(57)【要約】液体クロマトグラフィ用途に特に適するエアロゾル検出器（６０）は、エアロゾルの非揮発性残留物粒子を選択的に荷電するように制御されたコロナ放電電源（７４）を含む。エアロゾルは、最初は液体サンプルの小滴で構成され、小滴の蒸発の結果として残留物粒子が生成される。選択的に荷電された残留物粒子は、それぞれがその寸法に比例する電荷を帯びて、導電フィルタ（９２）で収集される。フィルタに結合された導体（９４）に沿った電流が、反復的、あるいは連続的に測定されて、非揮発性物質の濃度の指標となる。好ましくは、空圧式噴霧器を使用して、エアロゾルを生成する。液体クロマトグラフィに使用されるときには、検出器は、液体サンプル中のいくつかの異なる分析物の濃度に対応する、比較的高い電流のいくつかの分離された面積部分をもたらす。
2004528549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中の非揮発性成分の濃度を測定する方法であって、
液体と、前記液体に含有された少なくとも１つの非揮発性成分とを含むサンプルを、異なる非揮発性成分を主としてサンプル中の異なる領域に濃縮することによって異なる非揮発性成分を互いに分離するように構成された分離器に供給する段階と、
分離器から出るサンプルの少なくとも一部分を受け入れ、前記部分を使用して、液体および少なくとも１つの非揮発性成分を含む小滴からなるエアロゾル流を生成する段階と、
液体を実質的に蒸発させ、それによって蒸発後のエアロゾル流を、少なくとも１つの非揮発性成分の残留物粒子で構成する段階と、
残留粒子のそれぞれに残留粒子の寸法に応じて電荷を印加する段階と、
エアロゾル流中の選択された順序の荷電残留物粒子の合計電荷に比例するレベルの電気信号を生成する段階と、
電気信号を使用して、選択された順序の荷電残留物粒子に対応する領域上で、液体サンプル中の少なくとも１つの非揮発性成分の濃度を示す段階と、を含む方法。
【請求項２】
分離器が、サンプルがカラム中を進行するときに、異なる非揮発性成分をそれぞれの異なる速度でカラム中を移動させるように構成された液体クロマトグラフィカラムを含み、それによってサンプルの異なる領域が異なる時刻にカラムから出ると共に、
サンプルを供給する段階が、搬送液体流中にサンプルを間欠的に噴射して、搬送液体と共に移動するサンプルのプラグを形成する段階を含み、
分離器を通過してサンプル移動させる段階が、分離器を通過して搬送液体およびプラグを移動させる段階を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
液体サンプルが、少なくとも２つの異なる非揮発性成分を含み、
選択された順序の荷電残留物粒子が、第１及び第２の種類の非揮発性成分度にそれぞれ対応する、液体サンプルの少なくとも第１及び第２の領域を含むと共に、
電気信号を使用する前記段階が、第１及び第２の領域にそれぞれ対応する第１及び第２の濃度を示す段階を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
合計電荷に比例して電気信号を生成する段階が、電気伝導性構成要素を使用して、選択された順序の荷電残留物粒子を収集する段階と、収集器構成要素に結合された電気伝導体に沿った電流を検知する段階と、を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
電流を検知する段階が、電流を連続的に測定して、それによって選択された順序に対応する時間間隔にわたって、電流対時間の連続記録を提供することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
残留物粒子のそれぞれに電荷を印加する前記段階が、多重イオンを生成する段階と、気体流を使用して少なくとも一部のイオンを混入させ、それを運搬してエアロゾル流と合流させる段階とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
非揮発性残留物濃度を決定する方法であって、
非揮発性物質を含む液滴からなるエアロゾル流を生成する段階と、
小滴を乾燥し、それによってエアロゾル流生成の下流位置のエアロゾル流が、非揮発性物質の残留物粒子で構成される段階と、
多重イオンを生成し、かつイオンに気体流を通過させ、イオンの少なくとも一部を気体流中に混入させて、イオン流を提供する段階と、
小滴を乾燥させた後に、イオン流およびエアロゾル流を互いに対向して導き、乱流合流させて、イオンと残留物粒子との混合を促進し、残留物粒子のそれぞれに寸法に依存する電荷を与える段階と、
エアロゾル流中の、選択された順序の荷電残留粒子の合計電荷に比例するレベルの電気信号を生成する段階と、
電気信号を使用して、液体サンプル中の少なくとも１つの非揮発性成分の濃度を、荷電残留物粒子の選択された順序に対応する液体サンプル中の領域にわたって指示する段階と、を含む方法。
【請求項８】
合計電荷に比例する電気信号を生成する段階が、電気伝導性構成要素を使用して、選択された順序の荷電残留物粒子を収集段階と、導電構成要素に結合された電気導体に沿った電流を検知する段階と、を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
電流を検知する段階が、電流を連続的に測定し、それによって選択された順序に対応する時間間隔にわたって、電流対時間の連続的な記録を提供する段階を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
残留物粒子のそれぞれに電荷を印加する前記段階が、多重イオンを生成する段階と、気体流を使用して、イオンの少なくとも一部を混入させ、それを運搬してエアロゾル流と合流させる段階と、を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
非揮発性分析物を含む液体サンプルを分析するシステムであって、
異なる非揮発性分析物を主として液体サンプル中の異なる領域に濃縮することによって、液体サンプル中の異なる非揮発性分析物を分離するように構成された分析物分離器と、
分離器から液体サンプルを受容するように配置され、かつ液体サンプルの少なくとも一部を霧化して、搬送気体中に浮遊させた液体サンプルの小滴からなり、かつ少なくとも１つの分析物を含むエアロゾル流を生成するように構成された噴霧器であって、小滴が蒸発しやすく、それによって噴霧器の下流の選択された位置におけるエアロゾル流が、少なくとも１つの分析物の残留物粒子から成る噴霧器と、
選択された位置の近くでエアロゾル流を受容するように配置されて、残留物粒子のそれぞれに寸法依存の電荷を印加するように構成された充電器と、
荷電残留物粒子を受容するように配置されて、受容された残留物粒子の合計電荷に比例する電気信号を生成するように構成され、それによって液体中の少なくとも１つの分析物の濃度を、受け入れられた残留物粒子によって決まる範囲にわたって示す、電荷応答デバイスと、を含むシステム。
【請求項１２】
