特許 6990902 液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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-09

(45)【発行日】2022-01-12

(54)【発明の名称】液体クロマトグラフ装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/02 20060101AFI20220104BHJP

   G01N 30/46 20060101ALI20220104BHJP

   G01N 30/26 20060101ALI20220104BHJP

   G01N 30/86 20060101ALI20220104BHJP

   G01N 30/34 20060101ALI20220104BHJP

   G01N 30/88 20060101ALI20220104BHJP

【ＦＩ】

G01N30/02 Z

G01N30/46 E

G01N30/26 M

G01N30/86 V

G01N30/34 A

G01N30/88 F

G01N30/88 C

G01N30/88 N

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2017070076

(22)【出願日】2017-03-31

(65)【公開番号】P2018173302

(43)【公開日】2018-11-08

【審査請求日】2020-01-21

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】503460323

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクサイエンス

(74)【代理人】

【識別番号】100113022

【弁理士】

【氏名又は名称】赤尾 謙一郎

(72)【発明者】

【氏名】成松 郁子

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 正人

【審査官】三好 貴大

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６０－１１５８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－００３５３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－００５７３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２９２７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０７２９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０１７９２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０２９６７６８１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ ３０／００－３０／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

２種以上の測定試料を測定可能な単一の液体クロマトグラフ装置であって、
前記２種以上の測定試料は、第１の種と、前記第１の種とは測定条件が異なる第２の種とを含み、
前記測定試料を含む試料溶液を注入する単一の試料溶液注入部と、注入された前記試料溶液を送液する単一の送液系とを備えると共に、
溶離液槽、分離カラム、及び検出器を有する測定要素を前記第１の種と前記第２の種とで別個に備え、
さらに、前記送液系と前記測定要素とを選択的に送液可能に接続するための流路切替部と、
一の前記測定試料が指定されたときに、対応する前記流路切替部の切替情報を表示させる表示制御手段と、
を備えてなる液体クロマトグラフ装置。

【請求項2】

２種以上の測定試料を測定可能な単一の液体クロマトグラフ装置であって、
前記２種以上の測定試料は、第１の種と、前記第１の種とは測定条件が異なる第２の種とを含み、
前記測定試料を含む試料溶液を注入する単一の試料溶液注入部と、注入された前記試料溶液を送液する単一の送液系とを備えると共に、
溶離液槽、分離カラム、及び検出器を有する測定要素を前記第１の種と前記第２の種とで別個に備え、
さらに、前記送液系と前記測定要素とを選択的に送液可能に接続するための流路切替部と、
前記流路切替部を駆動する流路切替部駆動手段と、
一の前記測定試料が指定されたときに、前記送液系と対応する前記測定要素との間で選択的に送液するよう、前記流路切替部駆動手段を制御する駆動制御手段と、
を備えてなる液体クロマトグラフ装置。

【請求項3】

前記測定要素毎の電源入切情報を取得する電源情報取得手段をさらに備え、
前記表示制御手段は、対応する前記流路切替部の切替情報に基づく前記測定要素の電源入切状態が、前記電源入切情報と異なる場合に、所定の報知処理を行う請求項１に記載の液体クロマトグラフ装置。

