JP7260063B2 - 液体クロマトグラフィ分析システム - Google Patents

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Description

本発明は、液体クロマトグラフィ分析システムに関する。
液体クロマトグラフィ分析システム（以下、ＬＣシステム）などの分析システムでは、分析の信頼性の向上のために、分析システムの各機能が正常か否かを確認するバリデーションを定期的に実行することが推奨されている。ＬＣシステムにおけるバリデーションには、検出器の精度確認など種々の項目が存在する（特許文献１参照）。
ＬＣシステムのバリデーション項目のうち検出器の精度確認などは自動化が実現されているが、いくつかの項目については自動化されていない。自動化されていないバリデーション項目の１つに、送液ポンプの送液流量の確認がある。送液ポンプは、プランジャポンプのプランジャの送り量と送液流量との相関（設計値）を用いた計算を行ない、計算された送液流量が設定された流量になるようにプランジャの動作速度を調節することが基本であり、移動相の流量の実測値に基づいた制御を一般的には行なっていない。特に、数μＬ／ｍｉｎ～数百μＬ／ｍｉｎというような広い流量範囲で分析が行われるような用途においては、そのような広い範囲で移動相流量を高精度に測定できる流量計は存在しないことから、送液ポンプによる送液流量を実測値に基づいてフィードバック制御することは不可能である。このような理由から、送液ポンプの流量確認のバリデーションを定期的に実施する必要がある。
送液流量の確認のためのバリデーションは、送液ポンプにある流量を設定流量として設定し、水などの所定の移動相を送液させ、一定時間に送液された移動相の量をユーザが測り、その量から実際の送液流量を計算によって求め、その実測値を設定流量と比較することによって行なうことが一般的である。
特開２００７－０７４８２０号公報
上述のとおり、送液ポンプの送液流量を確認するバリデーションは自動化されておらず、ＬＣシステムの各機能の精度確認の全自動化の妨げになっていた。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、送液ポンプの送液流量の確認を自動的に行なうことができるＬＣシステムを提供することを目的とする。
本発明に係るＬＣシステムでは、移動相を送液する送液ポンプであって、動作速度と送液流量との予め設計された相関に基づいて、移動相の送液流量を設定された流量にするように動作する送液ポンプと、前記送液ポンプの下流で移動相中に試料を注入するオートサンプラと、前記オートサンプラの下流で試料中の成分を分離するための分離カラムと、前記分離カラムの下流で前記分離カラムにおいて分離した成分を検出するための検出器と、前記送液ポンプの送液流量の確認のために、試料の分析とは異なるタイミングで前記送液ポンプに所定流量を設定して動作させる送液確認モードを実行するように構成された送液確認部と、前記送液確認モード中に前記送液ポンプによって送液される移動相の量（重量、流量を含む）を計測するための計測器と、を備え、前記送液確認部は、前記送液確認モードにおいて、前記計測器による計測値を用いて、前記送液ポンプに前記所定流量を設定して動作させたときの移動相の流量の実測値を求めるように構成されている。
本発明では、送液確認モードを実行する送液確認部と、送液確認モード中に送液される移動相の量を計測する計測器と、を備えているので、送液ポンプの送液流量の確認を自動的に行なうことができる。
ＬＣシステムの一実施例を示す概略構成図である。 同実施例の送液確認モードでの動作を説明するためのフローチャートである。 ＬＣシステムの他の実施例を示す概略構成図である。 ＬＣシステムのさらに他の実施例を示す概略構成図である。 ＬＣシステムのさらに他の実施例を示す概略構成図である。
以下、図面を参照しながら、本発明に係るＬＣシステムの実施形態について説明する。
図１にＬＣシステムの一実施例を示す。
この実施例のＬＣシステムは、送液ポンプ２、脱気装置４、オートサンプラ６、分離カラム８、カラムオーブン９、検出器１０、切替バルブ１２、重量計１４、及び制御装置１６を備えている。
