(57)【要約】  本発明は、包括的二次元ガスクロマトグラフィー（ＧＣ×ＧＣと略記する）における保持時間シフトをなくすか、またはできるだけ少なくするための手動によるまたは自動化された方法を提供する。公称同一条件（同一のカラムセット仕様およびＧＣ×ＧＣオーブン温度プログラミング）下で本発明は、或るカラムセットから別のカラムセットに対して、或るＧＣ×ＧＣから別のＧＣ×ＧＣに対して、または或るカラムの出口側圧力から別のカラムの出口側圧力に対して二次元保持時間を再現することを可能にする。手順は、第一カラムのヘッド圧および（有効）第二カラム長を手動でまたは自動的に調整してその２つの次元の保持時間の差を補正することについて述べる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一および第二カラムを有し、かつ新しい第一カラムおよび／または新しい第二カラムを含む新しい包括的二次元ガスクロマトグラフシステムの操作パラメーターを調整して、前記新しい二次元ガスクロマトグラフィー系における化合物群の測定された第一および第二保持時間が、既知の二次元ガスクロマトグラフィー系における前記化合物群の以前の第一および第二保持時間に合うように、以前の第一カラムおよび以前の第二カラムを含む前記既知の二次元ガスクロマトグラフシステムの操作パラメーターを合わすための方法であって、前記新しい第二カラム長が前記以前の第二カラム長よりも長く、好ましくは５から２０％長く、
ａ、前記新しい第一カラムの前記操作パラメーターを調整するために、
ｉ、標的化合物を有する標準を、毎回前記新しい第一カラムの複数のカラムヘッド圧の１つで複数回注入して、それぞれ異なるカラムヘッド圧で前記標的化合物の複数の第一保持時間を生成し、
ｉｉ、前記新しい第一カラム中の前記標的化合物の前記第一保持時間を前記標的化合物の前記以前の第一保持時間に合わすのに十分な第一保持時間の変化を生じさせるのに必要なカラムヘッド圧の変化を割り出すための検量線を確立し、その後、
ｉｉｉ、前記新しい包括的二次元ガスクロマトグラフシステム中の前記カラムヘッド圧を、前記標的化合物の初めの第一保持時間に合わすのに必要な前記ヘッド圧に調整する
ことによって前記化合物群の前記測定された第一保持時間を前記化合物群の前記以前の第一保持時間に合わせ、かつ
ｂ、前記新しい第二カラムの前記操作パラメーターを調整するために、
ｉ、標的化合物を有する標準を毎回複数の有効第二カラム長の１つで複数回注入して、それぞれ異なる第二保持時間で前記標的化合物の複数の第二保持時間を生成し、
ｉｉ、前記標的化合物の前記測定された第二保持時間を前記標的化合物の前記以前の第二保持時間に合わすのに十分な第二保持時間の変化を生じさせるのに必要な有効第二カラム長の変化を割り出すための検量線を確立し、その後、
ｉｉｉ、前記新しい包括的二次元ガスクロマトグラフィー系の前記有効第二カラム長を、前記標的化合物の前記以前の第二保持時間に合わすのに必要な前記有効第二カラム長に調整する
ことによって前記化合物群の前記測定された第二保持時間を前記化合物群の前記以前の第二保持時間に合わせる、方法。
【請求項２】
前記有効第二カラム長が、前記モジュレーターの位置を調整することによって設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記モジュレーターの前記位置が、前記第二カラムに関してスライドさせることによって調整される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記モジュレーターが極低温モジュレーターである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記有効第二カラム長が、自動的に、好ましくはソフトウェア制御下の仕組みによって調節される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、包括的二次元ガスクロマトグラフ分析において化合物の２つの次元の保持時間が周知の包括的二次元ガスクロマトグラフ法で規定されるものと合うようにそれらを固定するための方法に関する。
【０００２】
