(57)【要約】      （修正有） 【課題】クロマトグラフィーにおける信号対ノイズ比を高めるための改善された方法および装置を提供する。【解決手段】（１）一実施形態：特定のフォトセルセンサに向けられたソルベントスパイクと共に溶液の流れを停止させる。次いで、静止した溶液のセクションの単一の連続したスキャンまたは複数のスキャンを取り、積算、合計、または統計的な相関付けをする。（２）他の実施形態：ソルベントスパイクを検出し追跡する。フォトセルセンサのセットを、先導するフォトセルがソルベントスパイクの位置に来るような時間の増分において選択する。フォトセルのセットは、繰り返しスキャンされる。積算、合計、または相関付けされた信号に含まれる重要な情報は、ノイズ情報と比較してクロマトグラフィック信号を増加させる。【効果】移動部品を含めることなしに、または、顕著な分解能の損失なしに、効果的な光路長を増加させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の固定センサを用いることにより、高速液体クロマトグラフィーにおける信号の質を改善するための方法であって、
（ａ）複数の前記センサのそれぞれで、同一の流体粒子に関する情報を感知し、前記情報に基づいて、各固定センサに対し１つずつ、複数の個別信号を生成し、
（ｂ）複数の前記信号を合計し、複数の個別の前記信号のうちのどれよりも信号対ノイズ比が高い信号を生成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
複数の固定センサを用いることにより、高速液体クロマトグラフィーにおける信号の質を改善するための方法であって、
（ａ）複数の前記センサのそれぞれで、同一の流体粒子に関する情報を感知し、前記情報に基づいて、各固定センサに対し１つずつ、複数の個別信号を生成し、
（ｂ）複数の前記信号を統計的に相関付けし、複数の個別の前記信号のうちのどれよりも信号対ノイズ比が高い信号を生成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
信号が生成される異なる時間を考慮に入れるために、前記個別信号に遅延を組み入れることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２に記載の方法において、
信号が生成される異なる時間を考慮に入れるために、前記個別信号に遅延を組み入れることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３に記載の方法において、
前記遅延を、流体流れの速度とセンサ中央ポイント間の距離の関数として計算することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法において、
前記遅延を、流体流れの速度とセンサ中央ポイント間の距離の関数として計算することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項５に記載の方法において、
前記遅延を、センサ中央ポイント間の距離と、流体流れの平均速度の２倍の比率として計算することを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項６に記載の方法において、
前記遅延を、センサ中央ポイント間の距離と、流体流れの平均速度の２倍の比率として計算することを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項５に記載の方法において、
第１センサからの第１信号を、前記第１センサに空間的に直接隣接した第２センサからの第２信号と合計する前に、前記遅延を前記第１信号に加えることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の方法において、
第１センサからの第１信号を、前記第１センサに空間的に直接隣接した第２センサからの第２信号と相関付ける前に、前記遅延を前記第１信号に加えることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項５に記載の方法において、
最上流のセンサをＮ番とし、直接下流側に隣接する次のセンサをＮ−１番とし、最後のセンサを１番とするNの複数の前記センサについて、第ｎセンサにより生成された信号に加えられる第ｎ遅延を、前記流体流れの前記平均速度の前記関数として計算された前記遅延のｎ−１倍として計算し、関連する前記遅延を加えた後に、単一の合計を、すべての信号に対して使用することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項６に記載の方法において、
最上流のセンサをＮ番とし、直接下流側に隣接する次のセンサをＮ−１番とし、最後のセンサを１番とするNの複数の前記センサについて、第ｎセンサにより生成された信号に加えられる第ｎ遅延を、前記流体流れの前記平均速度の前記関数として計算された前記遅延のｎ−１倍として計算し、関連する前記遅延を加えた後に、単一の相関を、すべての信号に対して使用することを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法において、
前記合計を、続いて、複数の前記センサの数で割り、平均を得ることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１に記載の方法において、
信号を、各センサによって少なくとも区分的に連続して生成し、デジタルで保存することを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項２に記載の方法において、
信号を、各センサによって少なくとも区分的に連続して生成し、デジタルで保存することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法において、
同一の流体粒子に関する情報を含んだ少なくとも区分的に連続する前記信号の部分を、合計するために選択することを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、
同一の流体粒子に関する情報を含んだ少なくとも区分的に連続する前記信号の部分を、相関付けるために選択することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１に記載の方法において、
各センサ用のタイマを含み、前記タイマは、同一の流体粒子に対して、いつ前記センサの信号が保存されるかを規定することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項２に記載の方法において、
各センサ用のタイマを含み、前記タイマは、同一の流体粒子に対して、いつ前記センサの信号が保存されるかを規定することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項５に記載の方法において、
前記流体の流れの前記速度は、
（ａ）流体の粒子を、前記流れの既知のポイントにてパルス光信号によって加熱するステップと、
（ｂ）前記流体の粒子が加熱された前記既知のポイントからの既知の距離を有する下流ポイントを、いつ前記流体の粒子が通過するかを、屈折率の差を検出することにより決定するステップと、
（ｃ）前記流体粒子を加熱し、前記下流ポイントにて検出するまでの時間を測定するステップと、
（ｄ）前記流体粒子が加熱された前記ポイントから、前記下流ポイントまでの前記既知の距離を、前記流体粒子の加熱から前記下流ポイントにおける検出までの前記測定時間で分割するステップと、
によって決定されることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項６に記載の方法において、
前記流体の流れの前記速度は、
（ａ）流体の粒子を、前記流れの既知のポイントにてパルス光信号によって加熱するステップと、
（ｂ）前記流体の粒子が加熱された前記既知のポイントからの既知の距離を有する下流ポイントを、いつ前記流体の粒子が通過するかを、屈折率の差を検出することにより決定するステップと、
（ｃ）前記流体粒子を加熱し、前記下流ポイントにて検出するまでの時間を測定するステップと、
（ｄ）前記流体粒子が加熱された前記ポイントから、前記下流ポイントまでの前記既知の距離を、前記流体粒子の加熱から前記下流ポイントにおける検出までの前記測定時間で分割するステップと、
によって決定されることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２０に記載の方法において、
屈折率の差の検出は、可視光源および可視光センサを用いて行われることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法において、