送液ポンプ２は、移動相を移動相容器１８から汲み上げて送液するように設けられている。送液ポンプ２は、プランジャポンプによって構成されており、プランジャの動作速度と送液流量との予め設計された相関を用いて、送液流量を設定された流量にするために必要なプランジャの動作速度を計算し、その計算値に基づいてプランジャを動作させることにより、設定された流量の移動相を送液するように構成されている。
脱気装置４は、送液ポンプ２によって移動相容器１８から移動相を汲み上げるための流路上に設けられている。脱気装置４は、送液ポンプ２によって移動相容器１８から汲み上げられた移動相の脱気を行なうためのものである。
オートサンプラ６は、送液ポンプ２の下流に流体接続され、送液ポンプ２によって送液される移動相中に試料を自動的に注入するように構成されている。
分離カラム８は、オートサンプラ６の下流に流体接続され、オートサンプラ６によって注入された試料中の成分を分離するためのものである。分離カラム８は、内部の温度を設定された温度に制御することができるカラムオーブン９内に収容されている。
検出器１０は、分離カラム８の下流に流体接続され、分離カラム８において分離された試料中の成分を検出するためのものである。
切替バルブ１２は検出器１０の出口流路２０の接続先を、廃液回収容器２２に通じる廃液流路２４、及び捕集容器２６に通じる捕集流路２８の間で切り替えるためのものである。切替バルブ１２は、３方電磁弁、ロータリー式バルブなどによって実現することができる。切替バルブ１２は、通常時は、出口流路２０を廃液流路２４に接続する状態（通常状態）にされ、後述する送液確認モード時のみ、出口流路２０を捕集流路２８に接続する状態（送液確認用の状態）にされる。
重量計１４は、捕集容器２６の重量を計測するためのものである。重量計１４は、後述する送液確認モード中に送液ポンプ２によって送液される移動相の量を計測するための計測器を構成している。重量計１４は、１ｍｇ程度の測定精度、２００ｇ程度の測定レンジを有するものである。
制御装置１６は、送液ポンプ２、脱気装置４、オートサンプラ６、カラムオーブン９及び切替バルブ１２の動作管理を行なうためのものであり、ＣＰＵ（中央演算装置）及び情報記憶装置を備えた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。制御装置１６には送液確認部３０が設けられている。送液確認部３０は、ＣＰＵが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。
送液確認部３０は、送液ポンプ２の送液流量の確認のためのバリデーションを自動的に実行する機能である。送液確認部３０によって実現されるＬＣシステムの動作の一例を、図２のフローチャートを用いて説明する。
ユーザが、送液ポンプ２の送液流量の確認バリデーションを実施する指示を制御装置１６に入力すると、送液確認部３０は送液確認モードを実行し、切替バルブ２４を通常状態から送液確認用の状態に切り替える（ステップ１０１）。さらに、送液確認部３０は、送液ポンプ２の設定流量を送液確認用の所定流量に設定し（ステップ１０２）、送液ポンプ２に所定の移動相（例えば、水）を設定流量で送液させる（ステップ１０３）。
送液確認部３０は、送液ポンプ２が設定流量で送液している状態で、重量計１４によって計測される捕集容器２６の重量変化に基づいて、所定時間（例えば１分間）に送液ポンプ２によって送液された移動相の重量を計測し（ステップ１０４）、計測した重量及び移動相の比重を用いて送液ポンプ２による実際の送液流量（実測値）を計算する（ステップ１０５）。送液確認部３０は、計算により求めた実測値と所定流量（送液ポンプ２の設定流量）との差分をとり、その差分値（の絶対値）を予め設定された基準値（例えば、所定流量の５％）と比較することによって、送液ポンプ２の送液精度を評価する（ステップ１０６）。実測値と所定流量との差分値が基準値以下であれば「正常」と判定し（ステップ１０７）、実測値と所定流量との差分値が基準値を超えていれば「異常」と判定する（ステップ１０８）。判定結果は、例えば、制御装置１６に電気的に接続されているディスプレイに表示する。
