特開 2023-117066 分取流体クロマトグラフ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023117066

(43)【公開日】2023-08-23

(54)【発明の名称】分取流体クロマトグラフ装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/80 20060101AFI20230816BHJP

   G01N 30/82 20060101ALI20230816BHJP

   G01N 30/02 20060101ALI20230816BHJP

   G01N 30/86 20060101ALI20230816BHJP

【ＦＩ】

G01N30/80 F

G01N30/82

G01N30/02 Z

G01N30/86 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022019551

(22)【出願日】2022-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100205981

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 大輔

(72)【発明者】

【氏名】入来 隆之

(57)【要約】      （修正有）

【課題】捕集すべき成分のすべてが確実に容器に捕集されるようにする。
【解決手段】検出器の下流に設けられ、分離カラムからの溶出液を複数の容器に分けて捕集するためのフラクションコレクタと、検出器から出力される信号に基づいて分離カラムで互いに分離された個々の成分をピークとして検出し、ピークとして検出した個々の成分が互いに異なる容器に捕集されるようにフラクションコレクタの動作を制御し、それによって移動相中に一度に注入された試料ごとの分取動作を実行するように構成された制御部と、を備え、制御部は、移動相中に注入される試料中の成分の数を基準数として設定し、インジェクタにより移動相中に一度に注入される試料ごとに、ピークとして検出した成分数をカウントし、カウントした成分数が基準数に達し、かつ、基準数と同数の成分がすべて容器に捕集されたときに、試料の分取動作が終了したと判断するように構成されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動相が流れる分離流路と、
前記分離流路を流れる前記移動相中に試料を注入するインジェクタと、
前記分離流路上における前記インジェクタの下流に設けられ、前記インジェクタにより前記移動相中に注入された前記試料中の複数の成分を互いに分離するための分離カラムと、
前記分離流路上における前記分離カラムの下流に設けられ、前記分離カラムから溶出した成分の濃度に応じた信号を出力する検出器と、
前記検出器の下流に設けられ、前記分離カラムからの溶出液を複数の容器に分けて捕集するためのフラクションコレクタと、
前記検出器から出力される信号に基づいて前記分離カラムで互いに分離された個々の成分をピークとして検出し、前記ピークとして検出した前記個々の成分が互いに異なる容器に捕集されるように前記フラクションコレクタの動作を制御し、それによって前記移動相中に一度に注入された試料ごとの分取動作を実行するように構成された制御部と、を備え、
前記制御部は、前記移動相中に注入される試料中の成分の数を基準数として設定し、前記インジェクタにより前記移動相中に一度に注入される試料ごとに、前記ピークとして検出した成分数をカウントし、カウントした前記成分数が前記基準数に達し、かつ、前記基準数と同数の成分がすべて前記容器に捕集されたときに、当該試料の前記分取動作が終了したと判断するように構成されている、分取流体クロマトグラフ装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記基準数とすべき数値を入力することをユーザに要求し、ユーザによって入力された数値を前記基準数として設定するように構成されている、請求項１に記載の分取流体クロマトグラフ装置。

【請求項3】

前記制御部は、分取対象の試料について予め実行された予備分析で得られた分析データから前記試料中の成分数を読み取り、読み取った成分数を前記基準数として設定するように構成されている、請求項１に記載の分取流体クロマトグラフ装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記分取動作が終了したと判断したときに、前記分取動作を開始する際の状態である初期状態へ前記フラクションコレクタを戻すように構成されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の分取流体クロマトグラフ装置。

【請求項5】

同じ試料を複数回にわたって前記移動相中に注入するスタックインジェクションを実行する場合において、前記制御部は、前記フラクションコレクタを前記初期状態にしてから前記移動相中に注入される各試料のそれぞれの前記分取動作を実行し、かつ、前記移動相中に注入された各試料の成分のうち互いに同じ成分が同じ容器に捕集されるように前記フラクションコレクタを制御するように構成されている、請求項４に記載の分取流体クロマトグラフ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、分取液体クロマトグラフ装置（以下、分取ＬＣ）及び超臨界流体クロマトグラフ装置（以下、分取ＳＦＣ）を含む分取流体クロマトグラフ装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

分取ＬＣや分取ＳＦＣは、液体又は超臨界流体を用いたクロマトグラフィにより試料中の成分を互いに分離し、分離した個々の成分をフラクションコレクタによって個別の容器へ捕集する装置である（特許文献１参照）。フラクションコレクタは、分離カラムから溶出して検出器の信号でピークとして検出された成分を順に別々の容器に捕集していくように制御される。