屈折率の差の検出は、可視光源および可視光センサを用いて行われることを特徴とする方法。
【請求項２４】
複数の固定センサを備えた、高速液体クロマトグラフィーにおける信号の質を改善するための装置であって、
（ａ）複数の前記センサのそれぞれで、同一の流体粒子に関する情報を感知する手段と、前記情報に基づいて、各固定センサに対し１つずつ、複数の個別信号を生成する手段と、
（ｂ）複数の前記信号を合計し、複数の個別の前記信号のうちのどれよりも信号対ノイズ比が高い信号を生成する手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２５】
複数の固定センサを備えた、高速液体クロマトグラフィーにおける信号の質を改善するための装置であって、
（ａ）複数の前記センサのそれぞれで、同一の流体粒子に関する情報を感知する手段と、前記情報に基づいて、各固定センサに対し１つずつ、複数の個別信号を生成する手段と、
（ｂ）複数の前記信号を統計的に相関付けし、複数の個別の前記信号のうちのどれよりも信号対ノイズ比が高い信号を生成する手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２４に記載の装置において、
信号が生成される異なる時間を考慮に入れるために、前記個別信号に遅延を組み入れる手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２５に記載の装置において、
信号が生成される異なる時間を考慮に入れるために、前記個別信号に遅延を組み入れる手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２６に記載の装置において、
前記遅延を、流体流れの速度とセンサ中央ポイント間の距離の関数として計算する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項２７に記載の装置において、
前記遅延を、流体流れの速度とセンサ中央ポイント間の距離の関数として計算する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項２８に記載の装置において、
前記遅延を、センサ中央ポイント間の距離と、流体流れの平均速度の２倍の比率として計算する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項２９に記載の装置において、
前記遅延を、センサ中央ポイント間の距離と、流体流れの平均速度の２倍の比率として計算する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項２８に記載の装置において、
第１センサからの第１信号を、前記第１センサに空間的に直接隣接した第２センサからの第２信号と合計する前に、前記遅延を前記第１信号に加える手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項２９に記載の装置において、
第１センサからの第１信号を、前記第１センサに空間的に直接隣接した第２センサからの第２信号と相関付ける前に、前記遅延を前記第１信号に加える手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項３４】
請求項２８の装置において、
最上流のセンサをＮ番とし、直接下流側に隣接する次のセンサをＮ−１番とし、最後のセンサを１番とするNの複数の前記センサについて、前記装置は、第ｎセンサにより生成された信号に加えられる第ｎ遅延を、前記流体流れの前記平均速度の前記関数として計算された前記遅延のｎ−１倍として計算する手段と、関連する遅延を加えた後に、すべての信号を単一の合計に合計する手段と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項３５】
請求項２９の装置において、
最上流のセンサをＮ番とし、直接下流側に隣接する次のセンサをＮ−１番とし、最後のセンサを１番とするNの複数の前記センサについて、前記装置は、第ｎセンサにより生成された信号に加えられる第ｎ遅延を、前記流体流れの前記平均速度の前記関数として計算された前記遅延のｎ−１倍として計算する手段と、関連する遅延を加えた後に、すべての信号を単一の相関に相関付ける手段と、を含むことを特徴とする装置。
【請求項３６】
請求項２４に記載の装置において、
前記合計を、続いて、複数の前記センサの数で割り、平均を得る手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項３７】
請求項２４に記載の装置において、
各センサによって連続して信号を生成する手段と、前記連続信号をデジタルで保存する手段とを含むことを特徴とする装置。
【請求項３８】
請求項２５に記載の装置において、
各センサによって連続して信号を生成する手段と、前記連続信号をデジタルで保存する手段とを含むことを特徴とする装置。
【請求項３９】
請求項３７に記載の装置において、
同一の流体粒子に関する情報を含んだ連続する前記信号の部分を、合計するために選択する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項４０】
請求項３８に記載の装置において、
同一の流体粒子に関する情報を含んだ連続する前記信号の部分を、統計的に相関付けるために選択する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項４１】
請求項２４の装置において、
各センサ用のタイマを含み、前記タイマは、同一の流体粒子に対して、いつ前記センサの信号が保存されるかを規定することを特徴とする装置。
【請求項４２】
請求項２５の装置において、
各センサ用のタイマを含み、前記タイマは、同一の流体粒子に対して、いつ前記センサの信号が保存されるかを規定することを特徴とする装置。
【請求項４３】
請求項２８に記載の装置において、
流体流れ速度を決定する手段を含み、前記決定する手段は、
（ａ）前記流れの既知のポイントにて流体の粒子を加熱するためのパルス近赤外光源と、
（ｂ）前記流体の粒子が加熱された前記既知のポイントからの既知の距離を有する下流ポイントを、いつ前記流体の粒子が通過するかを、屈折率の差を検出することにより決定するセンサと、
（ｃ）前記流体粒子を加熱し、前記下流ポイントにて検出するまでの時間を測定するタイマと、
（ｄ）前記流体粒子が加熱された前記ポイントから、前記下流ポイントまでの前記既知の距離を、前記流体粒子の加熱から前記下流ポイントにおける検出までの前記測定時間で分割する手段と、
を含む手段であることを特徴とする装置。
【請求項４４】
請求項２９に記載の装置において、
流体流れ速度を決定する手段を含み、前記決定する手段は、
（ａ）前記流れの既知のポイントで流体の粒子を加熱するためのパルス近赤外光源と、
（ｂ）前記流体の粒子が加熱された前記既知のポイントからの既知の距離を有する下流ポイントを、いつ前記流体の粒子が通過するかを、屈折率の差を検出することにより決定するセンサと、
（ｃ）前記流体粒子を加熱し、前記下流ポイントにて検出するまでの時間を測定するタイマと、
（ｄ）前記流体粒子が加熱された前記ポイントから、前記下流ポイントまでの前記既知の距離を、前記流体粒子の加熱から前記下流ポイントにおける検出までの前記測定時間で分割する手段と、
を含む手段であることを特徴とする装置。
【請求項４５】
請求項５に記載の方法において、
（ａ）複数の前記センサのうち少なくとも２つを連続的に監視するステップと、
（ｂ）前記センサの間を移動するクロマトグラフィックソルベントスパイクまたはマーカーの検出に要した時間を測定し、前記時間を用いて前記遅延を設定するステップと、
を追加的に含むことを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項６に記載の方法において、
（ａ）複数の前記センサのうち少なくとも２つを連続的に監視するステップと、
（ｂ）前記センサの間を移動するクロマトグラフィックソルベントスパイクまたはマーカーの検出に要した時間を測定し、前記時間を用いて前記遅延を設定するステップと、
を追加的に含むことを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項２４に記載の装置において、
複数の前記センサのうち少なくとも２つの間を移動するクロマトグラフィックソルベントスパイクまたはマーカーの検出に要した時間を測定するタイマを追加的に備え、前記時間を用いて前記遅延を設定することを特徴とする装置。
【請求項４８】
請求項２５に記載の装置において、
複数の前記センサのうち少なくとも２つの間を移動するクロマトグラフィックソルベントスパイクまたはマーカーの検出に要した時間を測定するタイマを追加的に備え、前記時間を用いて前記遅延を設定することを特徴とする装置。
【請求項４９】
請求項４３に記載の装置において、
