(57)【要約】【課題】              少なくとも２種の分析物イオンを含む試料から特定の標的イオンを分離する。【解決手段】          少なくとも２種の分析物イオンを含む試料から特定の分析物イオンを分離するための標的分離方法を提供する。この標的分離方法は、以下の各工程を含む。（ａ）少なくとも２種の分析物イオンを含む溶離液を、前記分析物イオンと反対の表面電荷を有する固定相と少なくとも２つの電極とを備えた標的分離装置に導入する。（ｂ）前記標的分離装置の中を前記分析物イオンが流れる間に前記電極に電圧を印加して少なくとも１種の分析物イオンを前記電極に引き寄せる。（ｃ）前記標的分離装置から流出する特定の分析物イオンを分離する。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種の分析物イオンを含む試料から特定の分析物イオンを分離するための標的分離方法であって、
（ａ）少なくとも２種の分析物イオンを含む溶離液を、前記分析物イオンと反対の表面電荷を有する固定相と少なくとも２つの電極とを備えた標的分離装置に導入する工程、
（ｂ）前記標的分離装置の中を前記分析物イオンが流れる間に前記電極に電圧を印加して少なくとも１種の分析物イオンを前記電極に引き寄せる工程、及び
（ｃ）前記標的分離装置から流出する特定の分析物イオンを分離する工程、
を含むことを特徴とする標的分離方法。
【請求項２】
前記標的分離装置の中を流れる分析物イオンの流れを少なくとも２つの流れに分けること、及び前記電極に引き寄せられた少なくとも一種の分析物イオンを一方の流れから離して他の一方の流れの中に溶出する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の標的分離方法。
【請求項３】
前記固定相がイオン交換樹脂である請求項１又は２に記載の標的分離方法。
【請求項４】
少なくとも２種の分析物イオンを含む試料から特定の分析物イオンを分離するための標的分離方法であって、
（ａ）少なくとも２種の分析物イオンをイオン交換カラムに導入する工程、
（ｂ）前記イオン交換カラムに電解質を含む溶離液を流して前記分析物イオンを分離する工程、
（ｃ）前記イオン交換カラムから流れる溶出液を前記分析物イオンと反対の表面電荷を有する固定相と少なくとも２つの電極とを備えた標的分離装置に導入する工程、
（ｄ）前記標的分離装置の中を少なくとも１種の分析物イオンが流れる間に前記電極に電圧を印加して前記少なくとも１種の分析物イオンを前記電極に引き寄せる工程、及び
（ｅ）前記標的分離装置から溶出される特定の分析物イオンを分離する工程、
を含むことを特徴とする標的分離方法。
【請求項５】
前記標的分離装置の中を流れる分析物イオンの流れを少なくとも２つの流れに分けること、及び前記電極に引き寄せられた少なくとも一種の分析物イオンを一方の流れから離して他の一方の流れの中に溶出することを特徴とする請求項４に記載の標的分離方法。
【請求項６】
前記固定相がイオン交換樹脂である請求項４又は５に記載の標的分離方法。
【請求項７】
前記標的分離装置から溶出される電解質イオンを低電気伝導度のイオンに変換する工程をさらに含む請求項４〜６何れか一項に記載の標的分離方法。
【請求項８】
少なくとも２種の分析物イオンを含む試料から特定の分析物イオンを分離するための標的分離装置であって、
（ａ）入口、第一の出口、第二の出口、及び第三の出口、
（ｂ）第一の出口の近傍に配置した第一の誘導電極及び第二の出口の近傍に配置した第二の誘導電極、
（ｃ）前記電極間に所定の時間電圧を印加するための電源、及び
（ｄ）入口から第一の出口、第二の出口、及び第三の出口へ向かって流れる流路に配置した固定相、
を含むことを特徴とする標的分離装置。
【請求項９】
前記固定相が、前記分析物イオンと反対の表面電荷を有することを特徴とする請求項８に記載の標的分離装置。
【請求項１０】
前記固定相が、イオン交換樹脂を含む請求項８又は９に記載の標的分離装置。
【請求項１１】
前記電源が直流電源であることを特徴とする請求項８〜１０何れか一項に記載の標的分離装置。
【請求項１２】
