(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プランジャの往復動により送液を行なうポンプが配置された送液機構と、分析条件として予め設定された分析時間及び分析流量を記憶する記憶部と、送液機構による送液動作を制御する制御部を備えた液体クロマトグラフにおいて、
前記記憶部に記憶された、次回の分析の分析時間及び分析流量に基づいて、次回の分析における１分析総送液量を計算する演算部と、
ポンプ容量と前記１分析総送液量を比較する比較部とをさらに備え、
前記制御部は、前記比較部が前記ポンプ容量の方が前記１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、前記次回の分析中にポンプの１サイクル吐出動作のみによって送液を行なわせる１回吐出送液モードでの制御を行なうものであり、
さらに、前記演算部は、吐出動作中のポンプヘッドの、次回の分析開始時におけるポンプヘッド内のポンプヘッド内移動相残量も計算し、前記比較部は前記演算部が計算した前記ポンプヘッド内移動相残量及び前記１分析総送液量も比較し、前記制御部は、前記比較部が前記ポンプヘッド内移動相残量の方が前記１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、吐出動作中のポンプヘッドの吐出動作を継続させて、そのポンプヘッドによる１回吐出送液モードでの送液によって前記次回の分析を行なわせるものであることを特徴とする液体クロマトグラフ。
【請求項２】
前記ポンプは各プランジャが独立して制御可能な複数台のポンプヘッドを備えたものであり、前記制御部は、前記比較部が前記ポンプヘッドのポンプ容量の方が前記１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、分析ごとにポンプヘッドを切り替え、前記次回の分析で使用するポンプヘッド内に前記次回の分析の開始前に少なくとも前記１分析総送液量の移動相を吸引させ、そのポンプヘッドによる１回吐出送液モードでの送液によって前記次回の分析を行なわせる請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
【請求項３】
前記ポンプが１台のポンプヘッドを備えたものであり、前記制御部は、前記比較部が前記ポンプヘッドのポンプ容量の方が前記１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、そのポンプヘッド内に前記次回の分析の開始前に少なくとも前記１分析総送液量の移動相を吸引させ、そのポンプヘッドによる１回吐出送液モードでの送液によって前記次回の分析を行なわせる請求項１に記載の液体クロマトグラフ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体クロマトグラフに関し、特に、例えば１〜５マイクロリットル／分程度の低流量で移動相の送液を行なうミクロ液体クロマトグラフィーにも適用できる液体クロマトグラフに関するものである。
ミクロ液体クロマトグラフィーは、液体クロマトグラフ／質量分析計（ＬＣ／ＭＳ）や、絶対量の限られたタンパク質やペプチドなどの微量試料の分析に適用される。
【０００２】
【従来の技術】
液体クロマトグラフの送液機構として、プランジャの往復動により移動相の送液を行なうプランジャ往復動型送液ポンプがある。プランジャ往復動型送液ポンプでは、駆動用モータの回転運動を直線運動に変換する機構を用いてポンプヘッド内でプランジャを往復動させる。そのプランジャの往復動と、ポンプヘッドの液入口側と液出口側にそれぞれ設けられた逆止弁又は流路切替え弁の作用により、移動相がポンプヘッド内に吸引され、試料注入部からカラム側へと吐出される。
【０００３】
このようなプランジャ往復動型送液ポンプとして、１組のプランジャ及びポンプヘッドを備えたシングルプランジャ式ポンプや、２組のプランジャ及びポンプヘッドを並列又は直列に配置したダブルプランジャ式ポンプなどがある。
プランジャ往復動型送液ポンプではプランジャを往復動させて吐出動作と吸引動作を繰り返して送液を行なう。通常の液体クロマトグラフに使用される送液ポンプの動作サイクルは、分析時間や分析周期と同期せずに、分析時間や分析周期とは無関係に独立している。
【０００４】
シングルプランジャ式ポンプでは、プランジャの吐出動作と急速吸引動作のサイクルを繰り返して送液するために、プランジャ往復動の１サイクルごとに脈流が発生する。ダブルプランジャ式ポンプについても、並列式、直列式いずれの場合も、２つのプランジャの吐出動作及び吸引動作の切替えなどの要因により脈流が発生する。
