(57)【要約】  ミクロな液体の流れセンサを校正する装置および方法であって、流れセンサ中の液体の流れが停止され、流れセンサから第１の値が読み取られ、次いで液体が流れセンサを通して第１および第２の選択された速度で連続的にポンプ輸送され、流速の流れセンサからの読み取り値が各速度について取られる装置及び方法である。この読み取り値は、実際の流速を決定するために多項式で使用される。その実際の流速はセンサを校正するために使用される。流れセンサは、校正方法を実行し、センサの実際の流速を決定し、ポンプの流速を適切に調節するようにプログラムされたコンピュータに接続することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミクロな液体の流れセンサを通過する液体をポンプ輸送する工程と、
液体の流れを停止し、流速に対して上記流れセンサから第１の値を決定する工程と、
流れの第１の事前選択された速度で上記センサを通して上記液体をポンプ輸送し、流れの上記第１の事前選択された速度に対応する上記センサにより出力された第２の値を決定する工程と、
流れの第２の事前選択された速度でセンサを通して上記液体をポンプ輸送し、流れの上記第２の事前選択された速度に対応する上記センサにより出力された第３の値を決定する工程と、
対応する第１、第２および第３の値に基づいて、二次式ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃでそれぞれ定数ｃ、ｂ、およびａを計算する工程と、
ｃ、ｂ、およびａに対して計算された値に基づいて上記センサを校正する工程と
を含むミクロな液体の流れセンサを校正する方法。
【請求項２】
流れセンサが熱アネモミティ・センサ（ａｎｅｍｏｍｉｔｙ  ｓｅｎｓｏｒ）を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
液体が、テトラヒドロフラン、メタノール、水、エタノール、ジメチルスルホキシド、およびアセトニトリルからなるグループから選択された１つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
液体をポンプ輸送するために使用される１つのポンプに最初の濯ぎの工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
流れセンサを通して液体をポンプ輸送する工程が、バルブを通して廃棄物容器に液体をポンプ輸送することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
公知の流速を有するポンプを提供する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１、第２、および第３の値をセンサからコンピュータに送信する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
計算する工程が、コンピュータ・プログラムに従ってコンピュータにより実行される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
選択された液体でポンプを濯ぐ工程と、
ミクロな液体の流れセンサを通過する液体をポンプ輸送する工程と、
ポンプを停止する工程と、
センサにより決定された液体の流れのための第１の値をコンピュータに送信する工程と、
第１の選択された流速で上記流れセンサを通して上記液体をポンプ輸送する工程と、
第１の流速で上記センサにより決定された液体の流れのための第２の値を上記コンピュータに送信する工程と、
第２の選択された流速で上記流れセンサを通して上記液体をポンプ輸送する工程と、
第２の流速で上記センサにより決定された液体の流れのための第３の値を上記コンピュータに送信する工程と、
第３の選択された流速で上記流れセンサを通して上記液体をポンプ輸送する工程と、
第３の流速で上記センサにより決定された液体の流れのための第４の値を上記コンピュータに送信する工程と、
第１、第２、第３および第４の値に基づいて等式ｙ＝ａｘ3＋ｂｘ2＋ｃｘ＋ｄで定数ａ、ｂ、ｃおよびｄに対する値を計算する工程と、
等式により流速ｘを決定する工程と
を含むミクロな液体の流れセンサを校正する方法。
【請求項１０】
第１の流速が、分速約−１０００マイクロリットルから分速約＋１０００マイクロリットルの間である請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
第２の流速は、分速約−５０００マイクロリットルから分速約＋５０００マイクロリットルの間である請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
命令を実行中のコンピュータに、ミクロな液体の流れセンサから第１の流速に対する第１の値を受信して、それをメモリに記憶し、上記流れセンサから第２の流速に対する第２の値を受信して、それをメモリに記憶し、上記流れセンサから第３の流速に対する第３の値を受信して、それをメモリに記憶し、上記流れセンサの校正のために上記第１、第２および第３の値に対応する定数ａ、ｂおよびｃに対する値を計算し、作動中に上記流れセンサから流速に対する作動値を受信して、それをメモリに記憶し、上記作動流速値に対応する実際の流速を計算し、その計算した実際の流速に基づいてポンプ速度を調節するよう指示する、プログラム命令を有するコンピュータ・ソフトウェアを含んだ電子記憶装置を含む製品。
