JP6733733B2 - 液体クロマトグラフ - Google Patents

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Description

本発明は、高速液体クロマトグラフなどの液体クロマトグラフに関し、特に分離した試料成分をトラップカラムに捕捉して濃縮する機能を備えた液体クロマトグラフに関するものである。
2次元高速液体クロマトグラフィは、1次元目の分析でカラムの下流側で1つ以上の分析対象成分を含む溶離液を分画してトラップカラムに分析対象成分を吸着させた後、トラップカラムに吸着した分析対象成分を離脱させて別のカラムへ導き、2次元目の分析を行なうというものである(特許文献1参照。)。
かかる高速液体クロマトグラフでは、分離した溶離液中の高濃度の分析対象成分が流路内で析出することを防止するため、一定濃度の有機溶媒を含む移動相を大量に流路に流入させ、溶離液を希釈するようになっている。また、溶離液をトラップカラムに導いて吸着させる際に、溶離液中の有機溶媒濃度が高いと、トラップカラムに分析対象成分が吸着されないといったことが起こり得るため、そのような事態を予防するために希釈液を用いて溶離液の有機溶媒濃度を低下させるといったことも行なわれる。
特開2004−205358号公報
一般的に、ピーク分離の際は移動相の有機溶媒濃度をグラジエントさせることが多く、その場合は移動相の有機溶媒濃度や流量が徐々に変化し、クロマトグラムにおけるピークの位置によって溶離液中の有機溶媒濃度も変化する。すなわち、ピークの保持時間によって溶離液中の有機溶媒濃度が異なる。
溶離液を希釈するのに適用な希釈液の有機溶媒濃度や流量は、希釈対象の溶離液の有機溶媒濃度によって異なる。すなわち、1次元目分析において移動相の組成をグラジエントさせる場合には、その溶離液がどの時間帯のピーク部分に相当するかによって適当な希釈液の組成や流量が異なるのである。
しかし、従来の2次元高速液体クロマトグラフでは、希釈液として予め用意された有機溶媒濃度のものを用いるようになっていることが一般的である。そのため、予備分析を行なって希釈液の濃度や流量を予め決定しておく必要があった。
そこで、本発明は、1次元目分析で分離された試料成分を含む溶離液の希釈液の組成や流量をその溶離液の組成に応じたものにすることができるようにすることを目的とするものである。
本発明に係る液体クロマトグラフは、複数種類の溶媒の混合液をその組成を変化させながら移動相として送液する移動相送液部、及び前記移動相が流れる流路中に注入された試料を成分ごとに分離する分析カラムを有する1次元目分析部と、前記1次元目分析部から流出した溶離液の組成に基づき、前記1次元目分析部から流出した溶離液を希釈するための希釈液の組成及び流量を決定する希釈液決定部と、前記1次元目分析部から流出した溶離液中の試料成分を捕捉するトラップカラムと、前記1次元目分析部から流出した溶離液を希釈しながら前記トラップカラムへ搬送するように、前記希釈液決定部により決定された組成の希釈液を前記希釈液決定部により決定された流量で送液する希釈液送液部と、を備えたものである。
前記希釈液決定部は、前記1次元目分析部から流出した溶離液の組成を、前記移動相送液部から取得した各溶媒の送液流量の情報に基づいて特定するように構成されていることが好ましい。そうすれば、1次元目分析部から流出した溶離液の組成を正確に特定することができ、希釈液の組成や流量をより的確に決定することができる。
前記1次元目分析部から流出した溶離液の組成とそれに対応する希釈液の組成及び流量との予め設定された対応関係を希釈液データとして保持する希釈液データ保持部をさらに備え、前記希釈液決定部は、前記1次元目分析部から流出した溶離液の組成に対応する希釈液の組成及び流量を前記希釈液データに基づいて決定するように構成されていてもよい。そうすれば、希釈液の組成及び流量の決定が容易になされるようになる。
本発明に係る液体クロマトグラフでは、1次元目分析部から流出した溶離液の組成に基づき、1次元目分析部から流出した溶離液を希釈するための希釈液の組成及び流量を決定する希釈液決定部を備えているので、希釈液の組成や流量を決定するための予備分析を行なうことなく、希釈液の組成及び流量を決定することができる。そして、希釈液送液部は、希釈液決定部により決定された組成の希釈液を希釈液決定部により決定された流量で送液するように構成されているので、希釈液の組成及び流量を1次元目分析部から流出した溶離液の組成に応じたものとすることができる。