【０００５】
また、液体クロマトグラフィーの一態様として、分離カラム及び流路をミクロ化し、例えば１〜５マイクロリットル／分程度の低流量で分析を行なうミクロ液体クロマトグラフィーが知られている。ミクロ液体クロマトグラフィーは、試料の拡散を抑えて高感度化することができ、また、分離成分を含有する移動相の気化を必要とするＬＣ／ＭＳの性能を最大限に発揮させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
脈流は、検出器ベースラインのノイズとして現れ、分析結果に悪影響を及ぼす場合がある。特に、低流量で分析を行なうミクロ液体クロマトグラフィーでは、脈流による分析結果への悪影響は大きい。
そこで本発明は、ミクロ液体クロマトグラフィーに適用した場合に、分析結果への脈流の影響を抑制した液体クロマトグラフを提供すること目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
図１は、本発明を示すブロック図である。本発明は、プランジャの往復動により送液を行なうポンプが配置された送液機構１と、分析条件として予め設定された分析時間及び分析流量を記憶する記憶部３と、送液機構１による送液動作を制御する制御部９を備えた液体クロマトグラフであって、記憶部３に記憶された、次回の分析の分析時間及び分析流量に基づいて、次回の分析における１分析総送液量を計算する演算部５と、ポンプ容量と１分析総送液量を比較する比較部７とをさらに備え、制御部９は、比較部７がポンプ容量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、次回の分析中にポンプの１サイクル吐出動作のみによって送液を行なわせる１回吐出送液モードでの制御を行なうようにしたものである。
【０００８】
図２は、本発明の動作の一態様を示すフローチャートである。
演算部５は、記憶部３から次回の分析の分析時間及び分析流量を読み出して次回の分析における１分析総送液量を計算し、比較部７に伝送する。比較部７は、ポンプ容量と演算部５からの１分析総送液量を比較する。ポンプ容量は記憶部３に記憶してもよいし、他の記憶手段に記憶しておいてもよい。
ミクロ液体クロマトグラフィーでは、例えばポンプ容量が１００マイクロリットルに対して、１〜５マイクロリットル／分程度の低流量で送液が行なわれる場合があり、ポンプ容量が１分析総送液量よりも大きいことがある。
【０００９】
そのような場合、比較部７がポンプ容量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したとき、制御部９は、次回の分析中にポンプの１サイクル吐出動作のみによって送液を行なわせる１回吐出送液モードで送液を行なわせる。これにより、ミクロ液体クロマトグラフィーにおける移動相送液の脈流が分析結果に与える影響を抑制することができる。
比較部７がポンプ容量の方が１分析総送液量よりも小さいと判断したときは、制御部９は、プランジャの往復動を繰り返して吸引動作及び吐出動作を行なう通常送液モードで送液を行なわせる。
【００１０】
図２のフローチャートでは、１分析ごとにポンプ容量と次回の分析の１分析総送液量を比較しているが、記憶部３に記憶された複数の分析が同じ分析時間及び分析流量で繰り返されるときには、次回の分析の１分析総送液量とポンプ容量の比較を省略してもよい。
また、次回の分析における通常送液モードと１回吐出送液モードの選択は、現在の分析が終了する前に完了しておくことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ポンプは各プランジャが独立して制御可能な複数台のポンプヘッドを備えたものであり、制御部９は、比較部７がポンプヘッドのポンプ容量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、分析ごとにポンプヘッドを切り替え、次回の分析で使用するポンプヘッド内に次回の分析の開始前に少なくとも１分析総送液量の移動相を吸引させ、そのポンプヘッドによる１回吐出送液モードでの送液によって次回の分析を行なわせるようにすることが好ましい。
その結果、次回の分析中における脈流の影響を抑制することができ、さらに現在の分析の終了時に吐出動作中のポンプヘッドとは別のポンプヘッド内に少なくとも１分析総送液量の移動相を吸引しておくことにより、現在の分析終了後、直ちに次回の分析を開始することができる。
【００１２】
