(57)【要約】  液体クロマトグラフ分析の最適化に関し、現実的かつ最適なカラム長さＬおよび流量Ｆ（線速度ｕ0）を求めることができる手法を提供する。  カラム効率の流量依存性に関するデータ（Ｈ−ｕプロット）と、流動性に関するデータ（カラム・パーミアビリティＫｖ、移動相の年度η、最大圧力損失ΔＰｍａｘ）と、に基づいて、分析時間に関する指標（ボイド時間ｔ0）を求め、当該求めた指標が、予め定めた許容範囲をこえるか否か、を判定し、当該判定の結果に基づいて、前記カラムの長さ、及び前記移動相の流量に関する条件を設定する。
2014030537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動相を送液する送液部と、
当該送液された移動相流路中に試料を注入する試料注入部と、
当該注入された試料を分離するカラムと、
当該分離された試料を検出する検出部と、
当該検出された結果を処理する制御部と、を有する液体クロマトグラフ装置において、
前記制御部は、
前記カラム効率の流量依存性に関するデータと、流動性に関するデータと、に基づいて、
分析時間に関する指標を求め、
当該求めた指標が、
予め定めた許容範囲をこえるか否か、を判定し、
当該判定の結果に基づいて、
前記カラムの長さ、及び前記移動相の流量に関する分析条件を設定することを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
【請求項２】
請求項１に記載された液体クロマトグラフ装置において、
前記制御部は、
当該求めた指標が、
予め定めた許容範囲をこえる場合には、
当該範囲をこえたときの前記流動性に関するデータにおける前記指標に基づいて、
前記カラムの長さ、及び前記移動相の流量に関する分析条件を設定することを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
【請求項３】
請求項１に記載された液体クロマトグラフ装置において、
前記分析時間に関する指標は、
予め定めた目標理論段数を取得するために要する時間であることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
【請求項４】
請求項１に記載された液体クロマトグラフ装置において、
前記流動性に関するデータは、圧力条件値であり、
前記制御部は、
前記圧力条件値を所定の間隔ごとに逐次変化させ、
当該変化させた圧力条件値における前記カラム効率の流量依存性に関するデータに基づいて、
前記分析時間に関する指標を求めることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
【請求項５】
液体クロマトグラフ分析の最適化方法であって、
カラム効率の流量依存性に関するデータ、及び流動性に関するデータを入力する第１のステップと、
当該入力されたカラム効率の流量依存性に関するデータ、及び流動性に関するデータに基づいて、
分析時間に関する指標を求める第２のステップと、
当該求めた指標が、
予め定めた許容範囲をこえるか否か、を判定する第３のステップと、
当該判定の結果に基づいて、
前記カラムの長さ、及び前記移動相の流量に関する分析条件を設定する第４のステップと、を有することを特徴とする液体クロマトグラフ分析の最適化方法。
【請求項６】
請求項５に記載された液体クロマトグラフ分析の最適化方法であって、
前記第４のステップにおいて、
当該求めた指標が、
予め定めた許容範囲をこえる場合には、
当該範囲をこえたときの前記流動性に関するデータにおける前記指標に基づいて、
前記カラムの長さ、及び前記移動相の流量に関する分析条件を設定することを特徴とする液体クロマトグラフ分析の最適化方法。
【請求項７】
請求項５に記載された液体クロマトグラフ分析の最適化方法であって、
前記分析時間に関する指標は、
予め定めた目標理論段数を取得するために要する時間であることを特徴とする液体クロマトグラフ分析の最適化方法。
【請求項８】
請求項５に記載された液体クロマトグラフ分析の最適化方法であって、
前記第２のステップにおいて、
前記流動性に関するデータは、圧力条件値であり、
