 온-칼럼 포커싱의 효과는 증가하지만, 용리 강도가 낮은 용매의 유량이 너무 클 경우 분리칼럼에 걸리는 압력의 과도한 증가로 실험 자체가 어렵거나 분석물질이 라인 내에서 석출될 위험이 있다. 따라서, 상기 용리 강도가 낮은 용매의 유량을 적절히 조절하는 것이 필요할 수 있다. 예컨대, 용리 용매는 0.1 내지 2 ml/min, 예컨대 1ml/min의 유량으로 공급되는 동안, 물과 같은 용리 강도가 낮은 용매는 0.5ml/min 미만, 예컨대 0.25 내지 0.35 ml/min의 유량으로 공급될 수 있다
본 발명의 온라인 시스템에서는 3개의 칼럼에 용리 용매를 흘려주며 중간에 물을 첨가해 주는 방식으로 트랩 및 농축을 수행하므로 칼럼 및 유로에 압력이 많이 걸릴 수 있다. 따라서, 시스템의 구성시에 압력을 버텨줄 수 있는 유로(tubing)을 설정하는 것이 유리하다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 온라인 시스템은 상기 농축 모드 이후에 분석물질의 이온화 효율 향상을 위해 용매 교환을 수행할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 온라인 시스템에서 용매 교환을 위한 라인 연결상태 및 유로를 예시한 것이다.
도 2를 참조할 때, 상기 농축 모드 이후에 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 1 및 10과 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 1 및 6을 연결하여 유체 흐름을 전환하여, 상기 제1 펌프에서 용매 교환을 통해 상기 농축된 분석물질의 이온화에 유리한 제2 용리 용매를 공급한다. 분리칼럼(SC) 및 트랩 칼럼(TC)를 포함하는 유로에서 용리 용매가 교환되는 동안, 상기 트랩 칼럼(TC)와 상기 농축 칼럼(CC) 간의 유로를 차단하고 농축 칼럼(CC)에는 물과 같은 용리 강도가 낮은 용매를 공급하여 농축 칼럼(CC) 내부에서 분석물질이 퍼질 수 있는 가능성을 최소화함으로써 농축을 안정화하여 분석물질이 용매 교환 과정에서 용출되는 문제를 방지할 수 있다. 그 이후에, 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 연결을 1-2로 변환하여 상기 농축 모드와 동일한 유로 흐름을 만든 후, 상기 제2 펌프 및 상기 제3 스위칭 모듈은 차단함으로써 제2 용리 용매를 농축 칼럼(CC)에 공급한다.
상기 제1 용매(LC 분리용 용리 용매)가 이온화에 적합하지 않아 질량분석시 검출 감도 면에서 불리하게 작용하는 단점을 극복할 수 있다.
예컨대, OLED 시료의 LC 분리에 주로 사용되는 용매 중 하나인 테트라하이드로퓨란(THF)는 양성자 친화도(proton affinity)가 물 또는 아세토니트릴(AN)과 같은 용매에 비해 높으며, 이로 인해 양성자 전이(proton transfer) 반응에 의한 이온화 효율을 감소시킬 수 있다. 그러한 THF는 분석물질이 이온화하여 생성된 이온을 검출하는 질량분석에 효과적이지 않다. 만약, 이온화에 적합한 용매를 사용하기 위해 LC 조건을 변경하는 경우 시간과 비용이 많이 들어갈 것이다.
이에, 본 발명에서는 온라인 시스템 상에서 혼합물 시료 내 미량 성분을 LC 분리에 적합한 조건으로 분리하여 농축한 후, 제1 펌프에서의 용매 교환을 통해 이온화에 적합한 제2 용매를 분리 칼럼(SC) 및 트랩 칼럼(TC)을 거쳐 농축 칼럼(CC)에 공급하여 농축된 성분을 용리한 후 질량 분석함으로써 검출 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 상기 제1 용리용매, 제2 용리용매 및 용리 강도가 낮은 용매는 분석하고자 하는 물질에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 특별한 제한은 없다. 한 가지 예로서, 분석 대상이 OLED 시료인 경우, 상기 제1 용리용매는 AN/THF 및 H2O/AN, 이온화를 위한 제2 용리용매는 AN/TFA 및 H2O/TFA, 그리고 용리 강도가 낮은 용매로는 물이 사용될 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 온라인 시스템은 혼합물 내 미량으로 존재하는 성분, 예컨대 불순물의 분석에 유용하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명은 추가로 온라인 시스템을 이용한 혼합물 내 미량 성분의 LC 분석 방법을 제공한다. 상기 방법은 구체적으로 하기 단계들을 포함한다.