前記電源が交流電源であることを特徴とする請求項８〜１０何れか一項に記載の標的分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の標的イオンの分離システム及び装置に関するものであり、より詳細には、溶離液による溶出速度と電圧による移動速度とを組合せた標的イオンの分離システム及び装置に関する。
【０００２】
また本発明は、液体クロマトグラフィーやキャピラリー電気泳動によるイオンの分離とそれに続く特定の標的イオンの検出、及び／又は分取システム、及びそのための新規な標的分離装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
液体クロマトグラフィーやキャピラリー電気泳動を用いて試料に含まれる複数成分を検出し且つ同定するための方法は、当該技術分野における専門家に良く知られている。試料中の特定成分を検出し、又は分取するためには、クロマトグラフィーの原理を用いて複数の混合成分を物理的に分離することが最初に必要である。液体クロマトグラフィーの１つ有効な形態としてイオンクロマトグラフィーがある。イオンクロマトグラフィーは、溶離液をイオン交換カラムに送液しながら分析物イオンを含む試料をカラムに注入し、カラムより保持時間差をもって溶出されるイオン種及びその量を電気伝導度検出器等の高感度検出器により検出するシステムである。
【０００４】
他の一つの形態として、キャピラリー電気泳動は直径約１００μｍ以下の毛細管（キャピラリー）の両端に高電圧をかけることにより、溶液中の各種イオンや有機酸等の荷電粒子が分離移動する原理を応用した分析システムであり、極めて分解能が高く近年急速に普及している。キャピラリーに支持体を充填したうえで電解質溶液を用いて分析を行うものと、支持体を詰めずに中空キャピラリーに電解質溶液のみを入れて分析を行うものに大別することができる。支持体を詰めて行うものの一つに、高速液体クロマトグラフィーで用いるものと同質で粒子がより細かい支持体を詰める場合や、ポリアクリルアミドなどのゲルを充填したものもあり、分子ふるい効果を利用して核酸やタンパク質等を分離することが可能である。
【０００５】
これらの従来の分析方法において、試料中の２つの成分が近接して溶出されるとき、その一方が高濃度に存在し、他方が微量の場合しばしば問題が生じる。例えば、高濃度成分に比べ微量成分の溶出時間が早い場合は、これらを分離、検出することは比較的容易である。高濃度成分の溶出時間を遅らせると分離、検出が可能であるが測定時間が長くなるという問題がある。一方、逆の場合は極めて困難である。これは分析物イオンの溶出時間を変化させても高濃度成分のピークの裾に微量成分のピークが重なりショルダー（肩）ピークとなってしまうからである。
【０００６】
このような問題を解決する方法として、例えば、複数のカラムや検出器を用いて溶出液の流路を切り替えて測定する方法や、目的成分を含む被測定液を前処理カラムへ導入して目的成分より早く溶出する夾雑成分を除去した後バックフラッシュを行う前処理工程を備えた多成分同時測定方法等が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような方法では分析装置の構成が複雑となり、溶出液の流れを切り替えるバルブ操作等が極めて煩雑である。また、複数の成分が一部重なって溶出される場合、そのシグナルを電気的に処理することにより複数成分を分離して表示することもできるが、その重なり方が大きい場合はこのような方法にも限界がある。従って、複数の分析物イオン、特に、濃度の異なる複数の成分を含む試料から特定の微量成分のみを簡便に且つ再現性よく検出する方法が望まれている。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−３４４４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、少なくとも２種の分析物イオンを含む試料から特定の標的イオンを分離すること、或いは、分離カラムの溶出液流から必要としない成分（非標的成分）だけをオンライン中で選択的に取り除き、分析又は分取の対象となる標的成分だけを簡易に検出、分取又は濃縮するシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明者らは鋭意検討をした結果、新規な構造を有する標的分離装置を用いてイオンクロマトグラフィーを行うことにより特定の分析物イオンだけを再現性良く分離、検出、及び濃縮できることを見出した。また、本発明者らは本発明の標的分離装置に交流電圧を印加することによって、イオンクロマトグラフィーでの分離が不十分な２種以上のイオン種が以外にも分離されることを見出して本発明を完成した。