前記圧力条件値を所定の間隔ごとに逐次変化させ、
当該変化させた圧力条件値における前記カラム効率の流量依存性に関するデータに基づいて、
前記分析時間に関する指標を求めることを特徴とする液体クロマトグラフの最適化方法。
【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に関し、特に、分析メソッドの高速化、高分離化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液体クロマトグラフ装置（以下、ＬＣと称する。）に関する分析法の高速化、高分離化がより一層求められている。ＬＣに関する分析法の高速性能、高分離性能を検討する手法の一つとして、カイネティック・プロット・アナリシス（以下、ＫＰＡと称する。）がある。非特許文献１には、本手法に関する説明がなされている。ＫＰＡは、各線速度ｕ0（ｍ／ｓ）における理論段高さＨ（以下、Ｈ（ｕ0と称することもある））の関係を入力データとして用いる。線速度ｕ0（ｍ／s）は流量Ｆ（ｍｌ／ｍｉｎ）と空隙率εを考慮したカラム断面積を係数として比例関係にある。一般にこのデータを、Ｈ−ｕカーブ、あるいはｖａｎ Ｄｅｅｍｔｅｒ カーブなどと呼ぶ（図２）。本データはカラム固有のものであり、理想的には充填剤の固有特性と考えられている。通常、本データはグラフか、表により示される。ここで、理論段高さＨ（ｕ0）とは、１理論段数Ｎあたりに必要なカラム長さを示し（Ｈ（ｕ0）＝Ｌ／Ｎ）、より短いカラム長さで１理論段を達成する充填剤ほど高い分離能力を備えることを意味する。ＫＰＡは、Ｈ−ｕプロットの他に、カラム固有の通液性あるいは流動性を示すカラム・パーミアビリティＫv（ｍ2）、分析に使用する移動相の粘度η（Ｐa・s）、及び使用条件や使用装置システムから制限される最大分析圧力（システム圧力）ΔＰｍａｘ（ＭＰa）が入力データとして必要である。【０００３】
ＫＰＡでは、これらの入力データ（Ｈ−ｕプロット、Ｋv、η、ΔＰｍａｘ）に基づいて、ｔo−Ｎプロットを求める（図３）。ここで、ｔo（s）は非保持成分のカラム内移動時間であるボイド時間を示す。ｔo−Ｎプロットはメソッドの高速性能または高分離性能を検討する場合に非常に有用なグラフである。メソッドとはカラム長さＬと線速度ｕ0からなる分析法の条件パラメータである。【０００４】
図４では、理論段数Ｎ＝２０，０００を得る場合を示し、ボイド時間ｔo＝１０ sが最高速のカラムとメソッドであることがわかる。
また図５では、ボイド時間ｔo＝１００ sを得る場合を示し、理論段数Ｎ＝６０，０００の高分離を実現できるカラムとメソッドであることがわかる。
通液に関するパラメータ（Ｋv、η、ΔＰｍａｘ）は、カラム長さＬと同時に作用し線速度ｕ0を制限する。これらのパラメータは上記のｔo−Ｎプロットへの変換に際し分析法の条件を一義的に決定するために要する。
以下、Ｈ−ｕプロットからｔo−Ｎプロットへの変換方法の考え方を説明する。線速度ｕ0とカラム長さＬは反比例する。反比例の定数を流動定数（Ｃｏｎｓｔａｎｔ ｏｆ ｆｌｏｗ） Ｃｆ（ｍ2／s）と呼ぶ。流動定数Ｃｆは、通液に関する入力パラメータ（Ｋv、η、ΔＰｍａｘ）から数式１より一義的に決定される。【０００５】
【数１】
2014030537.tif 000003
カラム長さＬは理論段数Ｎと理論段高さＨ（ｕ0）とで表され、数式２を得る。【０００６】
【数２】
2014030537.tif 000004
一方、カラム長さＬは線速度とボイド時間ｔoとによっても表され、数式３を得る。【０００７】
【数３】
2014030537.tif 000005
Ｈ−ｕプロットから、複数の（ｕ0, Ｈ）セットを得る。次に複数の（ｕ0, Ｈ）セットを入力として数式２と数式３からそれぞれ複数の（ｔ0, Ｎ）セットを求める。これをグラフに表現したものがｔ0−Ｎプロットである。【０００８】
これらの処理操作は、付与された流動定数 Ｃｆの制限条件の下、数式１を用いて線速度ｕ0ごとにカラム長さＬを一義的に計算する。すなわち、その線速度ｕ0で最大の圧力損失(以下、ΔＰｍａｘと称する)になるカラム長さＬを求めている。【０００９】