【請求項１３】
製品がハードディスクを含む請求項１２に記載の製品。
【請求項１４】
製品がＣＤＲＯＭを含む請求項１２に記載の製品。
【請求項１５】
製品が、不揮発性コンピュータ・メモリ・デバイスを含む請求項１２に記載の製品。
【請求項１６】
プログラム命令が、定数ａ、ｂおよびｃに対して計算された値を使用して計算された流速に応じてポンプの流速を調節するようコンピュータにさらに指示する請求項１２に記載の製品。
【請求項１７】
ミクロな液体の流れセンサを通過する液体をポンプ輸送する工程と、
液体の流れを停止し、上記流れセンサからの流速に対する第１の値を決定する工程と、
（ｎ＋１）の事前選択された流速で上記センサを通して上記液体をポンプ輸送し、上記事前選択された速度ごとに上記流れセンサからの流速に対応する値を決定する工程と、
最高の次数をｎとして多項式のｎの定数を計算する工程と、
ｎの定数に対して計算された値に基づいて上記センサを校正する工程と
を含む流れセンサを校正する方法。
【請求項１８】
ｎが３に等しい請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ｎの定数の値が等式ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃを使用して計算される請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
ｎが４に等しい請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
ｎの定数の値が等式ｙ＝ａｘ3＋ｂｘ2＋ｃｘ＋ｄを使用して計算される請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
ｎの定数の値が最小二乗法アルゴリズムを決定することにより計算される請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
（ｎ＋１）の事前選択された流速でシステム中の液体をポンプ輸送し、流れセンサからの各流速に対応する値を決定する工程と、
ｎを最高の次数として多項式のｎの定数を計算する工程と、
流れセンサから流速を測定する工程と、
多項式を使用して測定された流速に対応する実際の流速を計算する工程と、
計算された実際の流速に基づいてポンプ速度を調節する工程と
を含む流れセンサと液体で連絡するポンプを含むミクロな液体の液体クロマトグラフィー・システムの流速を制御する方法。
【請求項２４】
ｎが３に等しい請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
ｎの定数の値は等式ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃを使用して計算される請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
ｎの定数の値が最小二乗法アルゴリズムを使用して計算される請求項２３に記載の方法。
【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ィー、質量分光測定法、および他の分析方法で使用される流速センサを校正する方法および装置に関する。より詳細には、本発明は、マイクロ／ナノ・フロー・クロマトグラフィー、質量分光測定方法、および他の分析方法で使用される超低流速液体センサの校正に役立つ方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
少量の生物学的試料に対する感度のよい高スループットの分析を要求する分析方法およびシステムが開発されてきた。そのような分析は、圧力が数桁の範囲で変動する、分速約１ナノリットル（ｎＬ）から分速約５マイクロリットル（μＬ）の範囲における液体流速の正確な制御をしばしば必要とする。このような分析の用途には、特に、ナノ規模の液体クロマトグラフィー（ナノ−ＬＣ）、質量分光測定法（ＭＳ）、またはキャピラリー電気泳動法（ＣＥ）が含まれる。これらのミクロな液体の用途は、通常、分速数十ナノリットルから分速数マイクロリットルもの低い液体流速を利用する。超低流速を正確に達成し維持するためのシステムの設計は困難な仕事であり、いくつかの潜在的な問題を伴う。
【非特許文献１】１９８８年Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ出版、Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｈ．Ｐｒｅｓｓ著、「Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｒｅｃｉｐｅｓ  ｉｎ  Ｃ：Ｔｈｅ  Ａｒｔ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなミクロな液体の技術に影響を与える１つの問題は、システム圧力の変化に応じて圧力を高めたり低めたりするために、従来の超低流速の用途に使用されるシステムの様々な構成要素の感受性に起因するものである。圧力変化に対するこの構成要素の調節は、しばしば、従来のミクロな液体システムおよび用途で望ましい流速を達成する前にかなりの遅延時間をもたらし、さらにそのようなシステムおよび用途における精密な流速調節を妨げる場合がある。