【００１０】
すなわち、本発明の第一の視点において、少なくとも２種の分析物イオンを含む試料から特定の分析物イオンを分離するための標的分離方法が提供される。この標的分離方法は、以下の各工程を含むことを特徴とする。
（ａ）少なくとも２種の分析物イオンを含む溶離液を、前記分析物イオンと反対の表面電荷を有する固定相と少なくとも２つの電極とを備えた標的分離装置に導入する。
（ｂ）前記標的分離装置の中を前記分析物イオンが流れる間に前記電極に電圧を印加して少なくとも１種の分析物イオンを前記電極に引き寄せる。
（ｃ）前記標的分離装置から流出する特定の分析物イオンを分離する。
【００１１】
好ましい実施形態において、前記標的分離装置の中を流れる分析物イオンの流れを少なくとも２つの流れに分けること、及び前記電極に引き寄せられた少なくとも一種の分析物イオンを一方の流れから離して他の一方の流れの中に溶出する工程を含む。前記固定相がイオン交換樹脂であることが更に好ましい。
【００１２】
本発明の異なる視点において、少なくとも２種の分析物イオンを含む試料から特定の分析物イオンを分離するための方法であって、以下の各工程を含む標的分離方法が提供される。
（ａ）少なくとも２種の分析物イオンをイオン交換カラムに導入する。
（ｂ）前記イオン交換カラムに電解質を含む溶離液を流して前記分析物イオンを分離する。
（ｃ）前記イオン交換カラムから流れる溶出液を前記分析物イオンと反対の表面電荷を有する固定相と少なくとも２つの電極とを備えた標的分離装置に導入する。
（ｄ）前記標的分離装置の中を少なくとも１種の分析物イオンが流れる間に前記電極に電圧を印加して前記少なくとも１種の分析物イオンを前記電極に引き寄せる。
（ｅ）前記標的分離装置から溶出される特定の分析物イオンを分離する。
【００１３】
好ましい実施形態において、前記標的分離装置から溶出される電解質イオンを低電気伝導度のイオンに変換する工程を更に含むことができる。また、前記電極に印加される電圧を間欠的に印加することによって、前記少なくとも１種の分析物イオンを前記電極に引き寄せた後、一定時間経過後に印加電圧の極性を反転させることにより標的分離装置から特定の分析物イオンを濃縮して回収することができる。
【００１４】
本発明のさらに異なる視点において、少なくとも２種の分析物イオンを含む試料から特定の分析物イオンを分離するための標的分離装置が提供される。この標的分離装置は、以下の構成要素（部材）を備えることを特徴とする。
（ａ）入口、第一の出口、第二の出口、及び第三の出口。
（ｂ）第一の出口の近傍に配置した第一の誘導電極及び第二の出口の近傍に配置した第二の誘導電極。
（ｃ）前記電極間に所定の時間電圧を印加するための電源。
（ｄ）入口から第一の出口、第二の出口、及び第三の出口へ向かって流れる流路に配置した固定相。
【００１５】
好ましい実施形態において、前記固定相は前記分析物イオンと反対の表面電荷を有するものであり、イオン交換樹脂を含むことを特徴とする。また、前記電源は直流電源及び交流電源の何れであってもよい。これらの電源によって印加される電圧は、分離すべき標的イオンの種類によって最適の電圧範囲又は周波数に設定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の方法によれば、電圧を印加することにより非標的イオンを選択的に脱離することができるため、標的イオンのみを再現性良く検出、又は分取することができる。特に、標的イオンに比べて過剰の非標的イオンが存在する場合に有用である。また、電圧の印加だけでイオンの脱離を行うことができるので迅速な応答性があり、電圧又は電流を制御することで良好な再現性を得ることができ、従来のシステムに比べて極めて簡易なシステムとなる。
