JP2005172829A - 移動相の再循環機能を有するクロマトグラフシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 改良されたクロマトグラフシステムを提供する。
【解決手段】 本発明のクロマトグラフシステムは、固定相（５）、移動相流動ライン（10）、検出器（15）、移動相供給システム（20）、インジェクタ装置（12）、移動相スイッチ（25）を含み、さらに検出器（15）と移動相供給システム（20）とデータ通信する制御システム（30）を含み、この制御システム（30）が、検出器（15）及び移動相供給システム（20）により受信されるデータに応じて、異なる容器(26A、26B、27)に移動相スイッチ（25）を介して移動相の流れを自動的に案内することができるよう適合されていることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、クロマトグラフシステムに関する。

液体クロマトグラフィ、例えば高速液体クロマトグラフィ（HPLC）は、広く知られた分離技術であり、そこでは異なる被分析成分からなる混合物が液体移動相に溶解されている。移動相は、固定相、一般にカラム上に適用され、固定相では、異なる成分が、様々な仕方で固定相と相互作用し、その結果、異なる時刻又は異なる時間間隔において（溶剤を使用する場合）カラムから溶出する。多くの場合、移動相の組成が経時的に変化する移動相勾配を含む勾配溶離、勾配溶出は、異なる成分をカラムから溶出するために行なわれる。固定相を出る当該分離成分は、検体と呼ばれることが多いが、一般に適切な検出器、例えば紫外線（UV）又は質量分析計（MS）の検出器を使用して検出される。時間の関数としての検出信号の表現は、クロマトグラムと呼ばれる。クロマトグラムは、異なる成分を表現するいわゆる（信号）ピークを示す。

分取HPLCにおいて、クロマトグラフシステムの操作は、一般に多くのユーザ入力を要する。これは、特にカラムを通過した後の移動相の流れの方向に属する。対象となる成分（検体）を含む移動相はフラクションコレクタに案内され、さらに分析が行なわれる。それ以上関係のない成分を含む移動相は、汚水中に排水され、それに対し開始時と正確に同じ組成を有する移動相は、再循環させることを目的として、最初の容器に戻される。移動相スイッチ、例えばバルブは、一般に移動相の流れを案内する。このバルブの位置は、移動相の組成に応じて変化し、移動相の流れを上記の異なる容器に案内する。

溶剤再循環機能を有するクロマトグラフシステムが公知である（例えば特許文献１参照）。レベル設定部分を有するマイクロコンピュータを備えている溶剤再循環システムは、検出器の一部である。検出器の信号がある閾値レベル、つまり（信号）ピークを超える場合、バルブは、移動相が指定の収集器又は汚水中に案内されるように変化する。信号が閾値レベルを超えない場合、溶剤は、固定相上に適用される溶剤のもともとの組成を有すると考えられ、その結果、もともとの層のもともとの容器に再度案内されて再循環される。

特開平10-197506号明細書

本発明は、改良されたクロマトグラフシステムの提供を課題とする。これは、独立請求項に記載の特徴により解決される。好ましい実施態様については、従属請求項に示す。

本発明の実施態様によるクロマトグラフシステムを作動させるため、固定相を容器に充填するか、又は代替的にHPLCカラム中に既に予め充填された固定相が設けられ、移動相の流動ラインを介してシステムの他の構成要素に接続される。さらに固定相と不混和性で、移動相と固定相との間で対象となる検体の分配平衡を実現する移動相が設けられる。

本発明の実施態様によるクロマトグラフシステムでは、制御システムが、検出器からのデータ（例えば移動相の組成変化、及び固定相から溶出する成分、例えば対象となる検体又は不純物の有無に関する情報）を受信し、移動相供給システムからのデータ（例えば移動相の流量、及び固定相上に適用される移動相の組成に関する情報）を受信する。制御システムは、これらのデータを処理した後、固定相を通過する移動相の流れをデータに応じて異なる位置に案内することができる。制御システムは移動相スイッチを制御するように適合されているため、移動相の組成、及び固定相から溶出する成分の有無に応じて、移動相の流れを異なる位置に自動的に案内することができる。したがって、本発明のクロマトグラフシステムには、最小限のユーザ入力しか必要とされない。

移動相供給システムが、制御システムにより制御されるポンプを含むことが好ましい。

本発明のクロマトグラフシステムのもう１つの実施態様では、移動相スイッチがバルブを含む。所望の流れの方向の数に応じて、バルブは、様々な仕方でバルブの開口部を有する複数のポートを備えている。したがってバルブは、流れを異なる位置に案内するポートと呼ばれるある大きさの開口部を含む。代表的なバルブは、６つのポート又は10以上のポートを備えている。

クロマトグラフシステムのさらに他の実施態様では、バルブが、流動システムの特定の物理的な要求に対処するために、幾何学的寸法が異なる流路及びポート開口部を備えている。