分析物分離器が、液体サンプルがカラムを通過して流れるときに、液体サンプル中の異なる非揮発性分析物が、異なる速度でその中を移動するように構成されている液体クロマトグラフィを含み、それによって異なる領域が、異なる時刻にカラムから出る、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
液体サンプルを、高圧化で、液体クロマトグラフィカラムに供給するポンプをさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
搬送液体流を、実質的に一定流量で、液体クロマトグラフィカラムに供給する第１の液体供給源と、所定の量の液体サンプルを、搬送液体流への噴射によって導入するように作動可能な第２の流体供給源とをさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
液体サンプルが液体クロマトグラフィカラムから出るときに、液体サンプルが、液体サンプルのそれぞれ第１および第２の領域内に実質的に濃縮された、第１および第２の異なる分析物を含むと共に、
受け入れられた液体サンプルが、それぞれ第１および第２の領域に対応する第１および第２の一時的に分離された部分を含み、それによって電気信号が、それぞれ第１および第２の分析物の第１および第２の濃度を示す、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
電荷応答デバイスが、残留物粒子を蓄積する収集器を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
収集器が、残留物粒子を捕捉するように構成された電気伝導性フィルタを備え、
電荷応答デバイスが、フィルタに電気的に結合された導体と、導体に結合されて導体に沿った電流を検知する測定回路をさらに含み、かつ
電気信号が、実質的に電流で構成される、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
測定回路が、電流を連続的に測定し、受け取られた残留物粒子の選択された順序に対応する少なくとも１つの選択された時間間隔にわたって、電流対時間の連続的記録を提供するように構成されている、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
電荷応答デバイスが、電気信号をディジタル値に変換するように構成されたアナログディジタル変換器を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
アナログディジタル変換器に結合されて、少なくとも１つの分析物の濃度を、ディジタル値に基づいて計算するディジタルプロセッサをさらに含む、請求項１９に記載のシステム。
【請求項２１】
電荷応答デバイスが、電位計を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２２】
噴霧器が、空圧式噴霧器、超音波噴霧器、サーモスプレー噴霧器、および静電式噴霧器からなる群から選択される、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２３】
充電器が、イオン発生器を備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２４】
イオン発生器が、コロナ放電を提供するように構成された電気伝導性部材を備える、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
充電器が、単極電荷を提供する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２６】
噴霧器と充電器の間に配置されて、エアロゾル流が充電器に向かって進行するときに、液滴の蒸発を促進する拡散乾燥機をさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２７】
溶液中の非揮発性分析物の濃度を決定する検出器であって、
非揮発性物質を含む液体を受け入れるように配置され、液体の少なくとも一部を霧化させて、搬送気体中に浮遊させた液体の小滴からなるエアロゾル流を生成するように構成された噴霧器であって、小滴が蒸発しやすく、これによって噴霧器下流の選択された位置におけるエアロゾル流が、搬送気体中に浮遊させた非揮発性物質の残留粒子からなる噴霧器と、
選択された位置の近くに配置されたイオン生成器と、
気体流を提供する圧縮気体供給源、ならびに気体流にイオン発生器を通過させて案内し、イオンの少なくとも一部を混入させ、それを運んでエアロゾル流と合流させ、残留物粒子のそれぞれに寸法依存の電荷を印加するように構成された流体導管と、
荷電残留物粒子を受け入れるように配置され、受け入れられた残留物粒子の合計電荷に比例するレベルの電気信号を生成し、それによって液体中の非揮発性物質の濃度を示すように構成された、電荷応答デバイスと、を含む検出器。
【請求項２８】
流体導管が、エアロゾル流近傍の気体流を加速するように成形されて、イオンと残留物粒子の乱流混合を促進する、請求項２７に記載の検出器。
【請求項２９】
電荷応答デバイスが、残留物粒子を蓄積する収集器を備える、請求項２８に記載の検出器。
【請求項３０】
収集器が、非揮発性残留物粒子を捕捉するように構成された電気伝導性フィルタを備え、
電荷応答デバイスが、フィルタに電気的に結合された導体と、導体に結合されて導体に沿った電流を測定する測定回路をさらに含み、
電気信号が、実質的に電流で構成される、請求項２９に記載の検出器。
【請求項３１】
測定回路が、電流レベルを連続的に測定し、受容された残留物粒子の選択された順序に対応する少なくとも１つの選択された時間間隔にわたって、電流対時間の連続記録を提供するように構成されている、請求項３０に記載の検出器。
【請求項３２】
電荷応答デバイスが電位計を備える、請求項２７に記載の検出器。
【請求項３３】
電荷応答デバイスが、電気信号をディジタル値に変換するように構成された、アナログディジタル変換器を含む、請求項２７に記載の検出器。
【請求項３４】
アナログディジタル変換器に結合されて、ディジタル値に基づいて少なくとも１つの分析物の濃度を計算する、ディジタルプロセッサをさらに含む、請求項３３に記載の検出器。
【請求項３５】
噴霧器が、空圧式噴霧器および静電式噴霧器からなる群から選択される、請求項２７に記載の検出器。
【請求項３６】
イオン発生器が、コロナ放電を提供するように構成された電気伝導性部材を備える、請求項２７に記載の検出器。
【請求項３７】
充電器が、単極電荷を提供する、請求項２７に記載の検出器。
【請求項３８】
噴霧器と充電器との間に配置されて、エアロゾル流が充電器の方向に進行するときに、液滴の蒸発を促進する拡散乾燥機をさらに含む、請求項２７に記載の検出器。
【請求項３９】
チャンバを画定する筺体と、
非揮発性物質を含む液滴からなるエアロゾル流を受容するように配置された第１の流体通路であって、液滴が実質的に蒸発すると、エアロゾル流をチャンバに向かって導き、それによってエアロゾル流が、チャンバに入るときに、非揮発性物質の残留物粒子で構成されるように構成された第１の流体通路と、
