(57)【要約】      （修正有）【課題】ＬＣにおける迅速な液体交換。【解決手段】一次及び二次ポンプヘッドを備える少なくとも１つのポンプヘッドを備えるＬＣポンプを備え、一次及び二次ポンプヘッドは、内側壁面及びプランジャを有する注射器のようなシリンダ本体であって、プランジャは、内側壁面とプランジャとの間に空間を残すシリンダ本体を通じて移動可能である、シリンダ本体と、液体をシリンダ本体へと入れるための上流入口弁と、液体をシリンダ本体から出すための下流出口弁と、を各々備え、一次ポンプヘッドの下流出口弁は、二次ポンプヘッドの上流入口弁に連結される。一次及び二次ポンプヘッドのシリンダ本体に存在する液体を、シリンダ本体の内側壁面とプランジャとの間にそれぞれ残された空間をパージすることで別の液体と交換するために、一次ポンプヘッドの上流入口弁又は二次ポンプヘッドの下流出口弁のいずれかに連結される少なくとも１つの液体交換ポンプを更に備える。【選択図】図２Ａ
2020197532.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次ポンプヘッド（２０’、３０’）および二次ポンプヘッド（２０”、３０”）を備える少なくとも１つのポンプヘッド（２０、３０）、を有する液体クロマトグラフィポンプ（５０、５１、５２）を備える液体クロマトグラフィシステム（２００、３００、４００）であって、
前記一次ポンプヘッド（２０’、３０’）および前記二次ポンプヘッド（２０”、３０”）は、内側壁面（２２’、２２”、３２’、３２”）およびプランジャ（２３’、２３”、３３’、３３”）を有する注射器のようなシリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）と、液体（１０’、１０”、１１’、１１”）を前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）へと入れるための上流入口弁（２５’、２５”、３５’、３５”）と、液体（１０’、１０”、１１’、１１”）を前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）から出すための下流出口弁（２６’、２６”、３６’、３６”）と、を各々備え、
前記プランジャ（２３’、２３”、３３’、３３”）は、前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）を通じて移動させられるときに前記内側壁面（２２’、２２”、３２’、３２”）と前記プランジャ（２３’、２３”、３３’、３３”）との間に空間（２４’、２４”、３４’、３４”）を残す前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）を通じて移動可能であり、
前記一次ポンプヘッド（２０’、３０’）の前記下流出口弁（２６’、３６’）は、前記二次ポンプヘッド（２０”、３０”）の前記上流入口弁（２５”、３５”）に連結され、
前記液体クロマトグラフィシステム（２００、３００、４００）は、前記一次および二次ポンプヘッド（２０’、３０’、２０”、３０”）の前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）に存在する液体（１０’、１１’）を、前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）の前記内側壁面（２２’、２２”、３２’、３２”）と前記プランジャ（２３’、２３”、３３’、３３”）との間にそれぞれ残された前記空間（２４’、２４”、３４’、３４”）をパージすることで別の液体（１０”、１１”）と交換するために、前記一次ポンプヘッド（２０’、３０’）の前記上流入口弁（２５’、３５’）または前記二次ポンプヘッド（２０”、３０”）の前記下流出口弁（２６”、３６”）のいずれかに連結される少なくとも１つの液体交換ポンプ（６０、６１、６２、６３、６４）をさらに備えることを特徴とする、液体クロマトグラフィシステム（２００、３００、４００）。
【請求項２】
前記液体クロマトグラフィポンプ（５０、５１）は、第１の一次ポンプヘッド（２０’）および第１の二次ポンプヘッド（２０”）を備える第１のポンプヘッド（２０）と、第２の一次ポンプヘッド（３０’）および第２の二次ポンプヘッド（３０”）を備える第２のポンプヘッド（３０）と、をそれぞれ備えるバイナリポンプであり、
前記第１の二次ポンプヘッド（２０”）の前記下流出口弁（２６”）と前記第２の二次ポンプヘッド（３０”）の前記下流出口弁（３６”）とは、第１のパージ切替弁（７０）と第２のパージ切替弁（７１）とにそれぞれ連結され、
前記第１および第２のパージ切替弁（７０、７１）は、廃棄部（７２、７３）に個々に連結され、加えて、連結部（７４）を介して互いに個々に連結され、前記連結部（７４）を介して分析投入部（７５）に個々に連結される、請求項１に記載の液体クロマトグラフィシステム（２００、３００）。
【請求項３】
前記第１の一次ポンプヘッド（２０’）の前記上流入口弁（２５’）に連結される第１の正圧液体交換ポンプ（６０）と、前記第２の一次ポンプヘッド（３０’）の前記上流入口弁（３５’）に連結される第２の正圧液体交換ポンプ（６１）と、をそれぞれ備える、請求項２に記載の液体クロマトグラフィシステム（２００）。
【請求項４】
前記第１のパージ切替弁（７０）を介して前記第１の二次ポンプヘッド（２０”）の前記下流出口弁（２６”）に連結される第１の負圧液体交換ポンプ（６２）と、前記第２のパージ切替弁（７１）を介して前記第２の二次ポンプヘッド（３０”）の前記下流出口弁（３６”）に連結される第２の負圧液体交換ポンプ（６３）と、をそれぞれ備える、請求項２に記載の液体クロマトグラフィシステム（３００）。
【請求項５】
前記分析投入部（７５）における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で前記第１のポンプヘッド（２０）と前記第２のポンプヘッド（３０）との間で液体交換を交互に行うために、圧力センサ（７６）と協働する、ソフトウェア駆動される制御装置（８０、８１）を備える、請求項２から４のいずれか一項に記載の液体クロマトグラフィシステム（２００、３００）。
【請求項６】
前記制御装置（８０、８１）は、前記ポンプヘッド（３０）からの交換されている液体を廃棄部（７３）へと向かわせ、他の前記ポンプヘッド（２０）からの液体を前記分析投入部（７５）へと向かわせるために、前記第１のパージ切替弁（７０）と前記第２のパージ切替弁（７１）とを切り替えるようにプログラムされる、請求項５に記載の液体クロマトグラフィシステム（２００、３００）。
【請求項７】
前記液体クロマトグラフィポンプ（５２）は、第１の一次ポンプヘッド（２０’）および第１の二次ポンプヘッド（２０”）を備える第１のポンプヘッド（２０）と、第２の一次ポンプヘッド（３０’）および第２の二次ポンプヘッド（３０”）を備える第２のポンプヘッド（３０）と、をそれぞれ備えるバイナリポンプであり、
前記第１の二次ポンプヘッド（２０”）の前記下流出口弁（２６”）と前記第２の二次ポンプヘッド（３０”）の前記下流出口弁（３６”）とは、連結部（７７）を介して共通パージ切替弁（７８）に連結され、
前記共通パージ切替弁（７８）は、前記連結部（７７）に連結される連結入口ポート（７８ａ）と、バイパス流体経路（７９）によって相互連結される２つのバイパスポート（７８ｂ、７８ｃ）と、共通液体交換ポンプ（６４）によって相互連結される２つの液体交換ポンプポート（７８ｄ、７８ｅ）と、出口ポート（７８ｆ）とを備える、請求項１に記載の液体クロマトグラフィシステム（４００）。
【請求項８】
前記出口ポート（７８ｆ）は、液体の一部を廃棄部（９１）へと向かわせ、前記液体の一部を分析投入部（７５）へと向かわせるために、流れ分割器（９０）に連結される、請求項７に記載の液体クロマトグラフィシステム（４００）。
【請求項９】
圧力センサ（７６）と協働し、前記分析投入部（７５）における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で前記第１のポンプヘッド（２０）と前記第２のポンプヘッド（３０）との両方において同時の液体交換を可能にするために前記流れ分割器（９０）を調整するようにプログラムされる、ソフトウェア駆動される制御装置（８２）を備える、請求項８に記載の液体クロマトグラフィシステム（４００）。
【請求項１０】
