JP4166165B2 - 液体クロマトグラフ - Google Patents

Description

本発明は、希薄な試料を濃縮して分析するための濃縮カラムを備えた液体クロマトグラフに関する。

通常、高速液体クロマトグラフでは、インジェクションポートに試料が注入されると、注入された試料が送液ポンプにより送液される移動相により分析カラムへと搬送され、分析カラムで試料の分離が行なわれる。インジェクションポートへの試料の注入量が多いと、試料中の溶媒の働きにより分析カラム内で試料のバンドが広がってしまい、分析カラムでの分離能が低下して高感度分析が困難となる。しかし、希薄な試料の分析においては、分析における試料の絶対量を大きくするために大量の試料を注入しなければならないことがある。このような場合には、濃縮カラムを用いたオンライン濃縮により分析を行なうのが一般的である。

図５は液体クロマトグラフの一例を示す流路図であり、（Ａ）はオンライン濃縮流路、（Ｂ）は直接分析流路を示している。
（Ａ）に示されるように、試料の濃縮を伴なう分析では、移動相溶媒５をポンプ１０によって送液し、オートサンプラ１８によって流路に注入された試料を溶出し、切り換えバルブ１６を介して濃縮カラム２０に送る。濃縮カラム２０では試料が捕捉されることで濃縮される。試料濃縮後は分析用移動相２ａ、２ｂを分析ポンプ８ａ、８ｂによってミキサ２２に送液する。分析ポンプ８ａ、８ｂの流量を制御することにより移動相の組成を調整してグラジエント分析を行なうことができる。ミキサ２２で混合された移動相溶液は切換えバルブ１６を介して濃縮カラム２０に導かれ、濃縮カラム２０に捕捉されている試料を溶出して分析カラム２４に試料を送る。分析カラム２４で試料は成分ごとに分離され検出器２６で検出される。
濃縮を伴なわない直接分析では、（Ｂ）に示されるようにミキサ２２の下流に直接にオートサンプラ１８から試料が注入されるようになっており、流路に注入された試料はそのまま分析カラム２４に導かれて成分ごとに分離され、検出器２６で検出される。

濃縮カラムを用いたオンライン濃縮分析において、濃縮カラムの濃縮効率やカラムの劣化を検査するために、同じサンプルをオンライン濃縮カラム分析と通常の分析カラムによる分析との比較実験を行ない、回収率の測定を行なう。従来の液体クロマトグラフでは、回収率の測定を行なうために、（Ａ）のオンライン濃縮流路から（Ｂ）の直接分析流路への変更が伴った。この配管の変更作業は非常に煩雑な作業であり、時間を要するばかりでなく、配管変更後の漏れ、特にミクロやナノ流量で重要となる配管内のデッドボリュームに対する配慮などの問題がある。

そこで本発明は、オンライン濃縮分析と濃縮を伴なわない直接分析とを配管の変更を行なわずに切り換えることの可能な液体クロマトグラフを提供することを目的とする。

本発明は、流路に試料を注入する注入部と、注入された試料を成分ごとに分離する分析カラムと、分析カラムにより分離された試料成分を検出する検出器と、試料を濃縮させる濃縮カラムと、注入部を濃縮カラムに接続して濃縮を行なう濃縮流路、濃縮カラムを分析カラムに接続して分析を行なう濃縮分析流路、及び、注入部を分析カラムに接続して分析を行なう直接分析流路のうち１個又は２個を作動させるように直接分析流路と濃縮流路及び濃縮分析流路との間で流路を切り換える流路切換え機構と、を備えたことを特徴とするものである。

また、濃縮カラムを２個設け、濃縮流路と濃縮分析流路とを異なる濃縮カラムで同時に作動させることもできる。

直接分析流路と濃縮流路及び濃縮分析流路との間で流路を切り換えることのできる流路切換え機構を備えたので、煩雑な配管の変更を省略することができる。
また、回収率の測定だけでなく、試料の濃度によっても直接分析流路と濃縮を伴なう分析流路のいずれかを選択することができるので、希薄な試料から高濃度の試料までを１つの分析装置で分析することが可能となる。