【０００４】
そのような従来のミクロな液体システムおよび用途に関する他の根強い問題は、空気またはその他のガスがそのようなシステムの流れ経路に不注意に混入された場合に発生する。これらの圧縮可能なガスが上記用途のために従来のシステムの流れ経路に存在する場合、気泡の圧縮と膨張により所望の流速を達成することが困難になる。
【０００５】
多くの従来のミクロな液体システムでは、液体の流速は、例えばピストンまたはシリンジ・プランジャを使用し、制御された速度で液体を移動させることにより、ポンプ内で設定される。このような従来のシステムで所望の流速を得るために、予め設定された制御システムを使用し、固定速度でポンプの移動部品が動かされる。このような従来のシステムは、液体を排出するために使用される駆動システムの機構構成の不正確さから生じた望ましくない流速変動をしばしば示す。従来の親ねじ式システムでは、例えば、ねじが一回転する間にねじの特性が周期的に変化し、また他のタイプの機構的誤りの中でもねじに沿ったねじ山の間隔が不正確であるために、不正確さが生じることがしばしばである。
【０００６】
所望の流速を達成し維持する際のこれらの困難を克服するためには、システムが予め設定された制御システムに対してフィードバック・ループを使用することにより不正確さを補償することを可能にする従来の流れセンサを使用することができる。
【０００７】
ミクロな液体の分析に使用される多くの従来の流れセンサ、例えばＳｅｎｓｉｒｉｏｎ社（スイス、チューリッヒ）から市販のＳＬＧ１４３０センサなどは、液体の流れに対する非線形応答を有する。そのような流れセンサの場合、流速の増加に応答したセンサは多項式を近似するが、この際、等式の順番および定数は、流れセンサ設計、監視中の液体、および作動中の流速範囲などの変数に依存する。
【０００８】
フィードバック・ループにより従来のシステムで精密な超低流速を測定し維持するためにこのような従来の流れセンサを使用するには、センサを通過すべき溶剤に対してセンサを校正する必要がある。従来の校正方法は、通常、所与の溶剤に対する異なる流速でのセンサ応答のリストを用意しておく必要がある。特定の溶剤が使用される場合、実際の流速は、そのセンサ応答を、その特定のセンサと溶剤の組合せに対してなされた反復的な観察から収集された表になった校正値と比較することにより得られる。所与のセンサと溶剤に対する校正曲線は、従来の校正方法などの経験的データから最良の曲線に校正データを適合させることにより得られる。
【０００９】
この従来の校正表方法での主要な問題は、システムを通過すべきいかなる溶液混合物に対してもデータ値を収集する必要があるということである。多数の溶剤に対してこれを行うことは、多大な時間と労力を必要とする場合がある。さらに、信頼できる運用のためには、このデータは、正確な流速基準を使用して収集する必要がある。しばしば、従来のミクロの液体システムは、多様な特性を有する異なる溶液を送るために使用され、これら様々な溶液に対して従来のシステムを校正することは、しばしば時間と労力を消費するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、一連の固定速度でセンサを通してある量の液体をポンプ輸送することにより液体流れセンサを校正する方法を提供する。流速は、制御された速度で移動部品（displacing element）を移動させることにより、そしてバルブを使用することにより最初に決定され、システム出力が低圧力オリフィスまたは管類の一部を通して分配することを可能にする。システムは、校正手順中は低圧力でポンプ輸送しているので、構成要素の圧縮性または飛沫同伴されたガスポケットにも関わらず、このシステムの反応はすみやかである。親ねじドライブを使用する流体システムでは、流れセンサ応答は、ポンプの親ねじの完全な一回転に対して測定された流速を平均化することにより決定される。これにより、周期的な親ねじ由来の流速ノイズを最低限に抑える。
【００１１】
流速センサ応答は、多項式へのあてはめの程度に依存して、いくつかの異なる流速に対して決定される。一実施形態では、センサ応答は、次のような一般的な等式を使用して近似される。
ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃ
ここで、ｙはセンサ応答であり、ｘは実際の流速であり、ａは第１の二次定数、ｂは第２の二次定数、ｃはセンサ応答が流速のない状態で測定された等式の切片である。この実施形態では、これら定数は、３つの個別のポンプ注入速度でセンサ応答と実際の流速とを測定することにより決定することができる。
【００１２】
流れセンサを分析システムの作動中に校正することのできる別の実施形態では、実際の流速は、実根を使用する
【数１】
2008500553.tif 000002
を使用して、二次方程式の値を求めることにより実際の流速が決定される。この実施形態では、ｘは測定された流れセンサ応答から決定される。
【００１３】