(S1) 상기 온라인 시스템의 LC 모드에서 혼합물 시료를 분리 칼럼(SC)에 통과시켜 제1 용리 용매로 분리시켜 검출하고, 상기 검출 결과로부터 상기 시료 내에서 분석하고자 하는 미량 성분의 상기 분리 칼럼 내 머무름 시간(retention time, RT)를 확인한 후 상기 미량 성분이 상기 분리 칼럼(SC)을 빠져나오기 시작하는 시간(t1) 및 분리 칼럼(SC)을 모두 빠져나온 시간(t2)을 설정하는 단계;
(S2) 상기 t1의 시작시에 상기 온라인 시스템을 트랩 모드로 전환하고 상기 제1 용리 용매 보다 용리 강도가 낮은 용매를 트랩 칼럼(TC)를 향하는 유로에 추가로 공급하여, 상기 분리 칼럼(SC)을 빠져나오는 시료 내 미량 성분을 상기 용리 강도가 낮은 용매에 의해 t2의 시간까지 상기 트랩 칼럼(TC)에 모으는 트랩 단계; 및
(S3) 상기 트랩 단계의 완료 후 상기 온라인 시스템을 농축 모드로 전환하고 상기 용리 강도가 낮은 용매를 농축 칼럼(CC)를 향하는 유로에 추가로 공급하여, 상기 트랩 칼럼(TC)에 트랩된 미량 성분을 상기 농축 칼럼(CC)에서 농축하는 단계.
상기 단계 (S1)에 앞서 상기 분석 칼럼(SC)에 대해 안정화를 위한 블랭크 작동(blank run) 단계를 추가로 수행될 수 있다.
상기 단계 (S1)에서, 상기 t1 및 t2는 분석물질이 LC 모드에서 검출되는 시간을 기준으로 설정될 수 있다. 예컨대, LC 크로마토그램 상의 피크 폭 및 온라인 시스템상에서 유로 연결 전환에 따른 지연시간을 고려할 때, 분석물질의 머무름 시간(RT)의 기준으로 t1 = RT-0.2분 및 t2 = RT+0.2분으로 각각 설정될 수 있다.
상기 단계 (S2)에서 트랩은 원하는 횟수만큼 반복하여 수행될 수 있으며, 예컨대 2 내지 30회로 연속적으로 수행될 수 있다.
한편, t1~t2 이외의 시간에는 온라인 시스템에서 제1 스위칭 밸브의 포트 연결 상태를 1-10에서 1-2로 변환한다. 본 발명의 시스템은 분리칼럼(SC)에서 분리된 물질 중 일부를 트랩하고 농축하는 것이므로, SC에서 분리된 물질 중 일부는 t1 내지 t2의 시간에 트랩 칼럼(TC)로 이송하고, t1 이전 및 t2 이후에 다른 물질들이 SC를 빠져나오면서 TC에 주입되지 않도록 포트 연결을 변환시켜야 한다. 또한, 이러한 포트 연결의 변환은 SC에 다른 물질들이 분리되어 나오지 않더라도 TC에 용리 용매를 계속 주입하는 경우 TC에 트랩되어 있는 물질이 유출되는 문제를 방지할 수 있다. 추가로, t1~t2 이외의 시간에 용리되어 나오는 물질들은 제1 스위칭 밸브의 포트 1-2를 통하여 검출되므로 트랩하고자 하는 물질의 검출 여부를 확인하여 트랩 여부를 실시간으로 모니터링할 수 있다.
