(57)【要約】  目的成分の保持時間が変化する場合でも正しく測定することができるクロマトグラフ装置を提供する。  クロマトグラフ装置において、複数の目的成分の測定パラメータと、前後して溶出する２つの目的成分の測定パラメータの切替時間を含む測定条件と、該切替時間を予め決められた目的成分の保持時間から求める計算式とが保存された記憶部４１と、測定データ蓄積部４２と、試料の測定時にカラム１３の種類及び移動相の種類と流速が同じである先行測定データが存在するかを判定する先行測定データ判定部４３と、先行測定データが存在しない場合には前記測定条件に基づいて測定を実行し、先行測定データが存在する場合には直近の先行測定データから目的成分の保持時間を求め、該保持時間と計算式から更新切替時間を決定し、切替時間を更新切替時間に変更して測定を実行する測定実行部４４とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に含まれる複数の成分を時間的に分離して測定するクロマトグラフ装置であって、
a) 測定対象試料に含まれていることが想定される複数の目的成分のそれぞれに対応付けられた測定パラメータと、前後してカラムから溶出する２つの目的成分の測定パラメータを切り替えるタイミングである切替時間を含む測定条件と、該切替時間を前記複数の目的成分のうちの、予め決められた１乃至複数の目的成分の保持時間を用いて求める計算式と、が保存された記憶部と、
b) 当該クロマトグラフ装置を用いた測定により取得されるデータが、当該測定におけるカラムの種類及び移動相の種類と流速に関する情報とともに蓄積される測定データ蓄積部と、
c) 測定対象試料の測定時に、カラムの種類及び移動相の種類と流速が当該測定と同じである測定において前記１乃至複数の目的成分を測定して得たデータである先行測定データが前記測定データ蓄積部に存在するか否かを判定する先行測定データ判定部と、
d) 前記先行測定データが存在しない場合には前記測定条件に基づいて前記測定対象試料の測定を実行し、前記先行測定データが存在する場合には直近の先行測定データから前記１乃至複数の目的成分の保持時間を求め、該保持時間と前記計算式から新たな切替時間である更新切替時間を決定し、前記測定条件に含まれる切替時間を前記更新切替時間に変更して前記測定対象試料の測定を実行する測定実行部と、
を備えることを特徴とするクロマトグラフ装置。
【請求項２】
前記測定パラメータが質量電荷比を含むことを特徴とする請求項１に記載のクロマトグラフ装置。
【請求項３】
前記測定パラメータが波長を含むことを特徴とする請求項１に記載の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、試料に含まれる複数の成分を時間的に分離して測定するクロマトグラフ装置に関する。特に、試料に含まれる既知の成分を定量する際に好適に用いることができるクロマトグラフ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフやガスクロマトグラフのようなクロマトグラフ装置では、試料に含まれる複数の成分をカラムにおいて時間的に分離し、質量分析計や吸光度検出器などの検出器で順次検出する。質量分析計を検出器として用いるクロマトグラフ装置はクロマトグラフ質量分析装置と呼ばれる。クロマトグラフ質量分析装置では、カラムにおいて分離され移動相とともに溶出する成分を順次イオン化し、質量分離して試料中の成分由来のイオンのみを検出する。【０００３】
上記の質量分離には、大別して、質量分離部において特定の質量電荷比のイオンのみを通過させる選択イオンモニタリング（ＳＩＭ：Selected Ion Monitoring）モードと、質量分離部を通過させるイオンの質量電荷比を走査するスキャンモードの２通りのモードがある。ＳＩＭモードは特定の質量電荷比のイオンを長時間測定できることからイオンの検出感度及び精度が高く、一方、スキャンモードは走査範囲内の質量電荷比のイオンを網羅的に測定できるという特徴を有している。そのため、生成されるイオンの質量電荷比が既知である成分を測定する際にはＳＩＭモードが用いられ、未知成分を測定する際にはスキャンモードが用いられる。【０００４】