包括的二次元ガスクロマトグラフィー（ＧＣ×ＧＣ）は、複合試料を分析するための強力な分析手法である。ＧＣ×ＧＣの主要な利点の一つは、この手法を複合混合物の解明にとって理想的なものにするその高い分離能である。別の主要な利点は、ＧＣ×ＧＣが、似た化学的性質を有する化合物群が２Ｄクロマトグラム中に明瞭な群として現れる構造化されたクロマトグラムを提供することである。最近ではＧＣ×ＧＣは、石油化学、食品、環境、および生体試料の分析などの種々様々な分野においてあらゆる種類のリアルタイム分析問題を解決するために使用されている。ＧＣ×ＧＣ技術の概説に関しては、Ｊ．Ｓｅｐ．Ｓｃｉ．，２７；３５９〜３７９（２００４）、Ｇｏｒｅｃｋｉらの記述「包括的二次元ガスクロマトグラフィーの発展（Ｔｈｅ  ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ  ｏｆ  ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ  ｔｗｏ  ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｇａｓ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）」を参考にされたい。
【０００３】
一次元ＧＣ（１Ｄ−ＧＣ）の場合と同様にＧＣ×ＧＣにおける保持時間シフトは無用である。再現性のある保持時間は、例えば２Ｄテンプレートを集団類型分析に使用する場合、または２Ｄクロマトグラムを化学フィンガープリントとして使用する場合、またはあらゆる種類のケモメトリック計算を適用する場合、２Ｄクロマトグラムを視覚的に比較するのにきわめて好都合であり、あるいは必要でさえある。
【０００４】
１Ｄ−ＧＣにおける保持時間シフトの問題は、ＢｌｕｍｂｅｒｇおよびＫｌｅｅ（米国特許第５，９８７，９５９号明細書）により導入されたリテンションタイムロッキング（ＲＴＬ）と呼ばれる手順によって解決することができる。ＲＴＬは、同一および異なるカラムの両カラムが同じ種類の固定相および等しい相比を有する限り、その同一または異なるカラムに対して等しい保持時間を維持することを可能にする。ＲＴＬを使用することによってクロマトグラムを、或るカラムから別のカラムに対して、または或るＧＣから別のＧＣに対して正確に再現することができる。ＲＴＬは、カラムの注入位置におけるカラムヘッド圧を調整することによって達成される。
【０００５】
しかしながら包括的多次元ガスクロマトグラフィー（ＣＭＤＧＣと略記され、ＧＣ×ＧＣがその例である）では保持時間は、それら次元のそれぞれでシフトする可能性があり、またはシフトするはずである。
【０００６】
米国特許第６，４９４，０７８号明細書にはＣＭＤＧＣにおける保持時間シフトは、それら次元のそれぞれについてのカラムヘッド圧の調整に基づくＲＴＬの適用によって軽減することが同じように可能であるということが提案されている。しかしながら包括的多次元ガスクロマトグラフィー上でのこの種のＲＴＬは幾つかの欠点を有し、モジュレーターの前の特別な分割点で圧力を調節するための特別な電子的圧力制御装置を含めて、モジュレーターの前の特別な分割点が必要である。
【０００７】
ＧＣ×ＧＣにおけるカラムヘッド圧の調整に基づくＲＴＬが不満足であることを考慮に入れると、利用可能なこれに対する唯一の代替案は、例えばＺｈａｎｇら（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．８０（８），２６６４〜２６７１（２００８）、「ＧＣ×ＧＣ−ＭＳデータを揃えるための二次元相関最適化ワーピングアルゴリズム（Ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ  Ｗａｒｐｉｎｇ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  Ａｌｉｇｎｉｎｇ  ＧＣ×ＧＣ−ＭＳ  Ｄａｔａ）」）およびＳｋｏｖら（Ｊ．Ｃｈｏｒｍａｔｏｇｒ．Ａ（２００９）「シフト相関およびモデリングを用いる二次元クロマトグラフィーにおける連続して変わる保持時間シフト内部での取扱い（Ｈａｎｄｌｉｎｇ  ｗｉｔｈｉｎ  ｒｕｎ  ｒｅｔｅｎｔｉｏｎ  ｔｉｍｅ  ｓｈｉｆｔｓ  ｉｎ  ｔｗｏ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  ｄａｔａ  ｕｓｉｎｇ  ｓｈｉｆｔ  ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍｏｄｅｌｉｎｇ）」）によって報告されているような両次元で保持時間シフトをなくすための数学的な分析後アラインメント手法である。