チャンバの近くに配置されて、多重イオンを生成するように構成されたイオン生成器と、
気体流をチャンバの方向に、イオン生成器を通過して導き、イオンの少なくとも一部を混入して、混入されたイオンをチャンバ中に運びエアロゾル流と合流させ、このようにして残留物粒子のそれぞれに寸法依存電荷を印加する第２の流体通路と、
チャンバの出口下流に配置されて、荷電残留粒子の少なくとも一部を受容して、受容され残留物粒子の合計電荷に比例するレベルの電気信号を生成し、それによって非揮発性物質の濃度を示すように構成された電荷応答デバイスと、を備える非揮発性分析物濃度検出デバイス。
【請求項４０】
第１および第２の流体通路が、エアロゾル流およびイオン運搬気体流を、それぞれチャンバに入るときに、加速するために、チャンバの近くにそれぞれ第１および第２の流れ絞りを含む、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４１】
電荷応答デバイスが、残留物粒子を蓄積する収集器を備える、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４２】
収集器が、残留物粒子を捕捉するように構成された電気伝導性フィルタを備え、
電荷応答デバイスが、フィルタに電気的に結合された導体と、導体に結合されて導体に沿った電流のレベルを検知する測定回路とをさらに含み、
電気信号が、実質的に電流で構成される、請求項４１に記載のデバイス。
【請求項４３】
測定回路が、電流を連続的に測定し、受容された残留物粒子の選択された順序に対応する少なくとも１つの選択された時間間隔にわたって、電流対時間の連続記録を提供するように構成されている、請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４４】
電流をディジタル値に変換するように構成されたアナログディジタル変換器をさらに含む、請求項４２に記載のデバイス。
【請求項４５】
アナログディジタル変換器に結合されて、少なくとも１つの分析物の濃度を、ディジタル値に基づいて計算するディジタルプロセッサをさらに含む、請求項４４のデバイス。
【請求項４６】
電荷応答デバイスが、電位計を備える、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４７】
イオン生成器が、コロナ放電を提供するように構成された電気伝導性部材を備える、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４８】
充電器が、単極電荷を供給する、請求項３９に記載のデバイス。
【請求項４９】
噴霧器と充電器の間に配置されて、エアロゾル流が充電器に向かって進行するときに、液滴の蒸発を促進する拡散乾燥機をさらに含む、請求項３９に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００１年３月１５日付出願の、”Evaporative Electrical Detector for HPLC and Related Separation Techniques”という名称の米国仮出願第６０/２７６,１７１号明細書に基づく優先権の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、溶液内の分析物の濃度を決定するための装置と方法に関し、より具体的には、そのような装置および方法を、高性能クロマトグラフィおよびその他の分析的分離方法と組み合わせて使用することに関する。
【背景技術】
【０００３】
液体クロマトグラフィ、高性能液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）、ゲル透過クロマトグラフィ毛管電気泳動法、遠心沈殿法（centrifugation）、およびフィールドフローフラクショネーションを含め、液体媒体内の溶質を分析するための様々な分離方法が公知である。これらの方法のすべてにおいて、調査中の溶液内の分析物の濃度を決定することが不可欠である。さらに、分離カラムから溶離する溶媒内の異なる領域または位置に対応して、濃度の時間変化を追跡する能力も、当該溶質を同定するために重要な役割を果たす。より具体的には、これらの分析システムは、一般に分析物濃度と共に変化する信号を生成する能力のある検出器を使用して、クロマトグラムまたは濃度の時間に対するプロットを得ることができる。異なる分析物（溶質）は、溶液が分離カラムを通過するときに異なる速度で分離カラムを通過する傾向があることから、異なる溶質は、異なる時刻に分離カラムを出る。したがって、クロマトグラム上に一時的に分離される、比較的高い濃度の領域は、いくつかの異なる溶質が存在することを示す。さらに、クロマトグラム上のそのような領域のそれぞれは、そのような領域のそれぞれが分離カラムから出る時刻の差異において、溶液内の領域と対応する。このような出口時刻は、当該溶質の同定に有用である。
【０００４】
一般に、分析的分離システムで使用される検出器には２つの型がある。それは、選択式検出器と汎用検出器である。選択的検出器は、特定の分析物または特定の種類の分析物にのみ応答する。例えば、紫外線吸収検出器は、紫外線を吸収することのできる分子、例えばタンパク質にのみ反応する。汎用検出器の例として、屈折率検出器があり、これは分析物を含有する液体の屈折率を変化させることのできる任意の分析物に応答する。
【０００５】
汎用検出器の１つの型式は、比較的最近に導入されたがＨＰＬＣ用途に対して急速に受け入れが拡大しており、蒸発光散乱検出器（evaporative light scattering detector（ＥＬＳＤ））と呼ばれている。この種の検出器には、分離カラムから溶出する溶液を受容し、次いでこの溶液を小滴として霧化、噴霧する噴霧器（nebulizer）を含み、この小滴は乾燥して残留物エアゾール粒子を形成する。空気流が、この残留物粒子を運搬することにより光線を通過させ、各粒子が光線と交叉するときに光線を散乱（反射または屈折）する。１つまたは複数の光検出器が、散乱光を検知する。散乱光強度は、粒子の大きさと共に増大する。したがって、光検出の出力信号の振幅が、粒子寸法を測定するのに使用される。
【０００６】
粒子寸法は、粒子を形成する物質の濃度を決定するのに有用である。ＥＬＳＤ内の噴霧器が、一定寸法の小滴を生成する場合には、結果として生ずるエアロゾル粒子の直径は、濃度の立方根に比例する。散乱光の強度は、コヒーレントエネルギの波長よりも小さな粒子に対しては、粒子径の６乗にほぼ比例する。波長よりも大きな粒子に対しては、強度は粒子径の２乗にほぼ比例する。これらの領域間における強度/直径の関係は複雑である。したがって、低濃度においては、散乱光強度は、分析物濃度の２乗に比例するのに対して、高濃度においては、散乱光強度は濃度の（２/３）乗に比例する。通常の用途においては、主たる関心は低濃度にあることから、最も重要な関係は、分析物濃度の２乗としての、散乱光強度を表す出力信号のばらつきである。