【請求項4】

前記２種以上の測定試料は、それぞれアミノ酸、糖及び有機酸の群から選ばれる請求項１～３のいずれか一項に記載の液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、液体クロマトグラフ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、アミノ酸分析は、液体クロマトグラフ装置にてイオン交換カラムを用い、ニンヒドリン試薬に分析対象を反応させて呈色させ、特定波長光により検出して行われている（特許文献１）。
このようなアミノ酸分析に用いる液体クロマトグラフ装置は、測定精度及び測定効率を高めるため、アミノ酸および類縁物質の分析に特化した測定条件（溶離液、分離カラム、検出器等）を設定して構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５０８４４２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、食品に含まれる有機酸とアミノ酸を合わせて分析したい場合がある。この場合、有機酸とアミノ酸では上述の測定条件（溶離液、分離カラム、検出器等）が重ならないため、アミノ酸分析専用の液体クロマトグラフ装置では有機酸を分析できない。しかしながら、別個に２つの液体クロマトグラフ装置を用意することはコスト上、及び設備スペース上から難があると共に、測定作業や試料溶液の準備のために２つの装置に一々移動して作業するので作業性も悪い。
そこで、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、単一の液体クロマトグラフ装置で２種以上の測定試料を高い作業性で測定可能にした液体クロマトグラフ装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記の目的を達成するために、本発明の第１の態様の液体クロマトグラフ装置は、２種以上の測定試料を測定可能な単一の液体クロマトグラフ装置であって、前記２種以上の測定試料は、第１の種と、前記第１の種とは測定条件が異なる第２の種とを含み、前記測定試料を含む試料溶液を注入する単一の試料溶液注入部と、注入された前記試料溶液を送液する単一の送液系とを備えると共に、溶離液槽、分離カラム、及び検出器を有する測定要素を前記第１の種と前記第２の種とで別個に備え、さらに、前記送液系と前記測定要素とを選択的に送液可能に接続するための流路切替部と、一の前記測定試料が指定されたときに、対応する前記流路切替部の切替情報を表示させる表示制御手段と、を備えてなる。
この液体クロマトグラフ装置によれば、試料溶液注入部及び送液系を共通化することで、省スペース化、測定作業や試料溶液の準備の作業性の向上を図り、別個に液体クロマトグラフ装置を用意することに比べて低コストかつ省スペースで２種以上の測定試料を測定できる。

【0006】

又、本発明の第１の態様の液体クロマトグラフ装置によれば、測定者が流路切替部の切替を誤って測定ミスをすることを安価に防止できる。

【0007】

本発明の液体クロマトグラフ装置は、前記測定要素毎の電源入切情報を取得する電源情報取得手段をさらに備え、前記表示制御手段は、対応する前記流路切替部の切替情報に基づく前記測定要素の電源入切状態が、前記電源入切情報と異なる場合に、所定の報知処理を行ってもよい。
この液体クロマトグラフ装置によれば、測定者が流路切替部の切替を誤ったときに報知するので測定ミスを安価かつ確実に防止できる。

【0008】

本発明の第２の態様の液体クロマトグラフ装置は、２種以上の測定試料を測定可能な単一の液体クロマトグラフ装置であって、前記２種以上の測定試料は、第１の種と、前記第１の種とは測定条件が異なる第２の種とを含み、前記測定試料を含む試料溶液を注入する単一の試料溶液注入部と、注入された前記試料溶液を送液する単一の送液系とを備えると共に、溶離液槽、分離カラム、及び検出器を有する測定要素を前記第１の種と前記第２の種とで別個に備え、さらに、前記送液系と前記測定要素とを選択的に送液可能に接続するための流路切替部と、前記流路切替部を駆動する流路切替部駆動手段と、一の前記測定試料が指定されたときに、前記送液系と対応する前記測定要素との間で選択的に送液するよう、前記流路切替部駆動手段を制御する駆動制御手段と、を備えてなる。
この液体クロマトグラフ装置によれば、試料溶液注入部及び送液系を共通化することで、省スペース化、測定作業や試料溶液の準備の作業性の向上を図り、別個に液体クロマトグラフ装置を用意することに比べて低コストかつ省スペースで２種以上の測定試料を測定できる。
又、この液体クロマトグラフ装置によれば、流路切替部の切替を誤ることを自動的に防止できる。

【0009】

本発明の液体クロマトグラフ装置において、前記２種以上の測定試料は、それぞれアミノ酸、糖及び有機酸の群から選ばれるものであってもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、単一の液体クロマトグラフ装置で２種以上の測定試料を高い作業性で測定可能にした液体クロマトグラフ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係る液体クロマトグラフ装置の構成を示す図である。

