(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
・カラムと、
・前記カラムにガスキャリアを通過させるためのキャリア手段と、
・前記ガスキャリアの中にサンプルのパルスを噴射して、前記サンプルの成分に固有の保持時間に従って、該サンプルと前記ガスキャリアとから成る混合物を前記カラムに通過させるための噴射手段と、
・該保持時間を表す信号を発生するために前記混合物を受け取る検出器手段と、
・前記信号を受信し、該サンプルの成分の保持時間または保持指標を表すインデックスを表すための処理手段と、
を有するクロマトグラフシステムによってクロマトグラフィを実施するための１つまたは複数の特定のパラメータの有効な値を決定する方法において、
前記カラムのカラム寸法と前記保持時間とは数学的関数によって関連づけられており、
前記特定のパラメータは、前記カラムのカラム温度とカラムインレット圧力とカラム寸法の少なくともいずれか１つであり、
当該方法は以下のステップを有する、すなわち、
前記クロマトグラフシステムを、プログラムパラメータによって制御される前記カラムインレット圧力で動作して、前記インデックスを生成するステップと、
データベースにより規定された、前記特定のパラメータがとり得る範囲の値で、前記数学的関数によって、該サンプルの成分の理論的な保持時間または理論的な保持指標を表す理論的なインデックスを計算するステップと、
該理論的なインデックスと、該サンプルの成分の保持時間または保持指標に対するインデックスとの間の差を計算するステップと、
前記両インデックス間の差の最小値を探索し、該最小値が求められた前記特定のパラメータの値を、前記クロマトグラフィシステムによってクロマトグラフィを実施するのに有効な値であると確定するステップとを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロマトグラフシステムの１つ又は複数の特定のパラメータの値を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クロマトグラフィは、物理的にサンプルの成分をキャリア流体において分離すること及びこの分離を測定することを含む。ガスクロマトグラフィ(ＧＣ）ではキャリアはガスであるか又はシステムにおいて同じように作用する少なくとも１つのスーパークリティカル流体である。液体クロマトグラフィ（ＬＣ）ではキャリアは液体である。どちらのケースでもサンプルのパルスがキャリアの定常流の中に噴射され、成分がカラムの固定相材料によって吸着されるか又は吸着及び脱着される。カラムの端部で個々の構成成分が多かれ少なかれやがて分離される。カラム流出を適当な検出器で監視することによって保持時間のパターンが得られる。この保持時間のパターンは、既知のサンプルによる較正又は比較によって、このサンプルの成分を定性的及び定量的に示す。このようなシステムのメインコンポーネントはカラム、サンプルをキャリアの中に導入するための混合チャンバを有する噴射器、カラムのアウトレット端部の検出器、流体コントロール及び検出器の出力を処理及び表示するためのコンピュータである。表示は一般的には保持時間の形式である。ＧＣではオーブンが一般的に温度を高めサンプルを揮発性状態に維持し、成分の識別を改善するために使用される。様々なガスクロマトグラフシステムが米国特許第５４０５４３２号明細書、米国特許第５５４５２５２号明細書（"Hinshaw 1"）、米国特許出願シリアル番号第０８/７３４６８９号提出１９９６年１０月２１日（"Hinshaw ２"）及び論文"The Effects of Inlet Liner Configuration and Septum Purge Flow Rate on Discrimination in Splitless Injection"by J.V.Hinshaw, J.High Resolution Chromatography 16 ,247―253(April 1993)において開示されている。液体クロマトグラフシステムは米国特許第４５７９６６３号明細書に開示されている。
【０００３】
クロマトグラフィにおける保持時間パターンの解釈は、異なるシステム及びとりわけ異なるカラムが異なる振る舞いをし、この結果同一のサンプルに対して異なるパターンを生じる場合、スキルと経験とを必要とする傾向がある。オペレータは温度及び圧力のような動作パラメータを選択するか、又はこれらのパラメータを実行中に判断に応じて変更してもよい。こうしてこれらのシステムをサンプル評価のために使用することはオペレータのスキルに依存する。そして異なるシステム、異なるカラム及び異なるオペレータの結果を比較するのは困難である。
【０００４】
クロマトグラフィの方法が発展すると、このクロマトグラフィの方法を後で同一のシステム、異なるカラムを有する同一のシステム又は他のシステムに変換することがしばしば望ましい。この仕事は、温度及び圧力の異なる較正及び異なる温度勾配を結果的にもたらす異なるオーブンの幾何学的構成を含む他の要因によってより複雑なものになる。カラムの特性が異なることは長さ、内部直径、相の厚さ及び相の化学的性質を含み、さらにこれらの特性はカラムを破壊することなしに精密に測定することは困難である。システムにおけるこれらのバリエーション、とりわけカラムにおけるこれらのバリエーションは、幾つかのピークのオーダを切り換えても、異なるシステム及び異なる時点における同一のシステムに対して保持時間を変化させる原因になる。再較正は複雑で時間がかかる。例えば米国特許第５３０３１６５号明細書（Ganz et al）に開示されているような光学的分光法で行われるような標準化が望ましい。特殊なタイプのカラムに関するベーシックな標準の有用なライブラリを提供できることが特に望ましいだろう。そうすれば、クロマトグラフィの結果を至る所で比較できるだろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５４０５４３２号明細書
【特許文献２】米国特許第５５４５２５２号明細書
【特許文献３】米国特許出願シリアル番号第０８/７３４６８９号
【特許文献４】米国特許第４５７９６６３号明細書
【特許文献５】米国特許第５３０３１６５号明細書
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】The Effects of Inlet Liner Configuration and Septum Purge Flow Rate on Discrimination in Splitless Injection"by J.V.Hinshaw, J.High Resolution Chromatography 16 ,247―253(April 1993)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、クロマトグラフシステムに対するパラメータを最適化するための新しい方法及び手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題は、
クロマトグラフシステムを動作して、この結果、インデックスを生成するステップと、
特定のパラメータがとり得る値の範囲を定義するデータベースを提供するステップと、
特定のパラメータがとり得る値で、数学的関数によって、サンプルの成分の理論的なインデックスを計算するステップと、
理論的なインデックスと、該サンプルの成分の保持時間または保持指標に対するセカンダリインデックスとの間の差を計算するステップと、
これらの差の最小値を探索し、この結果、該最小値が、クロマトグラフィを実施するための各特定のパラメータの有効な値を確立するステップとを有する、クロマトグラフシステムの１つ又は複数の特定のパラメータの値を決定する方法
によって解決される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を組み込んだクロマトグラフシステムの概略図である。
【図２】図１のシステムで使用されるクロマトグラフカラムの一部の長手方向セクションである。
【図３】図１のシステムの標準化のために本発明の実施形態を実行する方法及び手段のフローチャートである。
【図４】図１のシステムで使用されるサンプルの成分のクロマトグラフ保持時間を表す一連のピークを示す線図である。