【０００７】
ＥＬＳＤは、屈折率検出器および粘度検出器などの、その他の汎用検出器よりも感度が高い。さらに、ＥＬＳＤは、紫外線または可視光の大きな吸収信号を生じない、ポリマーや炭水化物などのある種の分析物分子に応答する。しかしながら、上記の２乗則が理由で、濃度上昇と共に光電子倍増管出力は急激に上昇する。その結果、光電子倍増管が作動可能な限定された範囲によって、濃度測定におけるＥＬＳＤのダイナミックレンジには大きな制約が課せられる。ＥＬＳＤシステムには、光電子倍増管の代わりに、代替検出器を使用することができる。しかしながら、光強度が非常に広範囲であることから、これらの代替検出器およびそれに付属する測定回路には重い負担がかかる。ＥＬＳＤの実際のダイナミックレンジは、最高測定可能濃度と最低測定可能濃度との比で表して、約５００である。
【０００８】
蒸発光散乱検出器に関連する更なる問題は、検出器応答が、部分的には残留物粒子の光学的性質によって決定されることである。多くの場合において、これらの性質は、おおむね未知であり、調査中の各分析物に対して較正が必要となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
高速液体クロマトグラフィなどの分析的分離方法と関連するが、またより一般的には、溶液が含む溶質およびそれぞれの溶質濃度についての溶液の分析において、本発明の目的は、少なくともＥＬＳＤに匹敵する感度を有し、前述のＥＬＳＤの難点を克服する、検出器を提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、ダイナミックレンジを拡大した、非揮発性分析物濃度検出器を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、簡単な関係に従って分析物濃度と共に変化する出力によって、分析物濃度を決定する検出器を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、非揮発性分析物濃度を測定するためのより小型の機器を提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、関連する分析物粒子の光学的性質に影響されない濃度測定を提供するための、非揮発性分析物の濃度検出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
これらの目的および他の目的を達成するために、非揮発性分析物濃度検出器を提供する。この検出器は、チャンバを画定する筺体を含む。第１の流体通路は、非揮発性物質を含み、搬送気体中に浮遊する液滴からなるエアロゾル流を受容するように配置されている。この第１の流体通路は、液滴が実質的に蒸発するときに、エアロゾル流をチャンバの方向に案内するように構成されている。その結果、エアロゾル流は、チャンバに入るときには、非揮発性物質の残留物粒子で構成される。イオン発生器が、チャンバの近くに配置されて、多数イオンを生成するように構成されている。第２の流体通路は、気体流をチャンバに向かって、イオン発生器を通り過ぎるように案内する。このガス流は、少なくとも一部のイオンを混入させて、この混入させたイオンをチャンバ中に運び、エアロゾル流と合流し、これによって残留粒子のそれぞれに、寸法依存の電荷を印加する。第１および第２の通路は、チャンバの近くにそれぞれ第１および第２の拘束を含み、これによってエアロゾル流およびイオン搬送気体流がチャンバの進入するときに加速される。電荷応答デバイスが、チャンバ出口の下流に配置され、荷電残留物粒子の少なくとも一部を受容する。このデバイスは、受容された残留物粒子の合計電荷に比例するレベルの電気信号を生成するように構成されている。したがって、電気信号は、非揮発性物質の濃度を示す。
【００１５】
電荷応答デバイスには、残留物粒子を捕捉するように構成された電気伝導性フィルタと、フィルタに電気的に結合されたワイヤまたはその他の適当な電気導体を含めることができる。この導体を通過する電流のレベルが、非揮発性物質の濃度の指標となる。好ましくは、電流を連続的に測定し、それによって受容した残留物粒子の選択された順序に対応する少なくとも１つの選択された時間間隔にわたって、電流対時間の記録を提供する。電流レベルは、分析物濃度の変化に応じて変化する。より具体的には、分析物濃度が増大すると、エアロゾル流内の液滴のそれぞれが、より多くの非揮発性物質を含有する。エアロゾルを乾燥させた結果得られる残留粒子はより大きくなる。大きな粒子は、エアロゾル流がイオンと合流したときに、より高いレベルの電荷を保持する。この結果、フィルタにおいて電荷がより急速に蓄積され、導体中の電流レベルが高くなる。
【００１６】
理論的には、各粒子における荷電のレベルは、直径の広い範囲にわたって、粒子径に比例する。上述のように、濃度は量に比例するために、粒子の荷電レベル、したがって、その結果生じる導体電流は、分析物の濃度の立方根に比例して変化する筈である。したがって、２桁のオーダを含む粒子径の範囲は、分析物の濃度に対して、６桁のオーダ、すなわち百万の係数を含むダイナミックレンジをもたらす。
【００１７】
実際には、水と蔗糖の溶液に基づいて、検出器電流は、濃度の立方根よりも平方根に比例して変化することがわかっている。これは、エアロゾル中の凝集、分析物濃度の噴霧器性能への影響、または現在は未知であるその他の要因が起因した可能性がある。結果として得られるダイナミックレンジは、理論から期待されるものと一致はしないが、ＥＬＳＤによって得られる範囲にわたって相当に向上する。
【００１８】
蒸発および電気構成要素を含む特に有用な応用においては、分析物濃度検出器は、噴霧器と結合されて、第１の流体通路が噴霧器出力を受容する。空圧式噴霧器または静電式噴霧器のどちらかを、使用することができる。静電式噴霧器の場合には、噴霧器から出るエアロゾルは、イオンとの合流のためにチャンバに供給される前に、中和される。
【００１９】
本発明の別の応用は、現在広い普及が期待されている、高性能液体クロマトグラフィシステムであり、このシステムでは、噴霧器が液体クロマトグラフィカラムまたはその他の分離器から液体サンプルを受容する。液体クロマトグラフィシステムの上流には、搬送液体が液体クロマトグラフィカラムに実質的に一定流量で供給されて、所定の量の液体サンプルが連続して搬送液体流中に噴射される。液体サンプルが分離機を通過して進行すると、異なる非揮発性成分がそれぞれ異なる速度で分離器を通過する。これによって、液体サンプルは、異なる非揮発性成分の濃度に対応する領域に分離されやすくなる。あるいは、単一の非揮発性成分の場合には、異なる領域が、その成分の異なる濃度によって特徴づけられる。
【００２０】
液体サンプルが、液体が分離機から出るときに、いくつかの異なる領域内で濃縮化されるいくつかの異なる成分を含むときには、結果として得られる電流対時間の記録は、異なる成分が分離器から出る、異なる時間を反映するグラフまたはその他の記録上で、一時的に互いに分離された、成分濃度の対応する領域を含む。したがって、記録は、分析物の濃度を決定するためだけでなく、分析物を同定するためにも有用である。
