JP6992912B2 - 低圧グラジエント送液システム及び液体クロマトグラフ - Google Patents

Description

本発明は、低圧グラジエント送液システム及び液体クロマトグラフに関するものである。

液体クロマトグラフィー分析では、複数の液の混合液を移動相として用いられることが多く、移動相を組成する液の混合比率を時間帯ごとに変化させながら行なうグラジエント分析もよく実施される。

グラジエント分析を行なうには、移動相の組成をどのように時間変化させていくかについて規定するグラジエントプログラムを予めシステムに設定しておく必要がある。しかしながら、グラジエント分析に用いる液の数が多くなると、各液の混合比率をどのように変化させていくのかについての計算が複雑になり、グラジエントプログラムの設定が煩雑になる。

プログラムの設定の煩雑さを軽減するために、各時間帯における移動相の特性（例えば、ｐＨ）をユーザの設定したものとするための各液の混合比率をシステム側で自動的に計算させるようにすることが提案されている（特許文献１）。

ＷＯ２０１５／１７２０１１Ａ１

グラジエント分析の方式として、高圧グラジエント方式と低圧グラジエント方式がある。高圧グラジエント方式は、複数台の送液ポンプを用いて複数の液を同時に送液する方式である。一方で、低圧グラジエント方式は、１台の送液ポンプを用い、送液ポンプによって送液される液を切替バルブで切り替える方式であり、同時に送液できる液は１種類だけである。

これまでの低圧グラジエント方式のシステムでは、２液を用いたグラジエント分析用のグラジエントプログラムしか設定できないようになっていた。そのため、例えば、水系溶媒と有機溶媒のほかに緩衝液などの液を使用したい場合、予め溶媒に緩衝液などの液を混合してｐＨ等を調整しておく必要があった。

そこで、本発明は、３つ以上の液を用いたグラジエント分析を実現できる新規な低圧グラジエント方式のシステムを提供することを目的とするものである。

本発明の第１の態様は、液を収容した容器からそれぞれ液を汲み上げるための３つ以上の液供給流路と、前記液供給流路を介して前記容器から液を汲み上げて送液するための１つの送液ポンプと、前記３つ以上の液供給流路と前記送液ポンプとの間に介在し、前記送液ポンプと連通させる１つの液供給流路を前記３つ以上の液供給流路のうちから選択的に切り替えるための切替機構と、前記送液ポンプによって汲み上げられた液の混合を行なうためのミキサと、ユーザ入力に基づいて、前記ミキサにおいて混合される３つ以上の液の時間帯ごとの混合比率を設定するように構成された組成設定部と、前記ミキサにおいて混合される前記３つ以上の液の時間帯ごとの混合比率を前記組成設定部により設定された混合比率とするために、前記切替機構の切替え動作を制御するように構成された制御部と、を備えた低圧グラジエント送液システムである。

本発明の第２の態様は、上記低圧グラジエント送液システムと、前記低圧グラジエント送液システムにより送液される液の混合液を移動相として用い、前記移動相の流れる流路上で試料の分離分析を行なう分析部と、を備えた液体クロマトグラフである。

本発明の第１の態様に係る低圧グラジエント送液システムでは、ユーザ入力に基づいて、ミキサにおいて混合される３つ以上の液の時間帯ごとの混合比率を設定するように構成された組成設定部と、ミキサにおいて混合される前記３つ以上の液の時間帯ごとの混合比率を前記組成設定部により設定された混合比率とするために、切替機構の切替え動作を制御するように構成された制御部と、を備えているので、３つ以上の液を用いたグラジエント分析を実現できる新規な低圧グラジエント方式の送液システムが提供される。

本発明の第２の態様に係る液体クロマトグラフでは、上述の低圧グラジエント送液システムを用いて移動相の送液を行なうので、３つ以上の液を用いたグラジエント分析を実現できる新規な低圧グラジエント方式の分析システムが提供される。

低圧グラジエント送液システム及び液体クロマトグラフの一実施例を示す概略構成図である。 同実施例における第１溶媒の組成及び第２溶媒の組成の設定の一例を示す図である。 同実施例における移動相の組成の設定の一例を示す図である。

以下、低圧グラジエント送液システム及び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。

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１は、主として、低圧グラジエント送液システム２と分析部４を備えている。