상기 단계 (S3)에서는 트랩된 미량 성분이 트랩 칼럼(TC)을 빠져나가 농축 칼럼(CC)에서 농축된다. 상기 미량 성분이 트랩 칼럼(TC)을 완전히 빠져나오는 시간(t3)은 상기 t1 및 t2의 경우와 같이, 질량 스펙트럼의 검출 여부를 고려하여 설정될 수 있다. 예컨대, LC 모드에서 확인된 머무름 시간(RT)에 약 1 내지 1.5분을 더하여 설정하여, RT+1분 내지 RT+1.5분의 범위일 수 있다. 이에 따라, 미량 성분이 트랩 칼럼(TC)을 빠져나와 농축되는 시간은 분석기기와 칼럼의 종류 등에 따라 실험자가 적절히 선택하여 최적화시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 분석 방법은 상기 상기 미량 성분의 농축 후, 상기 미량 성분의 이온화를 위한 제2 용리 용매를 상기 분리 칼럼(SC) 및 트랩 칼럼(TC)을 거쳐 농축 칼럼(CC)에 공급하여 상기 칼럼들 및 이들의 연결 유로에 채워져 있는 제1 용리 용매를 상기 제2 용리 용매로 교환함으로써, 상기 제2 용리 용매에 의해 농축된 미량 성분을 검출기로 유입시켜 검출하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 농축된 미량 성분의 이온화 효율 향상을 위해 용매 교환을 수행하며, 상기 미량 성분은 상기 제1 펌프를 통해 상기 분리 칼럼(SC) 및 트랩 칼럼(TC)을 거쳐 농축 칼럼(CC)에 공급된 이온화용 제2 용리 용매에 의해 용리되고 MS 등의 검출기로 유입되어 검출된다.
상기 검출 단계에서 분리칼럼(SC) 및 트랩 칼럼(TC)를 포함하는 유로에서 제2 용리 용매가 공급되어 교환되는 동안, 상기 트랩 칼럼(TC)와 상기 농축 칼럼(CC) 간의 유로를 차단하고 농축 칼럼(CC)에는 물과 같은 용리 강도가 낮은 용매를 공급하여 농축 칼럼(CC) 내부에서 분석물질이 퍼질 수 있는 가능성을 최소화하는 농축 안정화 단계를 수행함으로써, 분석물질이 용매 교환 과정에서 용출되는 문제를 방지할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 분석 시료를 제1 용매를 이용해 분리 칼럼(SC)에서 분리한 후, 분리된 성분들 중 특정 물질만을 트랩하기 위해서 용리 강도가 낮은 용매를 추가로 사용하는 것을 특징으로 한다. 즉, LC 모드에서 사용된 제1 용매는 용리 강도가 커서 시료 주입량을 증가시켜도 온-칼럼 포커싱(on-column focusing)을 수행하기 어렵기 때문에, 분리 칼럼(SC)과 트랩 칼럼(TC) 사이에 용리 강도가 낮은 용매를 흘려줌으로써 온-칼럼 포커싱에 의한 특정 물질의 트랩을 수행한 것이다. 에컨대, 용리 강도가 낮은 용매를 추가로 사용하는 경우 시료를 30회 주입하여도 TC에 트랩된 물질이 빠져나오지 않지만, 용리가 강도가 낮은 용매를 사용하지 않는 경우에는 시료를 7 내지 10회 주입한 이후부터 TC에 트랩되어 있는 물질이 빠져나오기 시작한다. 이러한 특징적인 트랩 과정은 본 발명에 따른 온라인 시스템에서 농축 칼럼(CC)을 포함시키지 않더라도 수행될 수 있다.
따라서, 본 발명은 액체크로마토그래피(LC)에 의한 분석물질의 검출 감도 향상을 위한 온라인(on-line) 시스템으로서, 용매 공급용 제1 펌프 및 제2 펌프; 상기 제1 펌프와 연결된 분리 칼럼(separation column, SC)을 포함하는 액체 크로마토그래피(liquid chromatography, LC); 상기 분리 칼럼으로부터 분리된 분석물질을 모으기 위한 트랩 칼럼(trapping column, TC); 검출기; 및 상기 제1 및 제2 펌프, 분리 칼럼(SC), 트랩 칼럼(TC) 및 검출기 중 어느 하나 이상과 유체 소통되며 복수의 포트를 구비하는 스위칭 밸브를 포함하고, 상기 스위칭 밸브는 유로를 통해 서로 연결되고 각각에 포함된 포트의 연결 상태 변환에 의해 유체 흐름을 LC 모드 및 트랩 모드로 전환시키며, 상기 LC 모드에서 상기 제1 펌프를 통해 제1 용리 용매를 상기 분리 칼럼(SC)에 공급하여 분석물질을 분리시킨 다음, 상기 LC 모드를 트랩 모드로 전환시키며 상기 제2 펌프를 통해 상기 제1 용리 용매 보다 용리 강도가 낮은 용매를 상기 트랩 칼럼(TC)에 공급해 상기 제1 용리 용매의 흐름에 의해 이동하는 분석물질을 트랩하는 온라인 시스템을 추가로 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 온라인 시스템을 이용해 혼합물 시료 내 성분을 분석하는 경우, 농축 및 추가의 용매 교환을 자동화하여 LC 분석실험의 편의성을 도모하고, 검출 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 기존의 분취 수집기(fraction collector)를 사용하는 경우와 다르게 용리 용매를 휘발시킬 필요가 없으며 분석물질의 손실을 최소화할 수 있다.