【００２１】
さらに、本発明によれば、代替システムは、液体クロマトグラフィカラム以外の様々な分離器を使用することができる。１つの手法、フィールドフローフラクショネーションによれば、サンプルは流動する液体流中に噴射される。異なる成分が、流れに対して横方向の移動速度に基づいて分離される。別の代替手法においては、遠心機を使用し、異なる密度または沈殿速度に基づいて成分を分離する。サンプルは、遠心運転後に連続的、またはバッチにして引き出すことができる。別の代替手法である毛管電気泳動法では、サンプル中の成分を、液体中での移動度、寸法、および等電点を含む様々な特性に基づいて分離することができる。
【００２２】
これらの代替分離方法のいずれによっても、システムには、液体サンプル中の異なる非揮発性分析物を、最初にサンプル内の異なる領域に濃縮することによって、異なる分析物を分離するように構成された分析物分離器が含まれる。バッチ処理を必要とする分離器（例えば遠心機）を使用するシステムにおいては、各サンプルバッチは、サンプルの別個の領域間の差異が保存されるように、噴霧器に供給される。あるいは、サンプルバッチの別個の領域を別個の噴霧器に供給することもできる。
【００２３】
本発明の密接に関係する態様は、液体中の非揮発性成分の濃度を測定する方法であって、
ａ．液体および液体中に含まれる少なくとも１つの非揮発性成分を含むサンプルを、異なる非揮発性成分を実質的にサンプル中の異なる領域に濃縮することによって、異なる非揮発性成分を互いに分離するように構成された分離器に供給する段階と、
ｂ．分離器から出るサンプルの少なくとも一部分を受容し、前記部分を使用して、液体および少なくとも１つの非揮発性成分を含む小滴からなるエアロゾル流を生成する段階と、
ｃ．液体小滴を、実質的に蒸発させ、それによって蒸発後のエアロゾル流が、少なくとも１つの非揮発性成分の残留物粒子で構成される段階と、
ｄ．残留粒子のそれぞれに、残留粒子の寸法に応じて電荷を印加する段階と、
ｅ．エアロゾル流中の荷電された残留物粒子の選択された順序の合計電荷に比例するレベルの電気信号を生成する段階と、
ｆ．電気信号を使用して、液体サンプル中の少なくとも１つの非揮発性成分を、荷電残留物粒子の選択された順序に対応するその領域上で示す段階と、を含む方法である。
【００２４】
したがって、本発明によれば、溶質の濃度に対して、蒸発散乱光検出器で得られる精度に匹敵する精度で、溶液の分析が可能で、かつＥＬＳＤに関連する欠点を回避することができる。散乱光強度ではなく電荷レベルを使用することによって、大幅に大きなダイナミックレンジが得られ、そのレンジにおいては精度よく濃度を決定することができる。散乱光強度ではなく電荷（すなわち、電流）を測定することによって、濃度測定値がエアロゾル粒子の光学的性質に影響されないことも保証される。高性能液体クロマトグラフィおよび様々なその他の応用に対して、結果として得られる濃度測定は、より信頼性が高く、かつより広いダイナミックレンジにわたって変化することができる。
【００２５】
上記した本発明の特徴と効果のさらに理解するために、本発明を以下の詳細な説明および図面を参照して説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図面を参照すると、図１には、液体サンプル中の溶質の濃度を決定するための、非揮発性残留物濃度測定システム１６を示してある。このシステムは、搬送液体を所望の一定流量で、実質的に層流にして供給するためのシリンジポンプ１８を含む。例えば、搬送液体は、毎分０.５９ｍｌの割合で供給される蒸留水とすることができる。
【００２７】
シリンジポンプの下流には、サンプルまたは試験しようとする溶液を収容するシリンジ２０がある。溶液は、２０マイクロリットルステンレス鋼噴射ループ２２で、搬送液体流中に噴射される。ＰＥＥＫチューブ２４の長さによって、搬送液体が噴射ループへと導かれる。
【００２８】
シリンジ２０は、溶液を実質的に瞬間的に噴射し、各噴射はわずかに１秒の何分の一かだけ続き、水またはその他の搬送液体と共に流れるサンプルのプラグ（plug）を形成する。溶液のプラグおよび搬送液体は、ＰＥＥＫチューブ２６を通過して空圧式噴霧器２８へと移動する。同時に、圧縮空気が空気導管３０を介して噴霧器に供給される。液体流は、実質的に層流のままである。したがって、チューブ２６は、実用的な程度に短くして、サンプルプラグを搬送液体からの分離を維持すると共に、非揮発性残留物濃度を示す、ピークの幅の広がり、または「尾引き（tailing）」を最小化する。
【００２９】
噴霧器２８は図２により詳細に示してある。この噴霧器は、導管３０から圧縮空気を受け入れるための通路を備える取付具３２を含む。通路を超えると、小さな開口（直径０.０１３５インチ）を備えるディスク３４がある。チューブ２６の円錐台形先端が、上向きに延びてディスク３４の下流の通路に入っており、ここで液体が圧縮空気と遭遇する。空気は、液体を多数の小滴に霧化させるのに十分な速度で移動する。インパクタ３５が、より大きな小滴に出合ってそれを除去するように、小滴ジェットの前方に配置されている。これによって、噴霧器から出る小滴が、十分に小さくなり、迅速に蒸発することが確実になる。小滴のいくつかはエアゾイルを形成し、エアゾイルが、上方、次いで水平に移動し、出口３６を通過して噴霧器から出る。噴霧器の反対側では、過剰の液体を排出するための出口３８がある。通気チューブ３９が、出口３８との圧力等化のために設けられている。
【００３０】
図３は、代替噴霧器すなわち、多数の小滴の静電生成のために電気的にバイアスがかけられた尖端４４を含む、電子吹付け毛細管４２を組み込んだ静電式噴霧器４０を示す。噴霧器はまた、コロナ放電針４６を含み、反対にバイアスがかけられて多重イオンを生成し、このイオンはエアロゾルと遭遇して、エアロゾル小滴を中和しようとする。この種の噴霧器のさらなる説明については、本出願の譲受人に譲渡された、“Aerosol Charge Adjusting Apparatus Employing a Corona Discharge”という名称の米国特許出願第０９/５９６１５９号明細書を参照されたい。
【００３１】
その他のタイプの噴霧器、例えばサーモスプレー噴霧器、超音波噴霧器、および電気補助空圧式噴霧器などのハイブリッドデバイスをシステム１６で使用することができる。
【００３２】
図１に戻ると、噴霧器２８からのエアロゾル小滴は、電気伝導性（例えば、ステンレス鋼）チューブ４８の長さに沿って、毎分約３リットルの割合で、システム１６内に進行する。小滴がチューブに沿って進行するときに、小滴は蒸発し、エアロゾルは、液滴で構成されるよりも、以前に溶液中に溶解した非揮発性物質の残留粒子で構成される。
【００３３】
システム１６は、エアロゾルに対して２つの二者択一経路を提供し、それは電気伝導性チューブからなる経路５０、および拡散乾燥機５２を組み込んだ経路である。典型的な応用においては、噴霧器２８の下流の比較的短い距離の範囲で小滴が実質的に完全に蒸発する傾向があるために、乾燥機５２は不要である。それにもかかわらず、システム１６は乾燥機５２を含み、完全蒸発を確実にし、それによって、下流システム構成要素と遭遇したときに、エアロゾルが、小滴ではなく残留物粒子から構成される。