その線速度ｕ0で、一旦、カラム長さＬが決定されれば、線速度ｕ0に対応するＨ（ｕ0）が一義的に決まっているため、数式２から理論段数Ｎが自動的に求められる。同様に、その線速度ｕ0で、一旦、カラム長さＬが決定されれば、数式３からボイド時間ｔoが自動的に求められる。
ＫＰＡは、上記の計算処理によってＨ−ｕプロットをｔo−Ｎプロットに変換する。【００１０】
また、特許文献１には、汎用的な液体クロマトグラフの測定系から、高圧・高速条件下への測定系へメソッドを変換した場合に、分析条件の変化による影響が大きいことを考慮し、デュエルボリュームの値を反映させる手法について説明されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−２８１８９７号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Ｄｅｓｍｅｔ eｔ ａｌ.， ２００５， Ａｎａｌ. Ｃｈｅｍ.， ７７，４０５８−４０７０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかし、与えられた流動定数Ｃｆの制限条件の下、ＫＰＡにおいて上記の処理により線速度ｕ0ごとにΔＰｍａｘとなるカラム長さＬを単純に求める手法では、必ずしも最適なカラム長さＬが求まらないことが、本発明者らの検討により見出された。
すなわち、実際にはΔＰｍａｘよりも低い圧力値（システム圧力）において、必要としている高速性能(ボイド時間ｔ0)、あるいは高分離性能(理論段数Ｎ)が得られる場合であっても、最大のΔＰｍａｘを漸近的極限値として一義的に設定しているために、不必要に圧力を引き上げてしまう事態が生じ得る。
不必要な圧力の上昇は、ＬＣのハード部材への負担、部品の消耗につながり、製品寿命を縮めてしまうという課題をもたらす。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、現実的かつ最適なカラム長さＬおよび流量Ｆ（線速度ｕ0）を求めることができる装置、及び当該装置を用いた方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するための一態様として、本発明は、以下の特徴を有する。移動相を送液する送液部と、当該送液された移動相流路中に試料を注入する試料注入部と、当該注入された試料を分離するカラムと、当該分離された試料を検出する検出部と、当該検出された結果を処理する制御部と、を有し、前記制御部は、前記カラム効率の流量依存性に関するデータと、流動性に関するデータと、に基づいて、分析時間に関する指標を求め、当該求めた指標が、予め定めた許容範囲をこえるか否か、を判定し、当該判定の結果に基づいて、前記カラムの長さ、及び前記移動相の流量に関する分析条件を設定することを特徴とする装置、及び当該装置を用いた方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
上記一態様によれば、ＬＣの高速化、高分離化を検討する際に、過剰に圧力を引き上げる必要がないため、より現実的かつ最適カラム長さＬおよび流量Ｆ（線速度ｕ0）を求めることができる。また、ハード部材への負担を低減させることができるので、装置全体を長寿命化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１を示す高速化処理フローチャート。
【図２】Ｈ−ｕ プロットの例を示すグラフ。
【図３】各種カラムのｔ0−Ｎ プロットの例を示すグラフ。
【図４】各種カラムのｔ0−Ｎ プロットの例を示すグラフ（Ｎ固定）。
【図５】各種カラムのｔ0−Ｎ プロットの例を示すグラフ（ｔ0固定）。
【図６】本発明の実施例１のｔ0−Ｎ プロットのレイヤー構造を示す図。
【図７】本発明の実施例２を示す高分離化処理フローチャート。
【図８】本発明の実施例を示すシステム構成図。
【図９】本発明の実施例を示すシステム流路図。
【図１０】本発明の実施例を示す入力装置８の表示画面を示す図。
【図１１】本発明の実施例を示す出力装置９の表示画面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態に係るレイヤード・カイネティック・プロット・アナリシス法(以下、ＬＫＰＡ法と称する)について、図面を用いて説明する。