【図５】図３の実施形態に関数を適用するための方法及び手段のフローチャートである。
【図６】図３の実施形態に関数を適用するための付加的な方法及び付加的な手段のフローチャートである。
【図７】図１のシステムのカラムの温度を較正するための方法及び手段のフローチャートである。
【図８】図１のシステムを確認するための方法及び手段のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
有利な実施形態では、各システムはガスキャリアを有するガスクロマトグラフシステムであり、そして第１のパラメータはカラムの温度であり、第２のパラメータはカラムに対するキャリアのインレット圧力である。また有利にはインデックスは保持時間であり、システムパラメータはカラムの寸法を含む。
【００１１】
プライマリクロマトグラフシステムは、相応のプライマリインデックス（例えば時間）を発生するように、標準サンプル、第２のパラメータに対して選択されたプライマリの第２のプログラム（例えば圧力）及び第１のパラメータに対する複数の選択されたプライマリの第１のプログラム（例えば温度）によって動作される。プライマリインデックス及び第１のプログラムは第２のプログラムによって関数に適合され、この結果熱力学的定数が決定され、これによりこの関数は仮想クロマトグラフシステムを表す。この熱力学的定数は将来の適用のためにターゲットクロマトグラフシステムによって記憶される。
【００１２】
ターゲットクロマトグラフシステムは最初に標準サンプル、実質的にプライマリの第２のプログラム及び複数のセカンダリの第１のプログラムによって動作され、この結果相応のセカンダリインデックスを発生する。有効なシステムパラメータ（例えばカラムの寸法）は、仮定によって、初期の測定によって又は本発明による技術（後述）によって、ターゲットクロマトグラフシステムに対して決定される。そしてセカンダリの第２のプログラムが決定され、このセカンダリの第２のプログラム対してこの有効なシステムパラメータによってこの関数は実質的にプライマリの第１のプログラムに対するプライマリインデックスをもたらす。
【００１３】
実際の動作においては、ターゲットクロマトグラフシステムは使用サンプル、セカンダリの第２のプログラム及び選択された第１のプログラムによって動作され、この結果相応の少なくとも１つのテストインデックスを発生する。このようなセカンダリプログラムを使用することによって、各テストインデックスは仮想クロマトグラフシステムに対して標準化される。
【００１４】
保持時間を温度や圧力のようなパラメータに関係づける関数は、有利にはクロマトグラフシステムの理論的関係に基づく。このような関数が一般的に複雑であると、その適用には、とりわけ有効カラム寸法及びセカンダリの第２の（圧力）プログラムには特殊な技術が要求される。本発明では、クロマトグラフシステムのための１つ又は複数の特定のパラメータの値を設定するための方法及び手段が提供される。数学的関数によって保持時間に関係づけられるシステムパラメータ（例えばカラム寸法）及び動作パラメータ（例えば温度及び圧力）が存在する。この数学的関数は、これらのパラメータならびにカラムにおける固定相とサンプルとの相互作用に関連する熱力学的定数のような他のパラメータを含む関数パラメータを有する。関数パラメータは特定のパラメータを除いて予め設定された又は推定された値を有する。特定のパラメータはカラムインレット圧力又はカラムの長さである。
【００１５】
システム（例えばターゲットクロマトグラフシステム）はインデックスを発生するように動作される。初期データベースが提供され、特定のパラメータ又はパラメータの潜在的な値の範囲を定義する。理論的なインデックスがこの潜在的な値及び予め設定された又は推定された値に対して関数によってコンピュータ計算され、理論的なインデックスとセカンダリインデックスとの間の差がコンピュータ計算され、さらに、これらの差の最小値を探索し、この最小値が各特定のパラメータの有効な値を確立する。
【００１６】
本発明では、プライマリクロマトグラフシステムのカラム温度に対して相対的にターゲットクロマトグラフシステムのカラム温度を定める方法及び手段が提供される。温度依存性保持時間を有する較正化合物を含む温度標準物質、及び相応のインデックスと保持時間との間の同族体関係式を有する複数の標準同族体(homolog standards)が提供される。プライマリクロマトグラフシステムは温度標準物質、選択されたプライマリ圧力プログラム及び複数の選択された較正温度によって動作され、この結果各較正温度に対する保持時間のプライマリセット、標準同族体に対する同族体保持時間及び較正化合物に対する化合物保持時間を有する各プライマリセットを発生する。同族体関係式及び保持時間のプライマリセットは最初に各較正温度に利用され較正化合物に対するインデックスをプライマリクロマトグラフシステムのカラム温度に関連づける温度関係式の較正定数を決定する。ターゲットクロマトグラフシステムは温度標準物質及び測定されたカラム温度によって動作され、保持時間のテストセット、標準同族体に対するテスト保持時間及び較正化合物に対するテスト保持時間を有するテストセットを発生する。同族体関係式及び保持時間のテストセットは次に較正化合物に対するセカンダリインデックスを定めるために利用される。温度関係式は、測定される温度に相応する較正された温度を設定するために、較正定数及びセカンダリインデックスに適用される。
【００１７】
さらに本発明では、ターゲットガスクロマトグラフシステムのカラム温度とプライマリガスクロマトグラフシステムのカラム温度との間の較正された温度関係式を有するターゲットガスクロマトグラフシステムを確認（validate）するための方法及び手段が提供される。選択された確認成分(validation constituents)及び複数の標準同族体を有する確認標準物(validation standard)が提供される。これら複数の標準同族体は、相応のインデックスと保持時間との間の同族体関係式を有する。プライマリクロマトグラフシステムは確認標準物、選択されたプライマリ圧力プログラム及びカラムに対するプライマリ確認温度によって動作され、確認成分に対するプライマリ確認保持時間及び標準同族体に対する同族体保持時間を発生する。ターゲットクロマトグラフシステムは確認標準物、実質的にプライマリ圧力プログラム及び測定されたカラム温度によって動作され、確認成分に対するセカンダリ確認保持時間及び標準同族体に対するテスト保持時間を発生する。同族体保持時間は同族体関係式に対するプライマリ同族体パラメータを定めるために利用され、テスト保持時間は同族体関係式に対するセカンダリ同族体パラメータを定めるために利用される。同族体関係式、プライマリ同族体パラメータ及びプライマリ確認保持時間は仮のインデックスをもたらすために利用される。同族関係、セカンダリ同族体パラメータ及びセカンダリ確認保持時間はセカンダリ確認インデックスをもたらすために利用される。仮のインデックスは温度関係式によってセカンダリ確認温度に相応する較正された温度に調整され、プライマリ確認インデックスをもたらす。相応のプライマリ確認インデックスとセカンダリ確認インデックスとの間の差が計算され、ターゲットクロマトグラフシステムが妥当であるかどうかに対応する予め設定された制限よりもこの差が小さいかどうかが求められる。
【実施例】
【００１８】
本発明は、前述の米国特許第５５４５２５２号明細書（"Hinshaw 1"）、米国特許出願シリアル番号第０８/７３４６８９号（"Hinshaw ２"）に記述されているような従来の又は他の所望のガスクロマトグラフ（ＧＣ）システムで利用される。これら米国特許第５５４５２５２号明細書（"Hinshaw 1"）、米国特許出願シリアル番号第０８/７３４６８９号（"Hinshaw ２"）の各々は現在の被譲受人に属し、その全てが委託によってこの被譲受人に渡されている。適当なシステムはPerkin-Elmer Autosystem XL(商標)である。
【００１９】