ポンプが１台のポンプヘッドを備えたものの場合は、制御部９は、比較部７がポンプヘッドのポンプ容量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、そのポンプヘッド内に次回の分析の開始前に少なくとも１分析総送液量の移動相を吸引させ、そのポンプヘッドによる１回吐出送液モードでの送液によって次回の分析を行なわせるようにすることが好ましい。
その結果、次回の分析中における脈流の影響を抑制することができる。
【００１３】
演算部５は、吐出動作中のポンプヘッドの、次回の分析開始時におけるポンプヘッド内のポンプヘッド内移動相残量も計算し、比較部７は演算部５が計算したポンプヘッド内移動相残量及び１分析総送液量も比較し、制御部９は、比較部７がポンプヘッド内移動相残量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、吐出動作中のポンプヘッドの吐出動作を継続させて、そのポンプヘッドによる１回吐出送液モードでの送液によって次回の分析を行なわせるようにすることも好ましい。
【００１４】
図３は、本発明の動作の他の態様を示すフローチャートである。
演算部５は、図２のフローチャートと同様にして、次回の分析における１分析総送液量を計算して比較部７に伝送する。さらに演算部５は、次回の分析開始時におけるポンプヘッド内のポンプヘッド内移動相残量も計算して比較部７に伝送する。比較部７は、演算部５からの１分析総送液量及びポンプヘッド内移動相残量を比較する。
【００１５】
比較部７がポンプヘッド内移動相残量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したとき、制御部９は、吐出動作中のポンプヘッドの吐出動作を継続させて、そのポンプヘッドによる１回吐出送液モードでの送液によって次回の分析を行なわせる。これにより、次回の分析中における脈流の影響を抑制することができ、さらに現在の分析終了後、直ちに次回の分析を開始することができる。
比較部７は、ポンプヘッド内移動相残量の方が１分析総送液量よりも小さいと判断したときは、さらにポンプ容量と１分析総送液量を比較する。以降の動作は、図２のフローチャートに示す、ポンプ容量と１分析総送液量の比較以降の動作と同様である。
【００１６】
【実施例】
図４は、本発明を適用した液体クロマトグラフの一実施例を示す概略構成図である。
移動相びん１１からの移動相が送液機構１により分離カラム１５側へ送られる。送液機構１と分離カラム１５の間の流路には、試料を移動相に導入する試料注入機構１３が設けられている。分離カラム１５はカラムオーブン１７に格納され、一定の温度に保温される。分離カラム１５の流路出口には分離カラムで分離された試料成分を検出する検出器１９が設けられている。
送液機構１、試料注入機構１３、カラムオーブン１７及び検出器１９は制御部９に電気的に接続され、制御部９によってそれぞれの動作が制御される。制御部９にはＣＰＵ２３が電気的に接続されている。
本発明の記憶部３、演算部５及び比較部７はＣＰＵ２３により実現される。
【００１７】
図５は、送液機構１の一実施例を示す概略構成図である。
２台のポンプヘッド２５ａ，２７ａが配置されている。ポンプヘッド２５ａ，２７ａの液入口側の流路２５ｂ，２７ｂは、逆止弁２５ｃ，２７ｃを介して、共通の三方ジョイント２９に接続されており、さらにその三方ジョイント２９を介して移動相びん１１（図５では図示は省略されている）に接続されている（図中ＩＮ参照）。ポンプヘッド２５ａ，２７ａの液出口側の流路２５ｄ，２７ｄは、共通の流路切替え弁３１を介して、試料注入機構１３（図５では図示は省略されている）に接続されている（図中ＯＵＴ参照）。流路切替え弁３１は、制御部９に電気的に接続されており、制御部９からの制御に基づいて、試料注入機構１３につながる流路を流路２５ｄと２７ｄに切り替えて接続する。
【００１８】
ポンプヘッド２５ａにプランジャ２５ｅが、ポンプヘッド２７ａにプランジャ２７ｅが往復動可能に配置されている。プランジャ２５ｅ，２７ｅの基端部には送りネジ２５ｆ，２７ｆが連結されている。プランジャ２５ｅ，２７ｅは送りネジ２５ｆ，２７ｆの回転によって往復動され、それにより各ポンプヘッド２５，２５の吐出吸引動作が行なわれる。
【００１９】
送りネジ２５ｆ，２７ｆのネジ頭にはギヤ２５ｇ，２７ｇが固定されている。ギヤ２５ｇ，２７ｇには、駆動用モータ２５ｍ，２７ｍの回転軸に取り付けられたギヤ２５ｈ，２７ｈが噛み合っている。送りネジ２５ｆは、ギヤ２５ｈ及びギヤ２５ｇを介して、駆動用モータ２５ｍの回転により回転され、送りネジ２７ｆは、ギヤ２７ｈ及びギヤ２７ｇを介して、駆動用モータ２７ｍの回転により回転される。駆動用モータ２５ｍ，２７ｍは、制御部９に電気的に接続されており、制御部９からの制御によって互いに独立して回転される。すなわち、送りネジ２５ｆ，２７ｆは互いに独立して回転され、引いてはプランジャ２５ａ，２７ａは互いに独立して駆動される。