なお、この実施例では、送液確認モード中に送液される移動相の重量を計測する計測器として専用の重量計１４を設けているが、図３に示されているように、移動相容器１８の移動相の残量を監視するための重量測定装置３２が設けられている場合には、重量測定装置３２の１つの重量測定セル３２Ｂで捕集容器２６の重量を計測するようにしてもよい。この場合、移動相容器１８の重量を計測するための重量計測セル３２Ａは、捕集容器２６に比べて容量の大きい移動相容器１８の重量を計測する必要があるため、測定レンジが広く設計されている。そのため、重量計測セル３２Ａと同じ設計の重量計測セルを送液確認のバリデーションに使用すると、数μＬ／ｍｉｎという微少流量での送液の精度を確認する際に重量の測定精度が不足し、送液流量を正確に評価することができない。したがって、重量測定セル３２Ｂは重量計測セル３２Ａよりも測定精度が高く、測定レンジが狭く設計されている。
また、以上において説明した実施例では、検出器１０の下流に設けられた切替バルブ１４によって、送液確認モード中にのみ送液ポンプ２によって送液される移動相を捕集容器２６へ導く機能を実現しているが、このような機能を果たす切替バルブは、送液ポンプ２よりも下流であればどのような位置に設けられていてもよい。図４に示されている実施例では、オートサンプラ６に設けられている高圧バルブ６Ａによって、送液確認モード中にのみ送液ポンプ２によって送液される移動相を捕集容器２６へ導く機能が実現されている。
また、図５に示されているように、送液確認モード中に送液ポンプ２によって送液される移動相の量を計測するための計測器として流量計３４を設けてもよい。流量計３４は、μＬ／ｍｉｎオーダーの測定精度を有するものである。このような流量計３４は、測定レンジが分析で使用する流量レンジよりも狭く、送液ポンプ２の動作制御に使用できない。図５の実施例では、流量計３４は検出器１０の出口流路２０上に設けられているが、送液ポンプ２よりも下流であればどこでもよい。ただし、検出器１０よりも上流におけるデッドボリュームの最小化を図る観点から、流量計３４を検出器１０の下流に設けることが好ましい。
以上において説明した実施例は、本発明に係るＬＣシステムの実施形態の例示にすぎない。本発明に係るＬＣシステムの実施形態は、以下のとおりである。
本発明に係るＬＣシステムの一実施形態では、移動相を送液する送液ポンプであって、動作速度と送液流量との予め設計された相関に基づいて、移動相の送液流量を設定された流量にするように動作する送液ポンプと、前記送液ポンプの下流で移動相中に試料を注入するオートサンプラと、前記オートサンプラの下流で試料中の成分を分離するための分離カラムと、前記分離カラムの下流で前記分離カラムにおいて分離した成分を検出するための検出器と、前記送液ポンプの送液流量の確認のために、試料の分析とは異なるタイミングで前記送液ポンプに所定流量を設定して動作させる送液確認モードを実行するように構成された送液確認部と、前記送液確認モード中に前記送液ポンプによって送液される移動相の量を計測するための計測器と、を備え、前記送液確認部は、前記送液確認モードにおいて、前記計測器による計測値を用いて、前記送液ポンプに前記所定流量を設定して動作させたときの移動相の流量の実測値を求めるように構成されている。
上記一実施形態の第１態様では、前記送液確認モード中に前記送液ポンプによって送液された移動相を捕集する捕集容器をさらに備え、前記計測器は、前記捕集容器に捕集された移動相の重量を計測する送液確認用の重量計である。
上記第１態様において、前記捕集容器は切替バルブを介して前記送液ポンプの下流に接続されており、前記送液確認モードが実行されたときに前記切替バルブが切り替えられて、前記送液ポンプの下流に前記捕集容器が接続されるように構成されていてもよい。
上記の場合、前記切替バルブは前記オートサンプラに設けられている高圧バルブであってもよい。そうすれば、新たな切替バルブを追加する必要がなく、ＬＣシステムの設置面積及びコストの増大を抑制することができる。
また、上記第１態様において、前記送液確認用の重量計よりも広い測定レンジをもち、前記送液ポンプによって送液される前の移動相を貯留する移動相容器の重量を計測する残量計測用の重量計をさらに備えていてもよい。