［実施例１］
以下に一実施例を示す。図１、図２、図３はそれぞれ本発明における液体クロマトグラフの一実施例を示す流路図であり、図１は試料濃縮時、図２は濃縮試料の分析時、図３は直接分析時をそれぞれ示している。
この液体クロマトグラフは、流路切換え機構として切換えバルブ１４、１６、注入部としてオートサンプラ１８を備えており、オートサンプラ１８と濃縮カラム２０とを接続してオートサンプラ１８により流路に注入された試料を濃縮する濃縮流路と、濃縮カラム２０と分析カラム２４とを接続して濃縮された試料を成分ごとに分離して分析する濃縮分析流路と、オートサンプラ１８と分析カラム２４とを接続して試料を成分ごとに分離して分析を行なう直接分析流路とを切換えバルブ１４、１６を切り換えることにより変更することができるようになっている。

２ａ、２ｂは試料を分析カラム２４に送液するための分析用移動相であり、これら分析用移動相を送液するためにそれぞれに分析ポンプ８ａ、８ｂが設けられている。分析ポンプ８ａ、８ｂの流量を制御することにより移動相の組成を調整してグラジエント分析を行なうことができる。分析ポンプ８ａ、８ｂの下流には分析用移動相２ａ、２ｂを混合するミキサ２２が設けられている。
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは試料を濃縮カラムに搬送するための移動相であり、これらの移動相を送液するために試料搬送ポンプ１０が設けられている。
６は希釈液であり、希釈液６は希釈ポンプ１２によって送液され、その流路は切換えバルブ１４と切換えバルブ１６との間の流路に合流している。

ポンプ１０の上流側には移動相切換えバルブ３４が設けられており、移動相４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのうちのいずれかを選択して送液することができるようになっている。また、ポンプ８ａ、８ｂ、１０、１２の上流側にはデガッサ２８、３０、３２がそれぞれ設けられており、移動相及び希釈液中に含まれる気泡などを取り除くようになっている。
分析カラム２４で成分ごとに分離された試料は下流側の検出器２６に送られ検出される。

以下にこの実施例の動作を説明する。
［濃縮］
図１において、太い線で示された流路は試料を濃縮する際に移動相と試料が流れる濃縮流路である。移動相４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのうちのいずれか１つの移動相を移動相切換えバルブ３４によって選択し、ポンプ１０から切り換えバルブ１４を経てオートサンプラ１８に送液する。オートサンプラ１８は試料ビンなどから試料を吸入しており（図示略）、吸入された試料は送液されてくる移動相とともに切換えバルブ１６を介して濃縮カラム２０に導かれる。このとき、希釈液６がポンプ１２から送液されて切換えバルブ１４と切換えバルブ１６の間の流路でオートサンプラ１８からの移動相と合流し、試料を含んだ移動相は希釈液６で希釈されながら濃縮カラム２０に導かれる。濃縮カラム２０では試料成分が捕捉されることにより濃縮される。濃縮カラム２０を経た移動相と希釈液の溶液は切換えバルブ１６を経てドレインへ排出される。

［濃縮後分析］
図２において、太い線で示された流路は濃縮された試料を分析カラム２４に送る際に分析用移動相と試料が流れる濃縮分析流路であり、図１の状態から切り換えバルブ１６が切り換えられた状態である。ミキサ２２からの移動相溶液は切換えバルブ１４を介して切換えバルブ１６に送られ、濃縮カラム２０に導かれる。濃縮カラム２０に捕捉されていた試料は導かれた移動相溶液によって溶出し、移動相とともに切換えバルブ１６を介して分析カラム２４に導かれて成分ごとに分離され、検出器２６で検出される。

［通常分析］
試料を濃縮を伴なわずに分離分析する直接分析の場合には、切換えバルブ１４、１６を切り換えて、太い線で示された直接分析流路を移動相と試料が移動するようにする。直接分析では、試料搬送用の移動相４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ及び希釈液６の送液は不要である。ミキサ２２で混合された移動相溶液は切換えバルブ１４を経てオートサンプラ１８に導かれる。オートサンプラ１８で吸入された試料は導かれた移動相溶液とともに切換えバルブ１４から１６を介して分析カラム２４に導かれて分離された後、検出器２６で検出される。

［実施例２］
以下に上記実施例１で説明した液体クロマトグラフの流路上に第２の濃縮カラムを設けた第２の実施例を説明する。図４は濃縮カラムを２つ備えた液体クロマトグラフの構成を示す流路図である。
図１〜図３における切換えバルブ１６と濃縮カラム２０の下流側に切換えバルブ１７と第２の濃縮カラム２１を設けている。この装置では、試料の濃縮と濃縮後の試料の分析を同時に行なうことができるようになっている。