前提として、従来のＫＰＡ法を用いて、付与された流動定数 Ｃｆの制限条件の下、（数式１）を用いて線速度ｕ0ごとにカラム長さＬを一義的に求める方法や、その線速度ｕ0で最大の圧力損失ΔＰｍａｘとなるカラム長さＬを求める方法では、現実的に最適なカラム長さＬを得るためには不十分であることを説明する。
【００１８】
一例として、粒径５μＭの充填剤カラムを使用する場合、ＫＰＡにおいては、あくまでも計算上、圧力損失ΔＰｍａｘ＝１００ ＭＰａまで引き上げた条件下で計算を行う。しかしながら、現実的には、１００ ＭＰａまで圧力を引き上げる必要はなく、この値よりも低い圧力条件下（例えば、２０ ＭＰａ程度）で分析を行うことが多い。
その理由は次の通りである。通常、理論段数Ｎ＝１０，０００近傍の領域では、本例のように粒径５μＭの充填剤カラムを用いた場合、約ΔＰｍａｘ＝２０ ＭＰa程度となると、それ以上にどれだけ圧力損失ΔＰｍaｘを大きくし、カラム長さＬを長くしても、ボイド時間ｔoは短くならない。また、上記の値よりも圧力損失ΔＰｍａｘをどれだけ大きくしても、流動定数Ｃｆ、カラム長さＬ、及び線速度ｕ0（流量）が増大するのみであり、何らＬＣ分析における性能上の利点がないためである。
【００１９】
上記のような現象は、無益な繰返し操作であって、悪循環である。すなわち、高速化のために線速度ｕ0を引き上げる場合、前述のＨ−ｕカーブを考察する必要がある。粒径５μＭでは、線速度ｕ0を理論段高さＨの極小値を超えても引き上げていくと、理論段高さＨが線速度ｕ0に対し直線的に増加する。この直線的増加領域では線速度ｕ0を上げても理論段数Ｎが悪化してしまい、ボイド時間ｔ0を効率良く縮めることができない。言い換えると線速度ｕ0を１０％大きくすると理論段高さＨが１０％近く増加してしまう。この場合、理論段数Ｎを維持するためには数式２によりカラム長さＬを１０％程度伸ばざるを得ず、結局ボイド時間ｔ0は数式３によりほとんど元の値に戻ってしまうからである。
【００２０】
ＫＰＡは非現実的、あるいは極限的な想定状況でも、当該粒子径充填剤カラムの到達性能を割り出すことが目的なので方法論としては問題ない。しかしながら、ＫＰＡを用いた場合、現実的にどの程度の長さＬのカラムに、どの程度の線速度ｕ0（流量）の移動相を送液すべきなのかを求めることはできない。本発明は現実的なカラム長Ｌと線速度ｕ0の解、及びｔo−Ｎプロットを提供する方法論を提供し、そのために必要な設定変数を提供する。
【００２１】
上記の内容をまとめると、ＫＰＡでは入力データ（Ｈ−ｕプロット、Ｋv、η、ΔＰｍaｘ）からｔo−Ｎプロットを出力する際、カラム長さＬと線速度ｕ0からなるメソッドも中間的に算出する。このとき、無益な繰返し操作を伴う場合、この付随的に算出する条件セット（ｕo， Ｌ）が現実的ではない極限的な場合がある。
本発明に係るＬＫＰＡでは、実際の分析を想定した条件（ｕo， Ｌ）の現実解を提供するものである。以下にその具体的な実施の形態について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００２２】
図９は、本発明の実施の形態に係る液体クロマトグラフシステムの流路図を示す。【００２３】
図９において、溶離液(移動相)１０Ａを搬送するポンプ１１Ａと、溶離液(移動相)１０Ｂを搬送するポンプ１１Ｂとを備え、各ポンプによって送液された溶離液１０Ａと溶離液１０Ｂはミキサ１２によって混合される。ポンプ１１Ａとポンプ１１Ｂにより、グラジエント送液も可能である。ミキサ１２にて混合された溶離液は、オ−トサンプラ１３で注入された試料と共に分析カラム１５に送液される。分析カラム１５はカラムの温度を調節するカラムオ−ブン１４を備える。
分析カラム１５において試料は、成分ごとに分離され、検出器１６に送液される。検出器１６のセル１７において光を照射し、その信号強度からクロマトグラフの波形を得る。試料及び溶離液はその後廃液タンク１８に送液される。【００２４】