추가로, 트랩 및 농축 과정을 일반적인 LC 칼럼을 사용하여 수행하므로 LC에서 분리할 수 있는 물질이라면 종류에 관계없이 적용가능하다. 따라서, 기존의 SPE 방법과 달리 다양한 종류의 충진물을 갖는 카트리지를 구비할 필요가 없으며, LVI와 달리 적용가능한 시료의 한계를 극복할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 온라인 시스템은 시료의 농축에 효과적이므로 질량 분석 뿐만 아니라 다른 분석용 시료의 농축에도 사용될 수 있다. 즉, 본 발명의 시스템에서는 질량 스펙트럼의 검출 결과로부터 분석 대상의 트랩 여부(질량 스펙트럼상에 검출이 안되었을 때 트랩이 이루어진 것임)를 확인할 뿐만 아니라 트랩 시간을 결정할 수 있으므로, NMR 분석과 같이 분석 성분의 구조를 파악하기 위해 시료 농축이 필요한 경우 트랩 칼럼에 시료를 모으고 있다가 그대로 시료 내 분석 성분을 추출해 내는 것이 가능하다. 따라서, 용매를 휘발시켜야 하는 분취 수집기(fraction collector)를 사용하는 경우에 비해 적은 양의 용매로도 분석 성분을 농축하여 추출할 수 있다.
아울러, 농축 과정이 밀폐된 시스템에서 이루어지므로 유해한 용매가 대기 중에 노출되지 않아 실험실 오염을 줄일 수 있다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.
<실시예 1>
분자량이 506 Da인 성분이 포함된 OLED 물질 시료를 도 1에 예시한 바와 같이 제1 펌프 및 제2 펌프, 분리 칼럼(SC)을 포함하는 액체 크로마토그래피(LC), 트랩 칼럼(TC), 농축 칼럼(CC), UV 검출기, 질량분석 검출기(MS) 및 복수의 포트를 구비한 제1 내지 제3 스위칭 밸브를 포함하는 온라인(on-line) 시스템에 도입하여 LC 분석을 수행하였다.
상기 3개의 칼럼은 모두 capcell pak C18(4.6mm ID × 50mm L, particle size 3㎛, Shiseido)를 사용하였고, LC용 제1 용리용매로는 AN/THF(50:50) 및 H2O/AN(100:1), 이온화를 위한 제2 용리용매로는 AN/TFA(100:0.1) 및 H2O/TFA(100:0.1), 및 용리 강도가 낮은 용매로는 물을 사용하였다.
상기 온라인 시스템에서 제1 내지 제3 스위칭 밸브에 구비된 포트의 연결 상태를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변환하면서 LC 모드, 트랩 모드 및 농축 모드를 수행하였다. 이때 상기 제1 펌프를 이용해 용리용매를 1ml/min의 유량으로 공급하여 SC, TC 및 CC의 3개 칼럼에 흐르게 하였고, 상기 제2 펌프를 이용해 TC 및 CC에 물을 0.25ml/min의 유량으로 추가 공급하였다.
순서(Sequence) 시간 제1 밸브 제2 밸브 제3 밸브 공급용매 비고
SC 안정화
(blank run)		 0~end 포트 1-2 - - 제1 용리용매
(제1펌프)

물(제2 펌프)		 LC 모드
SC 분리 0~end 포트 1-2 포트 1-6 포트 5-6 LC 모드
(분석물질의 RT 확인)
트랩 단계
(10회 수행)		 0~t1 포트 1-2 - - LC 모드
t1~t2 포트 1-10 포트 1-6 포트 5-6 트랩 모드
t2~end 포트 1-2 포트 1-6 포트 5-6 LC 모드
농축 단계 0~t3 포트 1-10 포트 1-2 포트 4-5 농축모드
t3~end 포트 1-10 포트 1-6 -
용매 교환 0~end 포트 1-10 포트 1-6 포트 4-5 이온화를 위한 제2 용리용매
(제1펌프)

물(제2펌프)
검출 0~end 포트 1-10 포트 1-2 -
 제2 펌프 작동중지
제3 밸브의 포트 4 연결
도 3 및 도 4는 각각 상기 실시예에서 온라인 시스템의 작동 모드에 따라 분석된 혼합물 내 미량 성분의 LC/UV 크로마토그램(검출파장: 280nm) 및 질량 스펙트럼을 나타낸 것으로, (a) SC extraction는 온라인 시스템의 LC 모드에서 시료를 1회 주입하여 검출 시그날의 크기를 확인한 기준 데이터(Reference data)이고, (b) TC extraction는 시료를 10회 트랩시킨 후 농축 칼럼(CC)로 보내지 않고 얻은 결과이며, (c) CC extraction의 결과는 농축 후 용매 교환을 수행하여 얻은 결과이다.