液体クロマトグラフの一実施例の構成を概略的に示すブロック図である。 同実施例の液体クロマトグラフの流路構成の一例を示す流路構成図である。 同実施例における1次元目分析工程時の流路構成の一例を示す図である。 同実施例における濃縮工程時の流路構成の一例を示す図である。 同実施例における2次元目分析工程時の流路構成の一例を示す図である。 同実施例の希釈液データの一例を示すグラフである。 液体クロマトグラフの流路構成の他の例を示す流路構成図である。 液体クロマトグラフの他の実施例の構成を概略的に示すブロック図である。 同実施例の液体クロマトグラフの流路構成の一例を示す流路構成図である。 同実施例における1次元目分析時の流路構成の一例を示す図である。 同実施例における濃縮工程時の流路構成の一例を示す図である。 同実施例における2次元目分析工程時の流路構成の一例を示す図である。
以下、本発明に係る液体クロマトグラフの一実施例について、図面を用いて説明する。
[実施例1]
一次元目分析部から流出した溶離液をフラクションループに一旦保持し、その後でフラクションループに保持された溶離液中の試料成分をトラップカラムに捕捉する方式の液体クロマトグラフの一実施例について、図1から図7を用いて説明する。
図1に示されているように、この実施例の液体クロマトグラフは、1次元目分析部2、溶離液保持部4、希釈液送液部6、トラップカラム8、2次元目分析用移動相送液部10、2次元目分析部12及び制御部14を備えている。
図示は省略されているが、1次元目分析部2は、複数種類の溶媒の混合液からなる移動相を送液する移動相送液部、その移動相送液部からの移動相が送液される流路中に試料を注入する試料注入部、試料注入部により注入された試料を成分ごとに分離する分析カラム、及び分析カラムで分離された試料成分を検出する検出器を備えている。分析カラムで分離された試料成分は検出器を経て溶離液保持部4に導かれる。
溶離液保持部4は1次元目分析部2の下流側に接続され、1次元目分析部2の分析カラムで分離された試料成分を溶離液とともに保持する。溶離液保持部4は、1次元目分析部2の検出器の検出信号と同期し、1次元目分析部2から流出した溶離液のうち検出器の検出信号に現れた所望のピーク部分に相当する溶離液のみを保持する。溶離液保持部4の動作は、後述する制御部14によって制御される。
希釈液送液部6は、溶離液保持部4に保持された試料成分をトラップカラム8に捕捉して濃縮する濃縮工程の際に、希釈液を送液して溶離液保持部4に保持された溶離液を希釈し、トラップカラム8へ導くものである。希釈液送液部6は、種々の組成をもつ希釈液を送液することができるようになっている。希釈液送液部6から送液される希釈液の組成及び流量が溶離液保持部4に保持されている希釈対象の溶離液の組成に応じたものとなるように、希釈液送液部6の動作が制御部14によって制御される。
2次元目分析用移動相送液部10は、分析対象の試料成分がトラップカラム8に捕捉された後で、移動相をトラップカラム8の上流側から送液することによってトラップカラム8に捕捉された試料成分を後述の2次元目分析部12へ導くものである。2次元目分析用移動相送液部10の動作も制御部14によって制御される。
2次元目分析部12は、ここでの図示は省略されているが、トラップカラム8から溶出した試料成分をさらに分離するための分析カラムと、その分析カラムで分離された試料成分を検出するための検出器を備えている。
制御部14は、既述のように、1次元目分析部2、溶離液保持部4、希釈液送液部6、及び2次元目分析用移動相送液部10の動作を制御する。制御部14は、1次元目分析部2の検出器の信号を取り込み、その検出信号に基づいて所望の試料成分が溶離液保持部4に保持されるように溶離液保持部4の動作を制御する。制御部14は、この液体クロマトグラフ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って実現されるものである。