図８は、本発明の実施の形態に係る液体クロマトグラフシステムの構成図を示す。液体クロマトグラフ装置１は、図９を用いて上述した構成に対応しており、ポンプ２、オートサンプラ３、カラムオ−ブン４、検出器５を備える。液体クロマトグラフ装置１における各モジュールはデータ処理装置６と接続され、データのやり取りが行われる。データ処理装置６における処理結果は出力装置９で表示される。また、データ処理装置６は、メソッド変換処理用コンピュータ７とデータのやり取りを行う。メソッド変換処理用コンピュータ７は入力装置８から入力された条件に基づき処理をすることが可能である。なお、データ処理装置６とメソッド変換処理用コンピュータ７は同一のコンピュータで処理を行っても良い。メソッド変換処理用コンピュータ７では、以下本発明に係るＬＫＰＡを用いた処理が実行される。【００２５】
図１は、本発明の実施の形態に係る高速化処理（高速化パラメータを取得する）フローチャートを示す。ここでは、本来、スキャニングパラメータとして、圧力損失（システム圧力）ΔＰを例に説明するが、この他のスキャニングパラメータとしては、反比例定数である流動定数 Ｃｆがある。スキャニングは、所定の幅ごとに離散的に処理する場合を例に説明する。ここでは、圧力損失ΔＰｍａｘを初期値として、例えば１０ＭＰａごとのステップで減算処理をする。図１ではステップをs＝１０ＭＰaと示すが、ΔＰのステップ幅を意味するので、ΔＰ＝１０ＭＰａと表記することもできる。すなわち、圧力損失ΔＰを徐々に下降させ、上記の無益な繰返しが解消したと判断したら、圧力損失ΔＰの下降を停止する。【００２６】
無益な繰返し操作の解消を判定する指標は、分析時間に関する指標であるボイド時間ｔoとした。判定指標は例えば、プレート時間（ｔo／Ｎ）やインピーダンスタイム（ｔo／Ｎ2）なども採用可能であるが、図１の場合、取得すべき理論段数Ｎtargetを固定しているため、これらを用いた場合にも同様の処理を行うことができる。【００２７】
本実施例では、圧力損失ΔＰのステップを１０ ＭＰａとして、ΔＰごとにｔo−Ｎプロットの平面グラフを生成する。これを順々に積み重ねることにより、層状（レイヤ−）構造が形成される。【００２８】
図１のフローチャートに沿って具体的な処理について説明する。まず、高速化処理を開始すると(Ｓ１０１)、各種パラメータの入力設定を行う(Ｓ１０２)。必要な情報として、Ｈ−ｕプロット、Ｋv、η、ΔＰｍａｘ、に加えて本処理では目標値として設定すべきＮtarget、及びΔＰの下降ステップ幅ｓ、許容率を入力する。各入力情報について、以下に説明する。
Ｋv、η、ΔＰｍａｘは、ＫＰＡを用いた場合に当初から入力変数として要するパラメータであり、これらの値を用いて数式１により流動定数Ｃｆが一義的に求められる。
Ｈ−ｕプロットは、ｔ0−Ｎプロットへの変換に用いられる。
Ｎtargetは、ＫＰＡにより得られたｔ0−Ｎプロットを解釈する場合に必要とされる値であって、処理ごとの固定値である。例えば、上述したように、図４に示した場合を例にとると、目標値として設定したＮtarget＝２０，０００に相当するボイド時間としては、ｔo＝１０ sが最高速となることがわかる。
上記の情報に加えて、本発明に係るＬＫＰＡを用いた場合に特有の入力変数として、下降ステップ幅ｓ、及び許容率％を要する。許容率は、処理ごとの固定値となる。ステップ幅ｓ(すなわち、ΔＰ幅)は、図６のレイヤーの上下間隔に対応する。
次に、圧力損失ΔＰの値をΔＰｍａｘとして初期設定し(Ｓ１０３)、ΔＰｍａｘのときのｔ0−Ｎプロットを生成することで、ΔＰｍａｘ時の、Ｎtargetを取得するのに要するｔ0のうち、最小の時間を示すＴを得る(Ｓ１０４)。
その後、設定したステップ幅ｓを用いて、ΔＰｍａｘからの下降ステップ処理を行う(Ｓ１０５)。
各々のΔＰにおけるｔ0−Ｎプロットを生成し、補間カーブからΔＰ時のｔ0＠Ｎtargetを取得する(Ｓ１０６)。【００２９】
許容率％は、ΔＰ＝ΔＰｍａｘのときに得られるボイド時間ｔ0のうち、最小の時間を示すＴを１００％として、下降ステップ処理により得られたｔ0のＴに対する比率に関する許容範囲をいう。
すなわち、ここでは、Ｔに許容率％を乗じた値がｔ0よりも大きくなるか否かを判断する(Ｓ１０７)。そして、この値がｔ0よりも大きくなる場合にはＳ１０５の下降ステップ処理を繰り返す。一方、ｔ0を超えない場合には、この時点におけるΔＰにおいて下降ステップ処理を停止する(Ｓ１０８)。