クロマトグラフ質量分析装置は、例えば農作物等の食品中に含まれる残留農薬の測定のように、複数の既知の成分（以下、これを「目的成分」と呼ぶ。）を定量する際に用いられる。上述のとおり、こうした測定ではＳＩＭモードを用いるため、その測定条件には各目的成分を検出するための質量電荷比が含まれる。一般的に、異なる成分から生成されるイオンの質量電荷比は異なるため、通常は複数の目的成分にそれぞれ異なる質量電荷比が対応付けられる。このように、クロマトグラフ質量分析装置では質量電荷比が測定パラメータとなる。【０００５】
全ての目的成分について質量電荷比を対応付けた後、試料をクロマトグラフ質量分析装置に導入し、各目的成分がカラムから溶出し始めるタイミングよりも前に質量電荷比（測定パラメータ）を切り替えてその目的成分（から生成されたイオン）を測定する。測定パラメータを切り替えるタイミング（切替時間）は、例えばカラムの種類及び移動相の種類と流速が実試料の測定時と同じ条件で標準試料（から生成されたイオン）を測定することにより取得した各目的成分の保持時間に基づいて、例えば、前後してカラムから溶出する２つの目的成分の保持時間（クロマトグラムのピークトップにあたる時間）の中間のタイミングを該２つの成分の測定パラメータの切替時間とするなどして予め決められている。【０００６】
検出器として吸光光度計を備えたクロマトグラフ装置においても同様に、目的成分のそれぞれに特定の波長を測定パラメータとして対応付けておき、前後して溶出する２つの目的成分の保持時間の間で波長（測定パラメータ）を切り替える（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−１２８１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した食品中の残留農薬の測定では、通常、多数の試料（例えば数百の試料）が連続測定される。こうした場合、その間にカラム内部の固定相の状態が変化してカラムの固定相の保持力が測定開始時から徐々に変わり、同一成分であってもその保持時間が少しずつ変化することがある。また、クロマトグラフ装置の使用を重ねるにつれ、移動相を送液する送液ポンプ等の経年劣化により、移動相の流速が使用初期の流速から変化して同一成分であっても保持時間が少しずつ変化していくこともある。前述のとおり、保持パラメータの切替時間は標準試料を測定することにより取得した保持時間に基づいて予め決められているため、目的成分の保持時間が変化すると、測定パラメータを切り替える前に次の目的成分がカラムから溶出してしまったり、逆に次に溶出する目的成分の測定パラメータに切り替わった後に前の目的成分がカラムから溶出したりして、目的成分を正しく測定することができなくなる、という問題があった。【０００９】
ここでは、目的成分の定量分析を例に説明したが、その他、試料に含まれる複数の既知の目的成分を時間的に分離して測定し、そのタイミングに基づいて流路を切り替えることにより各目的成分を試料容器に分取する際にも同様の問題があった。【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、装置の各部の状態が変化して目的成分の保持時間が予め想定された保持時間から変化していく場合でも、常に当該目的成分を正しく測定することができるクロマトグラフ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために成された本発明は、試料に含まれる複数の成分を時間的に分離して測定するクロマトグラフ装置であって、
a) 測定対象試料に含まれていることが想定される複数の目的成分のそれぞれに対応付けられた測定パラメータと、前後してカラムから溶出する２つの目的成分の測定パラメータを切り替えるタイミングである切替時間を含む測定条件と、該切替時間を前記複数の目的成分のうちの、予め決められた１乃至複数の目的成分の保持時間を用いて求める計算式と、が保存された記憶部と、
b) 当該クロマトグラフ装置を用いた測定により取得されるデータが、当該測定におけるカラムの種類及び移動相の種類と流速に関する情報とともに蓄積される測定データ蓄積部と、
c) 測定対象試料の測定時に、カラムの種類及び移動相の種類と流速が当該測定と同じである測定において前記１乃至複数の目的成分を測定して得たデータである先行測定データが前記測定データ蓄積部に存在するか否かを判定する先行測定データ判定部と、