検出器及び移動相供給システムが、制御システムと通信するマイクロプロセッサを備えていることが有利である。マイクロプロセッサは、移動相システム又は検出器に記録されたデータを処理し、制御システム内のこれらのデータの処理を容易にする。

移動相流動ラインが、次に挙げる構成要素、すなわち管、毛管及びサンプルインジェクタのうちの少なくとも１つを備える。高速液体クロマトグラフシステム（HPLCシステム）用の管及び毛管は、特に異なる個々のクロマトグラフの必要性を満たすように設計及び製造される。管及び毛管の長さ及び内径を同じとすることも又は異なるものとすることもできる。

好ましい実施態様では、ダイオードアレイUV検出器（DAD）により、固定相を通過する移動相の組成全体のスペクトル、及び作動時のある時点に固定相から溶出する成分のスペクトルを測定し、その結果、移動相、及び移動相以外の異なる源から結果生じる移動相中の何らかの成分を監視することができる。例えば、ダイオードアレイUV検出器は、例えば254nm、210 nm及び260 nm/280 nmの波長で、溶出する成分のスペクトルを同時に監視することができる。これらの３種類の個々に画定された波長により、ペプチド（210 nm）の芳香族化合物（254nm）及びその他の物質、例えば核酸（260 nm/280 nm）を同時に検出することが可能である。移動相の組成は、一般に検出器の光学的性能に応じて、190 nm又は200 nmから開始して、全スペクトル波長にわたって監視される。制御システムが、固定相を通過する移動相の組成が、固定相上に適用された最初の移動相の組成と正確に同じであるか又はほぼ同じであるスペクトル（例えばUVスペクトル）を示すことを確定すると、この移動相は、もともとの保管容器に逆に、戻るように再度案内され、再循環させることができる。

これは、移動相スイッチと保管容器との間の直接流動ライン接続がシステムの一部であることによって可能となる。この場合、固定相から溶出する成分の存在は、検出器により監視され、成分が不純物である場合には、このような成分を含む移動相は汚水中に案内され、成分が対象となる検体である場合には、フラクションコレクタに案内されてさらに分析される。

制御システムが、固定相に入る前の移動相の組成データと、移動相の組成が検出器を通過した直後に検出されたこれらのデータを組み合わせるように適合されていることが有利である。これらのデータは、検出器及び移動相供給システムから受信されることが好ましい。

これらの両方のデータ、注入サンプルの有無に関わらず溶出流の組成の組合せは、制御システム内の検出器及び移動相供給システムからのすべてのデータのさらなる処理を容易にすることを可能にする。

移動相供給システムが、単位時間当たりの移動相の流量及び組成に関するデータを提供し、検出器が、以下のデータ、すなわち屈折率の変化、紫外線（UV）吸収、蛍光強度、質量分析におけるm/z比、移動相の組成を決定するための光散乱強度及び作動時の特定の時間に固定相から溶出する成分の有無のうちの少なくとも１つ又は組合せを提供することが好ましい。

検体を破壊する検出器、例えば検体のm/z比を決定するための質量分析計を使用する場合、フロースプリッタを設けることが有利である。このフロースプリッタは、移動相流動ラインを２本の別個の流動ラインに分割し、一方の第１の流動ラインは、移動相の大部分に関し、移動相スイッチに至り、もう一方の第２の流動ラインは、移動相のわずかな部分に関し、分析のために検体破壊検出器に至る。この場合、第２の流動ラインの移動相のわずかな部分が分析され、第１の流動ラインに接続されている移動相スイッチは、分析及び／又は移動相供給システムから受信する情報に従って後に制御される。

異なる検出方法を使用し、組み合わせることにより、移動相の組成をより容易に決定するために、検出器は、異なる形式の分光計、例えばUV分光計及び屈折率（RI）検出器を含み得る。

移動相供給システムにより生成される移動相の流量が、検出器から受信するデータに応じて、制御システムにより可変的に調節可能であることが好ましい。例えば、これにより、固定相を出て、検出器により監視される移動相の組成に応じて、固定相を通過する移動相の流量及び移動相の組成を容易に適応させることが可能となる。

したがって、クロマトグラフシステムは、例えば特定の事象が生じた後に（例えば、対象となる物質が固定相から溶出し、検出器内で検出された後に）、流量及び／又は移動相の組成を高めるように適合され得る。

こうして、高められた移動相の流量は、続くクロマトグラフの動作に対して、固定相と新しい移動相の組成との平衡化を促進し、全体のシステムを始動状態に戻すのに必要なオーバヘッドタイムを短縮する。

制御システムが、検出器及び移動相供給システムから受信したデータを処理し、分析するために、制御システムに接続されているコンピュータシステムを備えていることが有利である。このコンピュータシステムが、移動相スイッチ、バルブ及び移動相供給システムを制御するように適合されていることが好ましい。このコンピュータシステムは、ユーザによる手動入力を可能とし、クロマトグラフの動作の監視を可能にするデスクトップコンピュータのような固定システム、又は携帯制御システムを含む（例えば、図２及び３参照）。

