JP2004138413A

JP2004138413A - 液体クロマトグラフ装置及びその送液装置

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Publication number: JP2004138413A
Application number: JP2002301194A
Authority: JP
Inventors: Naoe Kitagawa; 北川　尚衛
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2002-10-16
Filing date: 2002-10-16
Publication date: 2004-05-13

Abstract

【課題】添加剤を用いた分析手法で、添加剤の混合率精度を保ちながら、簡単に、素早く、安価なシステムでグラジエントを実現する。
【解決手段】溶媒選択バルブ１８は、溶媒Ａｌの溶媒瓶２ａ１か溶媒Ａ２の溶媒瓶２ａ２のどちらか一方をポンプ４ａと接続し、溶媒Ｂｌの溶媒瓶２ｂ１か溶媒Ｂ２の溶媒瓶２ｂ２のどちらか一方をポンプ４ｂと接続しうる流路を構成している。溶媒選択バルブ１８はユーザによって設定された溶媒Ａ１：Ａ２の濃度比率に従って周期的に切り換えられながら溶媒ＡｌとＡ２の混合液をＡ液として送液し、同様にユーザによって設定された溶媒Ｂ１：Ｂ２の濃度比率に従って周期的に切り換えられながら溶媒ＢｌとＢ２の混合液をＢ液として送液する。さらに、送液ポンプ４ａと４ｂは、ユーザによって設定された総流量とＡ液：Ｂ液の濃度比率に従って各流量で送液する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体クロマトグラフ装置、特に複数の溶媒を混合させながら移動相とするグラジエント方式の液体クロマトグラフ装置と、そのような液体クロマトグラフ装置で使用するグラジエント方式の送液装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液体クロマトグラフでは、移動相として複数の溶媒を混合させながらカラムに送液するグラジエントという技術が存在する。グラジ工ント技術には高圧グラジエントと低圧グラジ工ントの２種類が存在する。
【０００３】
図２に、従来の高圧グラジエントシステムの一例を示す。Ａ液の入った溶楳瓶２ａと、Ｂ液の入った溶媒瓶２ｂのそれぞれに対し、送液ポンプ４ａ、送液ポンプ４ｂが設けられており、両送液ポンプ４ａ，４ｂからの溶媒がミキサー６で混合され移動相としてカラムへ送液される。
【０００４】
送液ポンプ４ａと送液ポンプ４ｂは、独立した２台の送液ポンプとして相互に通信したり、あるいは外部コントラーラにより制御されたりする場合もあれば、送液ポンプ４ａと送液ポンプ４ｂがひとつのユニットとなったバイナリーポンプという形態をとる場合もあるが、いずれも、設定混合比を、それぞれの送液ポンプ４ａ，４ｂの流量に置き換えて送液することで、グラジエント送液を実現する。
【０００５】
３液のグラジエント送液を行う場合は、さらにＣ液の入った溶媒瓶２ｃが配置され、それに対する送液ポンプ４ｃが設けられてミキサー６で３液が混合され移動相としてカラムへ送液される３液高圧グラジエントというシステムが構築される。
このようなシステムでは、各送液ポンプの吐出側の液体に送液圧力がかかる位置で各液が合流し、混合されるため、高圧グラジエントと呼ばれる。
【０００６】
図３に、従来の低圧グラジエントシステムの一例を示す。Ａ〜Ｄ液が入った溶媒瓶２ａ〜２ｄは溶媒選択バルブ８を通って送液ポンプ４に接続されている。溶媒選択バルブ８は、ポンプ４と各溶媒瓶２ａ〜２ｄのどれかひとつのみを選択して接続できるようなしくみになっている。この溶媒選択バルブ８は送液ポンプ４によって制御され、送液ポンプ４は、設定された混合比になるように溶媒選択バルブ８を周期的に切り換えながらミキサー６を介してカラムへ送液することでグラジエント送液を実現する。