【００１７】
さらに本発明の脱離装置にパルス電圧を印加することによって特定の標的イオンを濃縮することも可能となる。本発明のさらに好適な実施形態やその効果は以下の実施形態の詳細な説明や実施例において充分に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の標的分離方法の好ましい実施形態を、図面を参照して説明する。図１はクロマトグラフィー用カラムに本発明の標的分離装置を連結した標的分離システムを表す概略図である。本発明の標的分離システムは、移動相である溶離液１０と溶離液をカラムへ送液するためのポンプ１１と、試料を導入するためのインジェクションバルブ１２と、分離カラム１３と、標的分離装置１４と、サプレッサーカラム１５と、電気伝導度検出器１６と、この検出器に連結された測定装置（データプロセッサ）１７とからなる。分離カラム１３とサプレッサーカラム１５は必ずしも必要ではないが、分析物イオンを効率よく分離するためにはこれらを用いた方が好ましい場合がある。ポンプ１１、インジェクションバルブ１２、及び分離カラム１３は、当業者が公知の種々の型式から選択することができる。例えば、好ましいポンプとしては、脈動が小さく且つ定流量性を有するポンプであれば良く東ソー株式会社製マルチポンプＣＣＰＭ−ＩＩやデュアルポンプＤＰ−８０２０等が挙げられる。分離カラムとしては、種々のイオン交換体が充填されたカラムが用いられる。イオン交換体の構造面からは表層被覆型、表層薄膜型、全多孔微粒子型があり、基材面からはポリスチレン系、ポリアクリレート系及びシリカ系がある。またカチオン交換体は表面にスルホン酸基を、アニオン交換体は表層にアミノ基を保有している。具体例としては、シリカ母材に陽イオン交換基を導入した充填材（昭和電工社製Shodex YF-421等）、ポリマー母材に陰イオン又は陽イオン交換基を導入した充填剤（東ソー社製TSKgel PW又はPWxl）などが挙げられる。インジェクションバルブとしては、レオダイン７７２５注入弁等が挙げられる。
【００１９】
分離カラム１３において分離された分析物イオンは、本発明に係る標的分離装置１４に流れ込む。この標的分離装置１４を図２を参照してさらに詳細に説明する。図２は、本発明に係る標的分離装置１４の一つの実施形態を示したものである。分離カラムで分離された分析物イオンは、入口２０から標的分離装置１４に流れ込む。標的分離装置１４の入口２０及び第一の出口２１、第二の出口２２及び第三の出口２３にはフィルター２５ａ、２５ｂ、２５ｃ及び２５ｄがそれぞれ配置され、内部のイオン交換樹脂２６を充填（保持）している。イオン交換樹脂２６は、標的イオンの種類によって適宜選択することができるが、例えばアニオン分析の場合は樹脂表面に正の電荷を有する樹脂、例えば、４級アンモニウム基を有するイオン交換樹脂が用いられる。このイオン交換樹脂は固液界面に界面電位を発生させ、電場中でのイオンの移動速度を増加させる。４級アンモニウム基を有するイオン交換樹脂の他には、３級アミン基を有するイオン交換樹脂、又はラテックス型アニオン交換樹脂が使用できる。これらのイオン交換樹脂の種類によっては樹脂表面での解離基の性質が異なるため、解離が抑制されないように、すなわちイオン交換樹脂の表面に正電荷が現れるように、使用する溶媒のｐＨ範囲を選択する必要がある。本明細書において、「ラテックス型イオン交換樹脂」とは、ラテックス微粒子の表面を種々のアニオン又はカチオンで被覆したイオン交換樹脂のことをいう。ここで、一般的にラテックスとは水の分散しているコロイド粒子のことをいい、天然にはゴムの木の樹液として知られている。合成ラテックスは、この樹液を合成で作ったものであり、平均粒子径０．０５〜１．０μｍの合成高分子の微粒子を水に分散させたものである。一般的には乳化重合によって合成され、スチレン−ブタジエン共重合体（ＳＢＲ）やアクリロニトリル−ブタジエン共重合体（ＮＢＲ）等の種々の合成ラテックスがある。このようなラテックス粒子をクロマトグラフィー用担体として応用することができ、例えば、スチレンとジビニルベンゼンとの共重合物を芯に持ち、グリシジルメタクリレート（ＧＭＡ）で表面を覆われたラテックス微粒子は表面のエポキシ基を介して種々のイオン交換基を結合させることができる。また、粒径１０〜２５μｍのエチレンビニル・ジビニルベンゼン共重合体の表面をスルホン酸基でコーティングして、スルホン基の周りに粒径数十〜数百の４級アンモニウム塩基を有する微粒子を分散させた樹脂を用いることもできる。