【0003】

分取流体クロマトグラフ装置を用いて大量の成分を捕集する場合、異なるタイミングで注入された試料の成分が互いに重複しないように、同じ試料を一定の時間間隔をおいて複数回にわたって移動相中に注入する、所謂スタックインジェクションが実施される。その場合、フラクションコレクタは、試料中の同一成分が同一の容器に捕集されるように、異なるタイミングで注入された試料ごとに同じ捕集動作を繰り返す。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１８／１８５８７２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

これまでの分取流体クロマトグラフ装置では、一般的に、１試料（移動相中に一度に注入された試料）のすべての成分の捕集に要する時間（以下、終了時間という）をユーザが装置に対して設定する仕様になっている。このような仕様では、試料が注入されてから設定された終了時間が経過すると、フラクションコレクタは実行中の分取動作を終了し、次の試料の分取のための準備動作へ移行することになる。しかし、設定された終了時間が、すべての成分の捕集に要する実際の時間と異なっている場合がある。そのような場合、フラクションコレクタが成分を容器に捕集している最中に終了時間となってしまい、成分の一部が捕集されないままその試料の分取動作が終了してしまったり、システムがエラーとなったりするなどの問題が生じる。また、スタックインジェクションにより試料の分取動作を繰り返す場合に、すべての成分の捕集に要する実際の時間が設定された終了時間と異なっていると、成分が想定外の容器に捕集されてしまうといった問題も生じ得る。

【0006】

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、捕集すべき成分のすべてが確実に容器に捕集されるようにすることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る分取流体クロマトグラフ装置は、移動相が流れる分離流路と、前記分離流路を流れる前記移動相中に試料を注入するインジェクタと、前記分離流路上における前記インジェクタの下流に設けられ、前記インジェクタにより前記移動相中に注入された前記試料中の複数の成分を互いに分離するための分離カラムと、前記分離流路上における前記分離カラムの下流に設けられ、前記分離カラムから溶出した成分の濃度に応じた信号を出力する検出器と、前記検出器の下流に設けられ、前記分離カラムからの溶出液を複数の容器に分けて捕集するためのフラクションコレクタと、前記検出器から出力される信号に基づいて前記分離カラムで互いに分離された個々の成分をピークとして検出し、前記ピークとして検出した前記個々の成分が互いに異なる容器に捕集されるように前記フラクションコレクタの動作を制御し、それによって前記移動相中に一度に注入された試料ごとの分取動作を実行するように構成された制御部と、を備え、前記制御部は、前記移動相中に注入される試料中の成分の数を基準数として設定し、前記インジェクタにより前記移動相中に一度に注入される試料ごとに、前記ピークとして検出した成分数をカウントし、カウントした前記成分数が前記基準数に達し、かつ、前記基準数と同数の成分がすべて前記容器に捕集されたときに、当該試料の前記分取動作が終了したと判断するように構成されている。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る分取流体クロマトグラフ装置では、試料中の成分の数が基準数として設定され、実際に試料の分取動作が開始された後は、移動相中に一度に注入される試料ごとに、ピークとして検出された成分数が基準数に達するまでカウントされ、基準数までカウントされた成分のすべてが容器に捕集されたときに、各試料の分取動作が終了したと判断されるので、捕集されるべき成分のすべてを確実に容器に捕集することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】分取流体クロマトグラフ装置の一実施例を示す構成図である。

【図2】同実施例の分取動作の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る分取流体クロマトグラフの一実施例について、図面を参照しながら説明する。

【0011】

図１に示されているように、この実施例の分取流体クロマトグラフは分取ＳＦＣであって、送液装置４、インジェクタ６、分離カラム８、オーブン９、検出器１０、背圧制御器（ＢＰＲ）１２、フラクションコレクタ１４、及び制御部１６を備えている。

【0012】

送液装置４は、分離流路２中で液化二酸化炭素とモディファイアの混合液を送液する。インジェクタ６は、分離流路２を流れる移動相中に試料を注入する。分離カラム８は分離流路２上におけるインジェクタ６の下流に設けられ、インジェクタ６により移動相中に注入された試料の成分を互いに分離するためのものである。分離カラム８はオーブン９内に収容されており、分離カラム８の温度が設定された温度に制御される。検出器１０は分離流路２上における分離カラム８の下流に設けられ、分離カラム８において互いに分離された個々の成分の濃度に応じた信号を出力する。ＢＰＲ１２は分離流路２の下流端に設けられており、分離流路２内の圧力を設定された圧力に制御する。ＢＰＲ１２によって分離流路２内が高圧状態となることで、移動相中の二酸化炭素が超臨界状態で分離カラム８内を流れる。