前記制御装置（８２）は、前記バイパスポート（７８ｂ、７８ｃ）および前記液体交換ポンプポート（７８ｄ、７８ｅ）をそれぞれ介して前記連結入口ポート（７８ａ）と前記出口ポート（７８ｆ）とに交互に連結するために、前記共通パージ切替弁（７８）を切り替えるようにさらにプログラムされる、請求項９に記載の液体クロマトグラフィシステム（４００）。
【請求項１１】
一次ポンプヘッド（２０’、３０’）および二次ポンプヘッド（２０”、３０”）を備える少なくとも１つのポンプヘッド（２０、３０）、を有する液体クロマトグラフィポンプ（５０、５１、５２）を備える液体クロマトグラフィシステム（２００、３００、４００）において液体を交換する方法であって、
前記一次ポンプヘッド（２０’、３０’）および前記二次ポンプヘッド（２０”、３０”）は、内側壁面（２２’、２２”、３２’、３２”）およびプランジャ（２３’、２３”、３３’、３３”）を有する注射器のようなシリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）と、液体（１０’、１０”、１１’、１１”）を前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）へと入れるための上流入口弁（２５’、２５”、３５’、３５”）と、液体（１０’、１０”、１１’、１１”）を前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）から出すための下流出口弁（２６’、２６”、３６’、３６”）と、を各々備え、
前記プランジャ（２３’、２３”、３３’、３３”）は、前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）を通じて移動させられるときに前記内側壁面（２２’、２２”、３２’、３２”）と前記プランジャ（２３’、２３”、３３’、３３”）との間に空間（２４’、２４”、３４’、３４”）を残す前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）を通じて移動可能であり、
前記一次ポンプヘッド（２０’、３０’）の前記下流出口弁（２６’、３６’）は、前記二次ポンプヘッド（２０”、３０”）の前記上流入口弁（２５”、３５”）に連結され、
前記方法は、前記一次および二次ポンプヘッド（２０’、３０’、２０”、３０”）の前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）に存在する前記液体（１０’、１１’）を、前記一次ポンプヘッド（２０’、３０’）の前記上流入口弁（２５’、３５’）または前記二次ポンプヘッド（２０”、３０”）の前記下流出口弁（２６”、３６”）のいずれかに連結される少なくとも１つの液体交換ポンプ（６０、６１、６２、６３、６４）によって、前記シリンダ本体（２１’、２１”、３１’、３１”）の前記内側壁面（２２’、２２”、３２’、３２”）と前記プランジャ（２３’、２３”、３３’、３３”）との間にそれぞれ残された前記空間（２４’、２４”、３４’、３４”）をパージすることで、別の液体（１０”、１１”）と交換することを含む、方法。
【請求項１２】
前記液体クロマトグラフィポンプ（５０、５１）は、第１の一次ポンプヘッド（２０’）および第１の二次ポンプヘッド（２０”）を備える第１のポンプヘッド（２０）と、第２の一次ポンプヘッド（３０’）および第２の二次ポンプヘッド（３０”）を備える第２のポンプヘッド（３０）と、をそれぞれ備えるバイナリポンプであり、
前記第１の二次ポンプヘッド（２０”）の前記下流出口弁（２６”）と前記第２の二次ポンプヘッド（３０”）の前記下流出口弁（３６”）とは、第１のパージ切替弁（７０）と第２のパージ切替弁（７１）とにそれぞれ連結され、
前記第１および第２のパージ切替弁（７０、７１）は、廃棄部（７２、７３）に個々に連結され、加えて、連結部（７４）を介して互いに個々に連結され、前記連結部（７４）を介して分析投入部（７５）に個々に連結され、
前記方法は、圧力センサ（７６）と協働するソフトウェア駆動される制御装置（８０、８１）によって、前記分析投入部（７５）における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で前記第１のポンプヘッド（２０）と前記第２のポンプヘッド（３０）との間で液体交換を交互に行うことを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポンプヘッド（３０）からの交換されている液体を廃棄部（７３）へと向かわせ、他の前記ポンプヘッド（２０）からの液体を前記分析投入部（７５）へと向かわせるために、前記第１のパージ切替弁（７０）と前記第２のパージ切替弁（７１）とを切り替えることを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記液体クロマトグラフィポンプ（５２）は、第１の一次ポンプヘッド（２０’）および第１の二次ポンプヘッド（２０”）を備える第１のポンプヘッド（２０）と、第２の一次ポンプヘッド（３０’）および第２の二次ポンプヘッド（３０”）を備える第２のポンプヘッド（３０）と、をそれぞれ備えるバイナリポンプであり、
前記第１の二次ポンプヘッド（２０”）の前記下流出口弁（２６”）と前記第２の二次ポンプヘッド（３０”）の前記下流出口弁（３６”）とは、連結部（７７）を介して共通パージ切替弁（７８）に連結され、
前記共通パージ切替弁（７８）は、前記連結部（７７）に連結される連結入口ポート（７８ａ）と、バイパス流体経路（７９）によって相互連結される２つのバイパスポート（７８ｂ、７８ｃ）と、共通液体交換ポンプ（６４）によって相互連結される２つの液体交換ポンプポート（７８ｄ、７８ｅ）と、液体の一部を廃棄部（９１）へと向かわせ、前記液体の一部を分析投入部（７５）へと向かわせるために流れ分割器（９０）に連結される出口ポート（７８ｆ）と、を備え、
前記方法は、圧力センサ（７６）と協働するソフトウェア駆動される制御装置（８２）によって、前記分析投入部（７５）における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で前記第１のポンプヘッド（２０）と前記第２のポンプヘッド（３０）との両方において同時の液体交換を可能にするために前記流れ分割器（９０）を調整することを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記バイパスポート（７８ｂ、７８ｃ）および前記液体交換ポンプポート（７８ｄ、７８ｅ）をそれぞれ介して前記連結入口ポート（７８ａ）と前記出口ポート（７８ｆ）とに交互に連結するために、前記共通パージ切替弁（７８）を切り替えることを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、液体クロマトグラフィにおける液体交換のためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
質量分析の実施、より明確には、臨床検査室における質量分析と結び付けられる液体クロマトグラフィの実施について、関心が高まっている。しかしながら、標準化および自動化された手順の欠如と、分析の設定の複雑さとが、その実施を限定している。具体的には、試料調製が典型的には手作業であり、退屈な手順である。後の遠心分離を伴う蛋白質調製は、望ましくない潜在的に障害となる試料マトリックスを除去するための最も良く知られている方法である。キットの使用は、少なくとも一部で自動化され得る試料調製を一部で容易にすることができる。しかしながら、キットは、限られた数の関心のある検査対象にのみ利用可能であり、試料調製から分離および検出までの全体工程は複雑なままであり、高度に洗練された器具を運用するために、高度に訓練された検査人員の立ち合いを必要とする。
【０００３】
また、典型的には、同じ調製条件の下で前もって調製された試料のバッチが、同じ分離条件の下での連続的なクロマトグラフィ分離の運用を受けるバッチ手法が続く。しかしながら、この手法は、大きな処理能力を可能にせず、例えば、試料を無作為の順番で処理できないこと、および、例えば高い優先度を有し、最初に処理される必要がある、入ってきた緊急の試料を考慮しての再スケジュール化をできないこと（あらかじめ定められた処理順序を変更できないこと）といった、柔軟性がない。
【０００４】
米国特許出願公開第２０１８／０２９２３６８（Ａ１）号は、自動化された無作為のアクセスの試料調製およびＬＣ分離を可能にし、それによって、臨床的な診断法に適する質量分析に結び付けられたＬＣの使用を行うシステムおよび方法を記載している。