【００２０】
次に、送液機構１の動作について説明する。
通常モードでの送液時には、ポンプヘッド２５ａ，２７ａの吐出動作を連続して交互に行ない、流路切替え弁３１によって、吐出動作を行なっている側のポンプヘッド２５ａ又は２７ａにつながる流路２５ｄ又は２７ｄを試料注入機構１３につながる流路に選択的に接続する。ポンプヘッド２５ａ，２７ａの吐出動作はプランジャ２５ｅ，２７ｅの全ストロークを使って行ない、一方のプランジャ２５ｅ又は２７ｅの全ストローク分の吐出が終了した時点で、流路切替え弁３１を切り替え、他方のプランジャ２７ｅ又は２５ｅの吐出動作を開始する。吐出動作を終えた側のポンプヘッド２５ａ又は２７ａは吸引動作に入り、逆止弁２５ｃ又は２７ｃ、及び三方ジョイント２９を介して、ポンプヘッド２５ａ又は２７ａ内に移動相を吸引する。
【００２１】
この実施例では、複数の分析の分析条件が分析に先立って予め設定されてＣＰＵ２３の記憶部３に記憶されており、制御部９はそれらの設定値に基づいて送液機構１や試料注入機構１３の制御を行なう。
図１、図２、図４及び図５を参照して、動作の第１の態様を説明する。
ＣＰＵ２３の演算部５は、記憶部３に記憶された送液流量及び１分析当たりの分析時間に基づいて１分析当たりの１分析総送液量を計算し、その１分析総送液量をＣＰＵ２３の比較部７に伝送する。比較部７は、演算部５が計算した１分析総送液量と、記憶部３又は他の記憶手段に記憶されたポンプヘッド２５ａ，２７ａのポンプ容量を比較する。
【００２２】
比較部７がポンプ容量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断した場合、制御部９は、次回の分析開始時に１回吐出送液モードへ移行させ、それまで吐出していたポンプヘッド２５ａ又は２７ａの吐出動作が終了していなくても、次回の分析開始と同期して自動的に流路切替え弁３１を切り替えて、吸引動作が完了した一方のポンプヘッド２５ａ又は２７ａの吐出動作を開始し、そのポンプヘッド２５ａ又は２７ａの１サイクル吐出動作のみによって移動相の送液を行なって次回の分析を行なわせる。それまで吐出していた他方のポンプヘッド２７ａ又は２５ａは吸引動作に入り、その次回の分析中に吸引動作を完了させておく。
【００２３】
図１及び図３から図５を参照して、動作の第２の態様を説明する。
ＣＰＵ２３の演算部５は、記憶部３に記憶された送液流量及び１分析当たりの分析時間に基づいて１分析当たりの１分析総送液量を計算し、さらに吐出動作中のポンプヘッド２５ａ又は２７ａのポンプヘッド内移動相残量を算出し、その１分析総送液量及びポンプヘッド内移動相残量をＣＰＵ２３の比較部７に伝送する。比較部７は、演算部５が計算した１分析総送液量及びポンプヘッド内移動相残量を比較する。
【００２４】
比較部７がポンプヘッド内移動相残量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断した場合、制御部９は、次回の分析開始時に１回吐出送液モードへ移行させ、流路切替え弁３１の接続状態を維持した状態で、次回の分析開始直前に吐出動作中のポンプヘッド２５ａ又は２７ａの吐出動作を継続させて、次回の分析を開始させる。
比較部７がポンプヘッド内移動相残量の方が１分析総送液量よりも小さいと判断した場合、比較部７は、上記の第１の態様と同様に、１分析総送液量とポンプヘッド２５ａ，２７ａのポンプ容量を比較し、比較部７がポンプ容量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したとき、制御部９は、次回の分析を１回吐出送液モードで行なう。
【００２５】
このように、動作の第１及び第２の態様において、１分析当たりの１分析総送液量がポンプヘッドのポンプヘッド内移動相残量又はポンプ容量よりも少ないような１回吐出送液の場合に、分析終了又は分析開始と同期させて、送液モードの切替え若しくは流路切替え弁３１の切替え又はその両方を行なうことにより、２つのポンプヘッド２５ａ，２７ａを切り替えるときに、又は吐出から吸引に切り替わる動作のときに発生する脈流の影響が分析中の検出器１９のベースライン上に現れないので、脈流の影響が分析データ上に現れることがない。
【００２６】