하기 표 2에는 도 3 및 4의 검출 결과로부터 산출한 기준 데이터 대비 시그날의 증가율을 나타내었다.
Figure pat00001
상기 표 2로부터, TC extraction의 경우 UV 크로마토그램에서 피크 면적은 기준 데이터에 비해 10배 증가하여 분석물질의 손실은 없었으나, UV 피크의 높이 및 질량 스펙트럼의 강도는 기준 데이터와 유사한 수준으로 분석물질을 10회 트랩하였지만 농축 효과가 거의 없었음을 확인할 수 있다.
이에 반해, CC extraction의 경우에는 기준 데이터에 비해 UV 피크 면적이 기준 데이터에 비해 10배 증가하여 분석물질의 손실은 없었을 뿐만 아니라, UV 피크의 높이 및 질량 스펙트럼의 강도에서도 크게 증가하였다. UV 피크 높이의 증가는 TC에 퍼져있던 분석 물질이 CC로 이동할 때 첨가해 주는 물(용리 강도가 낮은 용매)에 의한 온-칼럼 포커싱(on-column focusing)에 의한 농축 효과이며, 질량 스펙트럼의 강도 증가는 분석물질의 농축 효과 및 용리용매의 교환에 의한 이온화 효율의 향상 효과가 더해진 결과이다. 구체적으로, 농축 효과(6배 증가)를 고려할 때, 80배의 질량 스펙트럼 강도 증가는 이온화 효율이 약 13배 증가한 것으로 볼 수 있다.
<실시예 2>
용리 강도가 낮은 용매로서 물의 사용 여부에 따른 트랩 효율을 비교하기 위해, 분리 칼럼(SC) 및 트랩 칼럼(TC)으로 capcell pak C18(4.6mm ID × 50mm L, particle size 3㎛, Shiseido)를 사용하고, 농축 칼럼(CC)이 포함되지 않은 온라인 시스템을 이용해 실시예 1과 같은 과정으로 LC 모드 및 트랩 모드를 수행하였다. 이때, 제1 용리용매로는 AN/THF(50:50) 및 H2O/AN(100:1) 및 용리 강도가 낮은 용매로는 물을 사용하였으며, 실시예 1과 동일한 시료를 30회 주입하여 트랩 칼럼에서 추출한 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
Figure pat00002
상기 표 3로부터, 분리 칼럼(SC)와 트랩 칼럼(CC) 사이에 용리 강도가 낮은 용매로서 물을 첨가한 경우에는 피크 면적이 30배 증가(즉, 30회 주입된 시료가 모두 트랩됨)한 반면에, 물의 미첨가시에는 피크 면적이 7배(즉, 7회 주입하여 모을 수 있는 정도의 양만 트랩됨)에 불과함을 확인할 수 있다. 즉, 물을 첨가하지 않은 경우 시료를 8회 주입할 때부터는 첫번째 주입하여 트랩시켰던 물질이 트랩 칼럼(TC)를 빠져나오기 때문이다.