有利なタイプのＧＣシステム１０（図１）は背圧（back pressure）調整を有するスプリットフロー（split flow）を前述のHinshawの論文の図２（ｂ）に図示されているようなやり方で利用する。圧力調整された源１２からのキャリアガスはガスフロー制御器１４を通過して噴射装置１６に供給される。これらの各々は基本的に従来の又は他の所望のタイプでよい。例えば、フロー制御器は Hinshaw 2 で教示されているタイプであり、噴射器は Hinshaw 1 で教示されているタイプである。キャリアの一部は噴射器１６からクロマトグラフカラム１８の中を通過する。このクロマトグラフカラム１８は長いチューブ、例えば長さ２５ｍ及び内部直径０.２５ｍｍの融解石英チューブから形成され、メチルシリコーン０.２５μｍ厚のような内側カラム壁に選択された固定相を有する。
【００２０】
インレットフローの残りの大部分は周囲を取り巻く空間（通常は大気）へと例えば Hinshaw 2 で教示されているような背圧調整器１３を貫流し、その結果、カラム通路へのキャリアの一定の選択された圧力が維持される。背圧調整器は噴射器のスプリットフローアウトレット１５に接続され、有利にはダウンストリーム成分を目詰まりから保護するために、チャコールフィルタ１７が進路内に設けられている。
【００２１】
圧力制御器の１つの形式として可変フロー制限器１９がこのフィルタの後に設けられる。圧力トランスデューサ２０はカラムのインレットにおける圧力であるスプリットフローアウトレットにおける圧力を測定するために接続されている。トランスデューサから制限器に接続されている電子フィードバック装置２３は有利にはコンピュータ３０の制御の下で利用される。噴射器からの従来のパージガスアウトレット（purge gas outlet）は例えば噴射器にタップされ固定ガスフロー抵抗器２９に接続された固定圧力調整器２７を含む。
【００２２】
サンプル材料は化学成分、一般的には炭素及び水素の他に塩素、酸素、窒素及び/又は硫黄など他の元素を有する分子を含む有機分子から成る。サンプルのパルスはサンプル源から噴射器装置のキャリアに噴射され、この噴射器装置においてキャリアガスとの混合物が形成される。パルス化された混合物は大抵はサンプル噴射後の数分間の時間の間にカラムの中を通過する。カラム１８（図２）ではチューブ壁の適当な物質の固定相がキャリアガス２１からサンプルの化学成分を吸着し、脱着する。
【００２３】
異なる成分は固定相に対して異なる親和性を有し、それゆえ異なる成分は保持時間として知られている異なる固有の時間でカラムから出てくる。この固有の時間は固定相における異なる保持時間に関連する。キャリアガス（「移動相」）の速度は全保持時間に寄与する。この用語「保持時間」は固定相及び移動相における噴射器から検出器までの全時間を意味する。カラムアウトレットの検出器２６はキャリア及び混合物の物理的性質、通過する各成分によって変化する性質の大きさを測定する。ホットワイヤ、炎イオン化（flame ionization）、電子捕獲、熱電子及び炎測光( flame photometric）のような様々なタイプの検出器が使用される。検出器は線路２８に信号を発生し、この信号は保持時間ならびに濃度を表す。
【００２４】
コンピュータ３０はこの信号を受信して処理し、サンプル成分を表す（「構成成分」と呼ばれる）一連のピーク、相応する保持時間を表す構成成分のプロットされた位置を作成する。コンピュータ３０は（例えばモニタで）相応するインデックスを表示する。この相応するインデックスは直接保持時間か又は保持指標（後述）のような時間から計算される他のインデックスでもよい。ピークの構成成分は化学成分を知るためにオペレータ又はコンピュータによって識別され、そしてピークの高さは定量的測定を提供する。
【００２５】
コンピュータシステム３０は従来型のものであり、実際には製造者によってＧＣに組み込まれたDEC PC LP433のようなメインコンピュータを含む処理ユニットの組み合わせでもよい。補助処理ユニットは自動サンプル選択用のユニット、オーブン制御用のユニット及び通信及びニューマティック（pneumatic）制御用のユニットを含む。これらのユニットはインターフェースプロセッサを介してメインコンピュータと通信する。各ユニットは固有のファームウェアを含む。このコンピュータシステムは従来技術のものであり、オーブン制御器４６以外は本発明では詳細は重要ではないので図１には１台のコンピュータ３０として示されている。よって、コンピュータは一般的に以下のものを含む。すなわち、所属のメモリ（ＲＡＭ）を有する中央処理ユニット３２（ＣＰＵ）、（必要に応じてコンピュータの中又は外に設ける）適当なアナログ/デジタル変換器、典型的にはハードディスクを含むディスクメモリセクション（より一般的にはコンピュータ読み取り可能な記憶媒体）３６、レーザディスク（ＣＤ-ＲＯＭ）及び/又はフロッピーディスクアクセス手段３８、オペレータ入力用キーボード４０、そしてインデックスを表示するためのモニタ４２及び/又はプリンタ。
【００２６】
標準的なＧＣ動作及び本発明のためのコンピュータプログラムは「Ｃ」、「Ｃ++」、「Visual BasicTM」のような通常の言語で書かれ、データは「ExcelTM」のような表計算プログラムによって管理される。本発明の必要なプログラミングはフローチャート及びその記述から容易に識別でき、当業者によって実施され得る。
【００２７】
カラム１８はオーブン４４等の中にカラムの温度を設定及び調整するための制御器４６と共に納められる。この温度は白金抵抗温度計（又は他の精密温度センサ）によって測定され、温度信号は線路５１を通過してコンピュータ３０に供給される。保持時間は温度依存性を有し、このためデータは通常は実行中に選択的にランピング（ramping）又は他の温度プログラムによって１つ又は一連の既知の温度において採取される。同様に、保持時間は圧力依存性を有し、このデータも選択的にランピング又は他の圧力プログラムによって１つ又は一連の既知の圧力において採取される。ランピングによって、所属のパラメータは開始値及び終了値ならびにランピングレート及びランピングの開始時間又は終了時間を含む。
【００２８】
温度、圧力又は他のパラメータに適用され、この明細書で及び請求項で使用される「プログラム」という用語はレベルの一定化（例えば等温又は等圧）、又は噴射されるサンプルによる実行中に、時間によってパラメータを変更することを意味する。「ランピング」は必ずしもそうではないが大抵の場合は線形変化であり、通常は増大である。そしてプログラムはレベルの一定化とランピングとを組み合わせてもよく、複数のランピングを含んでもよい。
【００２９】
従って、システムのための動作パラメータは、大抵の場合クロマトグラフカラムの等温の又は他のプログラミングされた温度、カラムに対する一定の又は他のプログラミングされたインレット圧力及びキャリアガスの合成（このキャリアガスは一定の混合物又は例えばメタン/アルゴン又はＮ2/Ａｒの可変混合物でもよい。）を含む。他のプログラムパラメータはランプレート、各レベルでの開始及び終了温度及び/又は開始及び終了圧力、開始及び終了時間、及び/又はランピングの開始及び最終時間を含む。プログラムはより複雑でもよい。例えば、間にランピングを有する複数の一定レベルを有するプログラムや、非線形変化を有する複数の一定レベルを有するプログラムなどである。
【００３０】
カラムアウトレットでの圧力は一般的には大気圧又は真空である。真空の場合、ＧＣは例えば質量分析計と結合して使用される。アウトレット圧力Ｐo は気圧計４９によって測定されるが、普通は調整されない。しかしアウトレット圧力は圧力プログラムの一部としてリセット又は変更されうる。他のあり得る動作パラメータは、カラム寸法（後述）としてその種類から得られるカラム長である。カラム長は容易に測定される。そしてカラムは一連のシステム実行のために、特に後述するプライマリクロマトグラフシステムによる一連のシステム実行のために次々と切断してもよい。
【００３１】
数学的関数の形式の、ＧＣの動作を記述する理論的関係を使用する。適切な関数は積分によって表現されるか又は積分から導出される。
【００３２】
【数１】
0004691603.tif 000002
【００３３】