制御部14は希釈液決定部16及び希釈液データ保持部18を備えている。希釈液決定部16は、該制御部14を実現するコンピュータに設けられた記憶装置に格納されているプログラムを演算素子(CPU)が実行することによって得られる機能である。希釈液データ保持部18は前記記憶装置の一領域によって実現される機能である。
希釈液決定部16は、1次元目分析部2の移動相送液部の送液情報(例えばグラジエントプログラム)に基づいて、希釈対象の溶離液が溶離液保持部4に保持されたときの溶離液の組成を特定し、その溶離液の組成に応じた希釈液の組成と流量(希釈倍率)を希釈液データ保持部18に保持された希釈液データに基づいて決定するように構成されている。希釈液データ保持部18に保持されている希釈液データとは、溶離液保持部4に保持された試料成分を含む溶離液の組成とその組成に適した希釈液の組成及び流量との対応関係を示すデータである。希釈液データとしては、図6に示されるようなグラフのほか、後に示す表1のようなテーブルが挙げられる。
希釈液送液部6は、希釈液決定部16により決定された組成の希釈液を希釈液決定部16により決定された流量(希釈倍率)で送液する。
この実施例の液体クロマトグラフの具体的な流路構成の一例について、図2を図1とともに用いて説明する。
1次元目分析部2は、移動相送液部として溶媒Aを送液する送液ポンプ20a、溶媒Bを送液する送液ポンプ20b、送液ポンプ20aと20bによって送液される溶媒AとBを混合するミキサ22を備えている。溶媒AとBの混合液からなる移動相が流れる流路上に、上流側から試料注入部23、分析カラム24及び検出器26が設けられている。検出器26の下流側の流路は切替バルブ28の1つのポートに接続されている。切替バルブ28は、1次元目分析部2と希釈液送液部6のいずれか一方を溶離液保持部4に切り替えて接続するものである。
溶離液保持部4は、複数のフラクションループ30と、それらのフラクションループ30のうちのいずれか1つを選択して使用するように流路接続を切り替える切替バルブ32及び34を備えている。切替バルブ32及び34は、1次元目分析部2の検出器26の検出信号に現れる所望のピーク部分に相当する溶離液が個別のフラクションループ30に保持されるように、検出器26の検出信号に同期して切り替えられる。
希釈液送液部6は、希釈液Cを送液するための送液ポンプ38a、希釈液Dを送液するための送液ポンプ38b、希釈液Eを送液するための送液ポンプ38c、及びそれらの送液ポンプ38a,38b,38cによって送液される希釈液C,D,Eを混合するミキサ40を備えている。希釈液C,D,Eは互いに異なる希釈液である。なお、この実施例では、3種類の希釈液を用いるように構成されているが、さらに多種類の希釈液を使用することができるようになっていてもよいし、2種類の希釈液を使用するようになっていてもよい。
希釈液送液部6は、送液ポンプ38a,38b,38cの動作速度を制御することによって、ミキサ40で混合される希釈液を所望の組成に調整することができる。送液ポンプ38a,38b,38cの動作は、ミキサ40で混合される希釈液の組成が、希釈対象の溶離液の組成に応じて希釈液決定部16により決定された組成となるように、制御部14によって制御される。
溶離液保持部4の出口側の切替バルブ34の1つのポート(共通ポート)が6ポートバルブ36の1つのポートに接続されている。6ポートバルブ36の各ポートには、トラップカラム8の両端、ドレイン、2次元目分析用移動相送液部10、及び2次元目分析部12がそれぞれ接続されている。6ポートバルブ36により、切替バルブ34‐ドレイン間が接続されるとともに2次元目分析用移動相送液部10‐トラップカラム8‐2次元目分析部12が接続された状態(図2の状態)、又は切替バルブ34‐トラップカラム8‐ドレイン間が接続されるとともに2次元目分析用移動相送液部10‐2次元目分析部12が接続された状態(図4の状態)のいずれか一方の状態に切り替えられる。
2次元目分析用移動相送液部10は、溶媒Fを送液するための送液ポンプ42a、溶媒Gを送液するための送液ポンプ42b、及びそれらの送液ポンプ42a,42bにより送液される溶媒F,Gを混合するミキサ44を備えている。