さらに別の実施形態では、定数を決定するために多項式の次数を拡大し、より多くの校正データ・ポイントを使用することにより、センサを、より大きな流速範囲にわたり同様の一般的な方法で校正することができる。
【００１４】
本発明の目的は、周期的な流速変動のあるシステムにおいて流れセンサの正確な校正を可能にする方法および装置を提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、閉じ込められたガスまたはシステム構成要素の圧縮の潜在的影響を最低限に抑えることにより、流れセンサの正確な校正を可能にする方法および装置を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の目的は、広範な流速にわたり所与の液体で使用するための流れセンサの正確な校正を可能にする方法および装置を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに別の目的は、分析システムの作動中に流れセンサの正確な校正を可能し、それによりオペレータが所望の流速を得ることを可能にする方法および装置を提供することである。
【００１８】
本発明の目的は、従来の方法よりもさらに素早くかつ容易に、特定の液体に対してオペレータが流れセンサを校正することを精確かつ正確に可能にする方法を提供することである。
【００１９】
本発明の目的は、実験的データの表を作成するかまたは使用することを必要とせずに、オペレータが液体に対して流れセンサを校正することを可能にする方法を提供することである。
【００２０】
本発明の目的は、安価な機械駆動のポンプ・システムを使用して、正確な流れ制御を可能にする方法を提供することである。
【００２１】
本発明の目的は、液体を少量しか消費せずに流れセンサの迅速な現場校正を可能にする方法を提供することである。
【００２２】
本発明のこれらおよび他の目的および利点は、以下の詳細な説明から明らかになろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１を参照すると、液体制御システムの構成要素が示されている。当業者には、本発明の方法および装置は、クロマトグラフィー、質量分光測定法、キャピラリー電気泳動法、または他の分析的な用途およびシステムで使用することができることが理解されよう。図１に示すように、液体制御システムのこの特定の実施形態には、複数のポートを有する選択バルブ４が含まれる。バルブ４の１つのポート４ａは、流れセンサ２の第１サイドに液体接続部を有する。流れセンサ２の第２サイドは、ポンプ１の入力および出力ポートへの液体接続部を有する。当業者には、バルブ４、センサ２、およびポンプ１のために、いくつかの従来の選択バルブ、流れセンサ、およびポンプのいずれか１つを使用することができることが理解されよう。最高の結果を得るには、Ｓａｐｐｈｉｅｒ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ社（米国、マサチューセッツ州、Ｐｏｃａｓｓｅｔ）製の市販の１００μｌの正排出ポンプと、Ｓｅｎｓｉｒｉｏｎ社（スイス、チューリッヒ）製の市販の流れセンサＳＬＧ１４３０と、Ｕｐｃｈｕｒｃｈ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社（米国、ワシントン州、Ｏａｋ  Ｈａｒｂｏｒ）製の市販のＶ−４８５選択バルブとを使用することが好ましい。
【００２４】
図１に示したように、ポンプ１はコントローラ３に電気的に接続されており、コントローラはドライバ５に電気的に接続されている。コントローラ３は、センサ２にも電気的に接続されている。コントローラ３は、本発明の方法の工程を実行するようにコンピュータ・ソフトウェアに予めプログラムすることができる。最良の結果を得るには、Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ  Ｍｏｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ社（米国、コネチカット州、Ｍａｒｌｂｏｒｏｕｇｈ）製の市販のドライバＭＩＣＲＯＬＹＮＸ（登録商標）である、ドライバ５を使用することが好ましい。コントローラ３は、Ｍｉｃｒｏｃｈｉｐ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社（米国、アリゾナ州、Ｃｈａｎｄｌｅｒ）製の市販の、シリアル通信およびデジタル入出力接続を有する事前プログラムＰＩＣ  １８Ｆ４５２マイクロコントローラから構成されることが好ましい。コントローラ３は、本来は、コンピュータ・プログラムを内蔵した特定用途ＩＣである。このコンピュータ・プログラムは、コントローラ３とシステムが以下に詳述する工程を実行することを可能にするよう書き込まれていることが好ましい。
【００２５】
さらに図１を参照すると、バルブ４の出力ポートの少なくとも１つが廃棄物容器７と液体で連絡する。バルブ４の別のポートは、校正のために検討されるべき対象の液体（しばしば溶剤と呼ばれる）を貯蔵する貯蔵槽８と液体で連絡する。バルブ４のポート４ｄは、下流の分析システム６の入力と接続した液体中にある。当業者には、複数の分析システムのうちのいずれかは、クロマトグラフィーまたは質量分光測定システムを含む、下流の分析システムを表すことを理解されたい。