前記屈折率の差を検出する可視光源および可視光センサを含むことを特徴とする装置。
【請求項５０】
請求項４４に記載の装置において、
前記屈折率の差を検出する可視光源および可視光センサを含むことを特徴とする装置。
【請求項５１】
複数の固定センサを用いることにより、分離方式における信号の質を改善するための方法であって、
（ａ）複数の前記固定センサのうちの少なくともいくつかで、流体粒子に関する情報を感知し、前記情報に基づいて、用いられる各固定センサに対し少なくとも１つの信号を生成し、
（ｂ）積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて前記信号に演算を行って、複数の個別の前記信号のうちのどれよりも信号対ノイズ比が高い信号を生成し、
（ｃ）高い信号対ノイズ比を有する前記信号を用いて、クロマトグラムを生成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項５１に記載の方法において、
複数の流体粒子に関する追加的情報を感知し、前記追加的情報を結合してクロマトグラムを生成することを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項５１に記載の方法において、
前記流体粒子は、複数の前記センサが側に配列された毛管内を流れ、複数の前記固定センサのうちの少なくともいくつかで流体粒子に関する情報を感知する前記ステップは、
（ａ）前記流体粒子が第1センサの近傍に位置する際に、前記第1センサを選択するステップと、
（ｂ）前記第1センサにより前記流体粒子に関する情報を感知するステップと、
（ｃ）前記流体粒子が前記第1センサの近傍に位置しなくなり、第２センサの近傍に位置する際に、前記第２センサを選択するステップと、
（ｄ）前記第２センサにより、前記流体粒子に関する情報を感知するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５４】
請求項５３に記載の方法において、
前記流体粒子の前記位置を、マーカースパイクを検出することにより決定することを特徴とする方法。
【請求項５５】
請求項５４に記載の方法において、
前記マーカースパイクは、サンプルソルベントと分離ソルベントの間の屈折率の差から発生することを特徴とする方法。
【請求項５６】
請求項５４に記載の方法において、
前記マーカースパイクは、少なくとも１つの分離ピークに再生可能な関係を有するスパイクから発生することを特徴とする方法。
【請求項５７】
請求項５４に記載の方法において、
分離ピークに再生可能な関係を有する前記マーカースパイクは、前記分離におけるすべてのサンプルピークの上流にあることを特徴とする方法。
【請求項５８】
請求項５４に記載の方法において、
前記マーカースパイクは、吸光度スパイクであることを特徴とする方法。
【請求項５９】
請求項５８に記載の方法において、
前記マーカースパイクは、吸光度マーカーを、再生可能な関係で前記サンプル射出の位置に加えることにより生成されることを特徴とする方法。
【請求項６０】
請求項５８に記載の方法において、
前記マーカースパイクは、吸光度マーカーを、再生可能な関係でサンプル射出のタイミングに加えることにより生成されることを特徴とする方法。
【請求項６１】
請求項６０に記載の方法において、
前記吸光度スパイクは、ソルベントに加えられた吸光度マーカーから発生することを特徴とする方法。
【請求項６２】
請求項５３に記載の方法において、
複数の第２センサにより、前記流体粒子が前記第１センサの近傍にある時間中に追加の流体粒子に関する情報を感知することを特徴とする方法。
【請求項６３】
請求項６２に記載の方法において、
複数の前記第２センサの数は、前もって決められていることを特徴とする方法。
【請求項６４】
請求項６２に記載の方法において、
複数の前記第２センサから感知された前記情報を、クロマトグラムに組み立てることを特徴とする方法。
【請求項６５】
請求項５１に記載の方法において、
複数の前記センサは、フォトセルセンサであることを特徴とする方法。
【請求項６６】
複数の固定センサを用いることにより、流体ベースの分離方式における信号の質を改善するための方法であって、
（ａ）複数の前記固定センサの近傍の流体溶液を停止させ、
（ｂ）複数の前記固定センサのうちの少なくともいくつかにより前記溶液に関する情報を感知し、
（ｃ）複数の前記固定センサのうちの少なくともいくつかのそれぞれからの信号に、積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて演算を行って、複数の個別の前記信号のうちのどれよりも信号対ノイズ比が高い信号を生成し、
（ｄ）高い信号対ノイズ比を有する前記信号を用いて、クロマトグラムを生成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項６７】
請求項６６に記載の方法において、
前記流体溶液を停止する前記ステップは、
（ａ）前記溶液内のソルベントスパイクを検出するステップと、
（ｂ）前記ソルベントスパイクが移動するにつれて、これを追跡するステップと、
（ｃ）所定のフォトセルセンサの近傍において、前記ソルベントスパイクを停止するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項６８】
請求項６６に記載の方法において、
複数の前記センサのうちの少なくともいくつかとして、所定の数のセンサを用いることを特徴とする方法。
【請求項６９】
請求項６６に記載の方法において、
演算された前記信号を、クロマトグラムに組み立てることを特徴とする方法。
【請求項７０】
請求項６６に記載の方法において、
複数の前記センサは、フォトセルセンサであることを特徴とする方法。
【請求項７１】
流体ベースの分離方式における信号の質を改善するための装置であって、
（ａ）流体粒子に関する情報を感知する複数の固定センサと、
（ｂ）積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて、前記信号に演算を行って、複数の個別の前記信号のうちのどれよりも信号対ノイズ比が高い信号を生成する少なくとも１つの計算ユニットと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項７２】
請求項７１に記載の装置であって、
複数の流体粒子に関する追加の情報を感知し、前記装置は、前記追加の情報を結合してクロマトグラムを生成する手段を追加的に備えることを特徴とする装置。
【請求項７３】
請求項７１に記載の装置であって、
前記流体粒子は、複数の前記センサが側に配列された毛管内を流れ、複数の前記固定センサによる流体粒子に関する情報の感知を、
（ａ）前記流体粒子が第１センサの近傍に位置する際に、前記第１センサを選択する第１セレクタと、
（ｂ）前記流体粒子が前記第1センサの近傍に位置しなくなり、第２センサの近傍に位置する際に、前記第２センサを選択する第２セレクタと、
を備える装置で達成することを特徴とする装置。
【請求項７４】
請求項７３に記載の装置において、
前記流体粒子の前記位置を、ソルベントスパイクを検出することにより決定する手段を追加的に備えることを特徴とする装置。
【請求項７５】
請求項７３に記載の装置において、
前記流体粒子が前記第１センサの近傍にある時間中に追加の流体粒子に関する情報を感知する複数の第２センサを追加的に備えることを特徴とする装置。
【請求項７６】
請求項７５に記載の装置において、
複数の前記第２センサの数量を前もって決定する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項７７】
請求項７５に記載の装置において、
複数の第２センサから感知された情報を、クロマトグラムに組み立てる手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項７８】
請求項７１の装置において、
複数の前記センサは、フォトセルセンサであることを特徴とする装置。
【請求項７９】
複数の固定センサを用いることにより、キャピラリー分離方式における信号の質を改善するための装置であって、
（ａ）複数の前記固定センサの近傍の溶液の流れを停止させる手段と、
（ｂ）複数の前記固定センサのうちの少なくともいくつかにより前記溶液に関する情報を感知するセンサと、
（ｃ）複数の前記固定センサのうちの少なくともいくつかのそれぞれからの信号に、積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて演算を行って、複数の個別の前記信号のうちのどれよりも信号対ノイズ比が高い信号を生成する少なくとも１つの計算ユニットと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項８０】
請求項７９に記載の装置において、