【００３４】
図４に示すように乾燥機５２は、エアロゾル用の通路を包囲するチューブ状スクリーン５４を含む拡散乾燥機とすることができる。シリカゲルまたはその他の乾燥剤５６が、チューブ状スクリーンを取り囲み、この乾燥剤は外壁５８に囲まれている。
【００３５】
再び図１を参照すると、エアロゾルの一部、例えば毎分約１.５リットルの流量で、空中の残留物粒子のエアロゾル流として、エアロゾル検出器６０に進入し、過剰のエアロゾルは、フィルタ５２を介してシステムから排気される。
【００３６】
エアロゾル検出器６０は、図５でわかるように、エアロゾル流をハウジング内に受け入れるための流体通路６８が組み込まれた取付具を備える、筺体またはハウジング６４を含む。この通路の下流端には、エアロゾル流がチャンバ７２に入ったときにエアロゾル流を加速するための、寸法を縮小したオリフィス７０の形態の流れ絞り（flow restriction）があり、エアロゾルジェットを提供する。
【００３７】
チャンバの反対側には、放電尖端７６を有するコロナ放電針７４がある。ハウジングには、圧縮空気供給源からの圧縮空気を受け入れ、空気が放電尖端７６（図５）を通過するように導くための流体通路７８が組み込まれている。その間に、コロナ放電針７４は、電気的にバイアスがかけられており、放電尖端の近くに多重イオンを生成する。圧縮空気が放電尖端７６を通過するときに、イオンの一部を混入させ、混入されたイオンを、縮小寸法のオリフィス８０の形態の流れ絞りに運搬する。圧縮空気は、オリフィスを通過するときに、加速してエアロゾルジェトと反対方向に流れるイオンジェットを形成する。両ジェットは高速、例えば毎秒４０メートルあるいはそれ以上で移動する。結果として生じるイオンとエアロゾル粒子との乱流混合は、急速でかつ効率的に、粒子に電荷を印加する。各粒子がその寸法と共に増大するレベルの電荷を獲得するという意味で、粒子は選択的に荷電される。より具体的には、電荷のレベルは、粒子の直径と共に実質的に直線的に増加する傾向にある。
【００３８】
荷電粒子および残留イオンはチャンバを出て、析出器８２に入り、ここでより軽量で高移動度のイオンが除去される。析出器を通過すると、荷電エアロゾルは、通路８４に沿って、エアロゾル電位計８８の入口８６へと進行する。電位計は、導電性フィルタ９２を包囲する壁９０を含む。導体９４は、電気的にフィルタに結合されている。測定回路９６は、導体内の電流を測定する。通路９８は、電位計から空気を引き出すために設けられている。
【００３９】
エアロゾルが電位計に入ると、空気および混入された残留物粒子は、導電フィルタ９２に向かって流れる。フィルタは、空気を通過させるが、粒子を捕捉する。残留物粒子がフィルタに蓄積すると、フィルタは、粒子による累積電荷または合計電荷を得る。しかしながら、実質的に同時に、合計電荷は、導体９４を介して荷電されたフィルタからグラウンドに維持された位置へ流れる電流の形態で、フィルタから排出される。
【００４０】
一般に、フィルタ９２中の電荷の蓄積と、導体９４を通過する電流とは、互いに急速に均衡して定常状態に達し、この状態では、電流のレベルは、溶液中の非揮発性物質の濃度を示す。先述したように、荷電残留物粒子においては、電荷レベルと直径の間に、実質的に直線関係がある。フィルタ９２中の累積電荷または合計電荷は、同様に、粒子の寸法に対して実質的に直線的に変化する。導体９４内の電流は、合計電荷または累積電荷と共に直線的に変化する。より正確には、電流のレベルは、残留物粒子がフィルタ９２を荷電する速度に対して実質的に直線的に変化する。最終的に、非揮発性物質の濃度が、残留物粒子量に対して直線的に変化する傾向がある場合には、導体９４内の電流は、非揮発性物質濃度の立方根に対して直線的に変化する傾向があり、したがってその濃度の指標となる。
【００４１】
ある応用においては、フィルタ９２の代わりにファラデー箱(Faraday cage)を使用して、荷電粒子を受容しても（しかし必ずしも収集しなくても）よい。一般に、導電フィルタが好ましい。
【００４２】
図６は、導電フィルタ内の電荷の蓄積を使用して溶液中の非揮発性物質の濃度レベルを示す方法を概略的に示している。前述したように、フィルタ９２に接近する粒子は捕捉され、その個々の電荷レベルをフィルタに印加する。粒子からの合計電荷は、導体９４を介してフィルタから接地へと排出される。電位計の測定回路９６は、導体９４に結合されている。測定回路は、キャパシタ１０１と並列に結合された抵抗１００ａ、１００ｂ、１００ｃを含む、ＲＣ（抵抗-キャパシタンス）ネットワーク１００を含む。電位計増幅器９７は、その負入力を介して、キャパシタおよび抵抗と並列に結合されている。増幅器の正入力は設置に結合されている。増幅器９７の出力は、バッファ増幅器９９に供給され、このバッファ増幅器はアナログ信号、すなわち導体９４内の電流レベルを示す電圧レベルを生成する。電圧レベルは、アナログディジタル変換器１０２に供給されて、その出力は、導体９４中の電流に対応するディジタル値である。
【００４３】
図６と共に図１を参照すると、電流レベルを示すディジタル値が、マイクロプロセッサ１０４に供給されて、このマイクロプロセッサがビデオディスプレイ端末やプリンタ（図示せず）に結合されて、非揮発性残留物濃度のプロットまたはその他の可視表示を提供する。前述したように、電流レベルは、必ずしも、非揮発性物質濃度の立方根に対して理論的な線形関係を示すとは限らない。したがって、マイクロプロセッサ１０４は、様々な非揮発性物質の較正サンプルによって決定されるように、電流レベルを濃度レベルに変換するためのコンピュータプログラムを内蔵するのが有利である。
【００４４】
図７は、本発明の、最も実用的で、かつ高度に有用な例、すなわち高性能液体クロマトグラフィ分離および測定システム１０６を示す。このシステムでは、高性能液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）ポンプ１０８が、シリンジポンプ１８の代わりに使用され、ＨＰＬＣカラム１１０が、噴射ループバルブ１１２と空圧式噴霧器１１４の間に挿入されている。噴射ループバルブは、実質的に瞬間的にシリンジ１１６からの液体サンプルを噴射し、これによって液体サンプルのプラグを、前述のように、水またはその他の搬送液体流の中に噴射する。
【００４５】
図８でわかるように、バルブ１１２は６つのポートを有する。それはシリンジ１１６から液体サンプルを受け入れるポート１１２ａ、ポンプ１０８から搬送液体を受け入れるポート１１２ｂ、液体を分離カラム１１０に供給するためのポート１１２ｃ、過剰液体を排出口に通すためのポート１１２ｄ、およびサンプル噴射ループ１１３の反対側のポート１１２ｅ、１１２ｆである。
【００４６】