低圧グラジエント送液システム２は、３つ以上の液からなる混合液を移動相として分析流路６中で送液するとともに、移動相の組成を時間的に変化させるグラジエント機能を有するものである。この実施例においては、低圧グラジエント送液システム２は、４つの液（液１～液４）を用いたグラジエント送液を行なうことができる。

低圧グラジエント送液システム２は、４つの液供給流路８，１０，１２，１４と、切替バルブ１６と、送液ポンプ１８と、ミキサ２０と、制御装置２２と、を備えている。液供給流路８，１０，１２，１４は、液１～液４を収容する容器からそれぞれ液を汲み上げるための流路である。液供給流路８，１０，１２，１４は切替バルブ１６の互いに異なる選択ポートに接続されている。送液ポンプ１８の吸入側は切替バルブ１６の共通ポートに接続されている。すなわち、切替バルブ１６は、送液ポンプ１８と４つの液供給流路８，１０，１２，１４との間に介在し、送液ポンプ１８と連通させる液供給流路を選択的に切り替えるための切替機構を構成する。

なお、切替機構は切替バルブ１６に限定されるものではない。例えば、切替バルブ１６に代えて、各液供給流路８，１０，１２，１４上にストップバルブを設け、いずれか１つのストップバルブを開くことによって送液ポンプ１８といずれか１つの液供給流路とを流体的に連通させるように構成することもできる。そのような場合は、各液供給流路８，１０，１２，１４上に設けられたストップバルブが、送液ポンプ１８と連通させる液供給流路を選択的に切り替えるための切替機構を構成する。このほか、切替機構は、送液ポンプ１８と流体的に連通させる液供給流路を選択的に切り替えることができるものであれば、どのような構成を有していてもよい。

ミキサ２０は送液ポンプ１８の下流に設けられており、送液ポンプ１８によって送液されてきた液がミキサ２０において混合される。なお、ミキサ２０は送液ポンプ１８の上流に設けられていてもよい。

切替バルブ１６及び送液ポンプ１８の動作は制御装置２２によって制御される。制御装置２２は、中央演算装置（ＣＰＵ）や記憶装置を有する電子回路によって実現されるものである。制御装置２２は、その機能として、制御部２４、組成設定部２６及び混合比率計算部２８を備えている。制御部２４、組成設定部２６及び混合比率計算部２８は、ＣＰＵが特定のプログラムを実行することによって得られる機能である。

制御部２４は、分析流路６を流れる移動相の組成、すなわち、ミキサ２０において混合される液１～液４の混合比率を、予め設定されたグラジエントプログラムに沿ったものとするために、切替バルブ１６の切替え動作を制御するように構成されている。ここで、グラジエントプログラムとは、分析を開始してから時間を経るごとにどのように移動相の組成を変化させていくかを示すものである。

グラジエントプログラムは組成設定部２６がユーザ入力に基づいて設定する。組成設定部２６によって設定されるグラジエントプログラムとしては、液１～液４の４つの液を第１グループと第２グループの２つのグループに分け、第１グループに属する液からなる第１溶媒と第２グループに属する液からなる第２溶媒との混合比率を時間的に変化させていくものが挙げられる。

上記の場合、組成設定部２６は、第１溶媒の組成と第２溶媒の組成を図２に例示されているように入力させ、入力された組成をそれぞれ第１溶媒組成、第２溶媒組成として設定する。さらに、組成設定部２６は、第１溶媒と第２溶媒の混合比率をどのように時間的に変化させるか、すなわち、第１溶媒と第２溶媒の時間帯ごとの混合比率を、ユーザ入力に基づいて決定することにより、図３に例示されているようなグラジエントプログラムを設定する。

混合比率計算部２８は、組成設定部２６により設定された第１溶媒組成、第２溶媒組成及びグラジエントプログラムから、各時間帯における移動相中の液１～液４の混合比率を計算するように構成されている。

混合比率計算部２８による混合比率の計算を、図２及び図３に例示された数値を用いて、図３のグラジエントプログラム上で第２溶媒濃度が６０％である時間帯を例に挙げて説明する。この時間帯の移動相中の第１溶媒（液１：液２＝９：１）の混合比率は４０％、第２溶媒（液３：液４＝１：１）の混合比率は６０％である。したがって、移動相中における液１～液４の混合比率は以下のように計算される。なお、ここでの比率は体積比率である。
液１：４０％×９０％＝３６％
液２：４０％×１０％＝４％
液３：６０％×５０％＝３０％
液４：６０％×５０％＝３０％
したがって、上記時間帯における移動相の組成は、液１：液２：液３：液４＝３６：４：３０：３０となる。