このようなシステムでは、送液ポンプ４の吸引側、すなわち液体が減圧される位置で各液が合流し、混合されるため、低圧グラジエントと呼ばれる。
【０００７】
高圧グラジエントシステムは、高圧下で溶媒を混合させるため気泡の発生が少なく、各送液ポンプそのものの性能によってグラジエントの精度がほぼ決定するため濃度精度に優れる反面、溶媒ごとに送液ポンプが必要となるというコスト面でのデメリットがある。
【０００８】
一方、低圧グラジエントシステムでは、減圧下で溶媒を混合させるため気泡の発生や、溶媒圧縮率の影響、溶媒選択バルブの応答性などにより、濃度精度は高圧グラジエントシステムより劣るが、送液ポンプが１台で済むことや、溶媒数を増やしやすいなどのメリットがある。
【０００９】
液体クロマトグラフでは、たんぱくやペプチドなどの分析において、トリフルオロ酢酸（ＴＦＡ）を添加した水とアセトニトリルでグラジエントを行う方法がよく使われるが、高圧グラジエントシステムで行う場合、あらかじめ決められた量のＴＦＡを添加した水とアセトニトリルを調製しておき、それぞれをＡ液、Ｂ液として使用するが、ＴＦＡの添加量はあらかじめ決められた量に固定せざるを得ない。
【００１０】
一方、低圧グラジエントシステムで行う場合、ＴＦＡを添加した水と、なにも添加していない純水をＡ液、Ｂ液、ＴＦＡを添加したアセトニトリルとなにも添加していないアセトニトリルをＣ液、Ｄ液として使用すれば、ＴＦＡの添加量を簡単に変更することができるが、濃度精度はあまり期待できない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
液体クロマトグラフでは、たんぱくやペプチドなどの分析において、ＴＦＡを添加した水とアセトニトリルでグラジエントを行う方法がよく使われるが、高圧グラジエントシステムで行う場合、あらかじめ決められた量のＴＦＡを添加した水とアセトニトリルを調製しておき、それぞれをＡ液、Ｂ液として使用するが、ＴＦＡの添加量はあらかじめ決められた量に固定せざるを得ない。
【００１２】
一方、低圧グラジエントシステムで行う場合、ＴＦＡを添加した水と、なにも添加していない純水をＡ液、Ｂ液、ＴＦＡを添加したアセトニトリルとなにも添加していないアセトニトリルをＣ液、Ｄ液として使用すれば、ＴＦＡの添加量を簡単に変更することができるが、濃度精度はあまり期待できない。
【００１３】
このような添加剤をもちいた分析手法では添加剤の添加量は分析の重要なパラメータであるにもかかわらず、従来の高圧グラジエントシステムによっても低圧グラジエントシステムによっても、分析精度を保ちながら、簡単に、素早く、安価なシステムでグラジエントを実現することはできなかった。
【００１４】
そこで、本発明は、そのような問題を解決し、添加剤を用いた分析手法で、添加剤の混合率精度を保ちながら、簡単に、素早く、安価なシステムでグラジエントを実現するグラジエント送液装置、及びそのようなグラジエント送液装置を備えた液体クロマトグラフを提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の送液装置は、複数台の送液ポンプの流量を変化させることによって任意の混合濃度にする高圧グラジエント機構と、その高圧グラジエント機構のすくなくとも１台の送液ポンプの吸引側に設けられ、複数の溶媒を切り換えることのできる溶媒選択バルブを備えてその溶媒選択バルブを周期的に切り換えることによって任意の混合濃度にする低圧グラジエント機構とを備えたものである。
【００１６】
高圧グラジエント機構のすくなくとも１台の送液ポンプの前投に低圧グラジエント機構を置くことによって、２液以上の溶媒を低圧グラジエント機構によって設定濃度比で低圧混合した溶媒を、さらに複数台の送液ポンプによる高圧グラジエント機構によって設定混合比で高圧混合して送液する。