【００２６】
コントローラ３は、バルブ４に電気的に接続されており、バルブ４の位置を制御する。当業者には、複数の分析システムまたは装置のいずれかを、選ばれた選択バルブ上の他の未使用ポートに取り付けることができることが理解されよう。
【００２７】
次に図２を参照すると、本発明の方法の工程が流れ図に従って説明されている（参照しやすくするために、図１に示した構成要素と同じ番号を使用した）。校正のサイクルを開始する前に、過剰に閉じ込めた空気または他のガスを除去するために、システムをまずパージし、呼び水を入れると有益である。したがって、工程１００は、選択バルブ４を介して貯蔵槽８からポンプ１（図１）を充填するものである。次に、ポンプ１は、バルブ４を介して廃棄物容器にポンプ１内の液体を排出することにより濯がれる１１０。次いでポンプ１は、目的とする液体で再充填される１２０。工程１００、１１０および１２０は、一括して排出／導入サイクルとみなすことができる。
【００２８】
さらに図２を参照すると、次に校正のサイクルが説明されている。工程１３０で、オペレータは、ある量の液体を、センサ２を通してバルブ４により廃棄物容器までポンプ輸送する。工程１３０中には、システムにごくわずかな圧力がかかる。オペレータは、工程１４０でポンプ１と、センサ２中の液体の流れとを停止する。センサ２が感知した流れの変化の速度が最低限に抑えられると、流れセンサは、工程１４５で、この値を出力し、それをコントローラ３に送信する。工程１４５でコントローラ３に送信されたこの値は、二次方程式の等式ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃの定数ｃとみなされる（または、コントローラが三次または他の等式を解くようにプログラムされている場合は、この値は等式中のｙ交点に相当する等式の定数とみなされる）。
【００２９】
次の工程１５０中で、オペレータは、液体が廃棄物容器までセンサ２中を事前選択された速度、例えば分速２マイクロリットルで流れるように、その液体をポンプ輸送するためにポンプ１を起動する。流速は、ポンプ１のピストンを駆動する親ねじのねじ山の間隔に基づいてポンプ１のピストンが移動する、直線距離を知ることにより決定することができる。ポンプ１のピストンの断面積も知られている。したがって、親ねじ（または、場合によっては親ねじナット）一回転分の単位時間で移動される液体の量は、周知または既に決定されている。最良の結果を得るには、校正工程１５０は、ミクロの液体システム内にごくわずかな背圧しかかからず、したがってシステム内のいかなる構成要素のいかなる弾性も校正上は重要でなくなるように、廃棄のために流される液体の排出によってのみ実行されるべきである。事前選択された第１の流速に達すると、センサ２は、工程１５５で、第２の平均化された値をコントローラ３に送信する。この平均化された値は、ポンプ機構の周期的ノイズの全周期に対して流れセンサ応答を平均化することにより決定される。親ねじで駆動するポンプの場合、流速は親ねじの完全な１回転ごとに平均化される。
【００３０】
図２をさらに参照すると、工程１６０で、オペレータは、第２の事前選択された速度、例えば分速４マイクロリットルで液体が廃棄物容器までセンサ２中を流れるように、その液体をポンプ輸送するようポンプ１を設定する。上記のように、流速は、ポンプ１のピストンの親ねじで移動される距離の長さと、ポンプ１のピストンの面積とを知ることにより正確に決定することができる。工程１６５で、第２の事前選択された流速に達すると、センサ２は第３の値をコントローラ３に送信する。この平均化された値は、ポンプ機構の周期的ノイズの全周期に対する流れセンサ応答を平均化することにより決定される。親ねじで駆動するポンプの場合、流速はその親ねじの完全な１回転に対して平均化される。
【００３１】
解くべき等式の最も高い次数ｎの場合、ｎ＋１の異なる流速に応答するセンサ２を測定し、決定することが好ましい。測定された流れセンサ２応答及び対応するセンサ２排出応答に対する液体の周知のポンプ輸送速度を使用することにより、オペレータは工程１７０で、二次方程式（また、使用されるべき等式が第２よりも高い次数を有する場合の他の定数）のための定数ａ、ｂおよびｃを決定することができる。あるいは、コントローラ３は、定数の値を決定する１７０用に予めプログラムすることができる。
【００３２】
センサ２が本発明に従って校正された場合、システムは、次のようにオペレータにより使用されることができる。すなわち、オペレータは、工程１８０で、例えばシステム作動中に流れセンサ２の出力を読むことができる。センサ２により出力されたこの流速値は、予めプログラムされたコントローラ３により自動的に決定することもできる。コントローラ３は、工程１９０で、センサ２が測定し、コントローラ３に送信された流速の変化の増分値に応じて、ドライバ５に適切な信号を送信するよう予めプログラムすることができる。ドライバ５は、工程１９５で、システムのオペレータが設定した流速を維持するためにセンサ２が受信した信号に基づいてポンプ１の排出を調節する。
【００３３】