2次元目分析部12は、トラップカラム8から溶出した試料成分をさらに分離する分析カラム46、及び分析カラム46で分離された試料成分を検出する検出器48を備えている。
この実施例の液体クロマトグラフの動作について図3から図5を図1とともに用いて説明する。
図3において太線で示されているように、送液ポンプ20a及び20bによって溶媒AとBをミキサ22に送液し、ミキサ22から流出する移動相によって試料注入部23により注入された試料を分析カラム24へ導き、成分ごとに分離する。分析カラム24で分離された各試料成分は、順次分析カラム24から溶離液とともに溶出し、検出器26に導かれる。分析カラム24から溶出した各試料成分は検出器26の検出信号ではピークとして検出され、そのピークに相当する溶離液部分が溶離液保持部4の所望のフラクションループに保持される。これが1次元目分析工程である。
上記の1次元目分析が終了した後、図4において太線で示されているように、希釈液送液部6‐溶離液保持部4‐トラップカラム8が直列に接続されるように流路構成が切り替えられ、希釈液送液部6からフラクションループ30へ希釈液が送液される。希釈液送液部6から希釈液が送液されることにより、フラクションループ30に保持されていた溶離液が希釈されながらトラップカラム8へ導かれ、試料成分のみがトラップカラム8に捕捉される。これが濃縮工程である。
この濃縮工程で希釈液送液部6から送液される希釈液の組成及び流量は、フラクションループ30に保持された希釈対象の溶離液の組成(有機溶媒濃度)によって決定される。フラクションループ30に保持されている溶離液の組成(有機溶媒濃度)は、1次元目分析部2により実施された1次元目分析工程での移動相のグラジエントプログラムと、その溶離液に対応する検出器26の検出信号のピークの保持時間から特定することができる。制御部14の希釈液データ保持部18(図1参照)には、例えば図6にされるような希釈液データが用意されており、溶離液の組成が特定されればその溶離液の希釈に最適な希釈液の組成及び希釈倍率が自動的に割り出されるようになっている。
図6の希釈液データについて説明すると、このグラフは、横軸が溶離液の有機溶媒濃度(%)、縦軸が各希釈液の濃度及び希釈倍率となっており、溶離液中の有機溶媒濃度が特定されれば、希釈液C、希釈液D及び希釈液Eのそれぞれの濃度と希釈倍率が決定される。例えば希釈対象の溶離液の有機溶媒濃度が25%の場合には、希釈液Cの濃度が65%、希釈液Dの濃度が25%、希釈液Eの濃度が10%、希釈倍率が5倍と決定される。また、希釈対象の溶離液の有機溶媒濃度が75%の場合には、希釈液Cの濃度が20%、希釈液Dの濃度が75%、希釈液Eの濃度が5%、希釈倍率が7倍と決定される。
このように決定された希釈液の組成及び希釈倍率となるように、希釈液送液部6の送液ポンプ38a,38b及び38cの動作が制御部14(図1参照)によって制御される。これにより、溶離液保持部4の各フラクションループ30に保持された溶離液の組成に応じて適切な組成の希釈液が適切な流量で送液され、試料成分が析出したりトラップカラム8に捕捉されずにすり抜けたりすることが防止される。
上記の濃縮工程が終了した後、2次元目分析用移動相送液部10‐トラップカラム8‐2次元目分析部12が直列に接続されるように流路構成が切り替えられ、2次元目分析用移動相送液部10から移動相が送液される。2次元目分析用移動相送液部10からの移動相により、トラップカラム8に捕捉されていた試料成分が溶出して分析カラム46に導かれ、さらなる分離がなされる。分析カラム46で分離された試料成分は検出器48に導かれて検出される。これが2次元目分析工程である。
なお、図2から図5を用いて説明した上記実施例では、希釈液送液部6が複数種類の希釈液C,D,Eをミキサ40で混合することによって所望の組成の希釈液を送液することができるように構成されているが、有機溶媒濃度の異なる希釈液を予め用意(プレミックス)しておき、それらの希釈液の中から希釈対象の溶離液の組成に適合した希釈液を選択的に送液するように希釈液送液部6を構成してもよい。図7は希釈液送液部6をそのように構成した一実施例を示す流路構成図である。