d) 前記先行測定データが存在しない場合には前記測定条件に基づいて前記測定対象試料の測定を実行し、前記先行測定データが存在する場合には直近の先行測定データから前記１乃至複数の目的成分の保持時間を求め、該保持時間と前記計算式から新たな切替時間である更新切替時間を決定し、前記測定条件に含まれる切替時間を前記更新切替時間に変更して前記測定対象試料の測定を実行する測定実行部と、
を備えることを特徴とする。【００１２】
本発明に係るクロマトグラフ装置では、試料に含まれる複数の目的成分を測定するための測定パラメータと、前後してカラムから溶出される２つの目的成分の測定パラメータを切り替えるタイミングである切替時間を含む測定条件に加え、予め決められた１乃至複数の目的成分の保持時間をパラメータとして切替時間を求める計算式が記憶部に保存されている。そして、試料の測定時に、カラムの種類及び移動相の種類と流速が当該測定と同じ（典型的には保持時間に影響を与える測定条件が完全同一）である測定において同一成分を測定して得た先行測定データが存在するか否かを判定する。そして、先行測定データが存在する場合には、直近の先行測定データと前記計算式から測定パラメータの切替時間を更新して試料を測定する。【００１３】
従来、測定パラメータの切替時間は標準試料の測定結果等に基づいて予め決められており、目的成分の保持時間が変化することは想定されていなかったため、目的成分の保持時間が変化していくと目的成分を正しく測定できなくなるという問題があり、こうした場合には標準試料の測定をやり直して保持時間を再度決定した上で、実試料を測定しなければならなかった。一方、本発明に係るクロマトグラフ装置では、直近の先行測定データから目的成分の保持時間を求め、これに基づいて測定パラメータの切替時間を更新するため、カラムや送液ポンプ等の状態を反映した適切な切替時間により目的成分を正しく測定することができる。【００１４】
前後してカラムから溶出する２つの目的成分の測定パラメータの（更新）切替時間を求めるための計算式に用いる保持時間は、該２つの目的成分の保持時間であってもよく、あるいはその一方又は両方が該２つの目的成分とは別の目的成分の保持時間であってもよい。前者の場合には、より正確な保持時間の変化を反映して切替時間を更新することができ、後者の場合には例えば２つの目的成分の保持時間を用いて、測定パラメータの切替時間を全て決めることができる。また、測定パラメータの切替時間を求めるための計算式に用いる保持時間として１つの目的成分の保持時間のみを用い、当該保持時間に予め決めておいた係数を乗じて切替時間を決めることもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るクロマトグラフ装置を用いることにより、装置の各部の状態が変化して目的成分の保持時間が予め想定された保持時間から変化していく場合でも、常に当該目的成分を正しく測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るクロマトグラフ装置の一実施例である液体クロマトグラフ質量分析装置の要部構成図。
【図２】本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置において用いられる測定条件の例。
【図３】本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置において（更新）切替時間を求めるための計算式等を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係るクロマトグラフ装置の一実施例である液体クロマトグラフ質量分析装置について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置の要部構成図である。
【００１８】
本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置は、液体クロマトグラフ部１、質量分析部２、及びこれらの動作を制御する制御部４から構成されている。
【００１９】
本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置において、液体クロマトグラフ部１は、移動相が貯留された移動相容器１０と、移動相を吸引して一定流量で送給するポンプ１１と、移動相中に予め用意された所定量の試料液を注入するインジェクタ１２と、試料液に含まれる各種化合物を時間方向に分離するカラム１３と、を備える。