さらに、移動相スイッチは、試験化合物に関する第２の検出器を備えることができ、この場合、移動相スイッチが、試験化合物に関するデータを制御システムに提供する。

試験化合物に関する第２の検出器は、色素を検出するためのフォトダイオードを含む。例えば、青色発光色素は、移動相スイッチ、例えばバルブ内に内蔵されている赤色レーザフォトダイオードを使用して検出される。色素は試験化合物として機能し、制御システムが、UV検出器及び移動相スイッチとの間の遅延量を決定することを可能にする。

この場合、制御システムは、試験化合物、色素が検出器内でいつ検出されたか、並びに色素が移動相スイッチでいつ検出されたかに関するデータを検出システムから受信する。本発明によるクロマトグラフシステムの特定の実施態様では、遅延時間、ひいては検出器と移動相スイッチとの間の遅延量を非常に正確に決定することが可能となる。遅延時間の決定を可能にする検出システムは、米国特許公報第6,106,710号に開示され、この特許公報を参照することにより、その内容全体を本明細書に取り入れることとする。

デッドボリュームを正確に決定する必要がない他の場合では、制御システムは、移動相供給システムと移動相スイッチとの間の移動相に関する利用可能な量及び移動層の流量に関するデータを使用することによって、移動相供給システムと移動相スイッチとの間のデッドボリュームを決定するだけで良い。移動相スイッチ内の試験化合物に関する検出システムは、例えば図３に示す。

本発明のクロマトグラフシステムのもう１つの有利な実施態様では、移動相混合機がシステムの一部となる。移動相混合機は、例えば図３に示すように、少なくとも２種類の初期溶出剤を能動的に接触させ、それらを混合することにより、移動相勾配を生成することができる。この場合、制御システムは、移動相混合機を制御することができ、その結果、少なくとも２つの異なる初期溶出剤が混合され、固定相上に適用される移動相が生じる。

本発明のクロマトグラフシステムのもう１つの実施態様において、移動相供給システムは、２つの異なる初期溶出剤を移動相に組み合わせることが可能である。この場合、移動相混合機は、図１に示すように、移動相供給システムの一部である。さらに移動相混合機は、能動的に（例えば攪拌機のブレードを使用して）、又は受動的に（例えばビーズを使用して）、既に組み合わされた初期溶出剤を混合して、完全な混合を確実とする。

線形及び／又は非線形の移動相組成を有する勾配を実施するために、異なる移動相混合機及び移動相供給システムを使用することによって、異なる組成の移動相を生成することができる。一般に、２つの異なる溶出剤を一緒に混合して、対象となる移動相が形成される。通常、これらの溶出剤は異なる組成を有し、溶出剤の少なくとも１種類の成分が異なる。２つの異なる溶出剤を、例えばアセトニトリル及び水とすることができる。また２つの異なる溶出剤は、同じ溶剤を含むことがあるが、その場合、塩の濃度は異なる。

勾配混合機は、一般に、移動相ポンプ又は制御システムにより制御され、移動相勾配を使用する時に物質を分離するためのより複雑なクロマトグラフ手順を可能にする。

勾配溶出を実施することが可能な本発明のクロマトグラフシステムにおいて、制御システムは、固定相を通過して、移動相スイッチを介して少なくとも１つの容器に入る組成の異なる種々の移動相を案内するように適合されていることが好ましく、制御システムは、移動相供給システム及び検出器から受信されるデータを使用して、少なくとも１つの容器内の新しい移動相の組成を決定するように適合されている。この実施態様では、クロマトグラフシステムは、固定相を通過した移動相の組成を決定し、固定相を通過した後に汚れがまったくないか又は汚れが最小限である種々の組成の移動相を少なくとも１つの容器内に案内するように適合されている。例えば、アセトニトリル70％：水30％〜アセトニトリル90％：水10％の範囲で変化する不純物を含まない移動相が容器内に収集され、異なる組成を有する新しい移動相が結果生じる。さらに、制御システムは、新しい移動相のこうして形成された新しい組成を計算することができるように適合されている。制御システムは、検出器及び移動相供給システムから、移動相の流量、勾配の開始時における移動相の組成、勾配の終了時における移動相の組成、移動相の純度、勾配の傾斜及び傾斜の持続時間、勾配（単数又は複数）のステップ、並びに検出器における移動相の持続時間及び出現に関して、データを受信する。制御システムは、容器内の新しい移動相の組成及び純度を決定するために、これらのすべてのデータを利用する。２つ又はそれ以上の勾配が１つのクロマトグラフ手順の間に実施される場合、固定相を通過する各勾配の移動相は１つの容器内に収集され、容器はその都度異なるため、新しい組成を有する２つ又はそれ以上の移動相が、本発明のクロマトグラフシステムにより生成される。