【０００５】
多くの連続的な試料注入サイクルを必要とする大きな処理能力の用途について、特に、異なる注入条件および異なるＬＣ分離条件を必要とする可能性のある異なる試料の無作為のアクセスの分析について、スケジュール化された順序で各々の試料についての条件を素早く変更および適合することにおけるさらなるより優れた柔軟性および速さは重要である。
【０００６】
具体的には、ＬＣ分離のために使用される溶剤／溶出剤をしばしば交換することが必要とされ得る。典型的には、液体クロマトグラフィにおける溶剤／溶出剤の交換は、繰り返されるポンプシリンダの充填とその後の液体の排出とによって行われる。ポンプ作用の性質および内部の死容積のため、液体交換は、新たに使用される液体による先に使用された液体の繰り返しの希釈の処理である。この処理は時間が掛かり、最大で数分間を必要とし、そのため、目標が大きな処理能力で無作為のアクセスでの試料の処理を達成することである場合、障害を意味する。
【０００７】
さらに、液体交換は、典型的には。液体圧力の一時的な損失と関連付けられ、これは、ＬＣカラムの耐用期間およびクロマトグラフィ性能を低減させる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１８／０２９２３６８（Ａ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以上のような背景から、本開示の実施形態は、従来技術と比較して非自明な利点および進歩を提供する。具体的には、発明者らは、液体クロマトグラフィにおける迅速な液体交換における向上に対する必要性を認識している。
【００１０】
本開示の実施形態は特定の利点または機能性に限定されないが、本開示が、液体クロマトグラフィにおいてより迅速な液体交換を可能にし、そのため、最終的に質量分析に結び付けられる大きな処理能力で無作為のアクセスでの液体クロマトグラフィを可能にする液体クロマトグラフィ（ＬＣ）システム、および液体クロマトグラフィシステムにおいて液体を交換する方法を可能にすることに、留意されたい。本明細書で開示されているシステムおよび方法の別の利点は、液体交換の間の液体圧力の損失が防止され、それによってＬＣカラムの耐用期間を延ばし、クロマトグラフィ性能を向上させることができることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
具体的には、本開示の液体クロマトグラフィシステムは、一次ポンプヘッドおよび二次ポンプヘッドを備える少なくとも１つのポンプヘッドを備える液体クロマトグラフィポンプを備え、一次ポンプヘッドおよび二次ポンプヘッドは、内側壁面およびプランジャを有する注射器のようなシリンダ本体であって、プランジャは、シリンダ本体を通じて移動させられるときに内側壁面とプランジャとの間に空間を残すシリンダ本体を通じて移動可能である、シリンダ本体と、液体をシリンダ本体へと入れることができるように構成される上流入口弁と、液体をシリンダ本体から出すことができるように構成される下流出口弁と、を各々備え、一次ポンプヘッドの下流出口弁は、二次ポンプヘッドの上流入口弁に連結される。液体クロマトグラフィシステムは、一次ポンプヘッドの上流入口弁または二次ポンプヘッドの下流出口弁のいずれかに連結される少なくとも１つの液体交換ポンプをさらに備え、液体交換ポンプは、一次および二次ポンプヘッドのシリンダ本体に存在する液体を、シリンダ本体の内側壁面とプランジャとの間にそれぞれ残された空間をパージすることで別の液体と交換するように構成される。
【００１２】
「液体クロマトグラフィまたはＬＣ」は、例えば、関心のある検査対象を、質量分析検出といった例の後の検出となおも干渉する可能性のある試料調製の後の残っているマトリックス成分といった例のマトリックス成分から分離するために、および／または、関心のある検査対象の個々の検出を可能にするようにそれらの検査対象を互いから分離するために、試料注入器によって注入される試料を、ＬＣカラムを通じてクロマトグラフィ分離させる分析処理である。「高性能液体クロマトグラフィ」またはＨＰＬＣ、「超高性能液体クロマトグラフィ」またはＵＨＰＬＣ、「ミクロ液体クロマトグラフィ」またはμＬＣ、および「スモールボア液体クロマトグラフィ」またはスモールボアＬＣは、加圧化で実施される液体クロマトグラフィの形態である。
【００１３】
「液体クロマトグラフィシステムまたはＬＣシステム」は、液体クロマトグラフィを実行するための、分析装置、モジュール、または分析装置におけるユニットである。ＬＣシステムは、１つのＬＣカラム、または、並列および／もしくは直列に配置される複数のＬＣカラムを備え得る単一の通路または複数の通路のシステムとして具現化され得る。ＬＣシステムは、試料注入器、弁、液体供給源、例えば液体、脱ガス液体、調質液などを混合するための流体の連結部および部品、圧力センサ、温度センサなどの１つまたは複数のセンサ、ならびに、特には少なくとも１つのＬＣポンプなどの要素も備え得る。この列記は包括的ではない。実施形態によれば、ＬＣシステムは、質量分析のために試料を調製するように、および／または、具体的には質量分析計による検出の前に関心のある検査対象を分離するために、調製された試料を質量分析へと移送するように設計される分析モジュールである。具体的には、典型的には、ＬＣ運用の間、質量分析計は、特定の質量範囲を走査するように設定され得る。ＬＣ／ＭＳデータが、個々の質量走査におけるイオン電流を合計し、その「合計された」イオン電流を、時間に対する強度点として描画することで表され得る。結果として生じる描画は、検査対象ピークを伴うＨＰＬＣ  ＵＶ痕跡のように見える。さもなければ、ＬＣシステムは、ＵＶ検出器など、それ自体の検出器を備えてもよい。
【００１４】
「ＬＣ通路」は、一般的に知られているように、例えば極性、ｌｏｇＰ値、大きさ、または親和性に応じて、選択された条件の下で関心のある検査対象を捕捉、分離および溶出、ならびに／または移送するために、移動相が汲み上げられるのに通る、試料および検査対象の種類に応じて選択される固定相を備える少なくとも１つの毛細管チューブおよび／またはＬＣカラムを備える流体回路である。少なくとも１つのＬＣ通路における少なくとも１つのＬＣカラムは交換可能であり得る。具体的には、ＬＣシステムは、ＬＣ通路より多くのＬＣカラムを備えてもよく、複数のＬＣカラムは同じＬＣ通路に置き換え可能に結合され得る。毛細管チューブはＬＣカラムを迂回するために使用されてもよい。
【００１５】
「ＬＣカラム（ｃｏｌｕｍｎ）」は、クロマトグラフィの働きの分離を実施するためのカラム、カートリッジ、毛細管などのいずれかに言及できる。カラムには、一般的に知られているように、例えば極性、ｌｏｇＰ値、大きさ、または親和性に応じて、選択された条件の下で関心のある検査対象を捕捉、分離および溶出、ならびに／または移送するために、移動相が汲み上げられるのに通る固定相が、典型的には包装または充填させられる。この固定相は、粒状、床状、または多孔性モノリスであり得る。しかしながら、「カラム」という用語は、固定相が包装または充填されていないが、分離を有効にするために内側毛細管壁の表面積に依存する毛細管にも言及できる。ＬＣカラムは、１つもしくは複数の他のＬＣカラムと交換可能であり得る、および／または、１つもしくは複数の他のＬＣカラムと並列もしくは直列で動作し得る。ＬＣカラムは、例えば、素早い捕捉および溶出のオンラインＬＣカラム、高性能ＬＣ（ＨＰＬＣ）カラム、または超高性能ＬＣ（ＨＰＬＣ）カラムとすることができ、１ｍｍ未満の内径を伴うミクロＬＣカラムおよびスモールボアＬＣカラムを含む任意の大きさのものであり得る。
【００１６】
「液体クロマトグラフィポンプまたはＬＣポンプ」は、耐圧強度において代わり得るが、ＬＣ通路を通じて一定の再生可能な体積流れを生み出すことができる高圧ポンプである。ＨＰＬＣにおける圧力は、典型的には６０ＭＰａまたは約６００気圧もの高さに到達する可能性があり、ＵＨＰＬＣおよびμ−ＬＣシステムは、例えば最大で１４０ＭＰａまたは１４００気圧までと言ったより高い圧力において作動するように開発されており、そのため、ＬＣカラムにおいてはるかにより小さい粒径（２μｍ未満）を使用することができる。ＬＣポンプは、例えば溶出グラジエントの使用を必要とする条件の場合に、バイナリポンプとして構成されてもよい。
【００１７】
一実施形態によれば、ＬＣポンプは、例えば７５ＭＰａ〜１００ＭＰａ、例えば８０ＭＰａといった、６０ＭＰａ〜１４０ＭＰａの圧力を生み出すことができる。