【図2】測定試料（アミノ酸と有機酸）毎の流路切替部の切替情報のデータ構成を示す図である。

【図3】流路切替部の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る液体クロマトグラフ装置１００の構成を示す図であり、具体的にはアミノ酸と有機酸を分析可能である。
液体クロマトグラフ装置１００は、全体を制御するデータ処理装置５０、それぞれ異なる２つの溶離液槽２ａ、２ｂ、溶離液槽２ａ、２ｂからそれぞれ溶離液を送液する送液ポンプ３ａ、３ｂ、反応液槽９ａ、反応液槽９ａから反応液を送液する送液ポンプ９ｂ、バルブ３１、３２、３３、３５、オートサンプラ１０、それぞれ異なる分離カラム５ａ、５ｂを収容するカラムオーブン４ａ、４ｂ、及び、それぞれ異なる検出器６ａ、６ｂ、反応装置８、ミキサー９ｃ等を備える。
又、液体クロマトグラフ装置１００は、オートサンプラ１０で調製された試料溶液を下流側へ送液する単一の送液系（配管）２２を備える。溶離液槽２ａ、２ｂ、反応液槽９ａ、分離カラム５ａ、５ｂ、検出器６ａ、６ｂ、反応装置８、ミキサー９ｃが特許請求の範囲の「測定要素」に相当する。オートサンプラ１０が特許請求の範囲の「単一の試料溶液注入部」に相当する。
なお、試料溶液を構成する各成分をオートサンプラが採取して混合し、試料溶液を調製してもよい。又、試料溶液を手動で調製して作業者がオートサンプラに配置してもよい。要は、オートサンプラ１０は、液体クロマトグラフ装置１００に試料溶液を注入する構成であればよい。

【0013】

データ処理装置５０は例えばパーソナルコンピュータであり、ＣＰＵ（中央制御装置）５２、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスク等の記憶手段（図示せず）、並びにモニタ等の表示手段５４、作業者の指示が入力されるキーボード等の入力手段５６、スピーカ５８等を備える。又、ＣＰＵ５２は、特許請求の範囲の「表示制御手段」、「駆動制御手段」、「電源情報取得手段」にも相当する。

【0014】

アミノ酸を測定試料１１ａ、有機酸を測定試料１１ｂとする。
アミノ酸を例えばNBD-F法（「4-Fluoro-7-nitrobenzofurazan（NBD-F）を用いたプレカラム誘導体化アミノ酸分析法」）で測定する場合、アミノ酸の標準試料１２ａを用意した後、作業者が入力手段５６によりアミノ酸の測定開始の指示を入力すると、データ処理装置５０からの命令により、サンプラ１０が、標準試料１２ａを吸引し、送液ポンプ３ａから送液された溶離液槽２ａの溶離液と共に、送液系２２を通って、アミノ酸用カラムオーブン４ａ内の分離カラム５ａに送り込まれて分離展開され、最後に蛍光（ＦＬ）検出器６ａで検出される。この検出データであるクロマトグラムはデータ処理装置５０の記憶手段に記憶される。
なお、NBD-F法では、手動で測定対象となるアミノ酸が所定量含まれる試料、反応緩衝液、NBD-Fを含む蛍光ラベル化剤溶液を混合し、蛍光ラベル化反応を起こさせた後、サンプラ１０の標準試料１２ａの区画に滴下する。

【0015】

ここで、アミノ酸を測定する前に、作業者は、送液系２２に溶離液槽２ａの溶離液を選択的に送液するよう送液ポンプ３ａをＯＮに、送液ポンプ３ｂをＯＦＦに操作し、送液系２２と分離カラム５ａとを選択的に送液可能に接続するようバルブ３３を操作し、及び、送液系２２と検出器６ａとを選択的に送液可能に接続するようバルブ３５を操作する。
次に、測定試料１１ａについても同様にして測定し、標準試料１２ａのデータと比較することで、分析を行う。