【0013】

フラクションコレクタ１４はＢＰＲ１２の出口流路１８に接続されている。フラクションコレクタ１４は、出口流路１８の接続先を切り替えるための切替バルブ２０、及び、分離カラム８で互いに分離された個々の成分を捕集するための複数の容器１～ｎを備えている。切替バルブ２０は、出口流路１８が接続されている中央の共通ポート２０ｃ、容器１～ｎにそれぞれ通じる複数の容器ポート２０ｓ、及び、ドレインへ通じる複数のドレインポート２０ｄを備えている。容器ポート２０ｓとドレインポート２０ｄは、共通ポート２０ｃを中心とする同一円周上に互いに交互に配列されている。図１では、切替えバルブ２０が、共通ポート２０ｃを、容器１へ通じる容器ポート２０ｓと容器ｎへ通じる容器ポート２０ｓとの間のドレインポート２０ｄに接続した状態となっている。この実施例では、この状態を切替バルブ２０の初期状態とする。この初期状態から切替バルブ２０を時計回りに切り替えていくことで、出口流路１８をドレイン→容器１→ドレイン→容器２→・・・ドレイン→容器ｎへ順に接続することができる。

【0014】

制御部１６は、送液装置４、インジェクタ６、オーブン９、ＢＰＲ１２、及びフラクションコレクタ１４の動作を制御する。制御部１６は、ＣＰＵ（中央演算装置）等を備えた電子回路によって実現することができる。制御部１６は、検出器１０の出力信号を読み取って分離カラム８から溶出した個々の成分をピークとして検出し、フラクションコレクタ１４の動作を制御して、ピークとして検出した成分のそれぞれを別々の容器に順に捕集する。

【0015】

ここで、制御部１６は、１試料（インジェクタ６により一度に注入された試料）の分取動作が終了するタイミングを、ピークとして検出した成分の数によって判断するように構成されている。制御部１６は、１試料中の成分の数の基準数を事前に設定する機能を有する。一般に、分取ＬＣや分取ＳＦＣでは、スタックインジェクションにおける試料の注入タイミングといった分取条件を設定するために、試料の分取を開始する前に、分取対象の試料を注入して予備分析が実行される。分取対象の試料中の成分数は、予備分析で得られる分析データから取得することができる。分取対象の試料中の成分数は、分析データからユーザが取得することもできるが、制御部１６がクロマトグラム中のピーク数をカウントすることによって自動的に求めることもできる。分取対象の試料中の成分数をユーザが求める場合、制御部１６は、予備分析が終了した後で、基準数とすべき数値をユーザに入力させ、ユーザによって入力された数値を基準数として設定する。

【0016】

制御部１６は、１試料の分取動作において、ピークとして検出した成分の数を基準数までカウントし、基準数までカウントしたすべての成分が容器に捕集されるタイミングで、その試料の分取動作が終了したと判断し、フラクションコレクタ１４に分取動作の終了動作を実行させる。分取動作の終了動作としては、切替バルブ２０を初期状態（図１の状態）に戻す動作が挙げられる。例えば、基準数がｍに設定されている場合、あるタイミングで注入された試料についてｍ番目にピークとして検出された成分のすべてが個別の容器に捕集されたタイミングで、切替バルブ２０を初期状態へ戻す。

【0017】

試料の分取動作の一例について、図１とともに図２のフローチャートを用いて説明する。以下に説明する動作は、１試料（インジェクタ６によって一度に注入された試料）ごとに実行されるものである。

【0018】

切替バルブ２０はドレインポートである初期状態から開始し、インジェクタ６により試料が注入されると、制御部１６は、検出器１０からの出力信号を監視し、その試料についてピークとして検出される成分数をカウントする（ステップ１０１及び１０２）。

【0019】

ピークのカウント数が予め設定された基準数に達していない場合（ステップ１０３：Ｎｏ）、制御部１６は、フラクションコレクタ１４の切替バルブ２０を時計回りへ１ポジションだけずらすことで検出したピーク成分を容器に捕集し（ステップ１０４）、その後、切替バルブ２０を時計回りへさらに１ポジションだけずらし、次の容器へのスタンバイ状態（すなわち、次の成分を捕集すべき容器へ通じる容器ポート２０ｓの手前のドレインポート２０ｄに接続した状態）に切り替える（ステップ１０５）。

【0020】

一方、ピークのカウント数が予め設定された基準数に達した場合（ステップ１０３：Ｙｅｓ）、制御部１６は、フラクションコレクタ１４の切替バルブ２０を時計回りへ１ポジションだけずらすことで検出したピーク成分を容器に捕集し（ステップ１０６）、その後、切替バルブ２０を初期状態（図１の状態）に戻す（ステップ１０７）。

【0021】

上記のように、この実施例では、１試料についての分取動作が、予備分析で得られた分析データに基づいて予め設定された基準数と同数の成分がすべてそれぞれの容器に捕集されるまで確実に続行されるので、成分の捕集が終了していない段階で切替バルブ２０が初期状態に戻されるといった問題が生じることはない。