【００１８】
一実施形態によれば、ＬＣポンプは、１μｌ／ｍｉｎから５００μｌ／ｍｉｎ以上の間の流量で動作し、典型的には、１００μｌ／ｍｉｎから３００μｌ／ｍｉｎの間の流量で、例えば約±５％以下の精度で動作するように構成され得る。
【００１９】
ＬＣポンプは２つ以上のポンプヘッドを備えてもよい。例えば、バイナリポンプは２つのポンプヘッドを備え、各々のポンプヘッドは、ポンプヘッドの内側の液圧をほとんど一定に保ちながら液体を汲み上げるために互いと協働する一次ポンプヘッドおよび二次ポンプヘッドを典型的には備える。具体的には、一次ポンプヘッドおよび二次ポンプヘッドの各々は、典型的には、内側壁面およびプランジャを有する注射器のようなシリンダ本体であって、プランジャは、プランジャがシリンダ本体を通じて移動させられるときに内側壁面とプランジャとの間に空間を残すシリンダ本体を通じて移動可能である、シリンダ本体を備える注射器のようなポンプである。一次ポンプヘッドおよび二次ポンプヘッドの各々は、液体をシリンダ本体へと入れ、液体が通って出て行くのを防止するための一方向の上流入口弁と、液体をシリンダ本体から出し、液体が通って入って行くのを防止するための一方向の下流出口弁とを備える。一次ポンプヘッドの下流出口弁は二次ポンプヘッドの上流入口弁に連結され、一次ポンプヘッドの上流入口弁は液体供給源に連結される。この方法では、液体は、液密のシールを貫いた一次ポンプヘッドおよび二次ポンプヘッドのそれぞれのプランジャの往復動作用および移動によって、液体供給源から一次ポンプヘッドへと一次ポンプヘッドの上流入口弁を通じて流れることができ、一次ポンプヘッドから二次ポンプヘッドへと一次ポンプヘッドの下流出口弁および二次ポンプヘッドの上流入口弁を通じて流れることができ、二次ポンプヘッドから二次ポンプヘッドの下流出口弁を通じて流れることができる。
【００２０】
「液体交換ポンプ」は、少なくとも機能においてＬＣポンプから区別される補助ポンプであり、主要または唯一の機能は、ＬＣポンプのポンプヘッド内での液体交換を容易にして促進することである。概して、液体交換ポンプは、ＬＣポンプと比較して、より低圧でより高容量（より高い流量）のポンプであり、一次および二次ポンプヘッドのシリンダ本体に存在する液体を、シリンダ本体の内側壁面とプランジャとの間にそれぞれ残された空間をパージすることで別の液体と交換するために、一次ポンプヘッドの上流入口弁または二次ポンプヘッドの下流出口弁のいずれかに流体連結される。典型的には、本開示による液体交換ポンプはより低い精度のポンプでもあり、したがってＬＣポンプと比較して構造がより簡素で安価である。
【００２１】
「液体」という用語は、例えば、技術的に知られているような移動相または溶出剤として例えば使用される溶剤または溶剤の混合物として、液体クロマトグラフィにおいて一般的に使用される液体に言及している。
【００２２】
実施形態によれば、ＬＣポンプは、第１の一次ポンプヘッドおよび第１の二次ポンプヘッドを備える第１のポンプヘッドと、第２の一次ポンプヘッドおよび第２の二次ポンプヘッドを備える第２のポンプヘッドとをそれぞれ備えるバイナリポンプである。第１の二次ポンプヘッドの下流出口弁と第２の二次ポンプヘッドの下流出口弁とは第１のパージ切替弁と第２のパージ切替弁とにそれぞれ連結され、第１および第２のパージ切替弁は、廃棄部に個々に連結され、加えて、連結部を介して互いに個々に連結され、連結部を介して分析投入部に個々に連結される。
【００２３】
実施形態によれば、ＬＣシステムは、第１の一次ポンプヘッドの上流入口弁に連結される第１の正圧液体交換ポンプと、第２の一次ポンプヘッドの上流入口弁に連結される第２の正圧液体交換ポンプとをそれぞれ備える。例えば、膜／隔膜ポンプ、単プランジャ高速ポンプ、シリンジピストンポンプ、歯車ポンプなど、それぞれの液体供給源から第１および第２のポンプヘッドのそれぞれへと第１の一次ポンプヘッドおよび第２の一次ポンプヘッドのそれぞれの上流入口弁を介して液体を能動的に汲み上げるために正圧を発生させるのに適する任意の液体交換ポンプが使用できる。実施形態によれば、正圧および能動的な汲み上げは、例えば、窒素供給による例といった加圧ガスによって、空気圧力を、上流入口弁に連結された封止された液体容器へと適用することによって達成され得る。
【００２４】
実施形態によれば、ＬＣシステムは、第１のパージ切替弁を介して第１の二次ポンプヘッドの下流出口弁に連結される第１の負圧液体交換ポンプと、第２のパージ切替弁を介して第２の二次ポンプヘッドの下流出口弁に連結される第２の負圧液体交換ポンプとをそれぞれ備える。正圧液体交換ポンプと類似して、第１の一次ポンプヘッドおよび第２の一次ポンプヘッドのそれぞれの上流入口弁に連結されるそれぞれの液体供給源から液体を吸引するために負圧（真空源）を発生させるのに適する任意の液体交換ポンプが使用できる。有利には、廃棄部が、それぞれの廃棄部へと置き換えられる液体を捕捉するために、第１のパージ切替弁と第１の正圧液体交換ポンプとの間と、第２のパージ切替弁と第２の正圧液体交換ポンプとの間にそれぞれ配置され得る。
【００２５】
実施形態によれば、ＬＣシステムは、分析投入部における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で第１のポンプヘッドと第２のポンプヘッドとの間で液体交換を交互に行うために、互いと協働するソフトウェア駆動される制御装置と圧力センサとを備える。
【００２６】
実施形態によれば、制御装置は、ポンプヘッドからの交換されている液体を廃棄部へと向かわせ、他のポンプヘッドからの液体を分析投入部へと向かわせるために、第１のパージ切替弁と第２のパージ切替弁とを切り替えるようにプログラムされる。
【００２７】
実施形態によれば、ＬＣポンプは、第１の一次ポンプヘッドおよび第１の二次ポンプヘッドを備える第１のポンプヘッドと、第２の一次ポンプヘッドおよび第２の二次ポンプヘッドを備える第２のポンプヘッドとをそれぞれ備えるバイナリポンプである。しかしながら、第１の二次ポンプヘッドの下流出口弁と第２の二次ポンプヘッドの下流出口弁とは連結部を介して共通パージ切替弁に連結され、共通パージ切替弁は、連結部に連結される連結入口ポートと、バイパス流体経路によって相互連結される２つのバイパスポートと、共通液体交換ポンプによって相互連結される２つの液体交換ポンプポートと、出口ポートとを備える。
【００２８】
実施形態によれば、出口ポートは、液体の一部を廃棄部へと向かわせ、液体の一部を分析投入部へと向かわせるために、流れ分割器に連結される。
【００２９】
実施形態によれば、ＬＣシステムは、圧力センサと協働し、分析投入部における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で第１のポンプヘッドと第２のポンプヘッドとの両方において同時の液体交換を可能にするために流れ分割器を調整するようにプログラムされるソフトウェア駆動される制御装置を備える。
【００３０】
実施形態によれば、制御装置は、バイパスポートおよび液体交換ポンプポートをそれぞれ介して連結入口ポートと出口ポートとに交互に連結するために、共通パージ切替弁を切り替えるようにさらにプログラムされる。
【００３１】
「弁」という用語は、流れを制御、再方向付け、抑制、または停止するための流れ調整装置に言及している。例えば、すでに述べられているような上流入口弁および下流出口弁は、一方向のみにおいて、つまり、上流から下流へと、ポンプヘッドのシリンダ本体に液体を出入りさせ、液体が反対方向において流れるのを防止するための一方向弁である。
【００３２】
「パージ切替弁」はＬＣ切替弁である、つまり、ポートに連結された要素同士の間で流れを制御する多ポート弁である。これは、典型的には、異なる要素の間で連通を切り替えるために、１つまたは複数の弁導管を移動させることによって典型的には達成される。要素同士は、管、チューブ、毛細管、マイクロ流体通路などのさらなる導管を介して、ネジ／ナットおよび継手などの留め具、または、例えば締め付け機構によって所定位置で維持される代替の液密シールによって、ポートに流体連結され得る。ＬＣ切替弁は、ＨＰＬＣのために使用される大きさ以上のオーダーで液体圧力を通常許容することができる。具体的には、パージ切替弁は、廃棄部に連結されるパージポートを備える。
【００３３】
実施形態によれば、パージ切替弁は、例えば約０．５ｍｍから０．２ｍｍの間、例えば約０．４ｍｍまたは約０．２５ｍｍといった、０．６ｍｍ未満の内径を伴う内側弁導管を有する。