【００１７】
低圧グラジエント機構を前段に備えている送液ポンプでは、第１段階でその前段に備えられた溶媒選択バルブによる低圧グラジエント機構によって溶媒が混合され、第２段階の各送液ポンプによる高圧グラジエント機構でさらに複数の溶媒が混合されて移動相となり、送液される。
【００１８】
本発明の液体クロマトグラフ装置は、移動相とともに導入された試料を成分に分離するカラム、複数の溶媒を混合させて移動相を作成しながらその移動相を前記カラムに送液するグラジエント送液装置、前記送液装置とカラムの間の流路に設けられ試料を注入するインジェクタ、及び前記カラムから溶出する試料成分を検出する検出器を備えており、グラジエント送液装置として本発明の送液装置を使用するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１に一実施例の液体クロマトグラフ装置を示す。１２は移動相とともに導入された試料を成分に分離するカラムである。符号２０として示された図の左側部分は一実施例のグラジエント送液装置であり、グラジエント送液装置２０は複数の溶媒Ａ１，Ａ２，Ｂ１及びＢ２をミキサー６で混合して移動相を作成しながら、その移動相をカラム１２に送液する。グラジエント送液装置２０とカラム１２の間の流路には試料を注入するインジェクタ１０が設けられている。カラム１２の下流にはカラム１２から溶出する試料成分を検出する検出器１４が設けられている。
【００２０】
グラジエント送液装置２０において、溶媒Ａ１液、Ａ２液の入った溶媒瓶２ａ_１，２ａ_２が溶媒選択バルブ１８を介して送液ポンプ４ａの吸引側に接続されている。同様に、溶媒Ｂ１液、Ｂ２液の入った溶媒瓶２ｂ_１，２ｂ_２が溶媒選択バルブ１８を介して送液ポンプ４ｂの吸引側に接続されている。
【００２１】
溶媒選択バルブ１８は、溶媒Ａｌの溶媒瓶２ａ_１か溶媒Ａ２の溶媒瓶２ａ_２のどちらか一方をポンプ４ａと接続し、溶媒Ｂｌの溶媒瓶２ｂ_１か溶媒Ｂ２の溶媒瓶２ｂ_２のどちらか一方をポンプ４ｂと接続しうる流路を構成している。溶媒選択バルブ１８はユーザによって設定された溶媒Ａ１：Ａ２の濃度比率に従って周期的に切り換えられながら溶媒ＡｌとＡ２の混合液をＡ液として送液し、同様にユーザによって設定された溶媒Ｂ１：Ｂ２の濃度比率に従って周期的に切り換えられながら溶媒ＢｌとＢ２の混合液をＢ液として送液する。さらに、送液ポンプ４ａと４ｂは、ユーザによって設定された総流量とＡ液：Ｂ液の濃度比率に従って各流量で送液する。
【００２２】
本実施例では、Ａ液とＢ液は高圧グラジエントによる混合のため、４液低圧グラジエントシステムよりも濃度精度に優れている。また、Ａ液の混合比率Ａ１：Ａ２、Ｂ液の混合比率Ｂｌ＝Ｂ２の混合部は低圧グラジエントによる混合のため、４台の送液ポンプによる高圧グラジエンシステムよりもコスト面ですぐれている。
【００２３】
本実施例では、２台の独立した送液ポンプになっているが、２台の送液ポンプを一体化したバイナリーポンプの形態も含まれる。
本実施例では、送液ポンプは２台しかないが、本発明は２台に限るものではなく、３台以上の送液ポンプがあるシステムも含まれる。
【００２４】
本実施例では、各送液ポンプの前段に２流路の選択バルブが接続されているが、本発明は２流路に限るものではなく、３流路以上の選択バルブが接続される場合も含まれる。
本実施例では、２台の送液ポンプの両方に流路選択バルブが接続されているが、本発明はそれに限らず、片側のみに流路選択バルブが接続された形態も含むものである。
【００２５】
【発明の効果】
本発明では、高圧グラジエントシステムの前段に低圧グラジエントシステムを追加するようにしたので、添加剤を用いた分析手法を、添加剤の混合率精度を保ちながら、簡単に、素早く、しかも安価なシステムで実現することができる。