【０００８】
本発明は、包括的二次元ガスクロマトグラフィーにおいて保持時間シフトをなくすか、またはできるだけ少なくするための（自動化された）方法を提供する。公称同一条件（同一のカラムセット仕様およびＧＣ×ＧＣオーブン温度プログラミング）下で本発明は、或るカラムセットから別のカラムセットに対して、或るＧＣ×ＧＣから別のＧＣ×ＧＣに対して、または或るカラムの出口側圧力から別のカラムの出口側圧力に対して２つの次元の保持時間を再現することを可能にする。手順は、新しい包括的二次元ガスクロマトグラフィー系の第一カラムのヘッド圧および（有効）第二カラム長を（自動的に）調整してその２つの次元の保持時間の差を既知の以前の包括的二次元ガスクロマトグラフィー系で補正することについて述べる。
【０００９】
本発明によるＧＣ×ＧＣ保持時間ロッキング手順は、同時にまたは連続して適用することができる２つのステップを含む。一方のステップは第一次元保持時間を固定することを含み、また他方のステップは第二次元保持時間を固定することを含む。
【００１０】
好適には第一次元保持時間のロッキングは、第一カラムのヘッド圧を調整することによって、米国特許第５，９８７，９５９号明細書に記載のような保持時間ロッキング手順を使用することにより行うことができる。
【００１１】
好適には本発明による第二次元保持時間のロッキングは、有効第二カラム長を段階的に調整することにより行うことができる。
【００１２】
したがって本発明の好ましい実施形態によれば包括的二次元ガスクロマトグラフシステムの第一次元はカラムヘッド圧を調整することによって固定され、一方、第二次元は有効第二カラム長を調整することによって固定される。
【００１３】
したがって一実施形態では本発明は、第一および第二カラムを有し、かつ新しい第一カラムおよび／または新しい第二カラム（ただし、以前の第二カラム長よりも長く、好ましくは５から２０％長い）を含む新しい包括的二次元ガスクロマトグラフシステムの操作パラメーターを調整して、その新しい二次元ガスクロマトグラフィー系における化合物群の測定された第一および第二保持時間が、既知の二次元ガスクロマトグラフィー系における化合物群の以前の第一および第二保持時間に合うように、以前の第一カラムおよび以前の第二カラムを含む既知の包括的二次元ガスクロマトグラフシステムの操作パラメーターを合わせるための方法に関する。なお、その新しい第一カラムの操作パラメーターを調整するには、標的化合物を有する標準を毎回新しい第一カラムの複数のカラムヘッド圧の１つで複数回注入して、それぞれ異なるカラムヘッド圧でその標的化合物の複数の第一保持時間を生成し、またその新しい第一カラム中の標的化合物の第一保持時間をその標的化合物の以前の第一保持時間に合わすのに十分な第一保持時間の変化を生じさせるのに必要なカラムヘッド圧の変化を割り出すための検量線を確立し、その後、その新しい包括的二次元ガスクロマトグラフシステム中のカラムヘッド圧を、その標的化合物の初めの第一保持時間に合わすのに必要なヘッド圧に調整することによって、それら化合物群の測定された第一保持時間を化合物群の以前の第一保持時間に合わせる。またその新しい第二カラムの操作パラメーターを調整するには、標的化合物を有する標準を毎回複数の有効第二カラム長の１つで複数回注入して、それぞれ異なる第二保持時間でその標的化合物の複数の第二保持時間を生成し、またその標的化合物の測定された第二保持時間をその標的化合物の以前の第二保持時間に合わせるのに十分な第二保持時間の変化を生じさせるのに必要な有効第二カラム長の変化を割り出すための検量線を確立し、その後、その新しい包括的二次元ガスクロマトグラフィー系のその有効第二カラム長を、その標的化合物の以前の第二保持時間に合わすのに必要なその有効第二カラム長に調整することによって、それら化合物群の測定された第二保持時間を化合物群の以前の第二保持時間に合わせる。本発明の文脈において有効第二カラム長は、モジュレーター（極低温二射モジュレーターの場合、その最後のコールドジェット位置）と検出器の間の第二カラム長、言い換えれば第二次元分離に使用される第二カラム部分と定義する。