前記溶液の流れの適切な停止ポイントの決定は、
（ａ）前記溶液内のソルベントスパイクを検出する手段と、
（ｂ）前記ソルベントスパイクが流れるにつれて、これを追跡する手段と、
（ｃ）所定のフォトセルセンサにて、前記ソルベントスパイクを停止する手段と、
のステップを含むことを特徴とする装置。
【請求項８１】
請求項７９に記載の装置において、
複数の前記センサのうちの少なくともいくつかとして、使用される所定の数量のセンサを決定する手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項８２】
請求項７９に記載の装置において、
演算された前記信号を、クロマトグラムに組み立てる手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項８３】
請求項７９に記載の装置において、
複数の前記センサは、フォトセルセンサであることを特徴とする装置。
【請求項８４】
化学分離方式における第１信号の質を改善するための方法であって、
（ａ）第1信号を複数のセグメントに分割するステップと、
（ｂ）複数の前記セグメントのそれぞれにおいて、積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて信号に演算を行うステップと、
（ｃ）複数の前記セグメントからの前記演算の結果を、よりノイズが少ない第２の信号へと連結するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８５】
請求項８４に記載の方法において、
前記第１信号は、連続分離処理からの連続信号であることを特徴とする方法。
【請求項８６】
請求項８４に記載の方法において、
前記第２信号をフィルタリングするステップを追加的に含むことを特徴とする方法。
【請求項８７】
請求項８５に記載の方法において、
前記第２信号をフィルタリングするステップを追加的に含むことを特徴とする方法。
【請求項８８】
請求項８６に記載の方法において、
前記フィルタリングは、アナログフィルタで行われることを特徴とする方法。
【請求項８９】
請求項８７に記載の方法において、
前記フィルタリングは、アナログフィルタで行われることを特徴とする方法。
【請求項９０】
請求項８６に記載の方法において、
前記フィルタリングは、デジタルフィルタで行われることを特徴とする方法。
【請求項９１】
請求項８７に記載の方法において、
前記フィルタリングは、デジタルフィルタで行われることを特徴とする方法。
【請求項９２】
請求項８６に記載の方法において、
前記フィルタリングは、前記信号セグメントの１つの時間または周波数に関連するノイズまたはエラーに時間または周波数が一致するノイズまたはエラーを減衰させる特性を有するローパスアナログフィルタを含むことを特徴とする方法。
【請求項９３】
請求項８７に記載の方法において、
前記フィルタリングは、前記信号セグメントの１つの時間または周波数に関連するノイズまたはエラーに時間または周波数が一致するノイズまたはエラーを減衰させる特性を有するローパスアナログフィルタを含むことを特徴とする方法。
【請求項９４】
請求項８５に記載の方法において、
前記第１信号を分割する前記ステップは、前記第１信号を、それぞれ流れが等しい少なくとも１０のセグメントに分割することを含むことを特徴とする方法。
【請求項９５】
請求項８６に記載の方法において、
前記第１信号を分割する前記ステップは、前記第１信号を、それぞれ流れが等しい少なくとも１０のセグメントに分割することを含むことを特徴とする方法。
【請求項９６】
請求項８５に記載の方法において、
前記第１信号を分割する前記ステップは、前記第１信号を、それぞれ容量が等しい少なくとも１０のセグメントに分割することを含むことを特徴とする方法。
【請求項９７】
請求項８６に記載の方法において、
前記第１信号を分割する前記ステップは、前記第１信号を、それぞれ容量が等しい少なくとも１０のセグメントに分割することを含むことを特徴とする方法。
【請求項９８】
請求項８４に記載の方法において、
前記セグメントは重複することを特徴とする方法。
【請求項９９】
請求項９８に記載の方法において、
前記第１信号は、離散信号であり、前記方法は、
（ａ）前記第１信号の所定数の連続するポイントを選択するステップであって、所定数の前記ポイントは、時系列を考慮した第１および最終ポイントを含むステップと、
（ｂ）積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて、連続する前記ポイントの値を演算するステップと、
（ｃ）次の所定数の連続するポイントを選択するステップであって、前記ポイントの前のセットで用いられた前記第１ポイントは用いられないステップと、
（ｄ）積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて、連続する前記ポイントの値を演算するステップと、
（ｅ）これらのステップを、前記第１信号のすべてのポイントが演算に含まれるまで繰り返すステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１００】
化学分離方式における第１信号の質を改善するための装置であって、
（ａ）前記第1信号を複数のセグメントに分割する分割器と、
（ｂ）複数の前記セグメントのそれぞれにおいて、積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて信号に演算を行うコンピュータと、
（ｃ）複数の前記セグメントからの前記演算の結果を、よりノイズが少ない第２の信号へと連結する連結器と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１０１】
請求項１００に記載の装置において、
前記第１信号は、連続分離処理からの連続信号であることを特徴とする装置。
【請求項１０２】
請求項１００に記載の装置において、
前記第２信号をフィルタするフィルタを追加的に備えることを特徴とする装置。
【請求項１０３】
請求項１０１に記載の装置において、
前記第２信号をフィルタするフィルタを追加的に備えることを特徴とする装置。
【請求項１０４】
請求項１０２に記載の装置において、
前記フィルタはアナログフィルタであることを特徴とする装置。
【請求項１０５】
請求項１０３に記載の装置において、
前記フィルタはアナログフィルタであることを特徴とする装置。
【請求項１０６】
請求項１０２に記載の装置において、
前記フィルタはデジタルフィルタであることを特徴とする装置。
【請求項１０７】
請求項１０３に記載の装置において、
前記フィルタはデジタルフィルタであることを特徴とする装置。
【請求項１０８】
請求項１０２に記載の装置において、
前記フィルタは、前記信号セグメントの１つの時間または周波数に関連するノイズまたはエラーに時間または周波数が一致するノイズまたはエラーを減衰させる特性を有するローパスアナログフィルタを含むことを特徴とする装置。
【請求項１０９】
請求項１０３に記載の装置において、
前記フィルタは、前記信号セグメントの１つの時間または周波数に関連するノイズまたはエラーに時間または周波数が一致するノイズまたはエラーを減衰させる特性を有するローパスアナログフィルタを含むことを特徴とする装置。
【請求項１１０】
請求項１０１に記載の装置において、
前記第１信号を分割する前記信号分割器は、前記第１信号を、それぞれ流れが等しい少なくとも１０のセグメントに分割する手段を備えることを特徴とする装置。
【請求項１１１】
請求項１０２に記載の装置において、
前記第１信号を分割する前記信号分割器は、前記第１信号を、それぞれ流れが等しい少なくとも１０のセグメントに分割する手段を備えることを特徴とする装置。
【請求項１１２】
請求項１０１に記載の装置において、
前記第１信号を分割する前記信号分割器は、前記第１信号を、それぞれ容量が等しい少なくとも１０のセグメントに分割する手段を備えることを特徴とする装置。
【請求項１１３】
請求項１０２に記載の装置において、
前記第１信号を分割する前記信号分割器は、前記第１信号を、それぞれ容量が等しい少なくとも１０のセグメントに分割する手段を備えることを特徴とする装置。
【請求項１１４】
請求項１００に記載の装置において、
前記セグメントは重複することを特徴とする装置。
【請求項１１５】
請求項１１４に記載の装置において、
前記第１信号は、離散信号であり、前記装置は、
（ａ）前記第１信号の所定数の連続するポイントを選択する手段であって、所定数の前記ポイントは、時系列を考慮した第１および最終ポイントを含む手段と、
（ｂ）積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて、連続する前記ポイントの値を演算するコンピュータと、