【００２０】
カチオン分析の場合は、スルホン基の他にカルボキシル基、リン酸基及びラテックス型カチオン交換樹脂などを用いることができる。カチオン分析の場合は、標的分離装置１４の中を移動するカチオンとイオン交換樹脂との固液界面に界面電位を発生させ、電場中でのイオンの移動速度を増加させるためイオン交換樹脂表面に負の電荷が存在することが必要である。この場合にも溶離液の種類によってはイオン交換基の解離が抑制されてしまうため使用する溶媒のｐＨ範囲を選択することが必要である。
【００２１】
第一の出口２１と第三の出口２３の近傍には誘導電極２４ａ及び２４ｂがそれぞれ配置され、これに電圧を印加することによって分析物イオンを選択的に第一の出口方向に移動させる。誘導電極２４ａ及び２４ｂは例えば、白金電極又は炭素電極を用いることができる。このように電極を配置することで分析物イオンの電気分解の寄与を減少している。さらに、第一の出口２１と第三の出口２３からも少量の溶出液が排出され、水圧を調整することにより電気分解で発生したガスが第二の出口２２に流れ込まず電極表面に発生するガスを排出できる構造となっている。イオン交換樹脂２６のイオン交換容量によってイオンの移動速度は変化し、強塩基性樹脂のように交換容量が大きすぎると分析物イオンが樹脂に吸着したままになってしまう。反対に、交換容量が小さすぎると界面電位が低いために高電圧を印加することが必要となる。好ましいイオン交換容量は０．１〜１ｍｅｑ／ｍｌであり、より好ましくは約３００μｅｑ／ｍｌである。アニオン分析の場合には、イオン交換樹脂として、例えば、TSKgel-AnionQAEが用いられる。
【００２２】
入口２０から流れ込んだ分析物イオンのうち非標的イオンが流れる間、上記誘導電極２４ａ及び２４ｂの間に電圧を印加して、イオンの流れを第一の出口方向に誘導する。続いて標的イオンが流れこむと同時に印加電圧を低下させ、或いは切り替えスイッチを切断する。標的イオンは溶離液の流れに従って第二の出口方向に移動し、第二の出口２２から溶出される。第一、第二及び第三の出口から流れ出る溶離液の流量を調節することによって所望の割合で第二の出口２２から標的イオンを選択的に回収することができる。
【００２３】
第二の出口２２から溶出された標的イオンは、そのまま検出器に導いて検出することができる。検出器は当業者に公知の種々の検出器を用いることができ、例えば、紫外可視吸光光度計、蛍光光度計、示差屈折検出器及び電気化学的な検出器を用いることができる。好ましくは日理工業株式会社製、電気伝導度検出器を用いる。また、溶離液中の電解質イオンを低電気伝導度のイオンに変換してバックグラウンド電気伝導度を下げ、一方、検出すべき分析物イオンを高伝導度成分に変換するため、第二の出口２２と検出器の間にイオンサプレッサー１５を使用することもできる。イオンサプレッサーとしてはイオン交換樹脂を詰めたカラム型サプレッサーやイオン交換膜を用いるイオン交換膜型サプレッサーが当業者に良く知られている。
【００２４】
図３は、本発明に係る標的分離装置１４の他の一つの実施形態を示す。分離カラムで分離された分析物イオンは、入口３０から標的分離装置１４に流れ込む。標的分離装置１４の入口３０及び第一の出口３１、第二の出口３２、及び中間部にはフィルター３６ａ、３６ｂ、３６ｃ及び３６ｄがそれぞれ配置され、内部のイオン交換樹脂３７を充填（保持）している。イオン交換樹脂３７は図２で示した標的分離装置のイオン交換樹脂２６と同じものを使用することができる。さらにフィルター３６ｄを介して第三の出口３３、第四の出口３４及び第五の出口３５に配置したフィルター３６ｅ、３６ｆ、３６ｇの間には別のイオン交換樹脂３８が充填されている。