図7の実施例では、希釈液送液部6が互いに有機溶媒濃度の異なる希釈液H、I、J、Kのうちのいずれか1つの希釈液を切替バルブ50によって選択し、送液ポンプ52によって送液するように構成されている。希釈液H、I、J、Kのいずれの希釈液を用いるのかを決定するために、希釈液データとして、例えば表1に示されているようなテーブルが希釈液データ保持部18(図1参照)に用意されている。
Figure 0006733733
表1のテーブルを用いることで、各フラクションループ30に保持されている溶離液の有機溶媒(溶媒B)の濃度が特定されたときに、用いられる希釈液とその流量(希釈倍率)が自動的に割り出される。
以上のように、この実施例の液体クロマトグラフは、希釈液送液部6の動作制御を行なう制御部14が希釈液決定部16を備えているので、溶離液保持部4に保持された溶離液の組成に適した希釈液の組成や流量が自動的に決定され、濃縮工程の際に希釈液送液部6から適切な組成の希釈液が適切な流量で送液される。したがって、ユーザが希釈液の組成や流量を決定するための予備分析を行なう必要もない。
[実施例2]
次に、1次元目分析部2から流出した試料成分を含む溶離液を直接的にトラップカラムへ導く方式の液体クロマトグラフの一実施例について、図8から図12を用いて説明する。なお、この実施例において、図1から図7を用いて説明した上述の実施例の構成と同様の機能を有する箇所には同じ参照符号を付し、その機能についての詳細な説明は省略する。
図8に示されているように、この実施例の液体クロマトグラフは、1次元目分析部2から流出した溶離液が直接的にトラップカラム8に導かれるように構成されている。希釈液送液部6は、1次元目分析部2から流出しトラップカラム8へ導かれる途中の溶離液を希釈液によって希釈するように構成されている。図8では示されていないが、1次元目分析部2とトラップカラム8との間には流路切替バルブが設けられており、1次元目分析部の分析カラムで分離された試料成分を含む溶離液のみがトラップカラム8へ導かれるようになっている。
希釈液送液部6から送液される希釈液の組成は、上述の実施例1と同様、制御部14の希釈液決定部16によって決定される。希釈液決定部16は、1次元目分析部2に設けられた1次元目分析用移動相送液部からの送液情報に基づいてトラップカラム8へ導かれる溶離液の組成を割り出し、希釈液データ保持部18に保持された希釈液データに基づいてその溶離液を希釈するための希釈液の組成を決定する。
図9から図12はこの実施例の液体クロマトグラフの具体的な流路構成の一例を示している。
この実施例では、複数のトラップカラム8を有するトラップカラム部60が設けられており、流路切替バルブ54と56の切替えによって、1次元目分析部2の下流側にドレイン流路58を接続した状態(図10の状態)、1次元目分析部2の下流側にトラップカラム部60を接続すると同時に希釈液送液部6をトラップカラム部60のいずれかのトラップカラム8の上流側に接続した状態(図11の状態)、又は2次元目分析用移動相送液部10の下流側にトラップカラム8を接続し、さらにその下流側に2次元目分析部12を接続した状態(図12の状態)のいずれかの状態にすることができる。
トラップカラム部60は流路切替バルブ62及び64を備え、それらの流路切替バルブ62及び64によって、1次元目分析部2の下流側又は2次元目分析用移動相送液部10の下流側に接続するトラップカラム8を選択的に切り替えることができるように構成されている。
1次元目分析部2の検出器26の下流側の流路は流路切替バルブ54の1つのポートに接続されている。流路切替バルブ54は6つのポートを有する6ポートバルブである。6ポートバルブ54の残りのポートには、流路切替バルブ56の1つのポートへ通じる流路、ドレイン流路58、流路切替バルブ64の共通ポートへ通じる流路、2次元目分析用移動相送液部10からの流路、及び2次元目分析部12へ通じる流路が接続されている。
流路切替バルブ56は、流路切替バルブ54と同様の6ポートバルブである。流路切替バルブ56のうち互いに隣接する2つポートにはドレイン流路58が接続され、残りのポートには、流路切替バルブ54に通じる流路のほか、希釈液送液部6からの流路、流路切替バルブ66の共通ポートへ通じる流路、及び流路切替バルブ62の共通ポートへ通じる流路が接続されている。