ここで、Ｓ１０７について、表１を用いた具体的な例により説明する。
例えばΔＰｍａｘ＝１００ ＭＰａ、Ｔ＝５.０ sから始まって、ステップ幅としてΔＰ＝１０ＭＰａごとに減算していくと、表１に示される通り、ΔＰ＝９０ ＭＰａの時点においても、Ｎtargetを取得するのに要する時間はｔ0＝５.０ sであり、ΔＰｍａｘのときと同じとなる。
そして、表１に示すようにΔＰ＝６０ ＭＰａまで下降させた時点ではじめて許容率１１０％以上になる。
上述の例のように、(１)無益な繰返しが起こっている圧力損失の上方領域と、(２)圧力損失が高いことが有益に高速化に機能している境界と、を区分けする割合が許容率％である。【００３０】
【表１】
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これは、Ｔ（s）が既知である場合には、許容率％の代わりにオペレータが目標ボイド時間ｔo target（s）を入力設定することもできる。
通常のフローはΔＰの減算処理だが、目標ボイド時間ｔo target（s）を入力する設定方法の場合は、１０， ２０， …ＭＰａとΔＰを加算する処理方法もありうる。この場合は無益な繰返し操作を行う前に処理を停止することとなる。
加算する処理方法の短所は圧力損失ΔＰを引き上げで達成可能な限界値を知ることができない点である。ＬＫＰＡにより圧力損失ΔＰを上昇・下降させることは、実験的な操作ではなく計算処理なので、ボイド時間ｔoの限界値を知ることができる減算処理のほうが望ましい。【００３１】
その後、決定されたパラメータ群、すなわち、処理停止時の圧力損失ΔＰ、ボイド時間ｔo、およびそれを実現するカラム長さＬ、線速度ｕ0を出力し(Ｓ１０９)、処理を終了する。【００３２】
オペレータはメソッドとして、出力結果である長さＬのカラムを調達し、線速度ｕ0から導かれる流量Ｆで送液することにより高速分析法を実現する。圧力損失ΔＰや、ボイド時間ｔoはこの分析条件で測定した結果として得られる指標であり、必要に応じて測定し確認することになる。
上記の実施の形態ではΔＰを便宜上、離散的に処理した場合について説明したが、数学的にはΔＰは稠密な実数に拡張可能である。実数の場合、平面上のｔo−Ｎカーブは、Ｎ、ｔo、ΔＰの３軸で張る３次元空間で、ちょうどカーテン（膜）のように垂れ下がる曲面を呈する。
図１０は、上記処理における入力装置８の表示画面を示す。本図に示されるように、評価対象となる各カラムごとの必要なパラメータ、及び処理条件を入力し、処理開始ボタン１００１を押すことで処理が開始される。
図１１は、上記処理における出力装置９の表示画面を示す。本図に示されるように、オペレータは最終的に必要な分析条件であるカラム長さＬ、線速度ｕ0を認識することができる。
【実施例２】
【００３３】
実施例１では、高速化処理について説明したが、本実施の形態では、高分離化処理について説明する。ここで、本処理を適用する液体クロマトグラフ装置は、図８及び図９を用いて説明したものと同様である。
図７のフローチャートに沿って具体的な処理について説明する。まず、高分離化処理を開始すると(Ｓ７０１)、各種パラメータの入力設定を行う(Ｓ７０２)。必要な情報として、Ｈ−ｕプロット、Ｋv、η、ΔＰｍａｘ、に加えて本処理では目標値として設定すべきｔ0 target、及びΔＰの下降ステップ幅ｓ、許容率を入力する。各入力情報について、以下に説明する。
Ｋv、η、ΔＰｍａｘは、ＫＰＡを用いた場合に当初から入力変数として要するパラメータであり、これらの値を用いて数式１により流動定数Ｃｆが一義的に求められる。
Ｈ−ｕプロットは、ｔ0−Ｎプロットへの変換に用いられる。
ｔ0 targetは、ＫＰＡにより得られたｔ0−Ｎプロットを解釈する場合に必要とされる値であって、処理ごとの固定値である。例えば、上述したように、図５に示した場合を例にとると、目標値として設定したｔ0 target＝１００ｓに相当する理論段数としては、Ｎ＝６０，０００が最高分離能となることがわかる。