ただしｔRは保持時間、Ｔはカラム温度、∩(Ｔ)は温度の既知の関数としてのキャリアガスの粘度、Ｌはカラム長（図２）、ｒcはカラム半径、Ｐiはインレット圧力、Ｐo はアウトレット圧力である。項ｔ0は、デッドタイム（固定相に吸着されない物質が溶出するまでの時間）、移動相時間又はガスホールドアップ時間などさまざまに呼ばれるが、キャリアガスの中のパルスの時間を表す。項βは、相比率（phase ratio）と呼ばれ、これは移動相（キャリアガス）の容量と固定相の容量との比率を表し、β＝ｒc/２ｄfである。ただしこのｄfはカラムチューブ壁における固定相の厚さである。カラムの幾何学的構成に対するカラムの寸法は関数の中にＬ、ｒc及びβとして示されている。熱力学的定数ａ及びｂはエンタルピー及びエントロピーに関連し、定数ｃがないならば、これら熱力学的定数ａ及びｂはわずかに温度依存性を持つことが見いだされる。実質的にこの依存性を取り除くために、付加的な熱力学的定数ｃが導入される。そしてａ、ｂ及びｃの全ては各サンプル構成成分に対して一定であると見なされる。（しかし一般的にはこれらａ、ｂ及びｃの全ては異なる成分及び固定相に対して異なる。しかし、ｃは極めて小さく、結果的に得られる精度が十分であるならばゼロと仮定してもよい。式１は通常はｃ項なしで使用される。このｃ項は本発明の構成に従って加えられている。温度及び/又は圧力は実行中に時間によって異なる。よって、この積分の解又は適用は、どのパラメータがそしてどのようにこれらのパラメータが０からｔRまでの積分時間の間に変化するかに依存する。
【００３４】
一定温度及び圧力に対して、この関数は積分されて次の形になる。
【００３５】
【数２】
0004691603.tif 000003
これは一定の（等圧及び等温）条件又はプログラムの一定部分に対して使用される。さもなければ、式１は従来のコンピュータ技術によって、例えば２０ステップ使用するシンプソンの公式によって解かれる。
【００３６】
クロマトグラフィを記述する他の適当な関数をこれらの式の代わりに使用してもよい。このような関数は有利にはクロマトグラフィの物理に基づくが、経験的なファクタを含むか又は経験的なファクタに基づくものであってもよい。例えば、カラム壁を貫通するキャリアガスのわずかな洩れを補償するために関数の修正を行う。これは現在継続中の米国特許出願シリアルＮｏ．１９９７年４月１５日出願（書類番号ＩＤ４５３１）、タイトル「クロマトグラフカラム透過を補償するための方法及び装置（Method and Apparatus to Compensate for Chromatograph Column Permeativity）」、発明者Jerry E. Cahill及びDavid H. Tracyにおいて教示されている。 Jerry E. Cahill及びDavid H. Tracyは本発明の被譲受人であり、この全体を本発明で参考文献として挙げる。
【００３７】
関数（例えば式１又は式２）はコンピュータメモリに（関数自体は）プログラムコードの形式で及び（パラメータデータは）データコードの形式で格納される。関数の形式がどちらでも、関数の独立変数は有利には（本発明の例では）カラム温度Ｔ（又はそのプログラム）であり、関数パラメータはインレット及びアウトレット圧力Ｐi及びＰo、カラムの幾何学的構成β、Ｌ及びｒc、そして熱力学的定数ａ，ｂ，ｃを含む。選択的にインレット圧力を温度のかわりに独立変数として使用して、温度を関数パラメータとしてもよい。より広く、どの動作パラメータも独立変数として使用してもよく、温度及びそのランプレート、又は温度及び圧力のように１つより多くの独立変数が存在してもよい。
【００３８】
図３のフローチャートを参照すると、本発明をインプリメントするためにプライマリクロマトグラフシステム５２が設けられている。このプライマリクロマトグラフシステム５２は、実質的に同じタイプのカラムを有するターゲットクロマトグラフシステム（後述）と同じ一般的なタイプである。プライマリクロマトグラフシステムはそのクロマトグラフカラムに対する確定的な（仮定の又は既知の）プライマリカラム寸法を有する。このような寸法はカラム壁における固定相の平均的な厚さｄf（図２）、カラム長Ｌ及びカラム半径ｒcを含み、これによって相比率β＝ｒc/２ｄfが確定される。厚さは例えば製造中の（充填の前及び後での）チューブの計量によって測定される。選択的に、カラム寸法を、プライマリクロマトグラフシステムによる最初の測定の後で、厚さと半径とを測定するためにこのカラムを破壊することによって、このカラムがもはや必要でなくなる時に、測定してもよい。充填されたカラムに対しては、固定相の容量を幾何学的構成として使用してもよい。
【００３９】
標準サンプル５４は、実際のサンプルと固定相との予期される相互作用の範囲に及ぶのに適した成分を含むように選択される。ほぼ８から１０の化合物を有する標準が使用される。化合物は、例えば本発明で参考文献として挙げる記事"Characterization of Some Liquid Phases"、W.O.McReynolds著、J of Chromatographic Science 8,685-693 (Dec.1970)に教示されているやり方で固定相に適合するように選択される。メチルシリコーンの固定相に適した標準は次のようなものを含む。すなわち、溶媒としてｎ-ノナン、２-オクタノン、ｎ-デカン、１-オクタノール、ｎ-ウンデカン、２,６-ジメチルフェノール、２,４-ジメチルアナリン、ナフタレン、ｎ-ドデカン及び２-プロパノールである。
【００４０】
プライマリクロマトグラフシステム５２は標準サンプル５４、プライマリインレット圧力５６（又は、より広く、プライマリ圧力プログラム）及び温度に対する連続する多数の選択された温度５８によって動作５３される。各温度プログラムは単に等温温度レベルであってもよいし、又は各温度プログラムは初期及び最終温度、ランピングレート及びランピングのための初期及び最終時刻のような実行のためのプログラミングパラメータから成るものであってもよい。これらのパラメータのうちの１つより多いパラメータが連続的実行のために変更されてもよい。温度プログラムの選択は、意図された使用サンプルタイプ及び意図された温度範囲及びプログラミングのようなファクタに依存する。４つのプログラムの例は次のようなものである。第１のプログラムはいかにしてこれら選択されたプログラムが以下に説明される補助的な目的のために使用されるのかも示している。
１）温度較正、相比率、選択性確認に対して１２０°Ｃ、温度較正に対して２５０°Ｃ、有効コラム長のために５°Ｃ/minで８０°Ｃから２５０°Ｃまでランプ。
２）８０°Ｃから２５０°Ｃまで１０°Ｃステップで等温。
３）２５０°Ｃから３００°Ｃまで１０°Ｃステップで等温。
４）５°Ｃ/minで８０°Ｃから２５０°Ｃまでランプ、１０°Ｃ/minで８０°Ｃから２５０°Ｃまでランプ、１５°Ｃ/minで８０°Ｃから２５０°Ｃまでランプ。
この動作は各温度プログラムに対するプライマリ保持時間のセット（ＲＴ´ｓ）６０（これらのプライマリ保持時間を他の関連するインデックスに変換してもよい）を発生する。このプライマリ保持時間のセットは、標準サンプル内の各成分に対する構成要素（ピーク）６１によってプライマリクロマトグラム（例えば図４）としてプロットされる。これらの構成要素は、オペレータ又はコンピュータプログラムにより、従来のやり方で、予め決められた順序で予期される時間のリストと比較し、温度を考慮し、ノイズピークを無効にすることによって識別６２される。１つの標準時間を取り出し、他の時間を選択プロセスの標準時間に対する比率で表すのは有利である。
【００４１】
この標準の各構成要素について、プライマリ保持時間及びプライマリ温度（又はプログラム）が関数６６（式１又は２）に適合６４される。この適合のためのコンピュータ計算により熱力学的定数ａ，ｂ，ｃ（６８）が決定され、この結果、この関数は保持時間をカラム温度、圧力及びカラムの幾何学的構成に関連づける。プライマリカラム寸法７０を含めて、全ての他の関数パラメータが既知である。熱力学的定数は各構成要素、すなわちサンプルの各成分に対して異なり、さらに熱力学的定数は固定相の化学的性質によって決まる。適合のために必要な温度プログラムの数は少なくとも存在する熱力学的定数の数と同じである。（適合技術「関数の適用」は後で説明する。）
【００４２】
コンピュータ計算された熱力学的定数のセットを有する関数は、仮想（仮説的）クロマトグラフシステム６９と識別され、この際圧力及びカラム寸法はターゲットクロマトグラフシステムの変形実施形態に従って調整可能である。プライマリクロマトグラフシステム及びそのカラムはもはや必要ない。この仮想システムは他のＧＣシステム（この中に「ターゲットクロマトグラフシステム」も含まれる）と比較するための標準と見なされる。この他のＧＣシステムはとりわけ固定相を有するカラムタイプが同じであることによってプライマリクロマトグラフシステムに類似する。