流路切替バルブ66の各選択ポートは、トラップカラム部60の各トラップカラム8に通じる流路に接続されており、希釈液送液部6からの希釈液をいずれのトラップカラム8に通じる流路中に供給するかを選択的に切り替えるものである。
流路切替バルブ54、56、62、64及び66は、それぞれ検出器26の検出信号に同期して切り替えられるように制御部14(図8参照)によって制御される。
以上の構成により、この実施例の液体クロマトグラフは、次の動作を行なう。
まず、1次元目分析工程では、検出器26で試料成分が検出されるまで、1次元目分析部2から流出した溶離液がドレイン流路58を介して排出されるように、流路構成を図10の状態にする。そして、検出器26で試料成分が検出されると、その試料成分を含む溶離液が所望のトラップカラム8に導かれるように、流路構成を図11の状態に切り替え、所望のトラップカラム8に試料成分を捕捉する。すなわち、この実施例では、1次元目分析工程と濃縮工程が同時になされる。
1次元目分析部2から流出した溶離液がトラップカラム8に導かれる際、トラップカラム8に導かれる溶離液の組成が1次元目分析用移動相送液部(送液ポンプ20a及び20b)の送液情報に基づいて割り出され、その組成に基づいてその溶離液を希釈するための希釈液の組成及び流量が希釈液決定部16(図8参照)により決定される。希釈液の組成や流量の決定方法は、上述の実施例1と同様の方法でよい。希釈液送液部6は、トラップカラム8に導入される溶離液が希釈されるように、希釈液決定部16により決定された組成と流量で希釈液を送液する。
上記の1次元目分析工程及び濃縮工程が終了した後、流路構成を図12の状態に切り替えて、2次元目分析用移動相送液部10からの移動相によってトラップカラム8に捕捉された試料成分を2次元目分析部12へ導く。
この実施例においても、希釈液送液部6の動作制御を行なう制御部14が希釈液決定部16を備えているので、トラップカラム8に導かれる溶離液の組成に適した希釈液の組成や流量が自動的に決定され、その溶離液を希釈するのに適した組成及び流量の希釈液が希釈液送液部6から送液される。したがって、ユーザが希釈液の組成や流量を決定するための予備分析を行なう必要がない。
2 1次元目分析部
4 溶離液保持部
6 希釈液送液部
8 トラップカラム
10 2次元目分析用移動相送液部
12 2次元目分析部
14 制御部
16 希釈液決定部
18 希釈液データ保持部
20a,20b,38a,38b,42a,42b,52 送液ポンプ
22,40,44 ミキサ
23 試料注入部
24,46 分析カラム
26,48 検出器
28,32,34,36,50 流路切替バルブ
30 フラクションループ

Claims (2)

  1. 複数種類の溶媒の混合液をその組成を変化させながら移動相として送液する移動相送液部、及び前記移動相が流れる流路中に注入された試料を成分ごとに分離する分析カラムを有する1次元目分析部と、
    前記1次元目分析部から流出した溶離液の組成に基づき、その溶離液を希釈するための希釈液の組成及び流量を決定する希釈液決定部と、
    前記1次元目分析部から流出した溶離液中の試料成分を捕捉するトラップカラムと、
    前記1次元目分析部から流出した溶離液を希釈しながら前記トラップカラムへ搬送するように、前記希釈液決定部により決定された組成の希釈液を前記希釈液決定部により決定された流量で送液する希釈液送液部と、を備え
    前記1次元目分析部は、分離された成分を検出する検出器を含み、
    前記希釈液決定部は、前記1次元目分析部の前記移動相送液部のグラジエントプログラム、及び前記検出器の検出信号のピークの保持時間に基づいて前記希釈対象の溶離液の組成を特定し、特定した溶離液の組成に応じて希釈液の組成及び流量を決定するように構成されている、液体クロマトグラフ。
  2. 前記1次元目分析部から流出した溶離液の組成とそれに対応する希釈液の組成及び流量との予め設定された対応関係を希釈液データとして保持する希釈液データ保持部をさらに備え、
    前記希釈液決定部は、前記1次元目分析部から流出した溶離液の組成に対応する希釈液の組成及び流量を前記希釈液データに基づいて決定する請求項1に記載の液体クロマトグラフ。
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