上記の情報に加えて、本発明に係るＬＫＰＡを用いた場合に特有の入力変数として、下降ステップ幅ｓ、及び許容率％を要する。許容率は、処理ごとの固定値となる。ステップ幅ｓ(すなわち、ΔＰ幅)は、図６のレイヤーの上下間隔に対応する。
次に、圧力損失ΔＰの値をΔＰｍａｘとして初期設定し(Ｓ７０３)、ΔＰｍａｘのときのｔ0−Ｎプロットを生成することで、ΔＰｍａｘ時の、ｔ0 targetを取得するのに要するＮのうち、最高の分離能を示すＮｍａｘを得る(Ｓ７０４)。
その後、設定したステップ幅ｓを用いて、ΔＰｍａｘからの下降ステップ処理を行う(Ｓ７０５)。
各々のΔＰにおけるｔ0−Ｎプロットを生成し、補間カーブからΔＰ時のＮ＠ｔ0 targetを取得する(Ｓ７０６)。
許容率％は、ΔＰ＝ΔＰｍａｘのときに得られる理論段数Ｎのうち、最高の分離能を示すＮｍａｘを１００％として、下降ステップ処理により得られたＮのＮｍａｘに対する比率に関する許容範囲をいう。
すなわち、ここでは、Ｎｍａｘに許容率％を乗じた値がＮよりも小さくなるか否かを判断する(Ｓ７０７)。そして、この値がＮよりも小さくならない場合にはＳ７０５の下降ステップ処理を繰り返す。一方、Ｎよりも小さくなる場合には、この時点におけるΔＰにおいて下降ステップ処理を停止する(Ｓ７０８)。
ここで、Ｓ７０７について、表２を用いた具体的な例により説明する。
無益な繰り返しが起きている場合、例えばΔＰｍａｘ＝１００ ＭＰａ、Ｎ＝２０，０００から始まって、ステップ幅としてΔＰ＝ １０ＭＰａごとに減算していくと、表２に示される通り、ΔＰ＝ ９０ＭＰａの時点においても、ｔ0を取得するのに要する理論段数は２０，０００であり、ΔＰｍａｘのときと同じとなる。
そして、表２に示すようにΔＰ＝６０ ＭＰａまで下降させた時点ではじめて許容率９０％以下となる。【００３４】
【表２】
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上記のように、高分離化処理の場合は、目標ボイド時間ｔo targetを基準に圧力損失ΔＰを減算しながら、圧力損失ΔＰごとに理論段数Ｎを計算する。この場合、Ｓ７０７において、許容率を乗じた理論段数Ｎｍａｘ以下になるところで、圧力損失ΔＰの減算処理を停止する。減算処理が終了すると計算生成物として、処理停止時の圧力損失ΔＰ、ボイド時間ｔo、およびそれを実現するカラム長さＬ、線速度ｕ0が決定される。
その後、決定されたパラメータ群、すなわち、処理停止時の圧力損失ΔＰ、理論段数Ｎ、およびそれを実現するカラム長さＬ、線速度ｕ0を出力し(Ｓ７０９)、処理を終了する。【００３５】
オペレータはメソッドとして、解として得られた長さＬのカラムを調達し、線速度ｕ0から導かれる流量Ｆで送液することにより高速・高分離分析法を実現する。圧力損失ΔＰや、ボイド時間ｔoはこの分析条件で測定した結果として得られる指標であり、必要に応じて測定し確認することになる。
上記のように、ＬＣによる分析法を最適化する上で不可欠な指標であるカラム長さＬおよび流量Ｆ（線速度ｕ0）に関して、本実施の形態では現実的に最適な解を得ることができるＬＫＰＡの手法について説明した。
本手法によれば、従来のＫＰＡではカラム長さＬと流量Ｆに極限解をもたらすようなケースでも、ハード部材に負担をかけることなくより安定した分析を行うことが可能となる。
本発明はメソッド最適化ソフトウェアやメソッドトランスファープログラム、およびＵＨＰＬＣシステムに応用できる。
【符号の説明】
【００３６】
１  液体クロマトグラフ装置
２  ポンプ
３  オートサンプラ
４  カラムオーブン
５  検出器
６  データ処理装置
７  メソッド変換処理用コンピュータ
８  入力装置
９  出力装置
１０Ａ  溶離液
１０Ｂ  溶離液
１１Ａ  ポンプ
１１Ｂ  ポンプ
１２  ミキサ
１３  オートサンプラ
１４  カラムオーブン
１５  分析カラム
１６  検出器
１７  セル
１８  廃液タンク
１００１  処理開始ボタン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年2月1日(2016.2.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動相を送液する送液部と、