このイオン交換樹脂３８は、溶出液中の電解質イオンを低電気伝導度のイオンに変換するために充填されたものであって、アニオン分析の場合は、樹脂表面に負の電荷を有する樹脂、例えば、スルホン基を有するイオン交換樹脂を充填する。このイオン交換樹脂３８は溶出液中の電解質イオン、例えば、Ｎａ＋を吸着してプロトンＨ＋と交換することができる。イオン交換樹脂３８に吸着したＮａ＋は、再生電極３９ｃ及び３９ｄに電圧を印加することによりプロトンＨ＋に再生することができる。アニオン分析の場合には、イオン交換樹脂３８として、例えば、交換容量が約１〜２ｍｅｑ／ｍｌ以上のTSKgel-212-P10が用いられる。イオン交換容量が低いほどより高い電圧が必要となる。
【００２５】
図４は、本発明に係る標的分離装置１４を用いて標的イオンを濃縮する一つの実施形態を示す。分離カラム１３から溶出された標的イオン、例えばアニオンが入口４０から流入すると、第一の出口４１の近傍に配置された電極４４ａと第三の出口４３の近傍に配置された電極４４ｂとの間に直流電圧を印加する。ＯＮ／ＯＦＦ切り替えスイッチを操作して電圧を間欠的に印加することにより標的アニオンを電極４４ａの近傍に一時的に高濃度に濃縮することができる。その後、電源の極性を切り替えることにより電極４４ａの近傍に濃縮されたアニオンを第二の出口４２から排出する。イオン交換樹脂４６は、図２の標的分離装置に用いられたイオン交換樹脂２６及び図３の標的分離装置に用いられたイオン交換樹脂３７と同様のものを使用することができる。電源の極性切り替えは、回路内にリレーを組み込んで切り替えることもできる。
【００２６】
図５は、本発明の標的分離装置１４に交流電圧を印加して標的イオンを分離する１つの実施形態を示す。分離カラム１３から溶出された標的イオン、例えばアニオンが入口５０から流入すると、第一の出口５１の近傍に配置された電極５４ａと第三の出口５３の近傍に配置された電極５４ｂとの間に交流電圧を印加する。本システム内にはイオン交換樹脂（交換容量0.1〜1meq/ml又は0.1〜1meq/g）が充填される。カチオンクロマトグラフィーではカチオン交換樹脂を、アニオンクロマトグラフィーではアニオン交換樹脂がそれぞれ充填される。また、電極で発生するガスを取り除くために、入口、並びに第一及び第三の出口を加圧し、それぞれの圧力をコントロールして電極で発生したガスが第一及び第三の出口に抜けるようにしている。本実施形態の標的分離装置に交流電圧を印加することで、特定の標的イオンの溶出時間を遅らせることができる。これは、溶離液によるイオンの吸脱着のみを用いる従来の分離機構とは異なり、電気ポテンシャルの強弱、又は周波数により分析物イオンを移動させ、各イオンの移動度の差により溶出時間をずらして分離を可能としたものである。
【実施例】
【００２７】
以下に、アニオンクロマトグラフィーを用いて行った具体的な分析結果を示すが、これらの実施例は本発明を容易に理解するためのものであって、その範囲を何ら限定するものではない。
【００２８】
［実施例１］
図１に示した実施形態に基づき以下の分析条件に従ってアニオンクロマトグラフィーによる標的分析を行った。
ポンプ：東ソー製ＤＰ−８０２０
インジェクター：レオダインバルブ（２０μｌ）
分離カラム：TSKgel super-IC-Anion（内径２ｍｍ×１５０ｍｍ)
標的分離装置：図３に示した構造のUPChurch製クロスジョイント、内径１．２５ｍｍを用い、上部にTSKgel Anion-QAEを、下部にTSKgel-212-P10をそれぞれ充填した。
検出器：日理工業株式会社製電気伝導度計
データプロセッサ：横河３０６６ペンレコーダー
溶離液として６ｍＭ四ホウ酸アンモニウムを流速０．２ｍｌ／分で流し、試料としてアニオン混合標準ＩＶ（関東化学株式会社製）をインジェクトしたときのクロマトグラムを図６に示した。ピーク１〜７はそれぞれ以下のアニオンに相当する。１：フッ化物イオンＦ−（５ｍｇ／ｌ）、２：塩化物イオンＣｌ−（１０ｍｇ／ｌ）、３：亜硝酸イオンＮＯ２−（１５ｍｇ／ｌ）、４：臭化物イオンＢｒ−（１０ｍｇ／ｌ）、５：硝酸イオンＮＯ３−（３０ｍｇ／ｌ）、６：リン酸イオンＰＯ４３−（３０ｍｇ／ｌ）、７：硫酸イオンＳＯ４２−（４０ｍｇ／ｌ）。図６（ａ）は、電源Ｖ１をＯＦＦにしたときのクロマトグラムを、図６（ｂ）は電源Ｖ１をＯＮにしたときのクロマトグラムを示す。なお、印加電圧はＶ１＝１７５Ｖ，Ｖ２＝３６Ｖである。図６から分かるように脱離装置に電圧を印加した場合（ａ）は、非印加時（ｂ）に比べピークの高さが約１／１０に低下した。従って、標的分離装置に電圧を印加することによって非標的イオンのピークの大きさを約１／１０に減少させることができることが分かった。