（ｃ）次の所定数の連続するポイントを選択する手段であって、前記ポイントの前のセットで用いられた前記第１ポイントは用いられない手段と、
（ｄ）積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて、連続する前記ポイントの値を演算するコンピュータと、
（ｅ）これらのステップを、前記第１信号のすべてのポイントが演算に含まれるまで繰り返す手段と、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１１６】
複数のセンサを用いることにより、流体ベースの分離方式における信号の質を改善するための方法であって、前記センサは毛管および三方弁に関連して固定されており、前記方法は、
（ａ）複数の前記固定センサの近傍にある前記毛管内の流体溶液を、前記三方弁の排出口に前記流体溶液を方向転換することにより停止させ、
（ｂ）複数の前記固定センサのうちの少なくともいくつかにより前記溶液に関する情報を感知し、
（ｃ）複数の前記固定センサのうちの少なくともいくつかのそれぞれからの信号に、積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて演算を行って、複数の個別の前記信号のうちのどれよりも信号対ノイズ比が高い信号を生成し、
（ｄ）高い信号対ノイズ比を有する前記信号を用いて、クロマトグラムを生成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項１１７】
請求項１１６に記載の方法において、
前記流体溶液を停止させる前記ステップは、
（ａ）前記溶液内の先端インジケータが所定フォトセルセンサの近傍に位置する際に、この先端インジケータを検出するステップと、
（ｂ）前記先端インジケータが所定のフォトセルセンサの近傍で検出された場合に、前記流体溶液を前記三方弁の前記排出口へ方向転換させるステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１８】
請求項１１７に記載の方法において、
前記先端インジケータは、ソルベントスパイクであることを特徴とする方法。
【請求項１１９】
請求項１１７に記載の方法において、
前記先端インジケータは、前記流体溶液の残りと比べて著しく異なる光学特性を有する流体のプラグであることを特徴とする方法。
【請求項１２０】
請求項１１６に記載の方法において、
複数の前記センサのうちの少なくともいくつかとして、所定の数のセンサを用いることを特徴とする方法。
【請求項１２１】
請求項１１６に記載の方法において、
演算された前記信号を、クロマトグラムに組み立てることを特徴とする方法。
【請求項１２２】
請求項１１６に記載の方法において、
複数の前記センサは、フォトセルセンサであることを特徴とする方法。
【請求項１２３】
請求項１１６に記載の方法において、
前記流体溶液が前記三方弁の前記排出口に方向転換されると、前記流体溶液の圧力を開放し、前記圧力が完全に解放されると、前記流体溶液の流れが停止することを特徴とする方法。
【請求項１２４】
複数のセンサの近傍にて流体が流れる毛管を用いることにより、キャピラリー分離方式における信号の質を改善するための装置であって、前記センサは前記毛管に関連して固定されており、前記装置は、
（ａ）前記毛管および排出口に操作可能に接続された口を備える三方弁であって、溶液の流れを前記三方弁の排出口へ方向転換させるための三方弁と、
（ｂ）前記溶液に関する光学情報を、少なくともいくつかの複数の前記固定センサによって感知するためのセンサと、
（ｃ）複数の前記固定センサのうちの少なくともいくつかのそれぞれからの信号に、積算、合計、および統計的な相関付けから成る群から選択された演算を用いて演算を行って、複数の個別の前記信号のうちのどれよりも信号対ノイズ比が高い信号を生成する少なくとも１つの計算ユニットと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項１２５】
請求項１２４に記載の装置において、
（ａ）前記溶液内の先端インジケータと、
（ｂ）前記先端インジケータを所定のポイントにて検出するための少なくとも１つのセンサと、
を備えた、前記溶液の前記流れの適切な停止ポイントを決定するための装置を追加的に備えることを特徴とする装置。
【請求項１２６】
請求項１２５に記載の装置において、
前記先端インジケータは、ソルベントスパイクを含むことを特徴とする装置。
【請求項１２７】
請求項１２５に記載の装置において、
前記先端インジケータは、前記溶液の残りよりも著しく異なる光学特性を有する流体のプラグを含むことを特徴とする装置。
【請求項１２８】
請求項１２４に記載の装置において、
演算された前記信号を、クロマトグラムに組み立てる手段を含むことを特徴とする装置。
【請求項１２９】
請求項１２４に記載の装置において、
複数の前記センサは、フォトセルセンサを含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、キャピラリー高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）、キャピラリー電気泳動（ＣＥ）、またはキャピラリー電気浸透クロマトグラフィー（ＣＥＣ）で用いられるフォトセルから受信される信号の信号対ノイズ比を高める方法および装置に関する。例えば、キャピラリーＨＰＬＣでは、毛管がクロマトグラフィックカラムとして機能する。毛管が開管である場合、その内径は１０μｍ（検出器感度）〜１００μｍ（検出器容積）とすることができる。充填された毛管カラムは、類似した容積限度を有する。
【０００２】
更に詳細には、本発明は、複数のフォトセルを使用する。一実施形態においては、フォトセルを使用して、静止した流体のソルベントスパイク（吸光度スパイクまたは屈折率スパイク）を検出する。他の実施形態においては、ソルベントスパイクがフォトセルの直線配列を通過する際に、これを正確に追跡することにより、フォトセルのセットが、流体の同一の粒子を通して光を受ける。いずれの場合も、すべてのフォトセルにより生成された信号を経時的に合計または積算して、信号対ノイズ比を高める。更に他の実施形態においては、ノイズを含む信号をセグメントに分割する。各セグメント内で、信号を合計または積算する。本発明は、ＨＰＬＣ、ＣＥ、およびＣＥＣに適用される。本明細書におけるキャピラリークロマトグラフィーまたはキャピラリーＨＰＬＣに関する言及は、ＣＥＣおよびＣＥに対しても適用することができる。請求項およびその他の箇所における「ソルベントスパイク」は、吸光度スパイクおよび屈折率スパイクの両方に関わるものを含む。
【０００３】
本発明は、ＨＰＬＣ、ＣＥ、およびＣＥＣに適用可能であるため、以下、これら３つを集合的に「キャピラリー分離方式」と呼ぶことにする。用語「分離方式」は、上述のすべての方式に加え、小さい容積のカラムとともに使用されるものを包含する。
【背景技術】
【０００４】
高速液体クロマトグラフィーを用いて溶質と溶媒の混合の成分およびその濃度を識別するために、光を溶液に通過させる。反射も吸収もされなかった光は、フォトセルに衝突し、そこで光の強度が電気信号に変換される。フォトセルに当たる光の強度は、溶液内の特定の溶質の濃度に関係する。このシステムの感度は、サンプルを通過する光の光路長に比例する。溶液が毛管に含まれていることを想起されたい。しかしながら、光路長を「通常の方法で」増加させると、光路に沿ったポアズイユの流れ配分、あるいは、さらに悪いことには、分離、再循環、またはらせん経路を伴う流れにより、ピークの拡張や「ぼかし」に関連する問題を生じさせる。
【０００５】
信号内のノイズ源としては、光源、熱運動、および溶液の流れの乱れが挙げられる。単一の固定されたフォトセルにより生成される信号の信号対ノイズ比は、低すぎるため有益とはいえない。信号が極度に低く、ノイズレベルが、より大きな直径（例えば、内径４．７ｍｍ）のクロマトグラフィックフローシステムでのノイズレベルと同じほどに高いため、信号内のピークを拾い出すのは、困難あるいは不可能となる。約２の信号対ノイズ比が、容認できる最低の低さとみなされる。この難点を克服するために、光源およびフォトセルを、溶質が流れている毛管に沿って移動させること、あるいは、毛管を移動させて、光源およびセンサを通過させることが可能である。光源およびフォトセルと比較した毛管の移動の相対速度は、（流体の断面の、任意の極微に薄い一片における）流体の最大速度に等しい。この目的は、流れの中心線速度で移動する流体の特定粒子の「サイン」を生成することである。このアプローチは、検出器と毛管の相対位置を、観測されるピークに正確に相関付ける必要があるなどの欠点を有する。移動する部品や、フラッシュランプから特別にトリガされ二次的に検出されるフラッシュなどの必要性により、装置が複雑化し、故障の可能性が高くなる。
【０００６】