この実施例では、送液機構１として２台のポンプヘッド２５ａ，２７ａを備えているが、本発明はこれに限定されるものではなく、１台又は３台以上のポンプヘッドを備えていてもよい。送液機構１として、例えば１台のシングルプランジャ式ポンプを備えている場合、ポンプ容量が１分析当たりの総送液量よりも多い場合には、分析終了時にプランジャの全ストローク分の吐出が終了していなくても、分析の終了又は分析開始に同期して、急速吸引動作から吐出動作の開始へ移行することにより、図４及び図５の実施例と同様に、分析中のデータに脈流の影響を残さないようにすることができる。
また、本発明が適用できるミクロ液体クロマトグラフィーは、１〜５マイクロリットル／分程度の流量で移動相の送液を行なうものに限定されるものではなく、ポンプ容量に比較して１分析総送液量が少ないのであれば、どのような流量のミクロ液体クロマトグラフィーにも適用できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の液体クロマトグラフでは、演算部により、記憶部から次回の分析の分析時間及び分析流量を読み出して次回の分析における１分析総送液量を計算し、比較部により、ポンプ容量と演算部からの１分析総送液量を比較し、比較部がポンプ容量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したとき、制御部は、その次回の分析中にポンプの１サイクル吐出動作のみによって送液を行なわせる１回吐出送液モードでの制御を行なうようにしたので、ミクロ液体クロマトグラフィーに適用した場合に、脈流の影響を抑制した送液を実現できる。
【００２８】
ポンプは各プランジャが独立して制御可能な複数台のポンプヘッドを備えたものであり、制御部は、比較部がポンプヘッドのポンプ容量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、分析ごとにポンプヘッドを切り替え、次回の分析に使用するポンプヘッド内に次回の分析の開始前に少なくとも１分析総送液量の移動相を吸引させ、そのポンプヘッドによる１回吐出送液モードでの送液によって次回の分析を行なわせるようにすれば、次回の分析中における脈流の影響を抑制することができ、さらに現在の分析終了後、直ちに次回の分析を開始することができる。
【００２９】
ポンプが１台のポンプヘッドを備えたものであり、制御部は、比較部がポンプヘッドのポンプ容量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、そのポンプヘッド内に次回の分析の開始前に少なくとも１分析総送液量の移動相を吸引させ、そのポンプヘッドによる１回吐出送液モードでの送液によって次回の分析を行なわせるようにすれば、次回の分析中における脈流の影響を抑制することができる。
【００３０】
演算部は、吐出動作中のポンプヘッドの、次回の分析開始時におけるポンプヘッド内のポンプヘッド内移動相残量も計算し、比較部は演算部が計算したポンプヘッド内移動相残量及び１分析総送液量も比較し、制御部は、比較部がポンプヘッド内移動相残量の方が１分析総送液量よりも大きいと判断したときは、吐出動作中のポンプヘッドの吐出動作を継続させて、そのポンプヘッドによる１回吐出送液モードでの送液によって次回の分析を行なわせるようにすれば、次回の分析中における脈流の影響を抑制することができ、さらに現在の分析終了後、直ちに次回の分析を開始することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を示すブロック図である。
【図２】本発明の動作の一態様を示すフローチャートである。
【図３】本発明の動作の他の態様を示すフローチャートである。
【図４】本発明を適用した液体クロマトグラフの一実施例を表す概略構成図である。
【図５】本発明を構成する送液機構の一実施例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１  送液機構
３  記憶部
５  演算部
７  比較部
９  制御部
１１  移動相びん
１３  試料注入機構
１５  分離カラム
１７  カラムオーブン
１９  検出器
２３  ＣＰＵ
２５ａ，２７ａ  ポンプヘッド
２５ｂ，２７ｂ  液入口側の流路
２５ｃ，２７ｃ  逆止弁
２５ｄ，２７ｄ  液出口側の流路
２５ｅ，２７ｅ  プランジャ
２５ｆ，２７ｆ  送りネジ
２５ｇ，２５ｈ，２７ｇ，２７ｈ  ギヤ
２５ｍ，２７ｍ  駆動用モータ
２９  三方ジョイント
３１  流路切替え弁
【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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