【００４３】
全ての構成要素に対して関数から導出されるプロットを結合することにより基本的に図４のようなシミュレートされた仮想システムのクロマトグラムが生まれる。（ピークの高さは識別しやすいように構成要素ごとに異なるように任意に選択される。ピークの幅は実際のピークの幅に類似するようにプログラムされている。）熱力学的定数を含んでいるフロッピーディスク７１（又はＣＤ-ＲＯＭ又はテープのような他のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体）が、所属のカラム及び標準サンプルと共に提供される。関数のためのプログラムベースがまだインストルメントコンピュータ（instrument computer）にない場合には、記憶媒体が関数のためのプログラムベースを含んでいてもよい。
【００４４】
ターゲットクロマトグラフシステム７２は、標準サンプル５４（これはオリジナルか又は実質的にこのオリジナルにうりふたつのサンプルを意味する）によって及び実質的に同一のプライマリインレット圧力５６（又は他の圧力プログラム）によって動作７３される。このシステム及び設定には変形実施形態があるので、この圧力はプライマリとまったく同一でなくてもよい。しかし、圧力較正ステップは例えばスプリットフロー出口のフローバルブ１９（図１）を完全に開き、停止ステップはフロー制御１４によって行うことが望ましい。これによって圧力ゲージを大気圧にさらし、これをゼロ較正点７５（ゲージ圧力）として使用する。
【００４５】
温度値７４のセットが選択される。この温度値７４はプライマリ温度と同一である必要はない。適切な温度プログラムは、１２０°Ｃ及び２５０°Ｃにおける２つの固定（等温）レベル及び５°Ｃ/秒で８０°Ｃから２５０°Ｃまでのランピングである。相応のセカンダリ保持時間７６（又は他のインデックス）が選択された温度プログラムに対して測定される。等温保持時間は、システムの標準化、温度較正、相比率の確認及び相比率の決定を含む複数の用途を有する。
【００４６】
ターゲットクロマトグラフシステムの温度スケールは、例えば特定の構成要素に対する等温のセカンダリ保持時間を利用する後述のやり方で較正７８され、較正された温度７９をもたらす。このステージで後述するようにターゲットクロマトグラフシステムの確認８０を行うこと（まず最初に固定相の組成を確認すること）が望ましい。もし確認が否定的ならば、後続のプロシージャを終了させ、問題を突き止めて確定８２し、例えばカラムを変える。
【００４７】
ターゲットクロマトグラフシステムのカラム寸法に関するパラメータを測定しなくてはならない。例えばカラムに保持されている固定相の正確な量の測定のような以前の実行時の又は製造中の測定によって既にターゲットクロマトグラフシステムのカラム寸法が確定されている状況もあり得る。この場合には、関数によってカラム寸法を決定する後続のプロシージャをスキップしてよい。
【００４８】
セカンダリ保持時間７６は関数（式１及び/又は式２）に対するターゲット時間として識別される。ターゲットクロマトグラフシステム（とりわけターゲットカラム）は関数６６を逆に適用することによって特徴づけられ８４、この結果、有効なカラム寸法が決定される。この有効なカラム寸法において、先に決定された熱力学的定数６８及びプライマリインレット圧力５６を利用して、この関数によるコンピュータ計算によって、実質的にターゲットクロマトグラフシステムが実行される温度に対する各セカンダリ保持時間が得られる。相比率をこの関数によって決定してもよい。しかし、後述するように、相比率βは有利には保持時間から決定される。よって、長さＬ（すなわちＬそれ自体又はアスペクト比Ｌ/ｒc）に関するパラメータのみがこの関数によって決定される必要がある。
【００４９】
次に、ここでもまた式１及び/又は式２を逆に適用することによって、インレット圧力に適用される次のような有効なセカンダリプログラム８８、すなわち、有効カラム寸法８６と予め決定された熱力学的定数８６とを使用して前記関数によってどのような温度プログラムでも前記プライマリ保持時間６０が得られる有効なセカンダリプログラム８８が決定９０される。一定圧力が適しているが、代わりにランピングのような圧力プログラムも保持時間の適切な同等性を得るには有利である。このセカンダリ圧力プログラム８８は後続のシステム動作で使用８７されるか、又は選択されたプログラムが較正によって使用される。
【００５０】
このような選択された圧力プログラムに対して、プログラム８８に対する一定圧力は、ターゲットクロマトグラフシステムに対する圧力設定に比べて、このターゲットクロマトグラフシステムの有効なインレット圧力に対する第２の較正点も供給する。この第２の較正点及び前述したように決定される第１の較正「ゼロ」点７５及び仮定された線形性によって、圧力較正８７が確立される。どんな動作圧力８９（Ｐi、一定又は一定でなくても）をターゲットクロマトグラフシステムの後続動作のために選択してよい。動作圧力プログラムに相応する適正な圧力プログラム設定は較正によって確認される。選択され較正された同じ圧力で動作する他のクロマトグラフシステムによって同一のプロシージャを使用すれば、保持時間を直接比較できる。他のシステムに対する実際の圧力設定は、本発明の場合と同一のやり方で決定され、較正され、スケーリングされる。
【００５１】
前述したように、理想的な目的は有効なカラム寸法及びセカンダリインレット圧力を決定することであり、この結果、関数はセカンダリ保持時間及びプライマリ保持時間のそれぞれに正確に等しい保持時間をもたらす。一般的にこれは実現できないので、「実質的に」という言葉は、実現可能性の実際的な限度の範囲で、ということを意味している。関数の適用についての詳細は後述する。
【００５２】
ターゲットクロマトグラフシステム７２は次に（通常は未知の）使用サンプル９２を使用して、サンプル分析のために動作９１される。動作パラメータとしては、選択された圧力プログラム８９及び温度のための選択されたプログラム（一定又はランピング）９４が、有利には温度較正７８によって使用される。このような動作は各構成要素及び各温度プログラムに対する少なくとも１つのテスト保持時間９６を発生する。セカンダリ圧力プログラム（一定又はランピング）を使用することによって、テスト保持時間は仮想クロマトグラフシステム６９に対して標準化され、さらにテスト保持時間は使用サンプルの分析９８に利用される。他の使用サンプル及び他のターゲットクロマトグラフシステムによる類似の動作は次のような保持時間を与える。すなわち、この保持時間は、選択された温度への関数による正規化の後で、直接比較される。これによって、コンピュータ比較及び選択された化学成分に対するこのような時間のライブラリによる識別が可能となる。
【００５３】
前述したように、温度は都合のよいことに関数の中では独立変数として選択され、圧力プログラムはパラメータとして選択される。これらのルールは逆にすることができる。すなわち独立変数として圧力を選択してもよい。より広く、他のどんな動作パラメータもこれらのルールでは使用できる。すなわち、アウトレット圧力、ランピングレート及びランピング時間（又は他のプログラムパラメータ）、（粘度∩に影響を与える）キャリアガス合成物、カラム長そしてもし実行において制御可能に変更できるならば固定相の合成物又は厚さのような他のカラムパラメータなどの動作パラメータである。その上、これらの変数のうちの１つ以上を各ルールにおいて同時に、例えば温度にランピングを付け加えて使用することができる。明細書及び請求項で使用されているように、用語「第１のパラメータ」は独立変数（上の例では温度）を意味し、「第２のパラメータ」はターゲットクロマトグラフシステムを仮想システムに標準化するために調整されるパラメータ（例えばインレット圧力）を意味する。
【００５４】
本発明の実施形態の関数（式１又は式２）はインレット圧力を含むので、有利にはシステムはスプリットフローの背圧調整を利用し、インレット圧力を制御して直接インレット圧力を知ることが有利である。しかし、カラムへのインレット圧力が測定されており有利には再生可能であるならば、本発明は Hinshaw 1 に開示されているようなスプリットフローのフロー調整と共に利用される。選択的に、このようなフロー調整システムによって、圧力の代わりに第１の又は第２のパラメータとしてカラムフローレートを有する関数が導出される。このようなフローレートは再生可能であり、直接測定されるか又は減算によって求められる。