図示しないが（コントローラを除けば）、当業者には、予めプログラムされたコンピュータをコントローラ３として使用することができることを理解されたい。当業者には、そのようなコンピュータは、センサ２から受信した値を、ポンプの寸法に基づいて流速を決定するための情報と共に受信し、記憶するよう簡単にプログラムすることができることが理解されよう。プログラムされたコンピュータは、定数ａ、ｂおよびｃ（または、解かれるべき特別な等式に基づく他の値）を自動的に計算するように設定され、次いでそれらの値をオペレータが使用するように出力する。同様に、コンピュータ（コントローラ３以外は図示せず）は、コンピュータが、作動中にセンサ２が決定した流速に対応する更新された信号を受信し、コンピュータ（コントローラ３以外は図示せず）は、プログラムされた命令により適切ならば、オペレータがシステム１の作動のために選択した流速を得るようポンプ１を調節するために信号をドライバ５に送信するように、そのような定数で予めプログラムすることができる。当業者には、そのようなコンピュータ・プログラムは、コンピュータのハード・ドライブ（コントローラ３以外は図示せず）、またはディスク、ＣＤＲＯＭ、ＤＶＤ、ＥＥＰＲＯＭ、ＡＳＩＣ、ドライブごと、または不揮発性メモリを有する他の電子記憶装置に記憶することができることが理解されよう。
【００３４】
次に図３を参照すると、本発明の一実施形態を評価するために使用される実験的なシステム３０１が示されている。図３で、システム３０１は、（システム３０１で溶剤混合物を充填し、これを排出するための）高圧力正排出ポンプ３１０、インライン非侵入性流れセンサ３１５、４方向選択バルブ３２０を含む。システム３０１は、システム３０１で背圧にも関わらず所望の値に対して正確な流速を維持する。システム３０１は、ポンプ３１０からの排出流速を選択された値に留めるようにポンプ３１０のピストン速度を調節するために、流れセンサ３１５からの出力信号を使用することができる。図３に示すように、実験的なシステム３０１は、流れセンサ３１５と液体で連絡する、溶剤のソース３２２も含む。流れセンサ３１５は、順次、液体を廃棄物容器３２４と注入バルブ３３０の両方と連絡することができるように接続されている。注入バルブは、サンプル・シリンジ３３２および第２の廃棄物容器３３４と液体で連絡する。さらに、注入バルブ３３０は、カラム・オーブン３４５内に収納されたカラム３４０の第１の端部と液体で連絡する。カラム・オーブン３４５は、カラム３４０の温度を３５.０℃±０.０５℃に維持するために使用される。カラム３４０の第２の端部は、検出器３５０と液体で連絡する。この実験のために、本発明者は、注入バルブ３３０には（ワシントン州、Ｏａｋ  ＨａｒｂｏｒのＵｐｃｈｕｒｃｈ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃから市販の）Ｖ−４８５  ＮＡＮＯＰＥＡＫ注入バルブを使用し、カラム３４０には内径７５μｍの１５センチメートルのナノ・カラム（オランダ国、アムステルダムのＬＣ  Ｐａｃｋｉｎｇｓから市販のＰＥＰＭＡＰ  Ｃ１８カラム）を使用し、検出器３５０には（これもまた、オランダ国、アムステルダムのＬＣ  Ｐａｃｋｉｎｇｓから市販の）ＵＬＴＩＭＡＴＥ  ＵＶ検出器を使用した。
【００３５】
指定時刻に行われる注入ルーチンを使用して、７５％のアセトニトリル／水に溶解されたナフタリン、フッ素、ビフェニル、およびウラシルからなる混合物の多数の５ｎＬプラグがカラム３４０に反復的に注入された。検体が、検出器３５０を使用して２５０ｎｍでの吸光度により検出された。すべての実験データが、アナログ／デジタル回路と、上記方法を実行する予めプログラムされたコンピュータ・ソフトウェアを使用して１.６Ｈｚで収集された。収集されたデータを図４にグラフで示す。図４に示すように、カラム３４０に加えられる様々な増加する流速に対するシステム流れセンサ排出（５０ｎＬ／分から７００ｎＬ／分の範囲で）は、システム流れセンサが、７００ｎＬ／分（３,０００ｐｓｉの圧力）で１２秒の立ち上がり時間の９０％を占有することを示しており、５０ｎＬ／分の排出流速で約１ｎＬ／分のＲＭＳ流速ノイズを表示する。
【００３６】
次に図５を参照すると、本発明の別の代替形態の流れ図が示されている。工程５００で、システムは、本発明の方法を開始する。工程５０１で、システムは、流れセンサが既に校正されたか否かを確認する。これは、コンピュータ・メモリに記憶された値のフラグまたは状態を確認することにより行うことができる。工程５０１で流れセンサが校正されたと決定された場合、次の工程は、工程５０５で流れセンサからデータ値を読み取ることである。この工程５０５は、解くべき多項式の定数を計算するために必要なデータ値を得るために必要となる回数だけ反復される。等式が次数ｎの等式である場合、少なくともｎ＋１のデータ値を測定すべきである。例えば、流れセンサが、二次式の非線形応答を有すると分かっている場合、プログラムは等式ｙ＝ａｘ2＋ｂｘ＋ｃを解くために、少なくとも３つのデータ値を測定することが必要である。同様に、流れセンサの応答をモデル化するために使用される等式が三次方程式である場合、少なくとも４つのデータ値を流れセンサから読み取るべきである。
【００３７】