当該技術で知られているように、バルブ１１２は、半径方向外側のバルブセクションに対して回転可能な、半径方向内側セクションを含み、これによってラン設定とループフィル設定とを含む、２つの選択可能な設定を提供する。ラン設定では、バルブは、ポート１１２ａと１１２ｄの間、１１２ｅと１１２ｃの間、および１１２ｂと１１２ｆの間に、流体通路を形成する。ループフィル設定では、破線で示すように、バルブ１１２は、ポート１１２ａと１１２ｅの間、ポート１１２ｂと１１２ｃの間、および１１２ｆと１１２ｄの間に流体通路を形成する。
【００４７】
最初に、バルブ１１２をラン設定として、搬送液体が、ポート１１２ｂを介してバルブに通され、噴射ループ１１３を介してポート１１２ｆからポート１１２ｅに、次いでポート１１２ｃを介してバルブから出る。その間、液体サンプルは、ポート１１２ａからバルブに入り、１１２ｄからバルブを出る。この状態で、ループ１１３は搬送液体に占有される。
【００４８】
噴射ループ１１３を液体サンプルで充填するには、バルブの内側セクションを、ループフィル設定に回転して、両方の流れを変更する。搬送液体は、ポート１１２ｂからポート１１２ｃへと通されて、次いでバルブ１１２から出る。液体サンプルは、ポート１１２aを通過し、噴射ループを介してポート１１２eからポート１１２ｆへ、次いでポート１１２ｄを介して排出口へと流れる。ループフィル設定へのスイッチの直後に、ループ１１３に残留している搬送液体は、液体サンプルに先行して、ポート１１２ｄを介して排出口へと向かう。液体サンプルは、迅速に搬送液体を、ポート１１２ｆを介して噴射ループから押し出し、それによって噴射ループの全容積を占有する。
【００４９】
この時点、またはその後の任意の所望の時刻に、バルブ１１２は、ラン設定に戻される。流入液体サンプルは、ポート１１２ｄを介して再び排出されて、その間に搬送液体は、ポート１１２ｆを介して噴射ループに通され、液体サンプルを、ループの外に、さらにポート１１２ｃを介してカラム１１０へと前方に押し出す。このプロセスは、バルブ１１２をループフィル設定に戻すことによって反復される。
【００５０】
各サイクルにおいて、搬送液体流中に噴射された液体サンプルプラグの大きさは、噴射ループ１１３の容積によって決定される。したがって、制御された、実質的に一定量で、連続プラグが供給される。さらに、バルブ切換えのタイミングを制御することによって、連続プラグ間のタイミングを決定し、ＨＰＬＣカラム１１０を通過するサンプルの連続ラン間を所望の間隔とすることができる。
【００５１】
カラム１１０は、静止相(stationary phase)を含み、サンプル液体を移動相(mobile phase)としてカラムを通過させる、典型的な液体クロマトグラフィ分離カラムとすることができる。液体サンプルが、カラム中を進行すると、異なる非揮発性成分が、おおむね静止相内の溶解度に応じて、異なる速度でカラムを通過する。静止相内で溶解度の高い物質は、より低速で移動する傾向にあり、一方溶解度の低い物質、または静止相によって反発された（repelled）物質は、より高い移動度を維持し、カラム中をより迅速に移動する。その結果、異なる非揮発性物質は、カラム中を流れるときに、液体サンプルの異なる領域に濃縮されやすくなる。その結果、カラム１１０の出力は、様々な成分の異なる濃度を有し、異なる時刻にカラムから出る、サンプルの別個の領域の形態をとる。
【００５２】
噴霧器１１４ならびに、拡散乾燥機１１８、フィルタ１２０、およびエアロゾル検出器を含む下流構成要素は、システム１６中のそれらの相当物と実質的に類似のものとすることができる。検出器１２２の出力は、好ましくは、マイクロプロセッサ１０４と類似のマイクロプロセッサに供給される。
【００５３】
分離サンプルがＨＰＬＣカラム１１０の下流に進むとき、液体サンプルの別個領域への分離は、小滴生成、その蒸発が残留物粒子を生成するエアロゾル小滴の連続した移動、チャンバ内での（乱流混合によるものであるが）一般に連続した残留物粒子の移動の順番、そして最終的に荷電粒子が電位計フィルタに捕獲される順番で保たれる。したがって、導体９４の相当物を通過する電流レベルは、カラム１１０から出る液体サンプルの領域の一時的分離を反映して、最初の領域内での高濃度に対応する高電流、低い電流レベル、次いでその後の高濃度領域に対応する高い電流レベルを示す。
【００５４】
システム１６および１０６で生成される電流レベルを絶えず追跡して、時間に対する電流レベル、または変換後における、時間に対する非揮発性物質濃度の連続プロットを生成するのが好ましい。
【００５５】
図９〜図１２は、１０ナノグラム、１０マイクログラム、１００マイクログラム、および１ミリグラムの噴射を反映する水中の蔗糖を有するサンプルに対しての、電流レベルの３乗対時間のプロットである。すべての場合において、特に図８で示されるように、ノイズレベルと比較した各ピークの大きさは、高いレベルの感度を実証している。したがって、１０ナノグラムから１ミリグラムまでの範囲、すなわち１０万倍にわたり、高度に精密な濃度測定を期待することができる。
【００５６】
ピークに囲まれる面積は、図１３のピーク面積と噴射質量との両対数プロットで示されるように、噴射質量と共に増加する。この依存性は、理論値の１.０ではなく、１.６乗則（傾き１.６）を示すが、この傾きは、プロットの全範囲で実質的に一定である。この差異は、前述のエアロゾルの凝固および分析物濃縮効果、またはその他の未知に要因の結果である可能性がある。
【００５７】
図１４は、システム１０６を用いての、溶媒中に溶解したいくつかの分析物の液体サンプルのあり得る分析に対応する、時間に対する電流の３乗のプロットである。このプロットには、３つの一時的に分離されたピークが含まれる。それは、分析物「Ａ」の濃度を示すピーク１２４、分析物「Ｂ」の濃度を示すピーク１２６、および分析物「Ｃ」を示すピーク１２８である。分析物Ａ、Ｂ、Ｃは、塩、炭化水素、たんぱく質、脂質、またはその他の溶解成分とすることができる。それぞれのピークは、関連する分析物の濃度の指標となるが、特定の濃度とピークを関連付けるために較正が必要なことがある。さらに、ピークの時間上の位置は、単独でも相対的にでも、当該濃度を同定する上で有用である。
【００５８】
図１５は、別の実施形態の分析物濃度測定システム１３０を図解するものであり、これには、水または別の搬送液体を実質的に均一な流量で供給する供給源１３２、およびサンプル液体のプラグを搬送液体中に噴射するための供給源１３４が含まれる。液体は、１３６に進み、このチャネルに沿ってフィールドが、チャネルに適用され、矢印１３８の方向、すなわち実質的に矢印１４０で示された流れ方向に直角に作用する。
【００５９】
システム１３０の一例においては、フィールドは、重力による加速度である。重力加速度の代わりに、チャネルを回転させることによってチャネル１３６を加速することも可能であり、この場合にはチャネルは好ましくは弓形である。このシステムの代替例においては、交差流を使用して、成分を寸法によって分離することのできる、粘性力が加えられる。さらに別の実施形態としては、チャネル１３６を横断して温度勾配が与えられる。
【００６０】