Ｒ．Ｅ．マッキーン（Ｒ．Ｅ．ＭｃＫｅａｎ）は、マサチューセッツ大学博士論文「フローインジェクション分析および高速液体クロマトグラフィーにおける相互相関による信号対ノイズ比の改善（Improving the Signal-to-Noise Ratio by Cross Correlation in Flow Injection Analysis and High Performance Liquid Chromatography）」（１９９０）において、高速液体クロマトグラフィーにおける信号対ノイズ比を減少させる方法を明らかにした。彼のアプローチは、高濃度の溶質を有する人工的なセッティングにおいて、クリーンな（比較的にノイズのない）信号を生成するものであった。このクリーンな信号は、次いで、通常のセッティングで生成されたノイズを含む信号と相互相関される。このアプローチは成功を収めたが、溶質が未知である場合に、どのようにしてクリーンな信号を生成するのか、という問題を提起した。また、マッキーンは、１９８０年代後期のクロマトグラフィー機器を用いていた。
【０００７】
マッキーンは、複数の信号の全体的な平均化による信号対ノイズ比の改善を論じている。しかしながら、マッキーンは、複数のセンサの使用を提案しておらず、また、高速液体クロマトグラフィーに対しては、平均化のアプローチは「時間がかかる」ことを述べているが、これはおそらく、複数の同一サンプルを移動させて単一のセンサを通過させる必要があるためである。マッキーンには、その研究が自らの相互相関方法に焦点を置いていることから、完全なクロマトグラムにおいて信号を合計または平均することに対し、複合センサを利用する動機が起きなかったのである。
【０００８】
単一の検出器を使用して毛管上の複数の位置にて信号を取得する、他の新規なアプローチが、米国特許第５，１１４，５５１号において、イェルタン（Ｈｊｅｒｔｅｎ）によって提案された。これは、毛管を周りでループさせ、光源およびセンサ位置まで戻すことにより行われる。この方法では、得ることが可能なクロマトグラムの数が限られていることから、実現される信号対ノイズ比の改善は、比較的小さい。この発明の一実施形態においては、毛管の新しい部分を光源とセンサの間で移動させるために、毛管を横方向に移動させる。これは不要な複雑化であって、故障の可能性のある制御回路および移動部品を必要とする。流れについても、ルーピングまたは毛管の移動によって、好ましく増加されていない。
【０００９】
したがって、キャピラリー高圧液体クロマトグラフィーにおけるフォトセルにより生成される信号の信号対ノイズ比を、移動部品を用いずに、顕著に改善する方法の必要性が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、高圧液体クロマトグラフィーにおいて、実質的にクリーンな信号を生成することが可能な方法および装置を提供することである。本発明の他の目的は、前述の目的を、移動部品を使用せずに実施することである。これらの目的の一部として、本発明の目的は、ソルベントスパイクまたは不透明流体プラグなどの先端インジケータが毛管に沿って流れる際に、この先端インジケータを正確に追跡することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
キャピラリー分離方式、ＨＰＬＣ、ＣＥ、または、ＣＥＣ、のいずれかで生成されるクロマトグラフの感度は、サンプルを通過する光線の光路長に正比例することが周知である。この光路長を増加させる間接的な方法は、溶液の同一の粒子のクロマトグラフを繰り返し得ることである。単色の光線源とセンサフォトセルの直線配列が、ポリッシュドクオーツの毛管と並列に配列される。ソルベントスパイクが直面した第１フォトセルのいくつかを用いて、先端インジケータの位置を正確に特定し、流体粒子を明確に識別する。先端インジケータは、溶液とは顕著に異なる光学特性を有するソルベントスパイクまたは流体のプラグとすることができ、射出体積とほぼ同じ大きさの、比較的に大きな流体粒子である。射出ソルベントが、射出と同じ時間および位置において、溶出ソルベントの屈折率とは異なる屈折率を有する場合、ソルベントスパイクが発生する。スキャンする管は円筒であるため、ソルベントスパイク（屈折率スパイク）がそばを通過する際、各フォトセルから見える光は急激に変化する。ソルベントスパイクは、通常、より高く、最初に到達するという点で、吸高度（クロマトグラフィック）信号と異なる。したがって、ソルベントスパイクは、いずれかのフォトセル位置に位置するか、そこを通過する際に、容易に検出される。ＣＥまたはＣＥＣ、および時にはキャピラリーＨＰＬＣに関わる適用では、ソルベントスパイクは、保持されない、あるいは先端のＵＶ吸収標準ピークにより置換することができる。これは、サンプルに加えられる選択された吸光度標準物質を含めることで達成される。本発明の第１の実施形態においては、溶液の流れは、毛管内で、先端インジケータが既知のフォトセルに向けられた瞬間に停止される。流れの停止は、三方弁を用いて達成される。先端インジケータが所定のフォトセル、例えば１０００番目のフォトセルに位置した瞬間に、三方弁が作動して、溶液を排出口へ方向転換し、毛管内の溶液を圧力から解放する。溶液は、圧力が解放されるまで毛管内を流れ続ける。毛管内の溶液がいったん静止すると、直線配列のフォトセルセンサを用いて溶液がスキャンされ、特定のサンプルのクロマトグラフを得る。各フォトセルは、繰り返しスキャンされ、このスキャンを合計、平均、または統計的に相関付けさせるか、あるいは、スキャンを経時的に得て積算を行う。
【００１２】
本発明の第２の実施形態においては、溶液は通常通りに流れ、溶液内のソルベントスパイクが、直線配列の一連のフォトセルによってスキャンされることにより、正確に追跡される。各フォトセルからの信号は、流体の同一の粒子が関連する光線を通過するにつれ、合計または統計的に相関付けされる。溶液の同一の粒子がテストされるので、信号内の関連情報は、各測定値に対して同一である。複数の測定値を得るこの方法には、ノイズを相関付けるべきではない。信号がＮの因数で強化（Ｎは、特定の流体粒子のスキャンに用いられるフォトセルセンサの数）され、一方で、ノイズが平方根Ｎ（√Ｎ）（仮定ホワイトノイズ）の因数のみで強化されるので、結果としての合計（または平均、または統計的な相関付け）は、改善した信号対ノイズ比を有する。
【００１３】
本発明の第３の実施形態を、以下に説明する。各セグメントが流体容積または流れに基づいた所定の大きさを有するセグメントに、クロマトグラム信号を分割することができる。合計のグループ数は、１０またはそれ以上である。各セグメント内で、信号セグメントが合計、積算、または統計的に相関付けされる。次いで、結果としてのすべてのセグメントに対する信号または値を連結し、元よりも少ないノイズを有する合計信号を生成する。本実施形態は、クロマトグラムなどの連続分離技術における使用に、特に適合される。しかしながら、本実施形態は、このような連続分離技術に限定されず、また、複数のセンサの使用にさえも限定されない。任意のアナログまたはデジタル信号に対し、上に指定したような演算を行うことができる。この第３の実施形態のセグメントは、重複しても、しなくてもよい。
【００１４】
本発明の特徴であると確信される新規の機能は、更なる目的および利点と共に、編成および作業の方法の両方に関し、本発明の好適な実施形態を例として示す添付図面との関連において考察される以下の説明によって、より良く理解されるであろう。しかしながら、図面は例示および説明のみを目的とし、本発明の限定の定義を意図するものではない、と明白に理解されるものとする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１において、本発明の装置の概略を示す。１つの均一な単色光源（または複数の光源）１００が、ポリッシュドクォーツの毛管１１０の一方の側に並んでいる。反対側（毛管１１０の他方の側）には、フォトセルセンサ１２０の直線配列がある。（図１では、１２の個別のフォトセルセンサ１４１〜１５２のみを示しているが、実際にはより多くの個別のフォトセルセンサ１４１〜１５２が用いられる。）光源１００から放射される光のいくつかは、毛管１１０および毛管を通して流れる溶液に反射される。光のいくつかは、溶液に吸収される。反射も吸収もされなかった光は、毛管１１０および毛管を通して流れる溶液を通過する。各フォトセルセンサ１４１〜１５２は、これに衝突する光の光強度に関する信号を生成する。識別される溶液の成分の特性は、吸収される光の量である。
【００１６】
対象となる信号は、１つの期間にわたる信号である。流体粒子１３０は、素性が固定された流体の小塊として定義される。溶液の流体粒子１３０がフォトセル１４１〜１５２でスキャンされ、流体粒子１３０を通過しフォトセルセンサ１４１〜１５２に衝突する光に基づいて信号が記録される。
【００１７】