【００１４】
本発明は、第二カラムをモジュレーターにより移動させるか、またはモジュレーターを移動させ、それによって有効第二カラム長を調整することによりその第二カラム長を調整することができるあらゆる種類のモジュレーターに適用することができる。
【００１５】
本発明はさらに、標準を再注入するステップと、標的化合物の測定された第一保持時間を確かめるステップとを含む、包括的二次元ガスクロマトグラフシステムの操作パラメーターを調整する方法、および後続の注入に関して測定される第一保持時間が以前の第一保持時間と合うように、測定された第一保持時間および検量線から最終カラムヘッド圧を決定する方法に関する。
【００１６】
さらに本発明は、再注入のステップに先立って初めのカラムを別のカラムと取り替えるステップをさらに含む、上記包括的二次元ガスクロマトグラフシステムの操作パラメーターの調整方法を含む。
【００１７】
さらに本発明は、再注入のステップに先立って既知のカラムセットを別のカラムセットと取り替えるステップをさらに含む、包括的二次元ガスクロマトグラフシステムの操作パラメーターの調整方法に関する。
【００１８】
さらに本発明は、標準を再注入するステップと、最終カラムヘッド圧を計算するステップと、その最終カラムヘッド圧を設定するステップとを、別のガスクロマトグラフを用いて行う、上記包括的二次元ガスクロマトグラフシステムの操作パラメーターの調整方法を含む。
【００１９】
さらに本発明は、最終カラムヘッド圧が圧力プログラムに従う、上記包括的二次元ガスクロマトグラフシステムの操作パラメーターの調整方法を含む。
【００２０】
第二カラム長は、好ましくはその第二カラムをモジュレーターにより段階的にスライドさせ、それによってその長さを調整することにより調整することができる。しかしながらモジュレーターをスライドさせ、それによって第二カラム長を調整することもまた選択肢でありうる。
【００２１】
したがって本発明はさらに、包括的二次元ガスクロマトグラフシステムの操作パラメーターを調整（第二カラムをモジュレーターによりスライドさせ、それによって有効第二カラム長を変え、標準を再注入し、標的化合物の測定された第二保持時間を確かめる）し、そして最終有効第二カラム長を決定し、かつ／または後続の注入に関して測定される第二保持時間が以前の第二保持時間と合うようにその測定された第二保持時間および検量線から第二カラムの最終スライド位置を決定し、その後、新しい包括的二次元ガスクロマトグラフィー系の有効第二カラム長を、標的化合物の以前の第二保持時間に合わすのに必要な有効第二カラム長に調整する方法に関する。
【００２２】
本発明による包括的二次元ガスクロマトグラフの操作パラメーターの調整方法では、標準を再注入するステップと、最終有効第二カラム長を決定する、かつ／または第二カラムの最終スライド位置を決定するステップとは、別のガスクロマトグラフを使用することによって行うことができる。
【００２３】
本発明による包括的二次元ガスクロマトグラフの操作パラメーターの調整方法を使用して、第二次元分離を調整または最適化することができる。
【００２４】
本発明によれば包括的二次元ガスクロマトグラフの操作パラメーターの調整は、手動でまたは自動的に、好ましくはソフトウェア制御下の仕組みによって行うことができる。
【００２５】
本発明の文脈においては有効第二カラム長を、モジュレーター（極低温二射モジュレーターの場合、その最後のコールドジェット位置）および検出器の間のカラム長と定義する。
【００２６】
一般的な包括的二次元ガスクロマトグラフィーカラムの場合、有効第二カラム長の調整は第一保持時間にあまり影響を与えず、第二保持時間に線形効果を与える。
【００２７】