【００３４】
実施形態によれば、パージ切替弁は約５００ｍｓ以下の切替時間を有する。
【００３５】
「流れ分割器（ｆｌｏｗ  ｓｐｌｉｔｔｅｒ）」という用語は、流体回路のうちの一方の液圧を一定に、または所定の範囲内に維持するために、圧力センサからの圧力フィードバックに基づいて、２つの流体回路の間の相対流量を変化させることができる装置に言及している。典型的には、流体回路のうちの一方は廃棄部に連結され、他方の流体回路は分析投入部に連結される。
【００３６】
「分析投入部」という用語は、例えば、試料ループを例として備える試料注入器、および／またはＬＣカラムを備えるＬＣ通路の分析部への流体連結に言及している。
【００３７】
本明細書において使用されるような用語「ソフトウェア駆動される制御装置」は、任意の物理的または仮想的な処理装置を網羅し、具体的には、分析投入部における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持し、最終的には１つまたは複数の圧力センサからの読み取りを考慮し、パージ切替弁を切り替え、および／または、流れ分割器を自動化された手法で必要とされるように規制する一方で、第１のポンプヘッドと第２のポンプヘッドとの間で液体交換を交互に行うために、動作計画に従う動作であって、具体的には液体交換ポンプの動作と関連付けられた動作を実施するための命令が提供されるコンピュータ読取可能プログラムを実行するプログラム可能ロジック制御装置を網羅する。
【００３８】
制御装置は、ＬＣシステムと連通する別体の論理的実体であり得る。一部の実施形態では、制御装置は、データ管理ユニットと一体とでき、サーバーコンピュータから成ってもよく、および／または、１つの臨床診断システムの一部であってもよく、もしくは、複数のＬＣシステムにわたって分配されてもよい。
【００３９】
制御装置は、ワークフローおよびワークフローステップがＬＣシステムによって実施される方法でＬＣシステムを制御するように構成可能であってもよい。
【００４０】
具体的には、制御装置は、入ってくる分析の順番および／または受け入れられた分析の順番と、液体交換をスケジュール化および実行するために分析の順番と関連付けられるいくつかのスケジュール化された処理動作とを考慮するために、スケジューラおよび／またはデータマネージャと通信および／または協働できる。
【００４１】
本開示は、一次ポンプヘッドおよび二次ポンプヘッドを備える少なくとも１つのポンプヘッドを備えるＬＣポンプを備えるＬＣシステムにおいて液体を交換する方法であって、一次ポンプヘッドおよび二次ポンプヘッドは、内側壁面およびプランジャを有する注射器のようなシリンダ本体であって、プランジャは、シリンダ本体を通じて移動させられるときに内側壁面とプランジャとの間に空間を残すシリンダ本体を通じて移動可能である、シリンダ本体と、液体をシリンダ本体へと入れるための上流入口弁と、液体をシリンダ本体から出すための下流出口弁と、を各々備え、一次ポンプヘッドの下流出口弁は、二次ポンプヘッドの上流入口弁に連結される、方法にも言及している。その方法は、一次および二次ポンプヘッドのシリンダ本体に存在する液体を、一次ポンプヘッドの上流入口弁または二次ポンプヘッドの下流出口弁のいずれかに連結される少なくとも１つの液体交換ポンプによって、シリンダ本体の内側壁面とプランジャとの間にそれぞれ残された空間をパージすることで、別の液体と交換することを含む。
【００４２】
実施形態によれば、液体クロマトグラフィポンプは、第１の一次ポンプヘッドおよび第１の二次ポンプヘッドを備える第１のポンプヘッドと、第２の一次ポンプヘッドおよび第２の二次ポンプヘッドを備える第２のポンプヘッドとをそれぞれ備えるバイナリポンプであり、第１の二次ポンプヘッドの下流出口弁と第２の二次ポンプヘッドの下流出口弁とは第１のパージ切替弁と第２のパージ切替弁とにそれぞれ連結され、第１および第２のパージ切替弁は、廃棄部に個々に連結され、加えて、連結部を介して互いに個々に連結され、連結部を介して分析投入部に個々に連結され、方法は、圧力センサと協働するソフトウェア駆動される制御装置によって、分析投入部における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で第１のポンプヘッドと第２のポンプヘッドとの間で液体交換を交互に行うことを含む。
【００４３】
実施形態によれば、方法は、ポンプヘッドからの交換されている液体を廃棄部へと向かわせ、他のポンプヘッドからの液体を分析投入部へと向かわせるために、第１のパージ切替弁と第２のパージ切替弁とを切り替えることを含む。
【００４４】
実施形態によれば、液体クロマトグラフィポンプは、第１の一次ポンプヘッドおよび第１の二次ポンプヘッドを備える第１のポンプヘッドと、第２の一次ポンプヘッドおよび第２の二次ポンプヘッドを備える第２のポンプヘッドとをそれぞれ備えるバイナリポンプであり、第１の二次ポンプヘッドの下流出口弁と第２の二次ポンプヘッドの下流出口弁とは連結部を介して共通パージ切替弁に連結され、共通パージ切替弁は、連結部に連結される連結入口ポートと、バイパス流体経路によって相互連結される２つのバイパスポートと、共通液体交換ポンプによって相互連結される２つの液体交換ポンプポートと、液体の一部を廃棄部へと向かわせ、液体の一部を分析投入部へと向かわせるために、流れ分割器に連結される出口ポートとを備え、方法は、圧力センサと協働するソフトウェア駆動される制御装置によって、分析投入部における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で第１のポンプヘッドと第２のポンプヘッドとの両方において同時の液体交換を可能にするために流れ分割器を調整することを含む。
【００４５】
実施形態によれば、方法は、バイパスポートおよび液体交換ポンプポートをそれぞれ介して連結入口ポートと出口ポートとに交互に連結するために、共通パージ切替弁を切り替えることを含む。
【００４６】
他のさらなる目的、特徴、および利点は、図面および添付の特許請求の範囲との組合せで、例示の実施形態の以下の記載から明らかとなる。特許請求の範囲が、そこでの記述によって定められ、本開示で述べられている特徴および利点の明確な詳述によって定められないことは、留意されている。
【００４７】
本開示の実施形態の以下の詳細な記載は、同様の構造が同様の符号で示される添付の図面と併せて読まれるとき、最も良く理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】従来技術による液体クロマトグラフィシステムおよび液体クロマトグラフィシステムにおいて液体を交換する方法の概略図である。
【図２Ａ】本開示の第１の実施形態による液体クロマトグラフィシステムおよび液体クロマトグラフィシステムにおいて液体を交換する方法の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａの第１の実施形態の続きの図である。
【図３Ａ】本開示の第２の実施形態による液体クロマトグラフィシステムおよび液体クロマトグラフィシステムにおいて液体を交換する方法の概略図である。
【図３Ｂ】図３Ａの第２の実施形態の続きの図である。
【図４Ａ】本開示の第３の実施形態による液体クロマトグラフィシステムおよび液体クロマトグラフィシステムにおいて液体を交換する方法の概略図である。
【図４Ｂ】図４Ａの第３の実施形態の続きの図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
当業者は、図における要素が簡潔性および明確性のために示されており、必ずしも一定の縮尺でないことを理解するものである。例えば、図における要素のうちの一部の寸法は、本開示の実施形態の理解を向上させるのを助けるために、他の要素に対して誇張されている可能性がある。
【００５０】