【００２９】
次に、標的分離装置の電圧を２分間隔でＯＮ／ＯＦＦを繰り返したときのクロマトグラムを図７に示した。図７（ａ）は標的分離装置の電圧をＯＮからスタートした場合を図７（ｂ）はＯＦＦからスタートした場合のクロマトグラムである。測定スタート時の電圧を変化させることでクロマトグラムの形状が異なっていることが分かる。これは電圧を印加したときだけイオンの脱離が起こり、クロマトグラムの形状が異なったためと考えられる。また、標的分離装置の電圧をＯＮ／ＯＦＦしてもベースラインの揺らぎがほとんどない。
【００３０】
［実施例２］
実施例１と同様の方法により、７種類のアニオンを含む試料から特定のイオン（標的イオン）のみを検出することができるかどうかを確認した。なお、実施例１と異なる条件として、分離カラムには内径０．８ｍｍ×１５０ｍｍのTSKgel super-IC-Anionを用い、標的分離装置としては図２に示した構造のUPChurch製クロスジョイント、内径１．２５ｍｍを用い、内部にアニオン交換樹脂（０．１〜１ｍｅｑ／ｍｌ）を充填した。さらに、標的分離装置に続いて、ＳＯ３−、Ｈ型カチオン交換樹脂（DOWEX50Wx8, 200-400mesh, 1.8meq/ml）を充填したサプレッサーカラムを接続した。直流電源Ｖ１は２００Ｖで、標的イオンが脱離カラムを通過する一定時間だけ電圧の印加を切断した。図８（ａ）は、Ｖ１が常に０Ｖ（電圧を印加しなかったとき）のクロマトグラムである。ピーク１〜７は、実施例１と同様である。それぞれのピークの溶出時間は、１：フッ化物イオンＦ−（２分４３秒）、２：塩化物イオンＣｌ−（３分３３秒）、３：亜硝酸イオンＮＯ２−（４分２７秒）、４：臭化物イオンＢｒ−（４分４２秒）、５：硝酸イオンＮＯ３−（５分１８秒）、６：リン酸イオンＰＯ４３−（５分３９秒）、７：硫酸イオンＳＯ４２−（６分４８秒）である。これに対し、図８（ｂ）は、フッ化物イオンＦ−が通過する４４秒間のみ電圧を印加しなかった場合のクロマトグラムである。同様に図８（ｃ）は塩化物イオンＣｌ−が通過する４１秒間、図８（ｄ）は亜硝酸イオンＮＯ２−が通過する３５秒間、図８（ｅ）は臭化物イオンＢｒ−が通過する１４秒間、図８（ｆ）は硝酸イオンＮＯ３−が通過する３８秒間、及び図８（ｇ）はリン酸イオンＰＯ４３−が通過する４４秒間、それぞれ電圧を印加しなかった場合のクロマトグラムである。図８の結果より明らかなように、複数のイオンが混在する試料から、標的イオンのピークのみを検出できることがわかる。特に図８（ｅ）の結果からは、前後の２つのピークに挟まれて単独のピークとして検出しにくい場合でも本発明の標的分析方法を用いることによって明確なピークとして検出できることがわかる。このようにして検出された標的イオンのみを分取して標的イオンのみを回収することは当業者の技術常識である。
【００３１】
［実施例３］
図５に示した実施形態に基づき、実施例１及び２と同様の方法により７種類のアニオンを含む試料を用いて交流電圧による標的イオンの分離を行った。なお、実施例１と異なる条件として、分離カラムには内径０．８ｍｍ×１５０ｍｍのTSKgel super-IC-Anionを用い、標的分離装置としては図５に示した構造のUPChurch製クロスジョイント、内径１．２５ｍｍを用い、内部にアニオン交換樹脂（０．１〜１ｍｅｑ／ｍｌ）を充填した。さらに、標的分離装置に続いて、ＳＯ３−、Ｈ型カチオン交換樹脂（DOWEX50Wx8, 200-400mesh, 1.8meq/ml）を充填したサプレッサーカラムを接続した。交流電圧としてＡＣ１００Ｖ、１Ｈｚを印加した場合とＡＣ２００Ｖ、１００ｋＨｚを印加した場合のアニオンクロマトグラムをそれぞれ図９（ａ）と（ｂ）に示した。図９（ａ）に示したクロマトグラムでは硝酸イオンとリン酸イオンのピークが重なり１本のピークとして検出されているが、図９（ｂ）のクロマトグラムでは高電圧、高周波を印加することによりリン酸イオンの溶出時間を遅らせ、両者の分離が可能となる。