上記の場合、前記送液確認用の重量計と前記残量計測用の重量計は、共通の重量測定装置に設けられている互いに異なる重量測定セルによって実現することができる。
また、上記一実施形態の第２態様では、前記計測器は、前記送液ポンプの下流に設けられ、当該ＬＣシステムの分析で使用される移動相の流量レンジよりも狭い測定レンジを有する流量計である。
また、上記一実施形態の第３態様では、前記送液確認部は、前記送液確認モードにおいて求められた前記実測値と前記送液確認モードにおいて前記送液ポンプに対して設定された前記所定流量との差分を基準値と比較することにより、前記送液ポンプの送液が正常か否かを判定するように構成されている。このような態様により、送液ポンプが正常に動作しているか否かをユーザが容易に認識することができる。この第３態様は、上記第１態様及び第２態様のいずれか一方と組み合わせることができる。
２ 送液ポンプ
４ 脱気装置
６ オートサンプラ
６Ａ 高圧バルブ
８ 分離カラム
９ カラムオーブン
１０ 検出器
１２ 切替バルブ
１４ 重量計
１６ 制御装置
１８ 移動相容器
２０ 出口流路
２２ 廃液容器
２４ 廃液流路
２６ 捕集容器
２８ 捕集流路
３０ 送液確認部
３２ 重量測定装置
３２Ａ，３２Ｂ 重量測定セル
３４ 流量計

Claims (5)

  1. 移動相を送液する送液ポンプであって、動作速度と送液流量との予め設計された相関に基づいて、移動相の送液流量を設定された流量にするように動作する送液ポンプと、
    前記送液ポンプの下流で移動相中に試料を注入するオートサンプラと、
    前記オートサンプラの下流で試料中の成分を分離するための分離カラムと、
    前記分離カラムの下流で前記分離カラムにおいて分離した成分を検出するための検出器と、
    前記送液ポンプの送液流量の確認のために、試料の分析とは異なるタイミングで前記送液ポンプに所定流量を設定して動作させる送液確認モードを実行するように構成された送液確認部と、
    前記送液確認モード中に前記送液ポンプによって送液される移動相の量を計測するための計測器と、を備え、
    前記送液確認部は、前記送液確認モードにおいて、前記計測器による計測値を用いて、前記送液ポンプに前記所定流量を設定して動作させたときの移動相の流量の実測値を求めるように構成されており、
    前記送液確認モード中に前記送液ポンプによって送液された移動相を捕集する捕集容器をさらに備え、
    前記計測器は、前記捕集容器に捕集された移動相の重量を計測する送液確認用の重量計であり、
    前記送液確認用の重量計よりも広い測定レンジをもち、前記送液ポンプによって送液される前の移動相を貯留する移動相容器の重量を計測する残量計測用の重量計をさらに備えている、液体クロマトグラフィ分析システム。
  2. 前記捕集容器は切替バルブを介して前記送液ポンプの下流に接続されており、
    前記送液確認モードが実行されたときに前記切替バルブが切り替えられて、前記送液ポンプの下流に前記捕集容器が接続されるように構成されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフィ分析システム。
  3. 前記切替バルブは前記オートサンプラに設けられている高圧バルブである、請求項２に記載の液体クロマトグラフィ分析システム。
  4. 前記送液確認用の重量計と前記残量計測用の重量計は、共通の重量測定装置に設けられている互いに異なる重量測定セルによって実現されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフィ分析システム。
  5. 前記送液確認部は、前記送液確認モードにおいて求められた前記実測値と前記送液確認モードにおいて前記送液ポンプに対して設定された前記所定流量との差分を基準値と比較することにより、前記送液ポンプの送液が正常か否かを判定するように構成されている、請求項１に記載の液体クロマトグラフィ分析システム。
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