図１は、従来技術による液体クロマトグラフィシステム１００および液体クロマトグラフィシステム１００において液体１０’、１０”を別の液体１１’、１１”とそれぞれ交換する方法を概略的に示す。具体的には、システム１００は、第１の一次ポンプヘッド２０’および第１の二次ポンプヘッド２０”を備える第１のポンプヘッド２０と第２の一次ポンプヘッド３０’および第２の二次ポンプヘッド３０”を備える第２のポンプヘッド３０とをそれぞれ備えるバイナリ液体クロマトグラフィポンプ１５を備え、第１のポンプヘッド２０および第２のポンプヘッド３０は、内側壁面２２’、２２”、３２’、３２”およびプランジャ２３’、２３”、３３’、３３”をそれぞれ有する注射器（ｓｙｒｉｎｇｅ）のようなシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”であって、プランジャ２３’、２３”、３３’、３３”は、シリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を通じて移動させられるときに内側壁面２２’、２２”、３２’、３２”とプランジャ２３’、２３”、３３’、３３”との間に空間２４’、２４”、３４’、３４”を残すシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を通じて移動可能である、シリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を各々有する。
【００５１】
また、一次ポンプヘッド２０’、３０’および二次ポンプヘッド２０”、３０”の各々は、液体１０’、１０”、１１’、１１”をそれぞれのシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”へと入れ、液体１０’、１０”、１１’、１１”が通って出て行くのを防止するための一方向の上流入口弁２５’、３５’、２５”、３５”と、液体１０’、１０”、１１’、１１”をそれぞれのシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”から出し、液体１０’、１０”、１１’、１１”が通ってシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”へと入って行くのを防止するための一方向の下流出口弁２６’、３６’、２６”、３６”とをそれぞれ備える。一次ポンプヘッド２０’、３０’の下流出口弁２６’、３６’は二次ポンプヘッド２０”、３０”の上流入口弁２５”、３５”にそれぞれ連結され、一次ポンプヘッド２０’、３０’の上流入口弁２５’、３５’はそれぞれの液体供給源４０、４１に連結されている。この方法では、液体１０’、１０”、１１’、１１”は、液密のシール２７’、３７’、２７”、３７”を貫いた一次ポンプヘッド２０’、３０’および二次ポンプヘッド２０”、３０”のそれぞれのプランジャ２３’、３３’、２３”、３３”の往復動作用および移動によって、液体供給源４０、４１から一次ポンプヘッド２０’、３０’へと一次ポンプヘッド２０’、３０’の上流入口弁２５’、３５’を通じて流れることができ、一次ポンプヘッド２０’、３０’から二次ポンプヘッド２０”、３０”へと一次ポンプヘッド２０’、３０’の下流出口弁２６’、３６’および二次ポンプヘッド２０”、３０”の上流入口弁２５”、３５”を通じて流れることができ、二次ポンプヘッド２０”、３０”から二次ポンプヘッド２０”、３０”の下流出口弁２６”、３６”を通じて流れることができる。
【００５２】
液体交換は、ポンプシリンダ２１’、２１”、３１’、３１”の繰り返しの充填と、先の液体１０’、１１’の続いての排出の一方での新たな液体１０”、１１”の引き込みとによって行われる。ポンプ作用の性質および空間２４’、２４”、３４’、３４”のため、液体交換は、新たに使用される液体１０”、１１”による先に使用された液体１０’、１１’の繰り返しの希釈の処理である。この処理は時間が掛かり、最大で数分間を必要とし、そのため、目標が、頻繁な液体交換を伴って、大きな処理能力で無作為のアクセスでの試料の処理を達成することである場合、障害を意味する。
【００５３】
図２Ａおよび図２Ｂは、本開示の第１の実施形態による液体クロマトグラフィ（ＬＣ）システム２００および液体クロマトグラフィシステム２００において液体１０’、１０”を別の液体１１’、１１”とそれぞれ交換する方法を概略的に示す。具体的には、システム２００は、第１の一次ポンプヘッド２０’および第１の二次ポンプヘッド２０”を備える第１のポンプヘッド２０と、第２の一次ポンプヘッド３０’および第２の二次ポンプヘッド３０”を備える第２のポンプヘッド３０と、をそれぞれ備えるバイナリ液体クロマトグラフィポンプ５０を備える。第１のポンプヘッド２０および第２のポンプヘッド３０は、内側壁面２２’、２２”、３２’、３２”およびプランジャ２３’、２３”、３３’、３３”をそれぞれ有する注射器のようなシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を、それぞれ有する。プランジャ２３’、２３”、３３’、３３”は、液密シール２７’、２７”、３７’、３７”を貫いてシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を通じてそれぞれ移動させられるときに、内側壁面２２’、２２”、３２’、３２”とプランジャ２３’、２３”、３３’、３３”との間に空間２４’、２４”、３４’、３４”を残すシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を通じて移動可能である。
【００５４】
また、一次ポンプヘッド２０’、３０’および二次ポンプヘッド２０”、３０”の各々は、液体１０’、１０”、１１’、１１”をそれぞれのシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”へと入れ、液体１０’、１０”、１１’、１１”が通って出て行くのを防止するための一方向の上流入口弁２５’、３５’、２５”、３５”と、液体１０’、１０”、１１’、１１”をそれぞれのシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”から出し、液体１０’、１０”、１１’、１１”が通ってシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”へと入って行くのを防止するための一方向の下流出口弁２６’、３６’、２６”、３６”とをそれぞれ備える。一次ポンプヘッド２０’、３０’の下流出口弁２６’、３６’は二次ポンプヘッド２０”、３０”の上流入口弁２５”、３５”にそれぞれ連結され、一次ポンプヘッド２０’、３０’の上流入口弁２５’、３５’はそれぞれの液体供給源４０、４１に連結されている。この方法では、液体１０’、１０”、１１’、１１”は、液体供給源４０、４１から一次ポンプヘッド２０’、３０’へと一次ポンプヘッド２０’、３０’の上流入口弁２５’、３５’を通じて流れることができ、一次ポンプヘッド２０’、３０’から二次ポンプヘッド２０”、３０”へと一次ポンプヘッド２０’、３０’の下流出口弁２６’、３６’および二次ポンプヘッド２０”、３０”の上流入口弁２５”、３５”を通じて流れることができ、二次ポンプヘッド２０”、３０”から二次ポンプヘッド２０”、３０”の下流出口弁２６”、３６”を通じて流れることができる。
【００５５】
ＬＣシステム２００は、一次および二次ポンプヘッド２０、３０の一次および二次ポンプヘッド２０’、３０’、２０”、３０”のシリンダ本体にそれぞれ存在する液体１０’、１１’を、シリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”の内側壁面２２’、２２”、３２’、３２”とプランジャ２３’、２３”、３３’、３３”との間にそれぞれ残された空間２４’、２４”、３４’、３４”をパージすることで別の液体１０”、１１”と交換するために、第１のポンプヘッド２０の一次ポンプヘッド２０’の上流入口弁２５’に連結される第１の液体交換ポンプ６０と、二次ポンプヘッド３０の一次ポンプヘッド３０’の上流入口弁３５’に連結される第２の液体交換ポンプ６１とをさらに備える。
【００５６】
また、第１の二次ポンプヘッド２０”の下流出口弁２６”と第２の二次ポンプヘッド３０”の下流出口弁３６”とは第１のパージ切替弁７０と第２のパージ切替弁７１とにそれぞれ連結されており、第１および第２のパージ切替弁７０、７１は、廃棄部７２、７３に個々に連結され、加えて、連結部７４を介して互いに個々に連結され、連結部７４を介して分析投入部７５に個々に連結されている。
【００５７】
第１の液体交換ポンプ６０および第２の液体交換ポンプ６１は、液体１０”、１１”を液体供給源４０、４１から追加の一方向弁２８、３８を介して引き込み、第１および第２のポンプヘッド２０、３０に存在する液体１０”、１１”を交換するために第１および第２のポンプヘッド２０、３０をそれぞれ通じて液体１０”、１１”を能動的に汲み上げるように構成されている正圧液体交換ポンプである。
【００５８】