Claims (16)

  1. 액체크로마토그래피(LC)에 의한 분석물질의 검출 감도 향상을 위한 온라인(on-line) 시스템으로서,
    용매 공급용 제1 펌프 및 제2 펌프;
    상기 제1 펌프와 연결된 분리 칼럼(separation column, SC)을 포함하는 액체 크로마토그래피(liquid chromatography, LC);
    상기 분리 칼럼으로부터 분리된 분석물질을 모으기 위한 트랩 칼럼(trapping column, TC);
    상기 트랩 칼럼(TC)에서 모아진 분석물질을 농축시키기 위한 농축 칼럼(concentration column, CC);
    검출기; 및
    상기 제1 및 제2 펌프, 분리 칼럼(SC), 트랩 칼럼(TC), 농축 칼럼(CC) 및 검출기 중 어느 하나 이상과 유체 소통되며 복수의 포트를 구비하는 제1 내지 제3 스위칭 밸브를 포함하고,
    상기 제1 내지 3 스위칭 밸브는 유로를 통해 서로 연결되고 각각에 포함된 포트의 연결 상태 변환에 의해 유체 흐름을 LC 모드, 트랩 모드 및 농축 모드로 전환시키며,
    상기 LC 모드에서 상기 제1 펌프를 통해 제1 용리 용매를 상기 분리 칼럼(SC)에 공급하여 분석물질의 분리시킨 다음, 상기 LC 모드를 트랩 모드 및 농축 모드로 순차적으로 전환시키며 상기 제2 펌프를 통해 상기 제1 용리 용매 보다 용리 강도가 낮은 용매를 상기 트랩 칼럼(TC) 및 상기 농축 칼럼(CC)에 공급해 상기 제1 용리 용매의 흐름에 의해 이동하는 분석물질을 트랩 및 농축하는 온라인 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스위칭 밸브는 10개의 포트 및 상기 제2 및 제3 스위칭 밸브는 각각 6개의 포트를 구비하며, 상기 포트들은 각 밸브의 둘레에 규칙적인 간격으로 배열되어 있고,
    상기 제1 스위칭 밸브는 상기 분리칼럼과 유체 소통되는 포트, 상기 검출기와 유체 소통되는 포트, 상기 제2 스위칭 밸브와 유체 소통되는 포트, 상기 트랩 칼럼(TC)와 유체 소통되는 포트, 및 분석물질 이외의 성분 및 용매의 폐기를 위한 포트를 포함하고,
    상기 제2 스위칭 밸브는 상기 제2 스위칭 밸브는 상기 제1 스위칭 밸브와 유체 소통되는 포트, 상기 농축 칼럼(CC)과 유체 소통되는 포트, 및 분석물질 이외의 성분 및 용매의 폐기를 위한 포트를 포함하며,
    상기 제3 스위칭 밸브는 상기 제2 스위칭 밸브 및 상기 농축 칼럼(CC)와 유체 소통되는 포트, 상기 제2 펌프와 유체 소통되는 포트, 및 상기 제1 스위칭 밸브 및 상기 트랩 칼럼(TC)와 유체 소통되는 포트를 포함하는 온라인 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 LC 모드는 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 1 및 2를 연결하여, 상기 제1 펌프를 통해 공급된 제1 용리 용매가 상기 분리 칼럼(SC)을 통과하면서 분석물질을 분리시킨 후 분리된 분석물질 및 제1 용리 용매가 제1 스위칭 밸브의 포트 1 및 2로 연결된 유로를 따라 바로 검출기로 도입되는 한편, 제2 펌프를 통해 공급된 용리 강도가 낮은 용매는 제3 스위칭 밸브의 포트 5 및 6으로 연결된 유로를 거쳐 제1 스위칭 밸브의 포트 9 및 10으로 연결된 유로 또는 트랩 칼럼(TC) 통과 후 제1 스위칭 밸브의 포트 7 및 8로 연결된 유로를 따라 폐기되도록 작동되는 온라인 시스템.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 트랩 모드는 분석물질이 상기 분석 칼럼(SC)을 통과한 시점에서 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 1 및 10, 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 1 및 6, 및 상기 제3 스위칭 밸브의 포트 5 및 6을 연결하여, 상기 분석물질 및 제1 용리 용매가 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 10과 연결된 유로를 따라 상기 트랩 칼럼(TC)로 유입되는 동안 상기 제2 펌프에 의해 공급되는 용리 강도가 낮은 용매가 상기 제3 스위칭 밸브의 포트 5 및 6으로 연결된 유로를 거쳐 상기 트랩 칼럼(TC)로 함께 유입됨으로써 상기 용리 강도가 낮은 용매에 의해 상기 분석 물질은 상기 트랩 칼럼(TC)에 모아지고, 상기 제1 용리 용매 및 용리 강도가 낮은 용매는 상기 트랩 칼럼(TC)를 통과하도록 작동되는 온라인 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 트랩 칼럼(TC)를 통과한 제1 용리 용매 및 용리 강도가 낮은 용매는 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 6 및 7로 연결된 유로, 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 1 및 6으로 연결된 유로, 및 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 2 및 3으로 연결된 유로를 따라 검출기로 이동하여 검출되는 온라인 시스템.