いずれの場合にも、チャネルの出力は、噴霧器１４２に供給される。噴霧器出力は、残留物粒子で構成されるエアロゾルを供給するために好ましくは十分に乾燥させた後に、検出器１４４に供給されて、そこで残留粒子が選択的に荷電されて先述のように蓄積される。
【００６１】
図１６は、毛管電気泳動法を使用する別のシステム１４６を示す。１４８に実線で、１４８ａに破線で示すように、システムは、供給源１５０からの搬送液体、および供給源１５２からの液体サンプルのプラグまたはバーストを二者択一で供給するように制御可能である。液体は、分離器１５４に進み、この分離器は、システム１４６の一例においては、ある長さの毛管チューブである。代替例においては、分離器１５４はガラスまたはプラスチック基板とすることができ、この基板内には複数の流れチャネルがエッチングされている。このアプローチは、液体中での分析物の移動度、大きさ、または等電点に基づいて、分析物を分離するのに使用することができる。分離器出力は、噴霧器１５６、好ましくは電気吹付け式噴霧器（electrospray nebulizer）に供給される。噴霧器のエアロゾル出力は、検出器１５８に供給される。
【００６２】
図１７は、さらに別のシステム１６０を示し、このシステムにおいては供給源１６２からの液体サンプルのプラグまたはバーストが、供給源１６４から遠心機１６６に向かう搬送液体中に噴射される。分析物は、このシステムの種類に応じて、その密度、またはその沈殿速度に基づいて分離することができる。さらに、システム１６０の異なる構成は、遠心機１６６が連続流を収容するか、またはバッチモードでサンプルを処理するかに依存する。連続流システムにおいては、遠心機出力は、噴霧器１６８に提供され、噴霧器のエアロゾル出力は検出器１７０に供給される。代替手法としては、層状化されたサンプルの異なる領域を、連続して噴霧器１７２に供給し、噴霧器がその出力を検出器１７４に供給するようにすることができる。
【００６３】
したがって、本発明によれば、液体サンプルを分析して、液体中に溶存する非揮発性物質濃度を、広範囲の濃度レベルにわたって高精度に決定することができる。本発明に従って構成されたシステムは、散乱光強度を測定する代わりに、非揮発性残留物粒子が荷電された程度を測定する。これによって濃度測定値が信頼性を有する範囲が広がると共に、粒子の光学的性質が結果に影響を及ぼさないことが保証される。このシステムは、液体サンプル中に溶存するいくつかの成分の分離を含むかどうかとは無関係に、高性能液体クロマトグラフィに特に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明に従って構成された分析物の濃度測定システムの概略図である。
【図２】図１の一部、すなわち噴霧器の拡大図である。
【図３】別の実施形態の濃度測定システム用の噴霧器の拡大図である。
【図４】図１に示すシステムの拡散乾燥器の拡大図である。
【図５】図１に示すシステムの検出器の拡大断面図である。
【図６】検出器部分の電気概略図である。
【図７】本発明の別の実施形態による検出器を使用する高速液体クロマトグラフィシステムの概略図である。
【図８】図７のシステムに使用されるサンプル噴射バルブの拡大図である。
【図９】図１に示すシステムと類似のシステムで測定された電流を３乗した値を時間に対して、異なる分析物の質量濃度についてプロットした図である。
【図１０】図１に示すシステムと類似のシステムで測定された電流を３乗した値を時間に対して、異なる分析物の質量濃度についてプロットした図である。
【図１１】図１に示すシステムと類似のシステムで測定された電流を３乗した値を時間に対して、異なる分析物の質量濃度についてプロットした図である。
【図１２】図１に示すシステムと類似のシステムで測定された電流を３乗した値を時間に対して、異なる分析物の質量濃度についてプロットした図である。
【図１３】噴射質量に対してピーク面積をプロットしたグラフである。
【図１４】図７に示すタイプのＨＰＬＣシステムについて、時間に対して電流をプロットした図である。
【図１５】フィールドフローフラクショネーションを使用する別の実施形態の濃度測定システムのブロック線図である。
【図１６】毛管電気泳動法を使用する別のシステムのブロック線図である。
【図１７】遠心機を分離器として使用するさらに別の測定システムのブロック線図である。
【符号の説明】
【００６５】
１６  非揮発性残留物濃度測定システム
１８  シリンジポンプ
２０  シリンジ
２６  ＰＥＥＫチューブ
２８  噴霧器
３０  空気導管
３２  取付具
３４  ディスク
３５  インパクタ
３６  出口
３８  出口
３９  通気チューブ
４０  静電式噴霧器
４４  尖端
４６  コロナ放電針
４８  電気伝導性チューブ
５０  経路
５２  拡散乾燥機
５４  チューブ状スクリーン
５８  乾燥剤
６０  エアロゾル検出器
６４  ハウジング
６８  流体通路
７０  オリフィス
７２  チャンバ
７４  コロナ放電針
７６  放電尖端
７８  流体通路
８０  オリフィス
８２  析出器
８４  通路
８６  入口
８８  エアロゾル電位計
９０  壁
９２  導電性フィルタ
９４  導体
９６  測定回路
９７  増幅器
９８  通路
９９  バッファ増幅器
１００  ＲＣネットワーク
１００ａ、１００ｂ、１００ｃ  抵抗
１０１  キャパシタ
１０２  アナログディジタル変換器
１０４  マイクロプロセッサ
１０６  測定システム
１０８  クロマトグラフィポンプ
１１０  ＨＰＬＣカラム
１１２  噴射ループバルブ
１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄ、１１２ｅ、１１２ｆ  ポート
１１３  噴射ループ
１１４  空気式噴霧器
１１６  シリンジ
１１８  拡散乾燥機
１２０  フィルタ
１２２  検出器
１２４  分析物「Ａ」の濃度を示すピーク
１２６  分析物「Ｂ」の濃度を示すピーク
１２８  分析物「Ｃ」の濃度を示すピーク
１３０  分析物濃度測定システム
１３２、１３４  供給源
１３６  フィールドフローフラクショネーションチャネル
１３８、１４０  矢印
１４２  噴霧器
１４４  検出器
１４６  別のシステム
１４８  供給源１５０からの搬送液体
１４８ａ  供給源１５２からの液体サンプルのプラグまたはバースト
１５０  供給源
１５２  供給源
１５４  分離機
１５６  噴霧器
１５８  検出器
１６０  別のシステム
１６４  供給源
１６６  遠心機
１６８  噴霧器
１７０  検出器
１７２  噴霧器
１７４  検出器
【図６】
2004528549.tif 000003
【図７】
2004528549.tif 000004
【図８】
2004528549.tif 000005
【図９】
2004528549.tif 000006
【図１０】
2004528549.tif 000007
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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