JPH02257060A - クロマトグラフィー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、クロマトグラフィー装置に関する。

使用者の見地から見た理想的なりコマ１〜グ５フ分離に
対する必要条件は、（ｉ）十分な分離と（ｉｉ）十分な
感度と（ｉｉｉ　）最短可能時間実施とである。これを
達成するためには、保持を最適範囲に導く必要があり、
クロマトグラフ選択性は、初めから十分であるか最適化
される。選択性の最適化方法は、例えば、ｒ　Ｔｈｅ　
ｏｐｔｉｍｉｓａｔｉｏｎ　ｏｆｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ
ａｐｈｉｃ　５ｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ　；　Ａ　ｇｕｉ
ｄｅ　ｔｏ　ｍｅｔｈｏｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｊ
ピー・ジェイ・スフエンマケルス（Ｐ、　Ｊ、　Ｓｃｈ
ｅｎｍａｋｅｒｓ）著、エルセピア（Ｅｌｓｅｖｉｅｒ
）アムステルダム、１９８６年に開示される。保持（容
積因子に関する）と選択性は、移動相及び固定相の性質
と組成により、また温度及びｐ＋＋のような物理的パラ
メータにより制御される。しかし、相システムが選択さ
れ、すべての物理的パラメータが固定された場合でさえ
、クロマトグラフ使用者には、上記三つの基準（すなわ
ち「分析目標」）に関して分離結果に影響しろる多くの
選択（「クロマトグラフパラメータ」）が残っている。

高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）における最も
重要なりロマトグラフパラメータは、 ａ）カラム寸法（長さ、直径、粒子サイズ）ｂ）操作条
件（流量、減衰） Ｃ）試料パラメータ（注入容量、希釈ファクター）、及
びｄ）機器（ｉ　ｎｓ　ｔｒｕｍｅｎ　Ｌ）である。

機器は、選択カラム、操作条件及び試料と適合しなけれ
ばならない。計装関連面の中には外部ばらつき、流量及
び圧力範囲；及び感度、ノイズ及び検出の時定数がある
。機器パラメータに払う注意が不十分な場合、良好なり
ロマトグラフ分離は達成できない。

クロマトグラフ使用者がクロマトグラフパラメータに対
してすべて正しい選択をすることができれば、三つの分
析目標の達成に対して著しい改善をなすことができる。

不幸にして、すべて正しい選択をすることは、多数の異
なるパラメータ間の多くの相互依存により極めて困難で
ある。クロマトグラフ最適化の問題の適度に完全である
が簡潔な記述であるｒ　Ｉｌｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａ
ｎｃｅ　ｌｉｑｕｉｄｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｌ　
、第２巻、１〜５６頁　編集者Ｃｓ、ポーハス（Ｃｓ、
　Ｈｏｒｖａｔｈ）、アカデミツク０プレス　（Ａｃａ
ｄｅｍｉｃ　Ｐｒｅｓｓ）　ニューヨーク、１９８０年
、によって必要な知識を専門家（著者）から使用者（読
者）は得られる。しかし、使用者にとって知識を読んで
消化し、次いでこれを正しい仕方で応用するには多大の
努力が必要である。その結果、大部分の分離は、最適か
らはるかに離れた条件で行われ、クロマトグラフ使用者
は、理論的、かつ実際的に可能なものよりはるかに低い
成果を達成することになる。

クロマトグラフ最適化の複雑さに対処する一つの方法は
、ジェイ・ダブリュー・トラン（Ｊ、　Ｗ。

Ｄｏｌａｎ）、エル・アール・スナイダー（Ｉ７．　Ｒ
，５ｎｙｄｅｒ）及びエム・エイ・クオーリイ　（Ｍ、
　Ａ、　Ｑｕａｒｒｙ）によりＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａ
ｐｈｉａ　２４　（１９８７）　２６１〜２７６頁に発
表されたｒｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　
ａｓ　ａ　Ｍｅａｎｓ　ｏｆＤｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ａ
ｎ　ｏｐｔｉｍｉｓｅｄ　Ｒｅｖｅｒｓｅｄ−Ｐｈａｓ
ｅ　Ｇｒａｄｉｅｎｔｇｌｕｔｔｏｎ　５ｅｐａｒａｔ
ｉｏｎ」と題する論文に示されてい＝６ るようなシミュレーションプログラムの利用である。こ
れは、使用者に対し実験を行う必要がなくて得られるク
ロマトダラムに及ぼず種々のパラメータの変化の影響を
調べることを可能にする。それ自体、シミュレーション
プログラムは、ずくれた学習手段でありうる。まｈ、プ
ログラムは、所定の分離問題に対する満足な解を得るの
に用いることもできる。しかし、シミュレーションプロ
グラムが役に立たないのは、問題に対する最良又は最適
解を提供することである。

この発明の目的は、クロマトグラフ使用者が利用しろる
機器成分の制約条件内で所定の分離を最適条件下に行う
のを助りることのできるクロマトグラフィー装置を提供
することである。

この発明は、装置が所定のクロマトグラフィシステムを
用いて試料成分のクロマトグラフ分離を行う最適条件を
決定する手段をそなえ、更にどの必要条件又はシステム
パラメータがクロマトダラムの作製速度を制限するかを
示す手段をそなえるクロマトグラフィー装置を提供する
。

このようにして、利用しうる装置の制約内で大域的最適
分析を行うことを可能にする情報を生産するのに加えて
、クロマトグラフ使用者は、どの制約条件が分析速度を
制限しているかを知ることができる。特定された若干の
制約条件は、クロマトグラフ使用者の制御下にゆるめる
ことができる。