移動相供給システムと検出器との間で直接データ通信するための電子マイクロプロセッサがシステムの一部であることが好ましい。電子マイクロプロセッサは、少なくとも移動相供給システム又は検出器、あるいはこれらの両方の一部とすることができる。このようなマイクロプロセッサは、例えば図３に示すように、移動相供給システムと検出器との間の直接的かつ容易な通信を可能にする。移動相供給システムと検出器との間で、それらのマイクロプロセッサを介して行なわれる通信は、ローカルエリアネットワークシステム、例えば通信ローカルエリアネットワーク（CAN）も含む。

本発明の実施態様による操作方法では、移動相の組成、検体又は不純物の有無に応じて異なる位置に移動相を自動的に案内することが可能となる。

好ましくは、固定相を通過した移動相、及び存在するのであれば、固定相から溶出した化合物の次のデータの少なくとも１つを検出器から受信する。そのデータは、現在の屈折率、UVスペクトル、蛍光スペクトル、TIC質量スペクトル又は検出器を通過する場合の特定の時間における光散乱能力である。

さらに、ステップＢ）では、以下のデータの少なくとも１つを移動相供給システムから受信する。そのデータは、固定相上に適用される移動相の流量、その移動相の組成、特定の組成において、その移動相の供給持続時間及び移動相勾配の傾斜である。

検出器及び移動相供給システムから受信したこのようなデータは、固定相を通過した後の移動相の組成及びその純度を非常に単純な方法で自動的に決定することを可能にする。

本発明の方法のステップＡ）において、少なくとも２つの異なる初期溶出剤が、時間的に可変の仕方で一緒に混合され、その結果、固定相上に適用するための移動相が生じ、線形勾配溶出及び／又は段階状（ステップ）勾配溶出が実施されることが有利である。本発明の方法のこの変形では、ステップＢ）で、移動相供給システムから受信された追加のデータを使用して移動相の組成が決定される。好ましくは、以下の追加のデータの少なくとも１つを移動相供給システムから受信する。そのデータは、勾配開始時における移動相の組成、勾配終了時における移動相の組成及び勾配の持続時間である。

本発明の方法のこのような変形では、勾配溶出及び／又は段階状（ステップ）勾配溶出手順の間に、固定相を通過する移動相の組成を自動的に決定することができる。

定組成クロマトグラフの実施の間、一定の組成を有する移動相を再循環させることも可能である。

追加のステップＣ）において、組成の異なる移動相を少なくとも１つの容器に自動的に案内し、新しい移動相を結果生じさせ、追加のステップＤ）において、ステップＢ）で移動相供給システム及び検出器から受信したデータを使用して、この新しい移動相の組成を自動的に決定することが好ましい。

本発明の変形されたこの方法は、固定相を通過する組成の異なる移動相を混合し、完全に新しい組成にすることによって、新たに調節された移動相の生成を可能にし、したがって高められ単純化された移動相の再循環を可能にする。この方法を利用すると、使用前に、勾配溶出の間に使用した濃度より低い濃度が画定された移動相を再循環させることもできる。このような方法を利用して動作し得るクロマトグラフシステムを図３に示す。本発明のこの動作方法は、１つの容器内で異なる組成を有する使用済みの移動相を再循環させて、新しい組成を有する新しい移動相を生成することが可能であり、ここで新しい組成は、システムにより自動的に決定することができる。

移動相の保管に関し、少なくとも１つの容器を使用することが好ましい。この場合、ステップＣ）において、固定相上に適用される移動相と同じ組成を有する固定相を通過する移動相を少なくとも１つの容器に自動的に案内することができる。本発明のこの方法は、主な不純物を含まない移動相を、移動相流動ライン（図１参照）を介して移動相スイッチに接続されている保管容器に戻して直接再循環させることを可能にする。本発明のこの方法では、容器が移動相供給システムにも接続することができるため、再循環された移動相を直ちに再利用することが可能である。

本発明の方法のその他の変形において、定組成での実施の場合には移動相供給システム、又は勾配での実施の場合には移動相混合機と、移動相スイッチとの間の移動相の遅延時間は、少なくとも１つの以下のデータを使用して自動的に決定される。そのデータは、屈折率、UVスペクトル、蛍光スペクトル、TIC質量スペクトル、検出器内における移動相の特定の時間での移動相の組成の変化を決定するための検出器から受光する光の散乱、移動相供給システムから受信する移動相流量に関する情報、検出器と移動相スイッチとを接続する移動相流動ラインの物理的な量である。

本発明のこのような変形は、遅延量の決定、その結果、移動相供給システムと移動相スイッチとの間における移動相の遅延時間の決定を可能にする。移動相供給システムと移動相スイッチとの間の遅延時間又は遅延量は、基本的に２つの異なる遅延量からなる。第１の遅延量は、移動相供給システム又は混合機と、検出器との間の遅延量であり、第２の遅延量は、検出器と移動相スイッチとの間の遅延量である（図１参照）。移動相供給システムと検出器との間の遅延量は、移動相供給システムから供給される移動相の流量及び移動相の組成に関するデータ、並びに検出器から受信され、固定相を通過した移動相の組成及び検出器において移動相が発生する時間を示すデータを使用して決定することができる。検出器と移動相スイッチとの間の遅延量は、検出器及び移動相スイッチを接続する移動相流動ラインの物理的な量に関する情報、並びに移動相の流量に関する情報を使用して決定することができる。