【００２０】
質量分析部２は、略大気圧であるイオン化室２０と真空ポンプ（図示なし）により真空排気された高真空の分析室２３との間に、段階的に真空度が高められた第１、第２中間真空室２１、２２を備えた多段差動排気系の構成を有している。イオン化室２０には、試料溶液に電荷を付与しながら噴霧するエレクトロスプレイイオン化用プローブ（ＥＳＩプローブ）２０１が配置されている。イオン化室２０と後段の第１中間真空室２１との間は細径の加熱キャピラリ２０２を通して連通している。第１中間真空室２１と第２中間真空室２２との間は頂部に小孔を有するスキマー２１２で隔てられ、第１中間真空室２１と第２中間真空室２２にはそれぞれ、イオンを収束させつつ後段へ輸送するためのイオンガイド２１１、２２１が配置されている。分析室２３には、前段四重極マスフィルタ（Ｑ１）２３１、多重極イオンガイド（ｑ２）２３３が内部に配置されたコリジョンセル２３２、後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３４、及びイオン検出器２３５が配置されている。
【００２１】
コリジョンセル２３２の内部には、必要に応じてアルゴン、窒素などのＣＩＤガスが連続的又は間欠的に供給される。電源部２４は、ＥＳＩプローブ２０１、イオンガイド２１１、２２１、２３３、四重極マスフィルタ２３１、２３４などにそれぞれ所定の電圧を印加する。なお、四重極マスフィルタ２３１、２３４はそれぞれ、メインロッド電極の前段に、入口端での電場の乱れを補正するためのプリロッド電極を有しており、プリロッド電極にはメインロッド電極とは異なる電圧が印加できるようになっている。
【００２２】
質量分析部２では、ＭＳスキャン測定、ＳＩＭ測定、ＭＳ／ＭＳスキャン測定、ＭＲＭ測定等を行うことができる。ＭＳスキャン測定及びＳＩＭ測定では、前段四重極マスフィルタ（Ｑ１）２３１をマスフィルタとして機能させず（即ち全てのイオンを通過させ）、後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３４のみをマスフィルタとして機能させる。ＭＳスキャン測定では後段四重極マスフィルタ２３４を通過するイオンの質量電荷比を走査し、ＳＩＭ測定では後段四重極マスフィルタ２３４を通過するイオンの質量電荷比を固定する。
【００２３】
一方、ＭＳ／ＭＳスキャン測定（プロダクトイオンスキャン測定）及びＭＲＭ測定では、前段四重極マスフィルタ（Ｑ１）２３１及び後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３４の両方をマスフィルタとして機能させる。前段四重極マスフィルタ（Ｑ１）２３１ではプリカーサイオンとして設定されたイオンのみを通過させる。また、コリジョンセル２３２の内部にＣＩＤガスを供給し、プリカーサイオンを開裂させてプロダクトイオンを生成する。ＭＳ／ＭＳスキャン測定では後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３４を通過するイオンの質量電荷比を走査し、ＭＲＭ測定では後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３４を通過するイオンの質量電荷比を固定する。
【００２４】
制御部４は、記憶部４１を有するとともに、機能ブロックとして、測定データ蓄積部４２、先行測定データ判定部４３、及び測定実行部４４を備えている。また、上記各部の動作に合わせて液体クロマトグラフ部１のポンプ１１やインジェクタ１２、質量分析部２の電源部２４やＣＩＤガス供給部（図示せず）などの各部の動作をそれぞれ制御する機能を有している。制御部４の実体はパーソナルコンピュータであり、該コンピュータに予めインストールされたデータ処理用ソフトウェアを実行することにより、制御部４としての機能が発揮される。制御部４には、入力部６、表示部７が接続されている。
【００２５】
以下、本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置を用いた分析の手順について説明する。本実施例では、食品試料に含まれる複数の既知の目的成分を定量するためのＭＲＭ測定を行う。
【００２６】