このことを具体的に説明すると、従来の装置は、高圧グラジエントであれ低圧グラジエントであれ、例えばＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４液グラジエントを考えると、設定値はＡ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＝１００％である必要があるのに対し、本発明では実施例の場合には、Ａ＋Ｂ＝１００％、Ａ１＋Ａ２＝１００％、Ｂ１＋Ｂ２＝１００％となるように設定するため、添加剤の濃度設定を直感的に捉えることができる。
例えば、
Ａ１：純水
Ａ２：０．１％ＴＦＡ水
Ｂ１：純アセトニトリル
Ｂ２：０．１％ＴＦＡ入りアセトニトリル
として、０．０８％ＴＦＡ水を４０％、０．０８％ＴＦＡ入りアセトニトリルを６０％として送液する場合を想定する。ここで、２液のＴＦＡ濃度を等しくしているのは、最終的に混合する２液の添加剤の濃度は同じにしておくのが一般的な分析方法であるからである。
さて、このような移動相を作成する場合、従来の方法と本発明では次のように送液する。
▲１▼従来の２液グラジエント（高圧グラジエントか低圧グラジエントかは問わない）の場合：
初めから０．０８％ＴＦＡ水をＡ液、０．０８％ＴＦＡ入りアセトニトリルをＢ液として調合しておき、Ａ液：４０％、Ｂ液：６０％として送液する。
▲２▼従来の４液グラジエント（高圧グラジエントか低圧グラジエントかは問わない）の場合：
Ａ１：８％、Ａ２：３２％、Ｂ１：１２％、Ｂ２：４８％と設定して送液する。この場合、添加剤の濃度、水／アセトニトリルの比率が直感的にわからない。
▲３▼本発明の場合：
Ａ１：２０％、Ａ２：８０％、Ｂ１：２０％、Ｂ２：８０％とし、さらにＡ（＝Ａ１＋Ａ２）：４０％、Ｂ（＝Ｂ１＋Ｂ２）：６０％と設定する。
本発明の場合、パラメータは６個だが、実際には
Ａ１＝１００％−Ａ２
Ｂ１＝１００％−Ｂ２
Ａ＝１００％−Ｂ
の関係があるので、設定パラメータは３個でよい。
このように、添加剤の濃度、水／アセトニトリルの比率をそのまま設定値として使用することができる。
また、添加剤の濃度を一定に保ちながら、水／アセトニトリルの混合比を徐々に変化させていくグラジエントを行なうのが一般的であるが、▲２▼のような従来の４液グラジエントの場合、非常に複雑なグラジエントになってしまい、実用的とはいえない。よって、本発明が最も優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例を示す流路図である。
【図２】従来の高圧グラジエント送液装置の一例を示す流路図である。
【図３】従来の低圧グラジエント送液装置の一例を示す流路図である。
【符号の説明】
２ａ_１，２ａ_２，２ｂ_１，２ｂ_２　　　溶媒瓶
４ａ，４ｂ　　　送液ポンプ
６　　　ミキサー
１０　　　インジェクタ
１２　　　カラム
１４　　　検出器
１８　　　溶媒選択バルブ
２０　　　グラジエント送液装置

Claims

複数台の送液ポンプの流量を変化させることによって任意の混合濃度にする高圧グラジエント機構と、
前記高圧グラジエント機構のすくなくとも１台の送液ポンプの吸引側に設けられ、複数の溶媒を切り換えることのできる溶媒選択バルブを備えてその溶媒選択バルブを周期的に切り換えることによって任意の混合濃度にする低圧グラジエント機構とを備えたことを特徴とする送液装置。
移動相とともに導入された試料を成分に分離するカラム、複数の溶媒を混合させて移動相を作成しながらその移動相を前記カラムに送液するグラジエント送液装置、前記送液装置とカラムの間の流路に設けられ試料を注入するインジェクタ、及び前記カラムから溶出する試料成分を検出する検出器を備えた液体クロマトグラフ装置において、
前記グラジエント送液装置として請求項１に記載の送液装置を使用することを特徴とする液体クロマトグラフ装置。