当該送液された移動相流路中に試料を注入する試料注入部と、
当該注入された試料を分離するカラムと、
当該分離された試料を検出する検出部と、
当該検出された結果を処理するデータ処理部と、
当該データ処理部に接続されたメソッド変換処理部と、を有する液体クロマトグラフ装置において、
前記メソッド変換処理部は、
前記カラム効率の流量依存性に関するデータと、流動性に関するデータと、に基づいて、
分析時間に関する指標を求め、
当該求めた指標が、
予め定めた許容範囲をこえるか否か、を判定し、
当該判定の結果に基づいて、
前記カラムの長さ、及び前記移動相の流量に関する分析条件を設定することを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
【請求項２】
請求項１に記載された液体クロマトグラフ装置において、
前記メソッド変換処理部は、
当該当該求めた指標が、
予め定めた許容範囲をこえる場合には、
当該範囲をこえたときの前記流動性に関するデータにおける前記指標に基づいて、
前記カラムの長さ、及び前記移動相の流量に関する分析条件を設定することを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
【請求項３】
請求項１に記載された液体クロマトグラフ装置において、
前記分析時間に関する指標は、
予め定めた目標理論段数を取得するために要する時間であることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
【請求項４】
請求項１に記載された液体クロマトグラフ装置において、
前記流動性に関するデータは、圧力条件値であり、
前記メソッド変換処理部は、
前記圧力条件値を所定の間隔ごとに逐次変化させ、
当該変化させた圧力条件値における前記カラム効率の流量依存性に関するデータに基づいて、
前記分析時間に関する指標を求めることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載された液体クロマトグラフ装置において、
前記データ処理部と前記メソッド変換処理部とは、同一のコンピュータ内に備えられることを特徴とする液体クロマトグラフ装置。
【請求項６】
液体クロマトグラフ分析の最適化方法であって、
カラム効率の流量依存性に関するデータ、及び流動性に関するデータを入力する第１のステップと、
当該入力されたカラム効率の流量依存性に関するデータ、及び流動性に関するデータに基づいて、
分析時間に関する指標を求める第２のステップと、
当該求めた指標が、
予め定めた許容範囲をこえるか否か、を判定する第３のステップと、
当該判定の結果に基づいて、
前記カラムの長さ、及び前記移動相の流量に関する分析条件を設定する第４のステップと、を有することを特徴とする液体クロマトグラフ分析の最適化方法。
【請求項７】
請求項６に記載された液体クロマトグラフ分析の最適化方法であって、
前記第４のステップにおいて、
当該求めた指標が、
予め定めた許容範囲をこえる場合には、
当該範囲をこえたときの前記流動性に関するデータにおける前記指標に基づいて、
前記カラムの長さ、及び前記移動相の流量に関する分析条件を設定することを特徴とする液体クロマトグラフ分析の最適化方法。
【請求項８】
請求項６に記載された液体クロマトグラフ分析の最適化方法であって、
前記分析時間に関する指標は、
予め定めた目標理論段数を取得するために要する時間であることを特徴とする液体クロマトグラフ分析の最適化方法。
【請求項９】
請求項６に記載された液体クロマトグラフ分析の最適化方法であって、
前記第２のステップにおいて、
前記流動性に関するデータは、圧力条件値であり、
前記圧力条件値を所定の間隔ごとに逐次変化させ、
当該変化させた圧力条件値における前記カラム効率の流量依存性に関するデータに基づいて、
前記分析時間に関する指標を求めることを特徴とする液体クロマトグラフの最適化方法。
【国際調査報告】
2014030537.tif 000019
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