【００５５】
本発明は、キャリアとしてスーパークリティカル流体を使用することによって実施される。この場合、本発明における用語「ガス」はこのような流体を含んでおり、プロシージャは、実質的にクロマトグラフィを記述する同一の又は他の適当な関数の利用を含んでいるここで記述したのと同一のプロシージャである。本発明は既述の米国特許第４５７９６６３号明細書に記述されているタイプのような液体キャリアを有する液体クロマトグラフ（ＬＣ）システムにも利用できる。ＬＣに対しては、サンプルと液体キャリアとの相互作用について付加的な考察が行われる。
【００５６】
カラム寸法
ターゲットカラムの有効カラム寸法８６（図３）を特徴づけること８４は、都合のよいことに２つの側面を有する。相比率βは保持時間から直接決定される。他のカラム寸法は関数の適用によって以下に説明するように求められる。
【００５７】
プライマリカラム（βp）に対するプライマリ寸法７０における相比率β＝ｒ/２ｄは有利にはカラムを実際に測定することから、必要とあれば破壊することによって決定される。この測定は実用にたえる程度にできるだけ正確であるべきだが、絶対的な正確さは必要ない。というのも、ターゲットカラム寸法８６を特徴づける８４際にターゲットカラム（βt）の相比率は周知のβpに対して相対的に決定されるからである。相比率もβ＝Ｋ/ｋという関係を有する。ただし、この式においてｋは容量ファクタ（capacity factor）であり、Ｋは分配係数であり、この分配係数は所与の構成成分、固定相及び温度に対して一定である。よって、βはｋに反比例する。ｋは ｋ＝（ｔR−ｔ0）/ ｔ0 から計算される。この式の中のｔR及びｔ0はそれぞれ前述のように保持時間及び移動相時間である。容量ファクタｋは、他のプロシージャの進行中にプライマリクロマトグラフシステム及びセカンダリシステムによって得られる等温保持時間のいずれかから計算される。ターゲットカラムの相比率はβt＝βp・(ｋp/ｋt)によってプライマリカラムの相比率に関連づけられる。これが各ターゲットクロマトグラフシステムのカラムの相比率をコンピュータ計算するのに使用され、さらにアスペクト比の決定に先だって関数に代入される。後者は後述するように関数から決定される。
【００５８】
関数の適用
積分関数（式１）は十分に複雑であり、明確な解析的な解法は存在しない。よって、その適用には特別な技術が一般的に必要とされる。あらゆる標準的な又は他の望ましい数学的な技術が使用される。１つの有利なアプローチにおいては、デッドタイムｔ0は最初はｎ-アルカンのようなある種の標準同族体のセットを使用することによって決定される。このセットは有利には標準サンプル５４（図３）に含まれている。各標準同族体は固有の同族体番号を有する。このような番号は、ｎ-アルカンの炭素原子の個数である整数Ｃnである。連続する番号を有するほぼ５個又は６個のアルカン、例えば６から１０までの周知のＣn数を有する約５個又は６個のアルカンが適当である。保持時間ｔRは次の同族体関係式によってこの数に関連づけられる。すなわち、
ｌｎ(ｔR−ｔ0）＝ｇ・Ｃn＋ｈ                  式３
ここでｔ0は移動相における時間（「デッドタイム」）、ｇ及びｈは潜在的に温度に依存する同族体パラメータである。もし他の標準同族体が同様の関係式において同一と見なしうる等しい数（必ずしも整数ではなくともよい）を有するならば、この他の標準同族体を使用してもよい。アルカンの標準保持時間ｔRの決定は少なくとも１つの選択された温度においてプライマリクロマトグラフシステムを動作することに含まれる。デッドタイム及び定数はこの式をｔRの測定値に当てはめることによって決定される。
【００５９】
これを行う（図５）ために、プライマリクロマトグラフシステム５２はプライマリ圧力１５６及び選択された温度のうちの１つ２０１を使用して以前のようにｎ-アルカン標準物質（又は他の標準同族体）を含むサンプル２００によって動作され、アルカン保持時間１５８を発生する。式３（１６４）を利用して、アルゴリズムはｔ0に選択された初期値２０２を挿入し、線形最小二乗計算（又は他の統計的計算）を行い、データを当てはめ２０４、定数と、この当てはめの場合の統計誤差ファクタ２０６を生成する。デッドタイムは新しいｔ0２１４にインクリメンタルに変更２０７される。予め設定された限界内で誤差を最小にして「最良の」統計的適合が得られる最初のｔ0の値が見いだされる２１２まで、このプロセスは繰り返される２１０。これはパラメータｇ及びｈも決定する（１６３）。
【００６０】
圧力が複数の等温動作に対して同一である場合、式１ａからｔ0は温度に依存するキャリアガス粘度∩（Ｔ）に比例することが分かる。所望の温度範囲に亘る粘度についてのデータベースは、便利なように粘度を温度に関連づける関数のパラメータの形式でコンピュータに格納２１６される。他のデッドタイムｔ0に対する値は、オリジナル温度及び他の温度における粘度に比例して他の関連する温度に対して得られ、温度に依存するｔ0（Ｔ）をもたらす。これらのデッドタイムによって、式１は標準化合物に対する３つの温度プログラムに亘って（例えばシンプソンの方法で）積分され、３つの方程式が得られる。これら３つの方程式を解き２１８、３つの熱力学的定数ａ，ｂ，ｃを得る。
【００６１】
ターゲットカラムの寸法８６（図３）のために、相比率βは前述のように決定される。カラム長はアスペクト比α＝Ｌ/ｒcとして式１ａを介して式１及び式２の中に現れている。よって、このアスペクト比が長さパラメータとして決定されるか又はｒcが推定されて、（どんな不正確さをも修正する）Ｌの有効な値が決定される。有利には、長さＬはパラメータに採用される。
【００６２】
探索技術は、関数を解き、長さＬのような１つ又は複数のパラメータを決定するために使用される。関数を解くための適切な技術（図６）は、記憶された初期パラメータデータベース１０２を使用する。この初期パラメータデータベース１０２は予期される動作条件に亘る所定の範囲内での長さ（又は他のパラメータ）の複数の仮の値を決定する。例えば、３０ｍの公称長さを有するカラムに対しては２０ｍから４０ｍまでの範囲内でインクリメント１ｍで仮の値が決定される。（実際に記憶されるデータは最低長及び最大長プラスインクリメント値である。）他のパラメータ１０４は既知である。すなわち熱力学的定数６８（図３）、設定圧力５６、較正された温度７９及び相比率βである。関数６６（例えば式１）によって、理論的保持時間１０６がコンピュータ計算１０８される。この理論的な時間と測定された時間７６との間の差１１０（「誤差」又は「残差」）が計算１１２される。これは長さベースで各値に対して及び各サンプル成分に対して行われ、有利には平均二乗の平方根（ｒｍｓ）残差の形式で表示される。
【００６３】
残差は、所望ならばパラメータに対してプロットされるか、又は探索中の複数のパラメータがあるならば通常の技術を使用して等高線としてパラメータに対してプロットされる。このようなプロットは探索を視覚化するのに役立つが、本発明にとっては重要ではない。
【００６４】
最小値の探索は手動で（例えば残差と長さとの関係をプロットした適当なモニタディスプレイをポイントしたりクリックしたりすることによって）行われるか、又は何らかの利用可能なコンピュータプログラム又は他の所望のコンピュータプログラムによって行われる。もし以前に初期の粗い探索（initial coarse search）を行っていなければ１２４、初期の粗い探索１２２は極めて小さい最小値を含む領域を見つけるのに有利である。範囲の中には数学的に禁じられた領域（「フラクタル空間」）があるかもしれない。もしこの数学的に禁じられた領域を見つけたら、この領域には任意に１０００のような高い値が割り当てられる。そして最小残差１２０が決定される。（たとえ長さＬにふさわしくなくても、探索の他のアプリケーションでは幾つかの最小値があり、この粗い探索は極めて小さい値を発見するはずである。）最小残差の周囲２ｍのようなより小さな範囲を有する修正された（狭められた）長さデータベース１２６が選択１２９され、式１が再び適用されて理論的保持時間１０６がコンピュータ計算される。そして測定された値７６から残差１１０が再び計算１１２される。