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 농축 모드는 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 1 및 10, 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 1 및 2, 및 상기 제3 스위칭 밸브의 포트 4 및 5를 연결하여, 상기 트랩 칼럼(TC)에 모아진 분석물질이 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 6 및 7로 연결된 유로 및 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 1 및 2로 연결된 유로를 따라 상기 농축 칼럼(CC)로 유입되는 동안 상기 제2 펌프에 의해 공급되는 용리 강도가 낮은 용매가 상기 제3 스위칭 밸브의 포트 4 및 5로 연결된 유로를 거쳐 상기 농축 칼럼(CC)으로 함께 유입됨으로써 상기 용리 강도가 낮은 용매에 의해 상기 분석 물질은 상기 농축 칼럼(CC)에서 농축되고 상기 용리 강도가 낮은 용매 및 제1 용리 용매는 상기 농축 칼럼(CC)를 통과하도록 작동되는 온라인 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 농축 칼럼(CC)을 통과한 용리 강도가 낮은 용매 및 제1 용리 용매는 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 5 및 6으로 연결된 유로 및 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 2 및 3으로 연결된 유로를 따라 검출기로 이동하여 검출되는 온라인 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 용리 용매의 흐름에 의한 분석물질의 트랩 및 농축 후, 상기 제1 펌프에서 용매 교환을 통해 상기 분석물질의 이온화를 위한 제2 용리 용매를 공급하는 한편 상기 제2 펌프의 작동은 중지함으로써 상기 제2 용리 용매에 의해 농축 칼럼(CC)에 농축된 분석물질을 검출기로 유입시켜 검출하는 온라인 시스템.
  9. 제1항, 제2항 및 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 농축 모드 이후에 상기 제1 스위칭 밸브의 포트 1 및 10과 상기 제2 스위칭 밸브의 포트 1 및 2를 연결하고 상기 제2 펌프 및 상기 제3 스위칭 모듈은 차단함으로써, 상기 농축된 분석물질이 상기 제1 펌프를 통해 상기 분리 칼럼(SC) 및 트랩 칼럼(TC)을 거쳐 농축 칼럼(CC)에 공급된 상기 분석물질의 이온화를 위한 제2 용리 용매에 의해 검출기로 유입되는 온라인 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 검출기는 UV 검출기 또는 질량 분석 검출기(MS)를 포함하는 온라인 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 펌프는 제1 용리용매를 0.1 내지 2 ml/min의 유량으로 공급하고, 상기 제2 펌프는 용리 강도가 낮은 용매를 0.5 ml/min 미만의 유량으로 공급하는 온라인 시스템.
  12. 제1항에 따른 온라인 시스템을 이용한 혼합물 내 미량 성분의 LC 분석 방법으로서,
    (S1) 상기 온라인 시스템의 LC 모드에서 혼합물 시료를 분리 칼럼(SC)에 통과시켜 제1 용리 용매로 분리시켜 검출하고, 상기 검출 결과로부터 상기 시료 내에서 분석하고자 하는 미량 성분의 상기 분리 칼럼 내 머무름 시간(retention time, RT)를 확인한 후 상기 미량 성분이 상기 분리 칼럼(SC)을 빠져나오기 시작하는 시간(t1) 및 분리 칼럼(SC)을 모두 빠져나온 시간(t2)을 설정하는 단계;
    (S2) 상기 t1의 시작시에 상기 온라인 시스템을 트랩 모드로 전환하고 상기 제1 용리 용매 보다 용리 강도가 낮은 용매를 트랩 칼럼(TC)를 향하는 유로에 추가로 공급하여, 상기 분리 칼럼(SC)을 빠져나오는 시료 내 미량 성분을 상기 용리 강도가 낮은 용매에 의해 t2의 시간까지 상기 트랩 칼럼(TC)에 모으는 트랩 단계; 및
    (S3) 상기 트랩 단계 이후 상기 온라인 시스템을 농축 모드로 전환하고 상기 용리 강도가 낮은 용매를 농축 칼럼(CC)를 향하는 유로에 추가로 공급하여, 상기 트랩 칼럼(TC)에 트랩된 미량 성분을 상기 농축 칼럼(CC)에서 농축하는 단계를 포함하는 분석 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 미량 성분의 농축 후, 상기 미량 성분의 이온화를 위한 제2 용리 용매를 상기 분리 칼럼(SC) 및 트랩 칼럼(TC)을 거쳐 농축 칼럼(CC)에 공급하여 상기 칼럼들 및 이들의 연결 유로에 채워져 있는 제1 용리 용매를 상기 제2 용리 용매로 교환함으로써, 상기 제2 용리 용매에 의해 농축된 미량 성분을 검출기로 유입시켜 검출하는 단계를 추가로 포함하는 분석 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 단계 (S2)에 따른 미량 성분의 트랩 단계는 2 내지 30회로 연속적으로 수행되는 분석 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 미량 성분이 트랩 칼럼(TC)를 빠져나와 농축 칼럼(CC)에 농축되는 시간(t3)는 RT+1분 내지 RT+1.5분인 분석 방법.