したがって、本発明の実施態様は、定組成モード以外の異なるクロマトグラフモードに基づいてクロマトグラフシステムを自動的に実施させることができる。さらに機械的に永続的に移動する部分の磨耗のような、クロマトグラフプロセスの間に発生する何らかの不純物を反映させることができる。自動クロマトグラフ手順を提供することができ、この場合、移動相は、移動相の組成及び移動相内の検体の有無に応じて、汚水中、もともとの容器内、又はフラクションコレクタ内に自動的に案内される。

以下において、本発明について、図面及び実施態様により詳細に説明する。全ての図面は、非常に単純化した大まかな表現であり、例示することをのみを目的として示すものである。

本発明は、固定相（５）、移動相流動ライン（10）、検出器（15）、移動相供給システム（20）、インジェクタ装置（12）、移動相スイッチ（25）を含むクロマトグラフシステム（１）に関し、このシステムはさらに検出器（15）と移動相供給システム（20）とデータ通信する制御システム（30）を含み、この制御システム（30）は、検出器（15）及び移動相供給システム（20）により受信されるデータに応じて、異なる容器(26A、26B、27)に移動相スイッチ（25）を介して移動相の流れを自動的に案内することができる。

図１は、勾配溶出を実施することが可能な本発明のクロマトグラフシステム１の概略を示す。図１及びその他すべての図面の実線は移動相流動ライン10を表し、破線はデータ通信ライン40を表す。クロマトグラフシステムは、移動相供給システム20を含み、この実施例では、この移動相供給システムは、移動相混合機45を有するポンプと、固定相５、例えばカラムと、検出器15と、移動相スイッチ25を有し、これらはすべて流動ライン10を介して流体が流れるように連通されている。ポンプ20は、移動相流動ライン10を介して、各々が異なる溶出剤（例えば水及びアセトニトリル）を有する２つの容器２Ａ及び２Ｂに接続されている。ポンプ20は、移動相流動ライン10を介して移動相を固定相５上に供給するように適合され、容器２Ａ及び２Ｂ内の異なる溶出剤を組み合わせて、勾配を生成することができる。勾配混合機45は、既に組み合わされた溶出剤を完全に混合し、それによって移動相の濃度の違いを防止する。移動相は、固定相５を通過した後、検出器15及び移動相スイッチ25を通って流れる。またクロマトグラフシステムは制御システム30を備え、この制御システム30は、制御システムから受信するデータを処理することができるデータプロセッサ30Bとデータ通信するマイクロプロセッサ30Aを備えている。マイクロプロセッサは、ポンプ20及び検出器15とデータ通信する。D/A変換器30D及びA/D変換器30Eが、マイクロプロセッサ30Aとポンプ20との間及びマイクロプロセッサ30Aと検出器15との間のデータ通信ライン間に設けられている。マイクロプロセッサ30Aは、ポンプ20からのデータ、例えばクロマトグラフシステム内に流し込まれる移動相の組成、移動相を最初に供給する時間、移動相の流量に関する情報を受信する。

一方マイクロプロセッサは、検出器15からのデータ、例えば特定の時間において検出器で検出された移動相の組成に関する情報も受信する。検出器は、UV検出器又はIR検出器、質量分析計、屈折率を決定する装置、これらの何らかの組合せを備える。

マイクロプロセッサ30Aは、データプロセッサ30Bを使用して、検出器15及びポンプ20から受信するデータを処理するように適合されている。マイクロプロセッサ30Aは、検出器15及びポンプ20に制御信号を送信することができ、また移動相スイッチドライバ30Cを介して移動相スイッチ25を制御するように適合されている。参照符号100は、ポンプ20と検出器15との間の遅延量を表す。参照符号110は、検出器15と移動相スイッチ25との間の遅延量を示す。

クロマトグラフの実施の間、被分析サンプルを含む化合物を、サンプルインジェクタ12を介して移動相中に注入することができ、これはポンプ20により移動相ライン10を介して押し流される。

注入されたサンプルは、移動相ライン10を通る途中で、固定相で完全に充填されている例えばHPLCカラムの管15に入る。さらに注入された化合物は、固定相と相互作用し、結果異なる持続時間が生じる。

これらの化合物を、ポンプ20を使用して移動相を介して溶出させ、固定相を通過させて検出器15中に送ることができる。検出器15及びポンプ20は、データをマイクロプロセッサ30Aに送信し、さらに処理及び分析が行われる。さらにマイクロプロセッサ30Aは、移動相スイッチドライバ30Cを介して移動相スイッチ25を制御し、それによって流動方向が異なる位置に変更されるように適合されている。ポンプ20及び検出器15により受信される情報が、固定相を通過した純粋な初期移動相が移動相スイッチ25に達したことを示す場合、制御システムは、移動相スイッチ25を介して移動相を、移動相が出て来た個々の容器２Ａ又は２Ｂに逆に再度案内する。