本発明を使用することによって、例えばカラムセットを取り替えた後に起こるＧＣ×ＧＣ保持時間シフトを最小限に抑えて、両次元の保持時間を０．５Ｗｂ（ピークの４σにおけるピーク幅）未満にすることができることを見出した。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】極低温モジュレーターにより第二カラムをスライドする（手動または自動的に）ことによって有効第二カラム長を調整する模式的説明図であり、（ａ）から（ｂ）へ進むと有効第二カラム長はｘｃｍだけ縮小し、したがって有効第一カラム長はｘｃｍだけ増大する。
【図２】初めのカラムセットＡおよび新しいカラムセットＢを用いた初めのＧＣ×ＧＣ法を使用することによって得られた試験混合物の２Ｄクロマトグラムのオーバーレイであり、カラムセットＡの２Ｄクロマトグラム中のピークは赤色（楕円）に色づけされ、またカラムセットＢの場合は灰色（矩形）に色づけされている。
【図３】初めのカラムセットＡ（赤色のピーク、楕円）およびカラムセットＢ（灰色のピーク、矩形）で得られた、カラムヘッド圧の調整によって第一次元を固定する前（ａ）および後（ｂ）の２Ｄクロマトグラムのオーバーレイである。
【図４】初めのカラムセットＡ（赤色ピーク、楕円）およびカラムセットＢ（灰色のピーク、矩形）で得られた、一番目および二番目の両次元の保持時間を固定する前（ａ）および後（ｂ）の２Ｄクロマトグラムのオーバーレイである。
【図５】第一保持時間に及ぼすカラムヘッド圧の影響を示す図である。
【図６】第二保持時間に及ぼす第二カラムの第二次元スライド長さの影響を示す図である。
【００２９】
［実施例および比較実験］
本発明の適用可能性を実証するためにＧｒｏｂ試験混合物を、初めのカラムセットＡ（ＶＦ１ＭＳ  ５０ｍ×０．２５ｍｍ×０．４μｍ〜ＶＦ１７ＭＳ  １．５×０．１０ｍｍ×０．２μｍ）および従来のクロマトグラフＧＣ×ＧＣ法を用いて分析した。従来の方法では４１．７５ｐｓｉのカラムヘッド圧および１．５０メートルの第二カラム長を使用した。従来のカラムセット（セットＡ）および初めの圧力（４１．７５ｐｓｉ）を使用することによって得られる保持時間を、初めの保持時間と定義する。
【００３０】
また、本発明の実現可能性を実証するためにこの試験混合物を、別のカラムセット、すなわちカラムセットＢを用いて分析した。カラムセットＢは従来のカラムと同じカラム仕様を有するが、二番目の次元のカラム長が初めの第二カラム長よりも約１０％長い。２Ｄクロマトグラムの、したがって両方とも初めの（固定されない）ＧＣ×ＧＣ法を用いて得られるオーバーレイを図２に示す。初めのカラムセットＡから新しいカラムセットＢへ進むとすべてのピーク（このケースでは）は、より高い第一およびより高い第二保持時間の両方へシフトする。
【００３１】
カラムヘッド圧を調整することによって第一次元保持時間を固定する２Ｄ  ＲＴＬ  ＳＴＥＰ  １を行った後、その試験混合物を再び分析した。第一保持時間を固定した後の２Ｄクロマトグラフのオーバーレイを図３に示す。第一保持時間のシフトは１変調周期未満、すなわち０．５Ｗｂ未満である。
【００３２】
有効第二カラム長を調整することによって第二次元保持時間を固定する２Ｄ  ＲＴＬ  ＳＴＥＰ  ２を行った後、その試験混合物を再び分析した。第一および第二保持時間を固定した後の２Ｄクロマトグラフのオーバーレイを図４に示す。第一および第二保持時間のシフトは両方とも０．５Ｗｂ未満である。実施した分析に関してＳＴＥＰ  ２は、第一保持時間に顕著な影響を及ぼさない。
【００３３】
第一次元保持時間に及ぼすカラムヘッド圧の影響を図５に示す。第二カラムスライド長さ（単位ｃｍ）対第二保持時間の関係としてグラフに描いた、第二保持時間に及ぼす有効第二カラム長の影響を図６に示す。第二カラムスライド長さを、モジュレーターにより移動した第二カラムの全長と定義する。
【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１】
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【国際調査報告】
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