【0016】

送液ポンプ３ａ、３ｂは本例では低圧グラジエント用のプランジャポンプであり、ポンプヘッド前段（溶離液槽側）には、ポンプのＯｎ／Ｏｆｆに連動する電磁弁が設置されている。従って、送液ポンプ３ａをＯＮに、送液ポンプ３ｂをＯＦＦにするだけで、流路２１を介して送液系２２と溶離液槽２ａ、２ｂとを選択的に送液可能に接続する。従って、送液ポンプ３ａ、３ｂが特許請求の範囲の「流路切替部」に相当する。
又、バルブ３３，３５が特許請求の範囲の「流路切替部」に相当する。
そして、混合室１４の混合液が特許請求の範囲の「試料溶液」に相当する。

【0017】

なお、本例では、溶離液槽２ａは複数種（溶離液槽２ａ１、２ａ２）配置され、バルブ３２を介して各溶離液槽２ａ１、２ａ２の溶離液を順次送液系２２に送ったり、各溶離液槽２ａ１、２ａ２の溶離液を所定の混合比で混合して送液系２２に送ることができる。このバルブ３２は特許請求の範囲の「流路切替部」には該当しない。

【0018】

一方、有機酸を例えばBTB法（「Bromothymol blue（BTB）を用いたポストカラム誘導体化有機酸分析法」）で測定する場合、有機酸の標準試料１２ｂを用意した後、作業者が入力手段５６により有機酸の測定開始の指示を入力すると、データ処理装置５０からの命令により、サンプラ１０が、標準試料１２ｂを吸引し混合室１４内に吐出する。標準試料１２ｂには、測定対象となる有機酸が所定量含まれている。混合室１４の試料溶液は、送液ポンプ３ｂから送液された溶離液槽２ｂの溶離液と共に、送液系２２を通って、有機酸用カラムオーブン４ｂ内の分離カラム５ｂに送り込まれて分離展開された後、ミキサー９ｃに送液される。
一方、反応液槽９ａのｐＨ指示薬（BTB：ブロモチモールブルー液）が送液ポンプ９ｂによりミキサー９ｃに送液され、ミキサー９ｃ内で標準試料１２ｂと混合され、酸性成分がＵＶ可視光検出器６ｂで検出される。この検出データであるクロマトグラムはデータ処理装置５０の記憶手段に記憶される。

【0019】

なお、BTB法では反応が早いため、ミキサー９ｃの混合液を反応させるために加温する必要がなく、反応装置８を用いず（単に通過させて）、ＵＶ可視光検出器６ｂへ導入される。但し、ニンヒドリン法、糖分析法などでは、ミキサー９ｃの混合液を反応装置８で加温する。
又、溶離液槽２ａと同様に、反応液槽９ａは複数種配置され、バルブ３１を介して各反応液槽の反応液を選択的にミキサー９ｃに送ることができる。例えば、BTB法では用いる反応液は１種類であるが、ニンヒドリン法では２種類の反応液を混合して使用する。このバルブ３１は、異なる２種以上の測定試料毎に反応液を切り替える場合は、特許請求の範囲の「流路切替部」に該当する。

【0020】

ここで、有機酸を測定する前に、作業者は、送液系２２に溶離液槽２ｂの溶離液を選択的に送液するよう送液ポンプ３ａをＯＦＦに、送液ポンプ３ｂをＯＮにし、送液系２２と分離カラム５ｂとを選択的に送液可能に接続するようバルブ３３を操作し、及び、送液系２２と反応装置８及び検出器６ｂとを選択的に送液可能に接続するようバルブ３５を操作する。
次に、測定試料１１ｂについても同様にして測定し、標準試料１２ｂのデータと比較することで、分析を行う。