  16. 액체크로마토그래피(LC)에 의한 분석물질의 검출 감도 향상을 위한 온라인(on-line) 시스템으로서,
    용매 공급용 제1 펌프 및 제2 펌프;
    상기 제1 펌프와 연결된 분리 칼럼(separation column, SC)을 포함하는 액체 크로마토그래피(liquid chromatography, LC);
    상기 분리 칼럼으로부터 분리된 분석물질을 모으기 위한 트랩 칼럼(trapping column, TC);
    검출기; 및
    상기 제1 펌프와 연결된 분리 칼럼(separation column, SC)을 포함하는 액체 크로마토그래피(liquid chromatography, LC); 상기 분리 칼럼으로부터 분리된 분석물질을 모으기 위한 트랩 칼럼(trapping column, TC); 검출기; 및 상기 제1 및 제2 펌프, 분리 칼럼(SC), 트랩 칼럼(TC) 및 검출기 중 어느 하나 이상과 유체 소통되며 복수의 포트를 구비하는 스위칭 밸브를 포함하고, 상기 스위칭 밸브는 유로를 통해 서로 연결되고 각각에 포함된 포트의 연결 상태 변환에 의해 유체 흐름을 LC 모드 및 트랩 모드로 전환시키며, 상기 LC 모드에서 상기 제1 펌프를 통해 제1 용리 용매를 상기 분리 칼럼(SC)에 공급하여 분석물질을 분리시킨 다음, 상기 LC 모드를 트랩 모드로 전환시키며 상기 제2 펌프를 통해 상기 제1 용리 용매 보다 용리 강도가 낮은 용매를 상기 트랩 칼럼(TC)에 공급해 상기 제1 용리 용매의 흐름에 의해 이동하는 분석물질을 트랩하는 온라인 시스템.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114705776A (zh) * 2022-03-31 2022-07-05 苏州汇通色谱分离纯化有限公司 纯化银杏黄酮的多维液相色谱装置及方法
CN117129583A (zh) * 2022-09-05 2023-11-28 中国科学院大气物理研究所 一种含浓缩装置的低浓度有机胺自动检测方法
CN117571897A (zh) * 2023-11-15 2024-02-20 青岛惠安康生物工程有限公司 一种液相色谱-质谱联用仪及切换装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003254955A (ja) * 2002-03-06 2003-09-10 Shimadzu Corp 多次元型液体クロマトグラフ分析装置
US20100000301A1 (en) * 2008-07-01 2010-01-07 Yosuke Iwata Liquid chromatograph

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003254955A (ja) * 2002-03-06 2003-09-10 Shimadzu Corp 多次元型液体クロマトグラフ分析装置
US20100000301A1 (en) * 2008-07-01 2010-01-07 Yosuke Iwata Liquid chromatograph

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114705776A (zh) * 2022-03-31 2022-07-05 苏州汇通色谱分离纯化有限公司 纯化银杏黄酮的多维液相色谱装置及方法
CN114705776B (zh) * 2022-03-31 2023-09-08 苏州汇通色谱分离纯化有限公司 纯化银杏黄酮的方法
CN117129583A (zh) * 2022-09-05 2023-11-28 中国科学院大气物理研究所 一种含浓缩装置的低浓度有机胺自动检测方法
CN117571897A (zh) * 2023-11-15 2024-02-20 青岛惠安康生物工程有限公司 一种液相色谱-质谱联用仪及切换装置
CN117571897B (zh) * 2023-11-15 2024-04-30 青岛惠安康生物工程有限公司 一种液相色谱-质谱联用仪及切换装置

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