【００６５】
粗い探索サイクル１２３が数回繰り返されると（１回でも十分であろう）、細密探索(fine search)１２８が選択された領域の修正されたマトリクス１２６において行われ、選択されたウェル（well）における最小値に照準を定める。これは線形計画法、シミュレーティドアニーリング法（simulated annealing）によって従来通りに行われるか、又は有利には"Numerical Recipes in C"by W.H.Press,S.A.Teukolsky,W.T.Vetterling and B.P.Flannery, The Atr of Scientific Computing,2nd ed., Cambridge University Press(1992) に記載されているダウンヒルシンプレックス法のためのアルゴリズムのような適応ノンパラメトリック探索によって行われる。従来のシンプレックス探索プログラムは、短いラインを決定する２つの近似点に対する残差平均を決定する。このプログラムは複数の点のうちの１つの点にこのラインをフリップオーバー（flip over）し、再び平均を求め、この平均が小さくなったかどうかを求める。小さくなっていなければ、このラインを他の方向にフリップオーバーする。このプロシージャは比較的低い残差の探索１２９において繰り返される。シンプレックス法に対する有利な修正によって、残差平均が小さくなる場合、予め設定されたファクタにより点分離（the point separations）が少なくなるか、又は例えば各ケースにおいてファクタが２であることによって残差平均が大きくなる場合、予め設定されたファクタにより点分離が多くなる。開始点は予め定められた最小値であり、次の最良点である。
【００６６】
「ウェル」を表す低い残差１２９が発見された場合、このウェルのほぼ平坦な底部（ボトム）に対するテスト１３０が、例えば０.００００１の予め設定された制限よりも大きく変化しないようにｒｍｓ残差に対して行われる。この予め設定された制限よりも大きく変化する場合には、最後の領域の周囲のより小さいインターバルにおいて選択１２９された長さの修正されたデータベース１２６によってシンプレックスサイクル１３３が繰り返される。シンプレックスサイクル数が例えば５００サイクルの制限を越えた場合１３４、問題が存在すると判断されこのプログラムは終了１３６される。さもなければ、最後の低い残差が最小値１３１として選択され、これが相応のカラム長Ｌ又は他のパラメータを決定する。
【００６７】
同様のプロシージャは、粗い探索及び微細な探索を有する関数を適用しセカンダリ圧力プログラム８８を決定９０するのにも使用される（図３）。これが一定の圧力であれば、潜在的圧力範囲の初期データベースが初期長さベースの代わりに初期パラメータベース１０２（図６）として使用され、長さＬ及び半径ｒcは所定のパラメータとして初期圧力に取って替わり、測定された保持時間はプライマリ保持時間である。その他の点では、図６のプロシージャは実質的に同一である。圧力又は幾つかの他のパラメータの場合には、複数の最小値が存在し、これらの複数の最小値からシンプレックス探索の前に粗い探索によって最も小さい最小値を選択できるかもしれない。
【００６８】
ランピングを有する圧力プログラムの場合には、このプロシージャは、ランプレート（ramp rate）及び初期圧力及び最終圧力（従って３次元マトリクス）のようなプログラムに関連するパラメータのマトリクスによって行われる。より大まかにいえば、マトリクスは例えば１個、２個、３個、又はそれ以上の考えられる限りの変数の個数と同じ個数の軸を有する。残差はマトリクスのあらゆるコンパチブルな結合に対してコンピュータ計算される。粗い探索に対しては、残差は前述と同様のやり方でコンピュータプログラムで探索され、低い値が発見される。２つの軸のマトリクスによるシンプレックス探索に対しては、３つの近似点が、残差の平均化のために２つの近似点の代わりに使用される。そして短い接続ラインの代わりに三角形が視覚化される。この探索において、この三角形は平均値の再計算のためにこの三角形のうちの一辺を中心にフリップオーバーされる。３軸マトリクスの場合、同様に１つの辺を中心にフリップオーバーすることによってピラミッドが視覚化される。
【００６９】
プロット及び探索技術はより広い目的のために使用できる。仮想システムに対する前述の標準化に必ずしも使用されなくても、例えばクロマトグラフシステムのオペレータが選択されたパラメータを最適化するのに使用される。より広いケースでは、このシステムは最適化のために選択されたパラメータ及び他の残りパラメータを含む動作パラメータを有し、このクロマトグラフシステムの動作は、動作パラメータを含む関数パラメータを有する数学的関数によって表現される。プライマリクロマトグラフィクシステムはサンプル及び動作パラメータとして選択された値によって動作され、相応に測定されたインデックスを生成する。所定のインクリメントでこのようなパラメータの所定の範囲亘って選択される動作パラメータの潜在的な値を有するデータセット又はマトリクスが提供される。このデータセットはこのようなパラメータの結合を表す。理論的インデックスは、このようなパラメータの結合に対する関数及びコンピュータ計算のために既知の又は仮定の他の残りのパラメータに対する関数によってコンピュータ計算される。測定されたインデックスと理論的なインデックスとの間の差（残差）が計算される。差の最小値として残差が探索され、この結果、この最小値は最適化された選択されたパラメータを確立する。次いでこのシステムはこの最適化されたパラメータによって動作される。
【００７０】
（実際の及びシミュレートされた）保持時間のプロットが各ステージにおいてオペレータの監視用モニタに表示されることが望ましい。オペレータの進行命令をポップアップメニューによって入力してもよい。関数及び残差プロット及びこの関数をマトリクスデータとともに適用するための探索手段を有するソフトウェア（ファームウェア）をこのシステムのコンピュータプログラミングに組み込むか、又はフロッピィディスクのようなもので別個に提供してもよい。
【００７１】
本発明の一つの側面として、前述の探索技術は、いかなる標準化にも無関係に、クロマトグラフシステムの１つ又は複数の最適な動作パラメータを決定するために直接使用してもよい。
【００７２】
カラム温度
プライマリクロマトグラフシステムの温度は、従来の手段、例えばカラム近傍のオーブンに分散配置される複数の熱電対による実際的な測定と同じように正確に測定されなければならず、各温度でシステムが安定化される。しかし、最後には、プライマリクロマトグラフシステム温度は標準と考えられ、プライマリクロマトグラフシステムのオリジナルな温度スケールに対して相対的に後続のシステムカラム温度が正確である限りは、絶対的な正確さは重要ではない。
【００７３】
ターゲットカラムの動作温度はプライマリクロマトグラフシステムの温度スケールに対する相対的な正確さによって決定される。本発明の１つの側面によれば、ターゲットカラムの温度の較正は、選択された較正化合物を使用して行われる。このために、有利には、インデックスを代替的な形式である「保持指標」ＲＩ、すなわち以下の参考文献の事例において「Kovats 指標」として周知の形式で表現する。これらの参考文献は、E.Kovats,Helv.Chim.Acta 42,1915-1932(1958); E.Kovats,Z,anal.Chem.181,351-366(1961);P.Toth,E.Kugler,and E.Kovats,Helv.Chim.Acta 42,2519-2530(1959);A.Wehrli and E.Kovats,Helv.Chim.Acta 42,2709-2739(1959);L.S.Ettre,Anal.Chem.36(8),31A-47A(1964);E.Kovats,in Advances in Chromatography Vol.1(J.C.Giddings and R.A.Keller,eds.),M.Dekker,Inc.,New York,1965;pp.229-247である。保持指標はＲＩ＝１００・Ｃnとして定義される。ここでＣnは同族体関係式の式３に関する前述のｎ-アルカン（又は他の標準）に所属する数である。この式３はここで次式に変形される。