ＬＣシステム２００は、分析投入部７５における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で第１のポンプヘッド２０と第２のポンプヘッド３０との間で液体交換を交互に行うために、圧力センサ７６と協働するソフトウェア駆動される制御装置８０をさらに備える。制御装置８０は、例えば、スケジュール化されたワークフローステップまたは計画に従う特定の時間において、オン／オフ信号、および／または、圧力、速度、時間などの動作パラメータを、第１および第２のポンプヘッド２０、３０ならびに液体交換ポンプ６０、６１の各々に送信すること／それらの各々のために管理することによって、第１および第２のポンプヘッド２０、３０ならびに液体交換ポンプ６０、６１の動作を制御するようにさらにプログラムされている。
【００５９】
具体的には、図２Ａの第１の実施形態の続きである図２Ｂにおいて見られるように、制御装置８０は、ポンプヘッドからの交換されている液体を廃棄部へと向かわせ、他のポンプヘッドからの液体を分析投入部７５へと向かわせるために、第１のパージ切替弁７０と第２のパージ切替弁７１とを交互に切り替えるようにさらにプログラムされている。図２Ｂでは、液体１１’が液体１１”と交換されているポンプヘッド３０からの液体１１’、１１”を廃棄部７３へと向かわせ、一方で、他のポンプヘッド２０からの液体１０’が、第１のポンプヘッド２０のプランジャ２３’、２３”の往復動作用によって分析投入部７５へと送られるようにするために、制御装置８０が第２のパージ切替弁７１を切り替え、第２の正圧液体交換ポンプ６１を動作させているときが、例として示されている。具体的には、制御装置８０は、第２のポンプヘッド３０からの液体１１’、１１”が廃棄部７３へと向けられる一方で、分析投入部７５における液体圧力を一定に、または所定の範囲内に維持するために、第１のポンプヘッド２０によって液体圧力をさらに調製してもよい。図２Ｂに基づいて、制御装置８０が切替をどのように交互に行うかを想像することは容易である。
【００６０】
図３Ａおよび図３Ｂは、本開示の第２の実施形態による液体クロマトグラフィ（ＬＣ）システム３００および液体クロマトグラフィシステム３００において液体１０’、１０”を別の液体１１’、１１”とそれぞれ交換する方法を概略的に示す。
【００６１】
具体的には、図２Ａ、図２ＢのＬＣシステム２００と類似して、ＬＣシステム３００は、第１の一次ポンプヘッド２０’および第１の二次ポンプヘッド２０”を備える第１のポンプヘッド２０と第２の一次ポンプヘッド３０’および第２の二次ポンプヘッド３０”を備える第２のポンプヘッド３０とをそれぞれ備えるバイナリ液体クロマトグラフィポンプ５１を備え、第１のポンプヘッド２０および第２のポンプヘッド３０は、内側壁面２２’、２２”、３２’、３２”およびプランジャ２３’、２３”、３３’、３３”をそれぞれ有する注射器のようなシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”であって、プランジャ２３’、２３”、３３’、３３”は、液密シール２７’、２７”、３７’、３７”を貫いてシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を通じてそれぞれ移動させられるときに内側壁面２２’、２２”、３２’、３２”とプランジャ２３’、２３”、３３’、３３”との間に空間２４’、２４”、３４’、３４”を残すシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を通じて移動可能である、シリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を各々有する。
【００６２】
また、一次ポンプヘッド２０’、３０’および二次ポンプヘッド２０”、３０”の各々は、液体１０’、１０”、１１’、１１”をそれぞれのシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”へと入れ、液体１０’、１０”、１１’、１１”が通って出て行くのを防止するための一方向の上流入口弁２５’、３５’、２５”、３５”と、液体１０’、１０”、１１’、１１”をそれぞれのシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”から出し、液体１０’、１０”、１１’、１１”が通ってシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”へと入って行くのを防止するための一方向の下流出口弁２６’、３６’、２６”、３６”とをそれぞれ備える。一次ポンプヘッド２０’、３０’の下流出口弁２６’、３６’は二次ポンプヘッド２０”、３０”の上流入口弁２５”、３５”にそれぞれ連結され、一次ポンプヘッド２０’、３０’の上流入口弁２５’、３５’はそれぞれの液体供給源４０、４１に連結されている。この方法では、液体１０’、１０”、１１’、１１”は、液体供給源４０、４１から一次ポンプヘッド２０’、３０’へと一次ポンプヘッド２０’、３０’の上流入口弁２５’、３５’を通じて流れることができ、一次ポンプヘッド２０’、３０’から二次ポンプヘッド２０”、３０”へと一次ポンプヘッド２０’、３０’の下流出口弁２６’、３６’および二次ポンプヘッド２０”、３０”の上流入口弁２５”、３５”を通じて流れることができ、二次ポンプヘッド２０”、３０”から二次ポンプヘッド２０”、３０”の下流出口弁２６”、３６”を通じて流れることができる。
【００６３】
先の例のＬＣシステム２００と同様に、第１の二次ポンプヘッド２０”の下流出口弁２６”と第２の二次ポンプヘッド３０”の下流出口弁３６”とは第１のパージ切替弁７０と第２のパージ切替弁７１とにそれぞれ連結されており、第１および第２のパージ切替弁７０、７１は、廃棄部７２、７３に個々に連結され、加えて、連結部７４を介して互いに個々に連結され、連結部７４を介して分析投入部７５に個々に連結されている。
【００６４】
図２Ａ、図２ＢのＬＣシステム２００に対する違いは、ＬＣシステム３００が、第１のパージ切替弁７０を介して第１の二次ポンプヘッド２０”の下流出口弁２６”に連結される第１の液体交換ポンプ６２と、第２のパージ切替弁７１を介して第２の二次ポンプヘッド３０”の下流出口弁３６”に連結される第２の液体交換ポンプ６３とをそれぞれ備えることである。
【００６５】
具体的には、第１の液体交換ポンプ６２および第２の液体交換ポンプ６３は、（真空源を介して）負圧を発生させるように、および、第１の一次ポンプヘッド２０’および第２の一次ポンプヘッド３０’のそれぞれの上流入口弁２５’、３５’に連結されるそれぞれの液体供給源４０、４１から、第１および第２のポンプヘッド２０、３０をそれぞれ完全に通じて、液体１０”、１１”を引き込み、それによって、第１および第２のポンプヘッド２０、３０に存在する液体１０’、１１’を交換するように構成されている負圧液体交換ポンプである。
【００６６】
有利には、廃棄部７２、７３は、液体をそれぞれの廃棄部７２、７３へと捕捉するために、パージ切替弁７０、７１と負圧液体交換ポンプ６２、６３との間にそれぞれ配置される。
【００６７】
また、ＬＣシステム３００は、分析投入部７５における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で第１のポンプヘッド２０と第２のポンプヘッド３０との間で液体交換を交互に行うために、圧力センサ７６と協働するソフトウェア駆動される制御装置８１をさらに備える。制御装置８１は、例えば、スケジュール化されたワークフローステップまたは計画に従う特定の時間において、オン／オフ信号、および／または、圧力、速度、時間などの動作パラメータを、第１および第２のポンプヘッド２０、３０ならびに液体交換ポンプ６２、６３の各々に送信すること／それらの各々のために管理することによって、第１および第２のポンプヘッド２０、３０ならびに液体交換ポンプ６２、６３の動作を制御するようにさらにプログラムされている。
【００６８】