検出器15及びポンプ20により受信されるデータが、不純物により汚染された移動相が固定相５を通過したことを示す場合、制御システムは、この移動相を汚水容器26に案内することができる。固定相から溶出した対象となる化合物は、さらなる処置のために、例えばフラクションコレクタ27に案内される。

図２は、定組成で実施するための本発明によるクロマトグラフシステムのもう１つの実施態様を示し、容器２内で予め混合された１つの移動相を使用する実施態様を示す。図１に示すクロマトグラフシステムと対照的に、制御システム30とデータ通信するコンピュータシステム90はクロマトグラフシステムの一部である。コンピュータシステム90は、本発明のクロマトグラフシステムの手動ユーザ入力による制御を可能にし、さらにクロマトグラフの実施の監視を可能にする。さらにマイクロプロセッサ20A及び15Aは、それぞれポンプ20及び検出器15の一部である。これらのマイクロプロセッサにより、構成部品と制御システム30との間のデータ接続及び処理を単純化することができる。

図３は、勾配溶出手順を実施するのに適する本発明のクロマトグラフシステムのもう１つの変形態様を示す。このクロマトグラフシステムでは、勾配混合機45が、容器２Ａ及び２Ｂから生じる２つの溶出剤を組み合わせて混合する。勾配混合機45を、ポンプ20の一部とすることも、クロマトグラフシステムの別個の構成部品とすることもできる。

勾配混合機45は、異なる溶出剤Ａ及びＢを含む２つの保管容器２Ａ及び２Ｂとデータ通信し、また流体が流れるように連絡され、移動相が混合される。コンピュータシステム90は、クロマトグラフシステムの一部である。移動相スイッチ25は、試験化合物に対する検出システムを付加的に含み、これをフォトダイオード25Aとすることができる。上記のように、この検出システムも、制御システム30とデータ通信し、検出器15及び移動相スイッチ25との間の遅延量を正確に決定することを可能にする。この遅延量を決定するために、試験化合物が固定相と相互作用する傾向があるため、固定相５を移動相流動ライン10と置き換えなければならない。例えばバルブを含む移動相スイッチ25を、制御システム30により制御することができる。制御システム30により受信された情報に応じて、移動相スイッチ25は、移動相の流れを汚水容器26A又はフラクションコレクタ27に案内することができる。データ制御システム30は、ある時点において固定相５を通過した移動相の組成及び純度を決定することができるので、制御システムは、異なる組成の移動相の流れを容器26Bに案内することもできる。その結果、上記の新しい移動相が生じ、その移動相の組成は、検出器15及びポンプ20から受信したデータを使用して、制御システム30により決定される。さらにまた、それぞれポンプ20及び検出器15の一部をなすマイクロプロセッサ20A及び15Aは、破線により示すように、これらの構成部品の間の直接データ通信及び処理を確立することができる。

図４は、検出器15により記録されたクロマトグラムを示す。検出器15が、複数の異なるダイオードを備えるダイオードアレイを利用した検出器である場合、異なる波長の信号を同時に検出することが可能である。縦座標50は、一定の予め画定された波長における移動相の吸収、例えばUV吸収及び、存在するのであれば、線60、いわゆる基線により示される移動相の化合物を示す。

横座標55は、クロマトグラフ実施の時間的経過を示す。線150は流量を示し、線160は、ある時間における移動相組成プロファイル、及びクロマトグラフ実施の間のある設定された波長におけるUV吸収を示す。このクロマトグラムは、予め画定された波長において変化する移動相の組成を示し、この組成は、サンプルインジェクタ12中に注入されるサンプル混合物の存在、分離デバイス５の分離力の結果、混合機45に実施される溶出剤Ａ及び溶出剤Ｂの勾配組成によって生じる。

例えば、クロマトグラムの開始時に、純粋な溶出剤Ａ、又は溶出剤Ａ及びＢの画定された組成が、検出器によって検出され、Ｇで示されるクロマトグラフ実施の終了時に、純粋な溶出剤Ｂ、又は開始組成と同じであるか又は異なる画定された組成が検出される。

図４に示すクロマトグラムでは、60Aで示される領域では純粋な溶出剤Ａからなり、これは、例えば図３に示す本発明のクロマトグラフシステムを使用した場合、溶出剤Ａとして容器に容易に逆に案内することができる（溶出剤Ａの場合は容器２Ａ）。60Bで示されるクロマトグラムの領域では、固定相から溶出した検体を含み、これは、関係がない場合には汚水容器に案内され、又はフラクションコレクタ27に案内される。