制御部２４は、各時間帯におけるミキサ２０で混合される混合液中の組成が、混合比率計算部２８により計算された各時間帯の液１～液４の混合比率となるように、切替バルブ１６の切替え動作を制御する。

上記のように、グラジエントプログラムの設定の際、図３に例示されているように、ユーザは、２液を用いた低圧グラジエント分析用のプログラムを設定するのと同程度の複雑さの手順で、４液を用いた低圧グラジエント分析用のグラジエントプログラムを設定することができる。これにより、ユーザに煩雑な設定手順を強いることなく、多数の液を用いた低圧グラジエント分析を実現することができる。

図１に戻って液体クロマトグラフの一実施例の説明を続けると、分析部４は、試料注入部３０、分離カラム３２及び検出器３４を備えている。試料注入部３０は、分析流路６中に試料を注入する機能を備えたものであり、例えばオートサンプラである。分離カラム３２は、試料注入部３０により分析流路６中に注入された試料を成分ごとに分離するためのものである。検出器３４は、分離カラム３２で分離された試料成分を検出するためのものである。

以上において説明した実施例では、液１～液４の４つの液を用いて低圧グラジエント分析を行なうことができるように構成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、低圧グラジエント分析に用いる液は３つ以上であればいくつであってもよい。

また、上記実施例では、第１グループを液１及び液２の２液を含むものとし、第２グループを液３及び液４の２液を含むものとしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１グループ及び第２グループに属する液の合計が３液以上であれば、各グループに含まれる液の数はいくらであってもよい。

すなわち、本発明の実施態様は以下のとおりである。

本発明の第１の実施態様は、液を収容した容器からそれぞれ液を汲み上げるための３つ以上の液供給流路（８；１０；１２；１４）と、前記液供給流路（８；１０；１２；１４）を介して前記容器から液を汲み上げて送液するための１つの送液ポンプ（１８）と、前記３つ以上の液供給流路（８；１０；１２；１４）と前記送液ポンプ（１８）との間に介在し、前記送液ポンプ（１８）と連通させる１つの液供給流路を前記３つ以上の液供給流路（８；１０；１２；１４）のうちから選択的に切り替えるための切替機構（１６）と、前記送液ポンプ（１８）によって汲み上げられた液の混合を行なうためのミキサ（２０）と、ユーザ入力に基づいて、前記ミキサ（２０）において混合される３つ以上の液の時間帯ごとの混合比率を設定するように構成された組成設定部（２６）と、前記ミキサにおいて混合される前記３つ以上の液の時間帯ごとの混合比率を前記組成設定部（２６）により設定された混合比率とするために、前記切替機構（１６）の切替え動作を制御するように構成された制御部（２４）と、を備えた低圧グラジエント送液システム（２）である。

上記第１の実施態様によれば、ユーザ入力に基づいて、ミキサにおいて混合される３つ以上の液の時間帯ごとの混合比率を設定するように構成された組成設定部（２６）と、ミキサにおいて混合される前記３つ以上の液の時間帯ごとの混合比率を前記組成設定部（２６）により設定された混合比率とするために、切替機構（１６）の切替え動作を制御するように構成された制御部（２４）と、を備えているので、３つ以上の液を用いたグラジエント分析を実現できる新規な低圧グラジエント方式の送液システムが提供される。

上記第１の実施態様において、前記組成設定部（２６）は、前記３つ以上の液を第１グループ及び第２グループからなる２つのグループに分け、前記第１グループに属する液からなる第１溶媒の組成、及び前記第２グループに属する液からなる第２溶媒の組成を設定するとともに、前記第１溶媒と前記第２溶媒との時間帯ごとの混合比率を設定するように構成されていてもよい。その場合、前記低圧グラジエント送液システム（２）は、前記組成設定部（２６）により設定された前記第１溶媒の組成、前記第２溶媒の組成、前記第１溶媒と前記第２溶媒との時間帯ごとの混合比率を用いて、前記時間帯ごとの前記３つ以上の液の混合比率を計算するように構成された混合比率計算部（２８）を備え、前記制御部（２４）は、前記ミキサ（２０）において混合される前記３つ以上の液の混合比率を前記混合比率計算部（２８）によって計算された混合比率とするために、前記切替機構（１６）の切替え動作を制御するように構成されていてもよい。このような構成によれば、ユーザは、２液を用いた低圧グラジエント分析用のグラジエントプログラムと同程度の複雑さの手順によって３つ以上の液を用いた低圧グラジエント分析用のグラジエントプログラムを設定することができる。その結果、低圧グラジエント用のシステムにおいて、３つ以上の液を用いたグラジエント分析を容易に実現することができる。