具体的には、図３Ａの第２の実施形態の続きである図３Ｂにおいて見られるように、制御装置８１は、ポンプヘッドからの交換されている液体を廃棄部へと向かわせ、他のポンプヘッドからの液体を分析投入部７５へと向かわせるために、第１のパージ切替弁７０と第２のパージ切替弁７１とを交互に切り替えるようにさらにプログラムされている。図２Ｂでは、液体１１’が液体１１”と交換されているポンプヘッド３０からの液体１１’、１１”を廃棄部７３へと向かわせ、一方で、他のポンプヘッド２０からの液体１０’が、第１のポンプヘッド２０のプランジャ２３’、２３”の往復動作用によって分析投入部７５へと送られるようにするために、制御装置８１が第２のパージ切替弁７１を切り替え、第２の負圧液体交換ポンプ６３を動作させているときが、例として示されている。具体的には、制御装置８１は、第２のポンプヘッド３０からの液体１１’、１１”が廃棄部７３へと向けられる一方で、分析投入部７５における液体圧力を一定に、または所定の範囲内に維持するために、第１のポンプヘッド２０によって液体圧力をさらに調製してもよい。図３Ｂに基づいて、制御装置８１が切替をどのように交互に行うかを想像することは容易である。
【００６９】
図４Ａおよび図４Ｂは、本開示の第３の実施形態による液体クロマトグラフィ（ＬＣ）システム４００および液体クロマトグラフィシステム４００において液体１０’、１０”を別の液体１１’、１１”とそれぞれ交換する方法を概略的に示す。
【００７０】
具体的には、図２Ａ、図２ＢのＬＣシステム２００および図３Ａ、図３ＢのＬＣシステム３００と類似して、ＬＣシステム４００は、第１の一次ポンプヘッド２０’および第１の二次ポンプヘッド２０”を備える第１のポンプヘッド２０と第２の一次ポンプヘッド３０’および第２の二次ポンプヘッド３０”を備える第２のポンプヘッド３０とをそれぞれを備えるバイナリ液体クロマトグラフィポンプ５１を備え、第１のポンプヘッド２０および第２のポンプヘッド３０は、内側壁面２２’、２２”、３２’、３２”およびプランジャ２３’、２３”、３３’、３３”をそれぞれ有する注射器のようなシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”であって、プランジャ２３’、２３”、３３’、３３”は、液密シール２７’、２７”、３７’、３７”を貫いてシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を通じてそれぞれ移動させられるときに内側壁面２２’、２２”、３２’、３２”とプランジャ２３’、２３”、３３’、３３”との間に空間２４’、２４”、３４’、３４”を残すシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を通じて移動可能である、シリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”を各々有する。
【００７１】
また、一次ポンプヘッド２０’、３０’および二次ポンプヘッド２０”、３０”の各々は、液体１０’、１０”、１１’、１１”をそれぞれのシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”へと入れ、液体１０’、１０”、１１’、１１”が通って出て行くのを防止するための一方向の上流入口弁２５’、３５’、２５”、３５”と、液体１０’、１０”、１１’、１１”をそれぞれのシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”から出し、液体１０’、１０”、１１’、１１”が通ってシリンダ本体２１’、２１”、３１’、３１”へと入って行くのを防止するための一方向の下流出口弁２６’、３６’、２６”、３６”とをそれぞれ備える。一次ポンプヘッド２０’、３０’の下流出口弁２６’、３６’は二次ポンプヘッド２０”、３０”の上流入口弁２５”、３５”にそれぞれ連結され、一次ポンプヘッド２０’、３０’の上流入口弁２５’、３５’はそれぞれの液体供給源４０、４１に連結されている。この方法では、液体１０’、１０”、１１’、１１”は、液体供給源４０、４１から一次ポンプヘッド２０’、３０’へと一次ポンプヘッド２０’、３０’の上流入口弁２５’、３５’を通じて流れることができ、一次ポンプヘッド２０’、３０’から二次ポンプヘッド２０”、３０”へと一次ポンプヘッド２０’、３０’の下流出口弁２６’、３６’および二次ポンプヘッド２０”、３０”の上流入口弁２５”、３５”を通じて流れることができ、二次ポンプヘッド２０”、３０”から二次ポンプヘッド２０”、３０”の下流出口弁２６”、３６”を通じて流れることができる。
【００７２】
しかしながら、先の例のＬＣシステム２００、３００と異なり、ＬＣシステム４００では、第１の二次ポンプヘッド２０”の下流出口弁２６”と第２の二次ポンプヘッド３０”の下流出口弁３６”とは連結部７７を介して共通パージ切替弁７８に連結され、共通パージ切替弁７８は、連結部７７に連結される連結入口ポート７８ａと、バイパス流体経路７９によって相互連結される２つのバイパスポート７８ｂ、７８ｃと、共通液体交換ポンプ６４によって相互連結される２つの液体交換ポンプポート７８ｄ、７８ｅと、出口ポート７８ｆとを備える。
【００７３】
出口ポート７８ｆは、液体の一部を廃棄部９１へと向かわせ、液体の一部を分析投入部７５へと向かわせるために、流れ分割器９０に連結されている。
【００７４】
共通液体交換ポンプ６４は、負圧を発生させるように、および、第１の一次ポンプヘッド２０’および第２の一次ポンプヘッド３０’のそれぞれの上流入口弁２５’、３５’に連結されるそれぞれの液体供給源４０、４１から、第１および第２のポンプヘッド２０、３０をそれぞれ完全に通じて、液体１０”、１１”を引き込み、それによって、第１および第２のポンプヘッド２０、３０に存在する液体１０’、１１’を交換するように構成されている負圧液体交換ポンプである。
【００７５】
また、ＬＣシステム４００は、圧力センサ７６と協働し、分析投入部７５における圧力を一定に、または所定の範囲内に維持する一方で第１のポンプヘッド２０と第２のポンプヘッド３０との両方において同時の液体交換を可能にするために流れ分割器９０を調整するようにプログラムされるソフトウェア駆動される制御装置８２を備える。
【００７６】
具体的には、図４Ａの第３の実施形態の続きである図４Ｂにおいて見られるように、制御装置８２は、連結入口ポート７８ａと出口ポート７８ｆとを、バイパスポート７８ｂ、７８ｃを介して（図４Ａ）、および、液体交換ポンプポート７８ｄ、７８ｅを介して（図４Ｂ）、それぞれ交互に連結するために、共通パージ切替弁７８を切り替えるようにさらにプログラムされており、同時に、圧力センサ７６からの圧力フィードバックに基づいて、分析投入部７５における液圧を一定に、または所定の範囲内に維持するために、分析投入部７５と廃棄部９１との間の相対流量を変化させることができる。これは、例えば、スケジュール化されたワークフローステップまたは計画に従う特定の時間において、オン／オフ信号、および／または、圧力、速度、時間などの動作パラメータを、第１および第２のポンプヘッド２０、３０、共通液体交換ポンプ６４、流れ分割器９０、ならびに共通パージ切替弁７８の各々に送信すること／それらの各々のために管理することによって、第１および第２のポンプヘッド２０、３０、共通液体交換ポンプ６４、流れ分割器９０、ならびに共通パージ切替弁７８の動作を制御することによって達成される。
【００７７】
ここまでの本明細書において、数々の特定の詳細が本開示の完全な理解を提供するために述べられてきた。しかしながら、当業者には、特定の詳細が個々での教示を実施するために用いられる必要がないことは、明らかである。他の例では、よく知られている材料または方法が、本開示を不明瞭にすることを回避するために、詳細に記載されていない。
【００７８】
具体的には、開示されている実施形態の変形および変化が、先の記載に鑑みて確実に可能である。そのため、添付の特許請求の範囲内で、本発明が先の例において明確に考案されている以外で実施され得ることは、理解されるものである。
【００７９】
ここまでの本明細書を通じての「一実施形態」、「実施形態」、「一例」、または「例」への言及は、実施形態または例との関連で記載されている具体的な特徴、構造、または特性が少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書を通じての様々な箇所における「一実施形態において」、「実施形態において」、「一例において」、または「例において」という文言の登場は、必ずしもすべて同じ実施形態または例に言及しているとは限らない。
【００８０】
さらに、特定の特徴、構造、または特性は、１つまたは複数の実施形態または例において、任意の適切な組合せおよび／または部分組合せで組み合わせられ得る。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【外国語明細書】
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