領域60Cは、クロマトグラムのピークを表す。このピークは、少なくとも１つの対象となる化合物が固定相から溶出し、溶出剤Ａに対する溶出剤Ｂの濃度が、線160で示す勾配で増加することを示す。

この領域60Cでは、本発明のクロマトグラフシステムを使用して、自動的にフラクションコレクタ27に案内される。領域60Dでは、溶出剤Ａと溶出剤Ｂの間の比が公知の組成比である純粋な混合物を含み、したがってこの混合物は第３の保管容器（例えば図３の容器26B）に自動的に案内されて再利用される。領域60Eにおけるピークは、固定相から溶出された不純物を示し、溶出剤Ｂの濃度はさらに増加する。これらの不純物も、自動的に汚水容器（例えば図３の容器26A）に案内される。領域60Fでは、元の容器（例えば図３の溶剤Ｂの容器２Ｂ）に、戻して、案内することができる。領域60Gでは溶出剤Ｂの混合物を含み、領域60A（溶出剤Ａ）と一致する元の開始状態であり、カラムはもともとの開始状態と平衡している。この領域60Gでは、汚水容器に案内される。

再度、領域60Aでは、次のクロマトグラフの実施に備えて、固定相上に適用される純粋な溶出剤Ａを含む。この領域60Aの溶剤を、溶出剤Ａとして図３に示す容器２Ａに、逆に、案内することができる。流量150は一定に保たれ、対象となる成分は固定相から溶出する。その後、流量は図４に示すように増大し、固定相と元の開始状態との平衡が促進される。

本発明の範囲が、図示の実施態様に限定されないことは当然である。図に示す様々な特徴の何らかの組合せを含むクロマトグラフシステムの変形態様ももちろん可能である。その他の変形態様は、移動相スイッチに接続される保管容器及びフラクションコレクタの数に関して可能である。さらに制御システムは、検出器、ポンプ、移動相スイッチの一部であるか、又は本発明によるクロマトグラフシステムの別個の構成部品とすることができる。

特殊な実施態様の制御システムを有する本発明のクロマトグラフシステムの一変形例を示す図である。 定組成クロマトグラフを実施するための本発明のクロマトグラフシステムのもう１つの実施態様を示す図である。 勾配溶出を実施することが可能な本発明によるクロマトグラフシステムを示す図である。 クロマトグラムを示す図である。

符号の説明

１ クロマトグラフシステム
５ 固定相
１０ 移動相流動ライン
１５ 検出器
１５Ａ マイクロプロセッサ
２０ 移動相供給システム
２０Ａ マイクロプロセッサ
２５ 移動相スイッチ
２６ 汚水容器
２７ フラクションコレクタ
３０ 制御システム

Claims (20)