記憶部４１には、試料の測定を行う際の測定条件（各目的成分に対応付けられた測定パラメータと該パラメータの切替時間）が予め保存されている。測定パラメータには、使用するカラムの種類、移動相の種類と流速、各目的成分に対応付けられたＭＲＭトランジション、及び衝突エネルギー（ＣＥ：collision energy）の値が含まれる。ＭＲＭトランジションとは、ＭＲＭ測定において前段四重極マスフィルタ（Ｑ１）２３１を通過させるプリカーサイオンの質量電荷比と後段四重極マスフィルタ（Ｑ３）２３４を通過させるプロダクトイオンの質量電荷比の組である。また、ＣＥ値とは、コリジョンセル２３２においてプリカーサイオンを開裂させる際に印加する電圧値である。
【００２７】
図２(a)に測定パラメータの一例、図２(b)に測定パラメータの切替時間の一例を、それぞれ示す。本実施例では、記憶部４１に食品試料に含まれる既知の目的成分である農薬（成分Ａ〜Ｆ）を定量するために用いられる3種類の測定条件が保存されている。食品１という測定条件は、成分Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤを定量するＭＲＭ測定において用いられる。この測定には、流速が規定値１である移動相aとともに試料をカラムＡに導入して成分Ａ〜Ｄを分離した後、質量電荷比A1のプリカーサイオンを規定のＣＥ値により開裂させて生成した質量電荷比a1のプロダクトイオンを測定する、等の測定パラメータが対応付けられている。
【００２８】
また、測定条件として、成分Ａ〜Ｆにそれぞれ対応する測定パラメータを切り替える時間（切替時間）の規定値と計算式が保存されている。食品１の測定条件では、例えば成分Ａの測定パラメータから成分Ｂの測定パラメータへの切替時間の規定値として3.0minが設定されるとともに、切替時間の計算式としてta+0.5(tb-ta)という数式が保存されている。ここで、ta, tbはそれぞれ成分Ａ、成分Ｂの保持時間である。
【００２９】
図３を参照して上記計算式について説明する。図３(a)は、食品１の測定条件に記載された切替時間の計算式を説明するマスクロマトグラム、図３(b)は、食品２の測定条件に記載された切替時間の計算式を説明するマスクロマトグラム、図３(c)は、食品３の測定条件に記載された切替時間の計算式を説明するマスクロマトグラムである。
【００３０】
図３(a)の例では、成分Ａ（Ｃ）の測定パラメータから成分Ｂ（Ｄ）の測定パラメータへの切替時間が、これら成分の保持時間の中央の時点に設定される。一方、成分Ｂの測定パラメータから成分Ｃの測定パラメータへの切替時間は、成分Ｂの保持時間に近い側に設定される。これは、図３(a)に示すとおり、成分Ｃのピークの裾が成分Ｂ側に長く延びていることを考慮したものである。
【００３１】
図３(b)の例には、tc+0.7(tf-tc)という、前後してカラムから溶出する２成分の保持時間ではない２成分の保持時間から切替時間を求める計算式が含まれている。これは、成分Ｅが試料に含まれないことが多かったり、あるいは含まれていても微量であったりする場合が多いことを考慮したものであり、試料に多く含まれており正確な保持時間を求めやすい成分Ｃと成分Ｆから切替時間を求める。
【００３２】
図３(c)の例では、全ての切替時間を成分Ａの保持時間のみに基づき求める。この場合は、１つの成分の保持時間のみで全ての切替時間を求めることができるという利点がある。
【００３３】
以上のような測定条件により試料を測定する際の流れを説明する。
測定者が記憶部４１に保存された測定条件のうちの１つ（ここでは食品１）を選択すると、先行測定データ判定部４３は、カラムと移動相の種類及び流速が食品１と同じ条件で成分Ａ〜Ｄを測定したデータ（先行測定データ）が測定データ蓄積部４２に保存されているか否かを判定する。即ち、食品１あるいは食品３の測定条件により成分Ａ〜Ｄを測定したデータが測定データ蓄積部４２に保存されているか否かを判定する。食品２の測定条件はカラムの種類及び移動相の流速が異なるため、この条件で成分Ａ〜Ｄを測定したデータが測定データ蓄積部４２に保存されていたとしても、このデータは先行測定データとしない。
【００３４】
先行測定データ判定部４３が、測定データ蓄積部４２に先行測定データが保存されていないと判定すると、測定実行部４４は、食品１の測定パラメータを切替時間の規定値の時点で切り替えつつ試料を測定する。この測定により得られたデータは、食品１の測定パラメータとともに測定データ蓄積部４２に保存される。