【0021】

本発明の実施形態に係る液体クロマトグラフ装置１００においては、アミノ酸の測定に必要な溶離液槽２ａ、分離カラム５ａ（及びカラムオーブン４ａ）、検出器６ａと、有機酸の測定に必要な溶離液槽２ｂ、分離カラム５ｂ（及びカラムオーブン４ｂ）、反応装置８、検出器６ｂと、を単一の液体クロマトグラフ装置内に併設しているので、２種以上の測定試料であるアミノ酸と有機酸をそれぞれ一台の装置で分析可能である。
又、オートサンプラ１０、及びオートサンプラ１０で調製された試料溶液を下流側へ送液する送液系２２を共通としている。
そして、送液系２２に溶離液槽２ａ又は溶離液槽２ｂの溶離液を選択的に送液する送液ポンプ３ａ、３ｂ、送液系２２と分離カラム５ａ又は分離カラム５ｂとを選択的に送液可能に接続するバルブ３３、及び、送液系２２と検出器６ａ又は検出器６ｂとを選択的に送液可能に接続するバルブ３５をそれぞれ備えている。

【0022】

以上により、オートサンプラ１０及び送液系２２を共通化することで、省スペース化、測定作業や試料溶液の準備の作業性の向上を図り、別個に液体クロマトグラフ装置を用意することに比べて低コストかつ省スペースで２種以上の測定試料を測定できる。

【0023】

なお、流路切替部（送液ポンプ３ａ、３ｂ、バルブ３３、３５）の切替を作業者が手動で行っても良いが、測定試料１１ａ、１１ｂ（アミノ酸と有機酸）毎の切替を間違うおそれもある。
そこで、予め測定試料１１ａ、１１ｂ（アミノ酸と有機酸）毎の上記流路切替部３ａ、３ｂ、３３、３５の切替情報を表示手段５４に表示させるようにすると、作業者の切替ミスを防止できる。
この場合、図２に示すように、予め測定試料１１ａ、１１ｂ（アミノ酸と有機酸）毎の流路切替部３ａ、３ｂ、３３、３５の操作に関する切替情報（例えば、送液ポンプ３ａ、３ｂのＯＮ/ＯＦＦ、バルブ３３、３５の切替位置、又は、測定要素である溶離液槽２ａ、２ｂのどちらを選択するか）をＲＯＭ等に記憶しておく。そして、作業者が入力手段５６により測定試料の種類（例えばアミノ酸）の測定開始の指示を入力すると、表示制御手段５２ａは対応する測定試料の切替情報を読み出し、表示手段５４に表示させる処理を行えばよい。

【0024】

又、例えばバルブ３３、３５の切替をサーボモータ等で自動的に行ったり、送液ポンプ３ａ、３ｂのＯＮ/ＯＦＦを電気制御で自動的に行えるようにすれば、作業者の切替作業が不要となって作業性が向上する。この場合、作業者が入力手段５６により測定試料の種類（例えばアミノ酸）の測定開始の指示を入力すると、駆動制御手段５２ｂが対応する測定試料の上記切替情報を読み出し、サーボモータを制御したり、送液ポンプ３ａ、３ｂのＯＮ/ＯＦＦを電気的に制御することで、流路切替部３ａ、３ｂ、３３３５の自動切替が可能となる。
なお、サーボモータや、送液ポンプ３ａ、３ｂのＯＮ/ＯＦＦを制御する電子回路若しくはマイコン等が、特許請求の範囲の「流路切替部駆動手段」に相当する。

【0025】

但し、サーボモータ等は高価であり、設置が困難な場合がある。そこで、電源情報取得手段５２ｃが各測定要素毎の電源入切情報を取得し、流路切替部３ａ、３ｂ、３３３５の切替を誤った場合に表示制御手段５２ａが報知処理を行うようにすると、誤測定を安価に防止できる。
ここで、各測定要素毎の電源入切情報は、送液ポンプ３ａ、３ｂの電源、分離カラム５ａ、５ｂを収容するカラムオーブン４ａ、４ｂのヒータの電源、及び検出器６ａ、６ｂの電源のＯＮ／ＯＦＦをモニタすれば容易に取得できる。