ＲＩ＝(１００/ｇ)・[ｌｎ(ｔR−ｔ0）−ｈ]          式４
（ｎ-アルカン以外の）任意の化合物は、保持時間を測定することによって式４から決定される、一般的に非整数Ｃnに相応する保持指標を有する。よって、このような化合物の保持指標はアルカン標準物質に関連する。そしてこのような化合物は実質的に温度以外の大部分のパラメータとは無関係である。これによって、保持指標は、温度依存性を決定する一方で、パラメータ条件が変化するシステムにおいて使用される。保持指標が圧力のようなパラメータに僅かに依存する程度まで、このようなパラメータは、連続実行に対して実用的であるようにしっかりと繰り返されなければならない。
【００７４】
本発明の一つの側面では、有利には温度に対して比較的強い依存性を有する少なくとも１つの温度較正化合物が選択される。この化合物は、幾つかの標準同族体（例えばアルカン）を有する温度標準サンプルに含有される。所望の温度範囲をカバーするためにナフタリン及びアントラセンのような２つ又はそれより多くの化合物を利用するのが望ましい。これらナフタリン及びアントラセンの各々は温度較正の別個の比較的狭い範囲、例えばそれぞれ１２０℃及び２５０℃において極めて有効である。
【００７５】
有利には（アルカン及び較正化合物を有する）温度標準サンプルは仮想システムを定義するのに使用される成分を有する標準サンプルに含有される。よって、一セット分の実行しか必要ない。温度はテスト動作と同時に較正される。全ての又は幾つかの較正化合物及びアルカンはこのような成分に対しても使用できる。ただし仮想システムを定義する以外では、より温度依存性の少ない他の成分を使用するのが有利である。さらに、このような他の成分は、テストされるにふさわしい使用サンプル材料の範囲をシミュレートするのがよいだろう。
【００７６】
温度を確定するために（図７）、プライマリクロマトグラフシステム５２は、カラムに対して複数の選択された較正温度１５４で温度標準物質１５２によってならびに選択された圧力プログラム５６によって動作５３される。（便利のために、これらは標準化実行の場合と同じ条件下で行われ、ここで使用される温度は等温実行のうちの１つである。温度の個数は後述する式５の定数の個数に依存し、この場合はこれら定数の個数は３つである。）これによって、各温度に対する保持時間のプライマリセットが生成され、この保持時間のプライマリセットは各較正化合物に対する同族体（例えばアルカン）保持時間１５８及び温度較正化合物に対する化合物保持時間１６０を含む。ピーク識別（図示せず）の後で同族体保持時間及び標準に対する既知の保持指標Ｃnは、既存の関係式１６４（式３）で同族体パラメータｇ及びｈを算定するのに使用され、同族体番号はインデックス（例えばインデックス）に関係づけられる。これらのパラメータは温度依存性を有する。較正化合物に対するプライマリ保持指標１６６はパラメータｇ，ｈと各較正温度に対する化合物保持時間１６０とによって関係式１６４（式４）から計算１６８され、これにより較正化合物の各温度での同族体番号がその保持指標に関係づけられる。式４の中の項ｔ0は前述のように設定される。この同族体番号は、較正温度Ｔc（１５４）に関連している。保持指標と温度との間の温度関係式１７０は温度に対して線形の関係に近い。しかし厳密には２次式が使用される。
ＲＩ＝ｕ＋ｖＴc＋ｗＴc2              式５
ここでｕ、ｖ、ｗは保持指標及び温度データから計算１７２される較正定数１７４である。これらの定数を得るためには、異なる較正温度による複数の（この場合には３つの）プライマリ温度の実行が必要である。再びこれらの定数をオリジナルの実行と組み合わせることもできる。これらの定数は、必要ならば式５に対するプログラムベースと共にデータディスク（又はこのような媒体）に格納される。有利にはこれは仮想システムに対するデータベースをも含むディスクである。
【００７７】
次いでターゲットクロマトグラフシステムがプライマリ圧力プログラム５６及び選択されたセカンダリ温度１８０（又は２つの較正標準を使用するならば２つのこのような温度）及びサンプル１５２によって動作７３され、この結果、相応する保持時間のテストセットが生成される。温度１８０はターゲットクロマトグラフシステムによって与えられる（任意の）スケールで測定される。この動作は温度較正実行であり、便宜的に標準化のための実行のうちの１つと同じものである。これらの保持時間はアルカン保持時間１８２及び化合物保持時間１８４を有する。アルカン保持時間は既存の関係式（式３）の新たな同族体パラメータｇ及びｈ（１８８）を再決定するために使用され、関係式１９３（式４）及び新しいパラメータからセカンダリ化合物保持指標１９２を計算する。較正関係式５（１７０、図７）及びその先に決定された定数１７４が計算された保持指標１９２に適用され、較正されたカラム温度７９が決定１９４され、他のプロシージャに引き継がれる（図３）。この他のプロシージャはプライマリクロマトグラフシステムに関連し、ターゲットクロマトグラフシステムの動作時間中に存在する。所望ならば、これら一連の温度を決定しターゲットクロマトグラフシステムの温度センシングシステムを較正し、このセンサをその直後に使用してもよい。
【００７８】
保持指標は温度較正にとって有利な形式のインデックスであり、コンピュータ計算を簡略化するが、他の形式を使用してもよい。インデックスは有利には実質的に温度以外のシステムパラメータ及び動作パラメータとは無関係な形式で表され、各標準同族体は所定のインデックスをこのような形式で有する。もし一つ以上の他の標準同族体が既知の確立された関係をこれらのインデックスに対して有しているならば、温度較正は前述のｎ-アルカンの代わりに一つ以上の他の同族体標準によって達成され得る。
【００７９】
本発明の一つの側面によれば、いかなる標準化とも無関係に、前述の温度較正技術は直接、クロマトグラフシステムに対して使用してもよい。
【００８０】
確認（Validation）
ターゲットクロマトグラフシステムを確認すること、とりわけターゲットカラムが適切なタイプのものでありかつ満足すべき状態にあることを保証すること、さらにとりわけ固定相の化学的性質（「選択性」）が満足すべきものであることを保証することが望ましい。このような確認（図３の８０）が図８によって行われる。確認サンプル２５０は選択された確認成分のセットを有する。これらの選択された確認成分は標準サンプルに含有されており、有利には標準化に使用される成分と同一である。
【００８１】
よって前述のように、有利にはプライマリクロマトグラフシステム５２及びターゲットクロマトグラフシステム７２による標準化実行の個々の動作５３、７３の間にプライマリ確認保持時間６０及びセカンダリ確認保持時間７６が得られ、確認サンプル成分２５０に対して識別６２される。各温度プログラム５８、７４は有利には本発明の場合にはプライマリ確認温度による等温実行（有利にはオリジナルの実行のうちの１つ）を含む。
【００８２】
（図７による温度較正の場合と同じやり方で）仮の保持指標２５２が式４（１９３）によって計算１６８され、同様にセカンダリ確認保持指標２５８が計算１９０される。プライマリインデックスは式５（１７０）によってセカンダリ温度７４に調整２５４され、プライマリ確認保持指標２５６が得られる。
【００８３】
プライマリ確認保持指標とセカンダリ確認保持指標との間の差２６０が計算２６２される。確認８０のためのテストは全ての差が所定の限界範囲内にあるかどうかである。もしイエスならばプロシージャは図３の確認８０から先に進んで行く。又は、もしノーならば、プロシージャはストップされ問題が調査及び確定８２される。
【００８４】
本発明の一つの側面によれば、前述の確認技術は、いかなる標準化とも無関係に、クロマトグラフシステムの確認のために直接使用してもよい。
【００８５】
本発明を特定の実施形態によって詳細に記述したが、本発明の精神及び請求項の範囲内に含まれる様々な変更及び修正は当業者にとってはあきらかである。それゆえ本発明は請求項等のみによって限定されるものではない。
【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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