以下にこの実施例の動作を説明する。
試料の濃縮は、移動相４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄのうちのいずれか１つの移動相を移動相切換えバルブ３４によって選択し、ポンプ１０によってオートサンプラ１８に送液する。オートサンプラ１８は試料ビンなどから試料を吸入しており（図示略）、吸入された試料は送液されてくる移動相とともに切換えバルブ１６を介して濃縮カラム２０に導かれるか、又は、切換えバルブ１６、切換えバルブ１７を経て濃縮カラム２１に導かれる。このとき、希釈液６がポンプ１２から送液されて切換えバルブ１４と切換えバルブ１６の間の流路で合流し、移動相は希釈されながら濃縮カラム２０、又は、濃縮カラム２１に導かれる。濃縮カラム２０又は２１では試料成分が捕捉されることにより濃縮される。

この装置では切換えバルブ１６、１７を切り換えることにより、濃縮カラム２０と濃縮カラム２１を交互に使用して試料の濃縮を行なうことができる。例えば、濃縮カラム２０で試料の濃縮を行なっている間は、濃縮カラム２１に捕捉された試料成分をミキサ２２からの移動相溶液によって溶出させ分析カラム２４に導く。このように２つの濃縮カラムを交互に使用することによって、試料を濃縮している間も分析を行なうことができる。
また、濃縮を行なわないときは、切り換えバルブ１４、１６、１７の切り換えにより、オートサンプラ１８を経て移動相を濃縮カラム２０、２１のいずれをも経由させずに直接に分析カラム２４に導くことができる。

以上のように、濃縮カラムを切換えバルブを介して接続し、その濃縮カラムに流路を接続する場合と接続しない場合とを切換えバルブによって切り換えることができるようにしたので、濃縮を行なう場合とそうでない場合とでも配管を組み直す必要がない。
さらに、濃縮カラムを２つ設けることで、試料を濃縮している間にも他の試料の分析を行なうことができるので、装置の稼動効率を向上させることができる。

一実施例の構成を概略的に示す流路図であり、試料の濃縮時を示す図である。 同実施例の構成を概略的に示す流路図であり、試料濃縮後の分析時を示す図である。 同実施例の構成を概略的に示す流路図であり、直接分析時を示す図である。 濃縮カラムを２つ備えた液体クロマトグラフの実施例の構成を示す流路図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は一般的な液体クロマトグラフの構成を概略的に示す流路図である。

符号の説明

２ａ、２ｂ 分析用移動相
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 試料搬送用移動相
６ 希釈液
８ａ、８ｂ、１０、１２ ポンプ
１４、１６、１７ 切換えバルブ
１８ オートサンプラ
２０、２１ 濃縮カラム
２２ ミキサ
２４ 分析カラム
２６ 検出器
２８、３０、３２ デガッサ
３４ 移動相切換えバルブ

Claims (2)

1. 試料の濃縮時と直接分析時とで共通に使用され、一定量の試料を採取して試料搬送用移動相の流路に注入する注入部と、
   注入された試料を成分ごとに分離する分析カラムと、
   前記分析カラムにより分離された試料成分を検出する検出器と、
   試料を濃縮させる濃縮カラムと、
   前記注入部からの流路及び前記注入部への流路が接続された第１の切換バルブ及び前記濃縮カラムが接続された第２の切換バルブを備え、前記注入部を前記濃縮カラムに接続し前記注入部から注入された試料を前記試料搬送用移動相により前記濃縮カラムに搬送して濃縮を行なう濃縮流路、前記濃縮カラムを前記分析カラムに接続し前記濃縮カラムに捕捉されていた試料を分析用移動相により溶出して前記分析カラムに導入して分析を行なう濃縮分析流路、及び、前記注入部を前記分析カラムに接続し前記試料搬送用移動相の流路に試料搬送用移動相に代えて前記分析用移動相を流し、前記注入部から注入された試料を分析用移動相により前記分析カラムに導入して分析を行なう直接分析流路のうち１個又は２個を作動させるように直接分析流路と濃縮流路及び濃縮分析流路との間で流路を切り換える流路切換え機構と、
   前記注入部から注入された試料を希釈する希釈液を供給し、前記濃縮流路における前記注入部と濃縮カラムの間の流路と合流する希釈液流路と、からなる液体クロマトグラフ。
2. 前記濃縮カラムは２個設けられ、前記濃縮流路と前記濃縮分析流路とを異なる濃縮カラムで同時に作動させる請求項１に記載の液体クロマトグラフ。

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