さらに図５を参照すると、定数を計算し、多項式を解くために流れセンサが測定したデータ値を使用することができるように、工程５０５で読み取られたデータ値が予めプログラムされたコンピュータ（図５には示さず）に提供される。工程５１０で、コンピュータは、等式を解くことにより、システムの実際の流速に対する値を計算した。次に工程５１５で、コンピュータは、メモリから要求された流速を読み取る。この値は、システムをセットアップする際にオペレータが入力することができる。工程５２０で、コンピュータは、事前選択された流速を達成するために必要なポンプ速度を、所望の流速に対して実際の流速値と記憶された値とに基づいて計算する。工程５２５で、コンピュータは、ポンプを工程５２０で決定された要求される速度で作動させるようポンプ・ドライバに信号を送る。工程５３０で、システムは、ユーザまたはオペレータが新しい流速を入力したか否かを確認する。入力していない場合、次の工程は、新しい校正が必要か否かを決定することである。当然ながら、オペレータは、経過時間に基づき、またはいくつかの他の選択された間隔若しくは発生したイベントの後で、校正することを選ぶことができる。必要でない場合、次の工程は、工程５０５を反復し、上記周期を継続することである。ユーザが新しい流速を入力している場合、システムは、図５に示すように、工程５５０でまずその新しい値をコンピュータ・メモリに記憶する。システムは、次いで工程５４０で新しい校正が要求されているか否かを確認する。
【００３８】
さらに図５を参照すると、工程５４０で、コンピュータが新しい校正が必要とされていると判定した場合、コンピュータは次いで以下の工程を実行する。まず、コンピュータは、工程５６０で、少なくとも１つのバルブ・ポートに連絡している液体を廃棄物容器に移すために、バルブ（図５には示さない）に信号を送る。次に工程５６１で、コンピュータは、ポンプを停止するために信号を送る。工程５６２で、データ値が流れセンサから読み取られる。これは単一のデータ読み取り値であってよいが、それぞれがコンピュータ・メモリに記憶され、次いで平均化されるような、流れセンサの読み取り値からとられた複数の読み取り値であることが好ましい。工程５６２でこの平均値が得られると、工程５６３で、コンピュータは、事前選択された第１の速度でポンプを作動させるための信号を送る。工程５６４で、複数の値が流れセンサから読み取られ、コンピュータ・メモリに記憶され、それらの値の平均値が決定される。次に工程５６５で、コンピュータは、ポンプを第２の事前選択された速度で作動させるための信号をポンプに送る。工程５６６で、流れセンサの複数の読み取り値が読みとられ、コンピュータ・メモリに記憶され、平均値が決定される。工程５６７で、コンピュータは、工程５６２、５６４、および５６６で決定された平均値に対する値をコンピュータ・メモリに記憶する。工程５６８で、コンピュータは、ポンプを停止するために信号を送る。コンピュータは、流れセンサに対応する多項式のための定数を、最小二乗法アルゴリズム（「最良二乗フィット」と呼ばれる場合がある）または類似のアルゴリズムを使用して計算する。これら定数が計算され、等式が解かれた場合、コンピュータは、新しく要求された流速の入力に基づいて、等式にそれらの値を使用することができ、工程５６９で新しい校正が完了する。工程５６９で新しい校正が完了すると、コンピュータは、工程５０５まで戻り、流れセンサから流速の値を読み取ることにより各工程の作動を反復することができる。
【００３９】
次に図６を参照すると、本発明の別の実施例からのデータがグラフで提供される。図６では流速ＦＲが示されており、測定された圧力Ｐも示されている。図６は、圧力Ｐが本発明の方法を使用してシステムで流速を変更するために迅速に調節されることを示している。
【００４０】
次に図７Ａから７Ｓを参照すると、本発明の一実施形態によるコンピュータ・プログラムのソース・コードが提供されている。図７Ａから７Ｓに示したソース・コードを、上記のように、本発明の方法の各工程の一部または全てを実施するために使用することができる。
【００４１】
当業者には、本発明の方法は、ポンプの親ねじのように、機構上のソースからのノイズを減衰するために使用できることが明らかになろう。これは、親ねじが完全に１回転する間に流れセンサから得られた値を平均化することにより行うことができる。例えば、ポンプを作動させるためにステッピング・モータ（図示せず）が使用される場合、親ねじの完全な１回転に相当する工程数を決定することができる。例えば、上記実施例で使用されるシステムでは、ステッピング・モータ（図示せず）は完全な１回転につき２００工程を有し、親ねじの完全な１回転で５μＬの液体がポンプ輸送される。１.５６Ｈｚの速度で、
コンピュータは、分速９４データを得ることができ、これらデータの全てをコンピュータのメモリに記憶し、次いで平均化することができる。この平均化により、ねじ山のサイズなどにより親ねじの機構上のばらつきに起因し得るばらつきを除去する。当業者には、この方法は、ノイズ・ソースの全期間にわたり得られたデータ値を平均化し、周期的ノイズ（すなわち、様々な機構上の特徴によるデータの変動）を生じさせるいかなる機構上のポンプでも校正するために使用することができ、そのようにしてユーザが親ねじ以外のドライブ機構でポンプなどからのノイズを校正できるようにすることが理解されよう。
【００４２】