本発明の第１の実施形態においては、スキャニングステップが実行される際、流体は静止している。したがって、所与のフォトセル１４１〜１５２が、単一の流体粒子１３０のデータを記録する。記録されたデータは、各個別フォトセル１４１〜１５２の経時的に連続する信号の積算、あるいは経時的に連続して得たフォトセル１４１〜１５２の一連の信号の合計、平均、または統計的な相関とすることができる。測定値が連続的に得られた場合、測定値が得られた周波数は、任意の顕著な高周波ノイズの周波数よりも大きくなければならない。測定値を得た合計時間は、任意の顕著な低周波ノイズよりも数倍大きくなければならない。この合計時間は、およそ１０〜２０秒となり、ほとんどの場合、１分よりも短いことが好ましい。
【００１８】
各フォトセル１４１〜１５２から測定値が得られた後、積算、平均、または相関付けされた信号が連結され、元の信号よりも大きい信号対ノイズ比を有する新たな信号となる。
【００１９】
流れを止めるために、毛管１１０の入口に三方弁１６０が設けられる。当該の溶液よりも顕著に異なる光特性を有するソルベントスパイクまたは流体プラグ（例えば、不透明流体プラグ）等の、クロマトグラフサンプルの先端のインジケータ１５５が、そのフォトセル１４１〜１５２へのサインにより追跡される。先端インジケータ１５５が所定のフォトセル１４１〜１５２、例えば１０００番目のフォトセルに達すると、入口１７０にて三方弁１６０に流入する溶液の方向が、三方弁によって入口排出口１８０へと変えられる。流体は有限の体積弾性係数を有するため、毛管１１０内の圧力が解放されることで停止するまで流れ続ける。したがって、先端インジケータは、１０００番目のフォトセルを越えて移動する場合がある。サンプルのいくらかが、出口排出口１９０にて毛管１１０から流出する場合もある。圧力が解放されると、流れが停止する。
【００２０】
本発明の第２の実施形態においては、同一の流体１３０の粒子が各フォトセルセンサ１４１〜１５２を順番に通過して移動する。流体粒子１３０の速度は、以下のように決定される。ソルベントスパイクの位置は、ソルベントスパイクが直面する最初のフォトセルセンサ１４１〜１５２を用いて検出される。例えば、２０４８のフォトセルセンサの配列１２０における１０００のフォトセルセンサ１４１〜１５２を使用して、ソルベントスパイクを検出することができる。ソルベントスパイクは、射出容量とほぼ同じ大きさの流体粒子であることが知られている。ソルベントスパイクは、射出と同一の時間及び位置において、射出されるソルベントが、溶出するソルベントの屈折率とは異なる屈折率を有する場合に形成される。各フォトセルセンサ１４１〜１５２により検出される光は、ソルベントスパイク（屈折率スパイク）が光源１００とフォトセルセンサ１４１〜１５２の間を通過する際に、急激に変化する。ソルベントスパイクがスキャンされる際にフォトセルセンサ１４１〜１５２により生成される信号が、吸光度（クロマトグラフィック）信号と異なるのは、ソルベントスパイクによる信号の方が通常は高く、他のピークよりも先に到着するという点である。前記スパイクは、吸光度スパイクとしてもよい。一度スパイクが検出されると、小数の追加フォトセルセンサ１４１〜１５２を用いて、例えば、１０００番目のフォトセルセンサから１００５番目のフォトセルセンサへとスパイクが通過する際に、その速度が決定される。単位時間当たりのフォトセルセンサであるこの速度は、所定の因数、例えば１００１で乗算され、スキャニング速度が、再び単位時間当たりのフォトセルで得られる。
【００２１】
このスキャニング速度を用いて、所定の係数（例えば１００１）と等しい数のフォトセルセンサ１４１〜１５２がスキャンされる。上の例を用いると、６番目から１００６番目のフォトセルセンサがスキャンされる。このスキャンの終わりに、ソルベントスパイクは、フォトセルセンサスキャンから得られたデータを用いて、再度、位置が突き止められる。ソルベントスパイクは、データが得られた最後のフォトセルセンサの位置にあるはずである。我々の例によれば、ソルベントスパイクは、１００６番目のフォトセルセンサの場所に位置するはずである。ソルベントスパイクが、正しいセンサの位置にない場合、新たなデータからソルベントスパイク速度が再計算され、新たなスキャニング速度が計算されて、フォトセルセンサ１４１〜１５２の正しいバンクを用いて処理が繰り返される。我々の例では、次のステップのための、フォトセルセンサ１４１〜１５２の新たな正しいバンクは、７番目から１００７番目のフォトセルセンサである。
【００２２】
図２および図３は、スキャンされる際に溶質が静止している、第１の好適な実施形態のためのフロー図を表わしている。最初に、溶質を毛管１１０に注入する。ソルベントスパイク、または、溶液とは異なる光質を有する流体のプラグ等の、他の先端インジケータ１５５の位置を、溶質が上述と同様の方法で流れるにつれて検出する（２００）。ソルベントスパイクが、所定のフォトセルセンサ１４１〜１５２、例えば１０２４のフォトセルセンサの配列１２０における１０００番目に到着すると、ポンプを停止する、またはバルブを閉じる、あるいは三方弁１６０により流れの方向を入口排出口１８０へと変えることにより、溶質の流れを停止させる（２１０）。溶質が静止し、ソルベントスパイクが既知のフォトセルセンサ１４１〜１５２の位置にある状態で、配列１２０におけるすべてのフォトセルセンサ１４１〜１５２、または、フォトセル配列１２０の所定のサブセットを、すべての顕著な低周波ノイズを抑制するのに十分な所定の期間にわたり連続してスキャンする（２２０）（図２）。この連続スキャンの結果を、荷電蓄積容量が十分にある場合はフォトセルセンサ１４１〜１５２において、または、各フォトセルセンサ１４１〜１５２用の個別の積算器において積算する（２３０）。結果としての情報は、信号を得たフォトセル番号である独立変数（横座標）の、毛管１１０を通過する光のプロットである（図７を参照されたい）。この横座標は、望まれる場合には、毛管１１０に沿った位置ｘに容易に変換することができる。
【００２３】
図３においては、図２に示したものと同一のアプローチが取られている。連続スキャン２２０の代わりに、スキャンを繰り返し取り（３２０）、次に合計、平均、または統計的に相関付けして（３３０）、減少ノイズ信号を生成する。これらの連続する測定値を得た周波数は、著しい高周波ノイズを抑制するために十分に高くなければならない。連続する測定値を得た合計時間は、著しい低周波ノイズを抑制するために十分な時間でなくてはならない。
【００２４】
データのスキャニング、計算、および保存処理を、図４に表わす。１２のフォトセルセンサ１４１〜１５２を有する直線のフォトセルセンサ配列１２０を、上部に示す。フォトセルセンサ１４１の左およびフォトセルセンサ１５２の右に示された省略符号は、より多くのフォトセルセンサがあり得ることを示している。
【００２５】
各フォトセルセンサからの信号が、処理ブロック４４０〜４５３のセットに供給される。これらの処理ブロック４４０〜４５３は、アナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）変換器、および積算、合計、または統計的な相関付けの機能を含んでもよい。処理ブロック４４０〜４５３は、各フォトセルセンサの荷電蓄積容量がこのタスクに対して十分であれば、フォトセル自体に固有のものとしてもよく、あるいは、アナログまたはデジタルモードでの動作を実行する個別のユニットとしてもよい。最終的に、図示されたプロット４７０で示されるように、結果としての処理されたデータをクロマトグラムに編成する。
【００２６】
図５において、スキャンの代表的なプロットを示す。このプロットは、１０２４のフォトセルから得た静止した溶液のノイズのない信号を示している。ここでは、４つのピークまたはスパイクが示されている。横座標は、１〜１０２４のフォトセルセンサ番号であり、一方で縦座標は、光起電力センサから増幅された信号を、ボルトで表わしている。
【００２７】
図６において、ノイズのない信号にホワイトノイズを重ねた結果の、ノイズを含む信号が示されている。ホワイトノイズは、３ボルトの最大振幅を持つ。ノイズのせいで、クリーンな信号が識別できなくなっている。
【００２８】
図７において、図６に示したようなノイズを含む１００の信号を、積算の時間を割り切り、または算術的に平均し、または統計的に相関付けして積算している。プロット４７０で容易に理解できるように、平均化ステップにより、ノイズに帰属する信号の相対的な割合は、大きく減少している。
【００２９】
本発明の第２の実施形態のフロー図を、図８に示す。いったんソルベントスパイクが検出されると（２００）、その速度Ｖｓｓを、上の例で用いられたように、フォトセルセンサｍ、例えば１００５番目のフォトセルセンサ、において推定する（８００）。次いで、ｎ（上の例ではｎ＝１００１）のフォトセルセンサを、スキャンが終わる際にソルベントスパイクがフォトセルセンサｍ＋１に達するように、ｍ＋１「後ろ」（上流）から速度Ｖｓｒでスキャンする（８１０）。スキャニング速度は、ＶｓｒとＶｓｓの両方を単位時間当たりのフォトセルとした、Ｖｓｒ＝ｎＶｓｓとして計算される。