【0022】

また、スタックインジェクションを実行している場合は、切替えバルブ２０を初期状態に戻した後で、次の試料についてステップ１０１～１０７を繰り返すことで、同じピーク成分をそれぞれ同じ容器に捕集することができる。この方法により、一度の試料の注入における成分の捕集にかかる時間が想定と異なっていた場合でも、次の捕集に影響を及ぼすことなく確実に同じ成分を同じ容器に捕集することができる。同じピーク成分とは、各試料についての分取動作中にピークとして検出される順位が同じ成分を意味する。すなわち、各試料についての分取動作が開始されてから最初にピークとして検出された成分はすべて容器１に捕集され、２番目にピークとして検出された成分はすべて容器２に捕集され、ｍ番目にピークとして検出された成分は容器ｍに捕集される。

【0023】

なお、上記実施例では分取ＳＦＣを例に説明しているが、分取ＬＣに対しても同様に本発明を適用することができる。

【0024】

また、上記実施例のフラクションコレクタ１４は、切替バルブ２０の切替えによって各成分を捕集すべき容器を切り替えるようになっているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、切替バルブ２０と同等の機能を果たすように複数の切替バルブが組み合わせられたものであってもよいし、溶出液を滴下するためのノズルを所望の容器上へ移動させることによって各成分を捕集すべき容器を切り替えるものであってもよい。

【0025】

上記実施例は本発明に係る分取クロマトグラフ装置の実施形態の一例に過ぎない。本発明に係る分取クロマトグラフ装置の実施形態は以下のとおりである。

【0026】

本発明に係る分取クロマトグラフ装置の一実施形態では、移動相が流れる分離流路と、前記分離流路を流れる前記移動相中に試料を注入するインジェクタと、前記分離流路上における前記インジェクタの下流に設けられ、前記インジェクタにより前記移動相中に注入された前記試料中の複数の成分を互いに分離するための分離カラムと、前記分離流路上における前記分離カラムの下流に設けられ、前記分離カラムから溶出した成分の濃度に応じた信号を出力する検出器と、前記検出器の下流に設けられ、前記分離カラムからの溶出液を複数の容器に分けて捕集するためのフラクションコレクタと、前記検出器から出力される信号に基づいて前記分離カラムで互いに分離された個々の成分をピークとして検出し、前記ピークとして検出した前記個々の成分が互いに異なる容器に捕集されるように前記フラクションコレクタの動作を制御し、それによって前記移動相中に一度に注入された試料ごとの分取動作を実行するように構成された制御部と、を備え、前記制御部は、前記移動相中に注入される試料中の成分の数を基準数として設定し、前記インジェクタにより前記移動相中に一度に注入される試料ごとに、前記ピークとして検出した成分数をカウントし、カウントした前記成分数が前記基準数に達し、かつ、前記基準数と同数の成分がすべて前記容器に捕集されたときに、当該試料の前記分取動作が終了したと判断するように構成されている。

【0027】

上記一実施形態の第１態様では、前記制御部は、前記基準数とすべき数値を入力することをユーザに要求し、ユーザによって入力された数値を前記基準数として設定するように構成されている。

【0028】

また、上記一実施形態の第２態様では、前記制御部は、分取対象の試料について予め実行された予備分析で得られた分析データから前記試料中の成分数を読み取り、読み取った成分数を前記基準数として設定するように構成されている。

【0029】

また、上記一実施形態の第３態様では、前記制御部は、前記分取動作が終了したと判断したときに、前記分取動作を開始する際の状態である初期状態へ前記フラクションコレクタを戻すように構成されている。このような態様により、次に注入された試料の分取動作へ速やかに移行することができる。

【0030】

上記第３態様において、同じ試料を複数回にわたって前記移動相中に注入するスタックインジェクションを実行する場合に、前記制御部は、前記フラクションコレクタを前記初期状態にしてから前記移動相中に注入される各試料のそれぞれの前記分取動作を実行し、かつ、前記移動相中に注入された各試料の成分のうち互いに同じ成分が同じ容器に捕集されるように前記フラクションコレクタを制御するように構成することができる。これにより、スタックインジェクションを実行する際に、１試料の分取動作に要する時間が想定と異なっている場合でも次の試料の分取動作に影響を与えることを防止でき、移動相中に注入された各試料のうちの互いに同じ成分を同じ容器に確実に捕集することができる。

【符号の説明】

【0031】

２ 分離流路
４ 送液装置
６ インジェクタ
８ 分離カラム
９ オーブン
１０ 検出器
１２ ＢＰＲ
１４ フラクションコレクタ
１６ 制御部
１８ 出口流路
２０ 切替バルブ

【図1】

【図2】