Ｓｃｉｖｅｘ  Ｃｏｎｆｌｕｅｎｔ  Ｎａｎｏ  Ｆｌｕｉｄｉｃ  Ｍｏｄｕｌｅのための一冊のユーザ・ガイド−１００μＬバージョンが、付属資料Ａとして本明細書に付加され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。この付属資料Ａは、例えば、上記のように多項式の解を計算するために流れセンサにより測定された値を使用し、次いで、あるならば事前選択された流速を得るためになす必要のあるポンプの作動に対する調節を決定するために計算された値を使用する、予めプログラムされたコンピュータが制御するポンプの作動などで、本発明の校正方法および装置の使用に関するさらなる詳細および情報を提供する。
【００４３】
当業者には、本発明の方法を使用して得られるデータ・ポイントを、他の補間アルゴリズム、例えば三次スプラインを実行するために使用することができることが理解されよう。このような技術には、本明細書に参照として組み込まれた、１９８８年Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ出版、Ｗｉｌｌｉａｍ  Ｈ．Ｐｒｅｓｓ著、「Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｒｅｃｉｐｅｓ  ｉｎ  Ｃ：Ｔｈｅ  Ａｒｔ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ」という書籍に記載された技術が含まれる。当業者には、本発明の方法を他の機器および溶液の組合せと共に使用できることも理解されよう。例えば、２成分勾配系としては、２つのポンプ（図示せず）とＴ連結（図示せず）を使用して混合された２つの溶液（図示せず）とを使用したシステムを使用することができる。
【００４４】
本発明の上記の説明は、好ましい実施形態の説明であり、本発明の請求の範囲を限定するものとみなされるべきではない。当業者には、本発明の趣旨および本発明の請求の範囲を逸脱せずに、特定の構成要素、溶液、サンプル・サイズ、流速などを使用する際に変更がなされる場合があることが理解されよう。
【００４５】
〔付属資料Ａ〕
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【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明による流体システムの構成要素の概略図である。
【図２】本発明による方法の各工程を示す流れ図である。
【図３】本発明の方法のテスト例を提供するために使用されるシステムの概略図である。
【図４】本発明の一実施例で収集されたデータを示すグラフである。
【図５】本発明の別の実施例を示す流れ図である。
【図６】本発明の別の実施例で収集されたデータを示すグラフである。
【図７Ａ】本発明によるソース・コードの例を示す図である。
【図７Ｂ】図７Ａの続きである。
【図７Ｃ】図７Ｂの続きである。
【図７Ｄ】図７Ｃの続きである。
【図７Ｅ】図７ＤＡの続きである。
【図７Ｆ】図７Ｅの続きである。
【図７Ｇ】図７Ｆの続きである。
【図７Ｈ】図７Ｇの続きである。
【図７Ｉ】図７Ｈの続きである。
【図７Ｊ】図７Ｉの続きである。
【図７Ｋ】図７Ｊの続きである。
【図７Ｌ】図７Ｋの続きである。
【図７Ｍ】図７Ｌの続きである。
【図７Ｎ】図７Ｍの続きである。
【図７Ｏ】図７Ｎの続きである。
【図７Ｐ】図７Ｏの続きである。
【図７Ｑ】図７Ｐの続きである。
【図７Ｒ】図７Ｑの続きである。
【図７Ｓ】図７Ｒの続きである。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図７Ｇ】
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【図７Ｈ】
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【図７Ｉ】
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【図７Ｊ】
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【図７Ｋ】
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【図７Ｌ】
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【図７Ｍ】
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【図７Ｎ】
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【図７Ｏ】
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【図７Ｐ】
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【図７Ｑ】
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【図７Ｒ】
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【図７Ｓ】
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【国際調査報告】
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