【００３５】
一方、先行測定データ判定部４３が、測定データ蓄積部４２に先行測定データが保存されていると判定すると、測定実行部４４は、当該先行測定データを読み出し該データから成分Ａ〜Ｄの保持時間を求める。先行測定データが複数、測定データ蓄積部４２に保存されている場合は、その中から最新のものが選ばれる。そして、成分Ａ〜Ｄの保持時間を、食品１の測定条件に含まれている各切替時間の計算式に適用して新たな切替時間（更新切替時間）を算出する。更新切替時間が算出されると、測定実行部４４は、食品１の測定パラメータを更新切替時間で切り替えることにより試料を測定する。この測定により得られたデータは、食品１の測定パラメータとともに測定データ蓄積部４２に保存される。
【００３６】
なお、食品１を用いた試料の測定であっても、試料によっては成分Ａ〜Ｄの一部を含んでいない場合がある。例えば、直近の先行測定データＸにおいて成分Ａ、Ｂ、Ｄのみが検出され、それよりも１つ前の先行測定データＹにおいて成分Ａ〜Ｄの全てが検出されている場合には、先行測定データＸから成分Ａ、Ｂ、Ｄの保持時間を取得し、先行測定データＹから成分Ｃの保持時間を取得する。
【００３７】
以上、説明したとおり、本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置では、試料に含まれる複数の目的成分を測定するための測定パラメータと、前後してカラムから溶出される２つの目的成分の測定パラメータを切り替えるタイミングである切替時間を含む測定条件に加え、予め決められた１乃至複数の目的成分の保持時間をパラメータとして切替時間（更新切替時間）を求める計算式が記憶部に保存されている。そして、試料の測定時に、カラムの種類及び移動相の種類と流速が当該測定と同じ（典型的には保持時間に影響を与える測定条件が全て同一）である測定において同一成分を測定して得た先行測定データが存在するか否かを判定する。そして、先行測定データが存在する場合には、直近の先行測定データと前記計算式から測定パラメータの切替時間を更新して試料を測定する。なお、先行測定データの有無を判定する際、測定パラメータのうち、ＭＲＭトランジション及びＣＥ値のように保持時間に影響を与えることがないものは必ずしも同一である必要はない。
【００３８】
従来、測定パラメータの切替時間は標準試料の測定結果等に基づいて予め決められており、目的成分の保持時間が変化することは想定されていなかったため、目的成分の保持時間が変化していくと目的成分を正しく測定できなくなるという問題があり、こうした場合には標準試料の測定をやり直して保持時間を再度決定した上で、実試料を測定し直さなければならなかった。一方、本実施例の液体クロマトグラフ質量分析装置では、直近の先行測定データから目的成分の保持時間を求め、これに基づいて測定パラメータの切替時間を更新するため、カラムや送液ポンプ等の状態を反映した適切な切替時間により目的成分を正しく測定することができる。
【００３９】
上記実施例は一例であって、本発明の趣旨に沿って適宜に変更することができる。上記実施例ではＭＲＭ測定を行う構成としたが、ＳＩＭ測定を行う場合も上記同様に構成することができる。また、上記実施例は液体クロマトグラフ質量分析装置であったが、ガスクロマトグラフ質量分析装置においても同様に構成することができる。さらに、検出器として吸光度検出器等を用いるクロマトグラフ装置においても、測定パラメータとして波長等を用いることにより上記同様に構成することができる。その他、分取クロマトグラフ装置において、試料に含まれる複数の既知の目的成分を時間的に分離して測定し、そのタイミングに基づいて流路を切り替える際にも上記同様の構成を採ることができる。
【符号の説明】
【００４０】
１…液体クロマトグラフ部
２…質量分析部
４…制御部
４１…記憶部
４２…測定データ蓄積部
４３…先行測定データ判定部
４４…測定実行部
６…入力部
７…表示部
【図１】
2017149794.tif 000003
【図２】
2017149794.tif 000004
【図３】
2017149794.tif 000005
【国際調査報告】
2017149794.tif 000006
2017149794.tif 000007
2017149794.tif 000008
2017149794.tif 000009