本発明の第２の実施態様は、上記低圧グラジエント送液システム（２）と、前記低圧グラジエント送液システム（２）により送液される液の混合液を移動相として用い、前記移動相の流れる流路（６）上で試料の分離分析を行なう分析部（４）と、を備えた液体クロマトグラフ（１）である。

上記第２の実施態様によれば、上述の低圧グラジエント送液システム（２）を用いて移動相の送液を行なうので、３つ以上の液を用いたグラジエント分析を実現できる新規な低圧グラジエント方式の分析システムが提供される。

１ 液体クロマトグラフ
２ 低圧グラジエント送液システム
４ 分析部
６ 分析流路
８，１０，１２，１４ 液供給流路
１６ 切替バルブ（切替機構）
１８ 送液ポンプ
２０ ミキサ
２２ 制御装置
２４ 制御部
２６ 組成設定部
２８ 混合比率計算部
３０ 試料注入部
３２ 分離カラム
３４ 検出器

Claims (3)

1. 液を収容した容器からそれぞれ液を汲み上げるための３つ以上の液供給流路と、
   前記液供給流路を介して前記容器から液を汲み上げて送液するための１つの送液ポンプと、
   前記３つ以上の液供給流路と前記送液ポンプとの間に介在し、前記送液ポンプと連通させる１つの液供給流路を前記３つ以上の液供給流路のうちから選択的に切り替えるための切替機構と、
   前記送液ポンプによって汲み上げられた液の混合を行なうためのミキサと、
   ユーザ入力に基づいて、前記ミキサにおいて混合される３つ以上の液の時間帯ごとの混合比率を設定するように構成された組成設定部と、
   前記ミキサにおいて混合される前記３つ以上の液の時間帯ごとの混合比率を前記組成設定部により設定された混合比率とするために、前記切替機構の切替え動作を制御するように構成された制御部と、
   混合比率計算部とを備え、
   前記組成設定部は、前記３つ以上の液を第１グループ及び第２グループからなる２つのグループに分け、前記第１グループに属する液からなる第１溶媒の組成、及び前記第２グループに属する液からなる第２溶媒の組成を設定するとともに、前記第１溶媒と前記第２溶媒との時間帯ごとの混合比率を設定するように構成されており、
   前記混合比率計算部は、前記組成設定部により設定された前記第１溶媒の組成、前記第２溶媒の組成、前記第１溶媒と前記第２溶媒との時間帯ごとの混合比率を用いて、前記時間帯ごとの前記３つ以上の液の混合比率を計算するように構成されており、
   前記制御部は、前記ミキサにおいて混合される前記３つ以上の液の混合比率を前記混合比率計算部によって計算された混合比率とするために、前記切替機構の切替え動作を制御するように構成されている、低圧グラジエント送液システム。
2. 前記第１溶媒の組成は、前記第１グループに属する各液の前記第１溶媒中の混合比率を含み、
   前記第２溶媒の組成は、前記第２グループに属する各液の前記第２溶媒中の混合比率を含み、
   前記混合比率計算部は、前記第１グループに属する各液の前記第１溶媒中の混合比率に、前記第１溶媒と前記第２溶媒との時間帯ごとの混合比率を乗算するとともに、前記第２グループに属する各液の前記第２溶媒中の混合比率に、前記第１溶媒と前記第２溶媒との時間帯ごとの混合比率を乗算することにより、前記時間帯ごとの前記３つ以上の液の混合比率を計算する、請求項１に記載の低圧グラジエント送液システム。
3. 請求項１又は２に記載の低圧グラジエント送液システムと、
   前記低圧グラジエント送液システムにより送液される液の混合液を移動相として用い、前記移動相の流れる流路上で試料の分離分析を行なう分析部と、を備えた液体クロマトグラフ。

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