【0026】

表示制御手段５２ａは、作業者が測定対象成分を選択すると、分析法及びカラム、検出器等の測定条件に即した機器構成をガイド表示することができる。このガイド表示に従って作業者は接続を切り換えることができる。
そして、表示制御手段５２ａは、図２の切替情報に基づく測定要素の電源入切状態が、電源情報取得手段５２ｃが取得した電源入切情報と異なる場合に、所定の報知処理を行う。
例えば、いま、作業者が入力手段５６によりアミノ酸の測定開始の指示を入力した場合、図２によれば送液ポンプ３ａが切り替わる（ポンプの電源ＯＮ）はずであるが、送液ポンプ３ｂの電源がＯＮであれば、流路切替部の切替を誤ったことを検知できる。そこで、表示制御手段５２ａは、スピーカ５８から音声を鳴動させたり、表示手段５４に注意を喚起する表示を行うことで、作業者への報知処理を行うことができる。

【0027】

本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形及び均等物に及ぶことはいうまでもない。
測定試料は限定されず、例えばアミノ酸、有機酸、糖、ビタミン類、シアン化合物、カルバメート系農薬が例示される。測定要素としては、溶離液槽、分離カラム、及び検出器の他、上述の反応装置が挙げられる。又アミノ酸分析の場合は、反応試薬（ニンヒドリン）を用い、NBD-F法では蛍光ラベル化剤溶液を用いることができる。
各測定試料を測定する方法も限定されない。例えば、アミノ酸分析に、ニンヒドリン法（ニンヒドリンポストカラム誘導体化アミノ酸分析法）を用いることもできる。この場合、溶離液槽２ａは５槽あり、５種類の溶離液を用いる。又、ニンヒドリン法では反応装置８を用いる。

【0028】

流路切替部は、流路が切替わる構成、機能であれば、上述の送液ポンプ、バルブや弁に限定されない。例えば、図３に示すように、送液ポンプ３０ａ、３０ｂを溶離液槽２ａ、２ｂよりも上に配置して各溶離液を吸い上げるようにした場合、送液ポンプ３０ａ、３０ｂがバルブを内蔵しなくとも特許請求の範囲の「流路切替部」として機能する。例えば、送液ポンプ３０ａをＯＮ，送液ポンプ３０ｂをＯＦＦにすると、溶離液槽２ｂから送液ポンプ３０ｂを通り、各送液ポンプ３０ａ、３０ｂが流路２１に集合する部位Ｃまでの溶離液が重力で溶離液槽２ｂに戻り、溶離液槽２ａの溶離液のみが送液ポンプ３０ａで流路２１を経由して送液系２２へ送液されることになる。
但し、高圧グラジエント用のプランジャポンプなどの電磁弁が内蔵されていない送液ポンプであって、図３のような重力を利用しない場合には、送液ポンプの前段もしくは後段にそれぞれバルブを配置するか、各送液ポンプが流路２１に集合する部位Ｃに１個のバルブを配置する。この場合には、当該バルブが特許請求の範囲の「流路切替部」に相当する。
以上のように、「流路切替部」とは、外部からの動作（ポンプの電源ＯＮ、バルブのサーボモータによる切替のような自動的な動作の他、手動でバルブを切り替えること等も含む）に応じて流路が切り替わる部材をいう。

【符号の説明】

【0029】

２ａ、２ｂ 溶離液槽
５ａ、５ｂ 分離カラム
６ａ、６ｂ 検出器
１１ａ、１１ｂ 測定試料
１０ 試料溶液注入部（オートサンプラ）
２２ 送液系（配管）
３ａ、３ｂ、３３、３５ 流路切替部
５２ａ 表示制御手段
５２ｂ 駆動制御手段
５２ｃ 電源情報取得手段
１００ 液体クロマトグラフ装置

【図1】

【図2】

【図3】