【００３０】
前述のスキャン（８１０）の後、ソルベントスパイクの位置が再び検出され（８２０）、実際にフォトセルセンサｍ＋１に到達し、かつそれ以上進んでいない、ということが最終的に確認される。ソルベントスパイクの位置をフォトセルセンサｍ＋１と比較する前に、ｍの値を、１（１．０）ずつ増加させ（８３０）、この新たなｍの値を、フォトセルセンサ１４１〜１５２の合計数Ｎ（上の例では２０４８）に対してテストして（８４０）、最後のフォトセルセンサに直面したときに処理を終了させる。この時点でｍ≦Ｎである場合、ソルベントスパイクの位置を、フォトセルセンサｍの位置と比較する（８５０）。ソルベントスパイクがフォトセルセンサｍの位置にある場合、同一の推定ソルベントスパイク速度を使用し、処理を繰り返して、新たなフォトセルセンサｍ＋１を含みそこから上流へ、ｎのフォトセルセンサをスキャンする（８１０）。ソルベントスパイクがフォトセルセンサｍの位置にない場合、前述のような処理の残りを繰り返す前に、新たなソルベントスパイク速度を推定する（８００）。
【００３１】
流れる溶液の測定を行う本実施形態のフォトセルセンサ１４１〜１５２を、図９に再度示す。各直線配列１２０の端の省略符号は、図示されたものよりも多くのフォトセルセンサが存在し得ることを示している。フォトセルセンサ１４１〜１５２からのアナログ信号が、Ａ／Ｄ変換器９００においてデジタル信号に変換される。ｎフォトセルセンサの前部が、流れとともに移動するようにシフトされ、各スキャンではｎフォトセルセンサのみが読み取られるので、１番目から最後までのデジタル信号を、メモリ位置９４１〜９５２の１番目から最後までに保存させるだけでよい。それ以上のシフティングは必要でない。
【００３２】
プロット９７０で示すように、信号は、メモリ位置９４１〜９５２から、クロマトグラムを生成する計算機能９１０によって、各フォトセルセンサ１４１〜１５２の信号の積算、合計、または統計的な相関付けが行われ、処理される。
【００３３】
本発明の第２の実施形態により生成されるクロマトグラムを、図１０に示す。図１０は、４つのピークを有するクリーン（ノイズレス）なＨＰＬＣを表わしている。横座標を、各スキャンで用いられるｎフォトセルセンサのフォトセル番号とすることもできるが、横座標は秒で表した時間とすることが理論的である。縦座標は、再び、光起電力センサから増幅される信号を、ボルトで表わしている。
【００３４】
図１０に示したものと同じ信号であるクリーン信号に模擬ノイズを重ねて、図１１に再プロットしている。ホワイトノイズは、３ボルトの最大振幅を持つ。ノイズのせいで、クリーンな信号が識別できなくなっている。
【００３５】
分析の次のステップを、図１２のプロット９７０で示している。ここでは、ノイズを含む１００の信号と、図１０に示すものと同一のクリーンな内容、および、異なるノイズ（すべて、３ボルトの最大振幅を有する）を平均した。図１２と図１１を比較すると、改善が容易に見て取れる。１００の測定値のみを用いたにもかかわらず（実際には、より多くの測定値が使用可能）、改善が明らかとなっている。もっとも小さい最後のピーク（図１０の５１５秒のあたりを参照されたい）さえも、ノイズから分離することができる。信号は、合計または統計的に相関付けてもよい。
【００３６】
本発明の第３の実施形態を、図１３〜図１７に示す。図１３においては、ノイズを含む信号が示されている。破線は、ノイズを含む信号が、どのようにセグメント１３００に細分されるかを表わしている。各セグメント内の信号は、平均、積算、または統計的に相関付けされている。その結果を、図１４で示すように、ノイズの少ない新たな信号に再結合している。この処理は図１５において記号的に図解されており、矢印は、上部のノイズを含む信号から、下部の区分的な平均、積算、または統計的に相関付けされた信号への情報の流れを示している。
【００３７】
この第３の実施形態のフロー図を、図１６に示す。アナログ信号またはデジタル信号のいずれかとすることができる、単一のセンサまたは複数のセンサからのノイズを含む信号１６００が、信号分割器１６１０により複数のセグメントに分割される。１０のこのようなセグメントが、図１６に示されているが、これは最低限とみなされる。各セグメントは、合計、積算、または統計的な相関付けとすることができる個別の演算１６２０を通過する。結果として生じる信号は、連結関数１６３０において連結され、よりノイズの少ない信号へと再生成される。連結された信号は、任意に、フィルタ１６４０を通してもよい。適切なフィルタ１６４０は、ローパスフィルタである。アナログ信号には、アナログフィルタが用いられる、一方で離散信号には、デジタル信号が用いられる。フィルタ１６４０は、信号分割器１６１０からの信号セグメントの１つの時間または周波数に関連したノイズに、時間または周波数で一致するノイズを減衰させるという特性を持つ。結果として、任意のフィルタの使用に関わらず、ノイズのある信号１６００よりもクリーンな（ノイズの少ない）信号１６５０となる。
【００３８】
この第３の実施形態のバリエーションでは、第１のノイズを含む信号の各ポイントを、元のポイントの近傍における平均、積算、または統計的な相関付けによって置換する移動平均または他の演算を利用して、よりクリーンな信号を生成する。このアプローチは、離散またはアナログ信号に対しても有効である。図１７は、離散信号のための本実施形態を表している。図１７には、３つのポイントのみが示されており、これらは、再び、合計（または平均）、積算、または統計的な相関付けとすることが可能な演算１６２０のために用いられる。現実には、これより多くのポイントが使用される。最も上の信号は、ノイズを含む信号を表わす。より低くてクリーンな信号の各ポイントは、ノイズを含む信号の複数のポイントまたは領域に演算１６２０を行った結果である。より低くてクリーンな信号の各ポイントは、クリーンな信号ポイントの近傍のポイントを決定するためにも用いられる、ノイズを含む信号のいくつかのポイントからの情報を含む。このバリエーションは、離散信号に限定されない。
【００３９】
上述の教示に鑑みて、本発明の多くの変更およびバリエーションが可能であることが明白である。任意の数のフォトセルセンサを、直線配列で用いてもよい。フォトセルセンサ配列は、直線である必要はない。したがって、具体的に記述したもの以外でも、添付の請求項の範囲内において、本発明を実施可能であることが理解されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、光源、毛管、およびフォトセルセンサを示す図である。
【図２】図２は、本発明を静止した溶液と共に実施し、連続した測定値を得るステップを表わすフローチャートを示す図である。
【図３】図３は、本発明を静止した溶液と共に実施し、複数の測定値を得るステップを表わすフローチャートを示す図である。
【図４】図４は、スキャン中に溶液が静止している場合に、フォトセルセンサの配列から情報を、どのようにして最終的にクロマトグラムまで送るかを示す図である。
【図５】図５は、１０２４のフォトセルセンサの直線配列により生成される代表的なクリーンな信号を示す図である。
【図６】図６は、１０２４のフォトセルセンサの直線配列により生成される代表的なノイズを含む信号を示す図である。
【図７】図７は、１０２４のフォトセルセンサの直線配列による本発明の方法を用いて生成された、クリーンになった信号を示す図である。
【図８】図８は、本発明を流れる溶液と共に実施するステップを示すフローチャートである。
【図９】図９は、スキャン中に溶液が流れている場合に、フォトセルセンサの配列から情報を、どのようにして最終的にクロマトグラムまで送るかを示す図である。
【図１０】図１０は、フォトセルセンサにより経時的に生成される代表的なクリーンな信号を示す図である。
【図１１】図１１は、フォトセルセンサにより経時的に生成される代表的なノイズを含む信号を示す図である。
【図１２】図１２は、フォトセルセンサにより経時的に生成される代表的なクリーンになった信号を示す図である。
【図１３】図１３は、セクションに細分されたノイズを含む信号を示す図である。
【図１４】図１４は、区分的に平均された信号を示す図である。
【図１５】図１５は、セクションに細分されたノイズを含む信号から区分的に平均された信号への処理を示す図である。
【図１６】図１６は、ノイズを含む信号をよりクリーンな信号に変換するための処理図を示す図である。
【図１７】図１７は、移動平均、積算、または統計的な相関付けによりデノイズされたノイズを含む信号を示す図である。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【外国語明細書】
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