【００３２】
図９に示したクロマトグラムでは、溶離液による溶出が比較的早いイオン（１：フッ化物イオンＦ−〜５：硝酸イオンＮＯ３−）は、溶離液による溶出速度の方が電圧による移動速度より大きいために電圧の影響が少なく溶出時間の遅れは観測できない。しかし、６：リン酸イオンＰＯ４３−と７：硫酸イオンＳＯ４２−は、溶離液による溶出速度よりも電圧による移動速度の方が大きくなり、電圧の影響を受けて溶出速度が遅れると考えられる。この現象を図５において硫酸イオンＳＯ４２−と塩化物イオンＣｌ−を例として模式的に示す。ＳＯ４２−は印加した交流電圧の影響を受けやすく２つの電極に交互に引きつけられることによって溶出時間が遅れるが、Ｃｌ−は印加した交流電圧の影響を受けにくく２つの電極に引きつけられる速度も小さいことを示している。従って、標的とする特定のイオンに応じて溶離液の濃度、印加電圧、及び周波数を調整することにより所望の標的イオンの溶出時間を遅らせることができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の標的分離方法は、イオンクロマトグラフィーをはじめ、イオンを分離するすべての計測機器に適用可能である。また、電圧を間欠的に印加することによって選択的に標的イオンを濃縮することができるのでイオン濃縮器としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の標的分離システムを表す概略図である。
【図２】本発明の１つの実施形態に係る標的分離装置の断面図である。
【図３】本発明の他の１つの実施形態に係る標的分離装置の断面図である。
【図４】本発明の１つの実施形態（標的イオン濃縮）に係る標的分離装置の断面図である。
【図５】本発明の１つの実施形態（交流電圧の印加）に係る標的分離装置の断面図である。
【図６】本発明のアニオンクロマトグラフィーによる標的分離方法に関する１つのクロマトグラムである。
【図７】本発明のアニオンクロマトグラフィーによる標的分離方法に関する他の１つのクロマトグラムである。
【図８】本発明の標的分離方法により、７種類のアニオン混合物から特定の標的成分のみを検出したクロマトグラムである。
【図９】本発明の標的分離方法を用いたアニオンクロマトグラフィーにより、交流電圧を印加して分析物イオンの溶出時間を調べた結果である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  溶離液
１１  ポンプ
１２  インジェクター
１３  分離カラム
１４  標的分離装置
１５  サプレッサカラム
１６  検出器
１７  データプロセッサ
２０、３０、４０、５０  入口
２１、３１、４１、５１  第一の出口
２２、３２、４２、５２  第二の出口
２３、３３、４３、５３  第三の出口
２４ａ、２４ｂ  誘導電極
２５ａ、２５ｂ、２５ｃ、２５ｄ  フィルター
２６、３７、３８、４６、５６  イオン交換樹脂
３０  入口
３４  第四の出口
３５  第五の出口
３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅ、３６ｆ、３６ｇ  フィルター
３９ａ、３９ｂ  誘導電極
３９ｃ、３９ｄ  再生電極
４４ａ、４４ｂ  電極
４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ  フィルター
５４ａ、５４ｂ  電極
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄ  フィルター
５７  交流電圧
【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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