1. 固定相（５）と、
   移動相の流路を提供する移動相流動ライン（10）と、
   前記固定相を通過する前記移動相の組成を検出して、前記固定相から溶出した成分の存在を検出可能な検出器（15）と、
   前記移動相を前記移動相流動ラインに供給する移動相供給システム（20）と、
   前記移動相の流れを異なる位置に案内するように適合されている移動相スイッチ（25）と
   を含み、
   前記移動相供給システム（20）、前記固定相（５）、前記検出器（15）及び移動相スイッチ（25）が前記移動相ライン（10）を介して接続され、前記検出器（15）及び前記移動相スイッチ（25）が、前記固定相（５）に対する流れの向きにおいて下流に配置され、
   前記検出器（15）及び前記移動相供給システム（20）とデータ通信し、移動相供給システム（20）を制御するように適合されている制御システム（30）を含み、
   前記制御システム（30）が、前記検出器（15）及び前記移動相供給システム（20）から受信したデータに応じて、前記移動相スイッチ（25）を制御するように適合され、
   前記制御システムが、前記固定相を出た後に、前記移動相スイッチを介して少なくとも１つの容器に案内し、その結果、新しい組成の新しい移動相を生じるように適合され、
   前記制御システムが、前記移動相供給システム及び前記検出器から受信したデータを使用することによって、前記新しい移動相の純度及び組成を決定するように適合されているクロマトグラフシステム。
2. 前記移動相供給システム（20）が、前記制御システムにより制御されるポンプを含む請求項１に記載のクロマトグラフシステム。
3. 前記移動相スイッチ（25）がバルブからなる請求項１又は２に記載のクロマトグラフシステム。
4. 前記検出器（15）及び前記移動相供給システム（20）が、前記制御システム（30）と通信するマイクロプロセッサ（15A、20A）を含む請求項１〜３の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
5. 前記移動相流動ライン（10）が、管、毛管、サンプルインジェクタのうちの少なくとも１つからなる請求項１〜４の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
6. 前記検出器が、移動相、及び前記固定相から溶出した成分のスペクトルを記憶可能なダイオードアレイ紫外線（UV）検出器からなり、
   前記移動相に関する前記少なくとも１つの保存容器が前記移動相流動ラインに接続され、
   前記制御システムが、前記固定相を通過する移動相の前記流れを前記保存容器に再度案内するように適合されている請求項１〜５の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
7. 前記制御システムが、前記固定相に入る前の移動相の組成に関するデータを、前記固定相を出た移動相に関するデータと組み合わせるように適合されている請求項１〜６の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
8. 前記移動相供給システムが、前記移動相の流量及び組成に関するデータを提供し、前記検出器が、屈折率の変化、紫外線（UV）吸収、蛍光強度、質量分析における質量／電荷比、実施の間の特定時間における光散乱強度のうちの少なくとも１つ又はそれらの組合せのデータを提供する請求項１〜７の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
9. 前記移動相供給システムにより生成される移動相の流量が、前記検出器から受信するデータに応じて、前記制御システムにより可変的に調節可能である請求項１〜８の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
10. 前記制御システムが、前記制御システムに接続されているコンピュータシステムからなる請求項１〜９の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
11. 前記移動相スイッチが試験化合物に関する第２の検出器からなり、
    前記移動相スイッチが、前記試験化合物に関するデータを前記制御システムに提供する請求項１〜１０の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
12. 移動相混合機が前記システムの一部であり、
    前記制御システムが、前記移動相混合機を制御して、それによって少なくとも２つの溶出剤を移動相に混合し、勾配溶出及び／又は段階状勾配溶出を可能にするように適合されている請求項１〜１１の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
13. 前記移動相供給システム及び前記検出器が、移動相の流量、勾配の開始時における移動相の組成、勾配の終了時における移動相の組成、移動相の純度、勾配（単数又は複数）の傾斜及び当該勾配の持続時間、前記検出器における移動相の発生に関するデータを提供する請求項１〜１２の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
14. 前記移動相供給システムと前記検出器の間で直接データ通信する電子マイクロプロセッサが前記システムの一部であり、
    前記電子マイクロプロセッサが、少なくとも前記移動相供給システム又は前記検出器の一部である請求項１〜１３の何れか１項に記載のクロマトグラフシステム。
15. クロマトグラフシステムを動作させる方法であって、
    前記システムが、移動相を供給する移動相供給システムと、固定相と、サンプルインジェクタと、検出器と、移動相の流れを異なる位置に案内可能な移動相スイッチとを備え、これらのすべてが移動相流動ラインを介して接続されているものにおいて、
    Ａ）前記移動相供給システムを使用して、前記固定相上に最初の移動相を適用し、少なくとも２つの異なる溶出剤が可変的な方法で一緒に混合されて前記固定相上に適用する最初の移動相が結果生じ、勾配溶出及び／又は段階状勾配溶出を実施するステップと、
    Ｂ）前記検出器から受信したデータ、及び前記移動相供給システムから受信したデータを使用して、前記固定相を通過した後、前記移動相の組成及び純度を決定するステップと、
    Ｃ）ステップＢ）において受信したデータに応じて、前記移動相スイッチを使用することによって、前記固定相を通過した前記移動相を容器に案内し、結果、組成の異なる移動相を少なくとも１つの容器に案内し、新しい移動相を生じるステップと、
    Ｄ）ステップＢ）で受信したデータを使用して、前記新しい移動相の組成を決定するステップ
    とを有する方法。
16. ステップＢ）において、前記移動相の次のデータ、すなわち屈折率、紫外線（UV）スペクトル、蛍光スペクトル、TICスペクトル、光散乱情報のうちの少なくとも１つを検出器から受信し、
    ステップＢ）において、移動相の流量、移動相の組成、移動相供給の持続時間のうちの少なくとも１つを、前記移動相供給システムから受信する請求項１５に記載の方法。
17. 移動相供給システムが、以下の追加のデータ、すなわち勾配の開始時における移動相の組成、勾配の終了時における移動相の組成、及び勾配の持続時間のうちの少なくとも１つを提示する請求項１５又は１６に記載の方法。
18. 少なくとも１つの容器が最初の移動相の保存に使用され、
    ステップＣ）において、前記最初の移動相と同じ組成を有する移動相が、自動的に前記少なくとも１つの容器に逆に案内される請求項１５〜１７の何れか１項に記載の方法。
19. ステップＥ）において、前記移動相供給システムと前記移動相スイッチの間の前記移動相の遅延時間が、以下のデータ、
    屈折率、紫外線（UV）スペクトル、蛍光スペクトル、質量スペクトル、光散乱情報、
    前記移動相供給システムから受信した移動相の流量、前記移動相供給システムにより供給された移動相の組成、
    前記検出器と前記移動相スイッチを接続する前記移動相流動ラインの容量
    のうちの少なくとも１つを使用して自動的に決定される請求項１５〜１８の何れか１項に記載の方法。
20. ステップＣ）において、不純物を含まない移動相が自動的に保存容器に案内され、対象となる検体を含む移動相がフラクションコレクタに自動的に案内される請求項１５〜１９の何れか１項に記載の方法。

Images