例えば、分析速度を制限する因子が所望信号対ノイズ比
である場合、クロマトグラフ使用者は、分析を速くする
ために要求される比を低くすることを選ぶことができる
。しかし、ポンプが送り出しうる最大流量のような他の
機器上の制約が分析速度を制限する場合、利用しうる機
器によっては分析速度の一層の増加が達成できない。し
かし、このような情報は、装置の新規又は更新部品の購
入を考える場合、クロマトグラフ使用者にとって有用で
ある。なぜかといえば、いっそう高度に特定された部品
は、若干の型の分析をいっそう迅速に行うことを可能に
するからである。

最適条件を決定する手段として以下に述べるようなエキ
スパートシステムがある。エキスパートシステムは、そ
の勧告を説明するように配列され、使用者に促された場
合、追加の助言又は支援を与えることもできる。

エキスパートシステムは、使用者の規定するカラムデー
タヘースから最適カラムを選択し、最適操作条件（流量
、試料サイズ）及び計装（検出器セル、時定数）を提案
する。最適分離は、（１）十分な分離と（ｉｉ）十分な
感度と（ｉｉｉ　）最短可能時間内とを与えるものとし
て定義される。所定カラムにおいて、最短可能時間は、
最高可能流量に対応する。最適化は、７個の異なるパラ
メータに関して最高許容流量（セイリング（ｃｅｉｌｉ
ｎｇ））を、また５個の他のパラメータに関して最低許
容流量（フロア−（ｆｌｏｏｒ））を計算することによ
り行う。

最低セイリングが最高フロア−より高い場合、有効な結
果が得られる。

最適化方法の説明は、最適検出器（セル）と検出時定数
との組合せで各カラムに対して得ることができる。一つ
のカラムだけを考える場合、たとえ有効な結果が得られ
ても得られなくても各カラム−検出器−時定数組合せに
対する説明が得られる。説明は、すべての異なるフロア
−とセイリングを描くバーチヤードの形で与えることが
できる。

これにより使用者は、どの因子が分析速度を制限するか
迅速に識別することができる。使用者に対するこ以外の
助言は、最適化中に考えられ、例に述べるように１２個
のパラメータの各に対して利用することができる。これ
ば、使用者が制限因子により強いられる制約をゆるめる
のを助け、したがって分析時間を減らすのを助ける。

必要条件の一つは、ピーク分離であり、その場合、装置
は、クロマトグラフ使用者が最小許容ピーク分離を特定
するのを可能にする手段をそなえることができる。

必要条件の一つは、クロマトグラムの感度又は信号対ノ
イズ比であり、その場合、装置は、クロマトグラフ使用
者が最小許容感度又は信号対ノイズ比を特定するのを可
能にする手段をそなえることができる。

システムパラメータは、検出器時定数を含むことができ
る。クロマトグラフィー装置は、検出器時定数を選択す
る手段をそなえることができる。

クロマトグラフィー装置は、利用しろる分離カラムの各
を特定するデータを記憶する記憶装置をそなえることが
でき、また利用しうる検出器の各を特定するデータを記
憶する記憶装置をもそなえることができる。クロマトグ
ラフィー装置は、移動相を所望の流量と圧力で分離カラ
ムに送り出すポンプをそなえるクロマトグラフィー装置
であることができる。

システムパラメータは、ポンプにより送り出すことので
きる最大及び最小移動相流量を含むことができ、またポ
ンプが移動相を送り出すことができる最大及び最小圧力
を含むことができる。記憶装置は、利用しうる移動相送
出しポンプの各を特定するデータを記憶することができ
る。

どの必要条件又はシステムパラメータがクロマトグラム
の作製速度を制限するかを示す手段は、必要条件とシス
テムパラメータと関連する最大及び最小流量をバーチャ
ー１〜として表示する手段からなる。このようにして、
クロマトグラフ使用者は、分析速度を制限するすべての
因子を同時に見ることができ、いかなる所定制約におけ
る緩和が著しくより速い分析を行うことを可能にするか
決定することができる。

以下、この発明の例を添加図面によって説明する。

第１図は、移動相用ため１と、移動相を所望流量で分離
カラム３を経て検出器４に圧送するポンプ２とをそなえ
る液体クロマトグラフィー装置の形でこの発明の例を示
す。試料注入器５をポンプ２の出口とカラム３の入口と
の間に連結し、クロマトグラフ分離ずべき試料をカラム
に適用することを可能にする。検出器４は、カラム溶離
液が中を流れる検出器フローセルをそなえ、セル内を流
れる溶離液の組成に依存する電気信号を発生するように
配列される。検出器４の電気出力は、コンピュータ６に
供給され、コンピュータ６は表示装置７、例えばビデオ
表示装置上に表示するだめの情報を生産するように配列
される。表示装置７は、データをコンピュータ６に入れ
るキーボードもそなえる。

クロマトグラフ分離を行う液体クロマトグラフを構成す
る成分は、破線のボックス８内に納められる。試料注入
器５を経て分離カラム３に注入された試料の成分は、分
離された成分のピークを示すクロマトグラムを作製する
検出器４により検出される。所要に応じて、クロマトグ
ラフ使用者が十分な保持と選択性を与えるパラメータを
選択しそれらを最適化した場合、初期クロマトグラムが
得られ、これがコンピュータ６に入りそこで評価されク
ロマトグラムを得るのに用いられたパラメータ値が処理
される。コンピュータ６は、利用しろる分離カラムと検
出器を規定するデータベースをそなえる。代表的カラム
データベースを第１表に示す。

コンピュータ６は、計算を行うのに用いる入力データと
計算の結果として得られたデータを線図的に示す第２図
に示すように構成される。第２図においてホックス２０
は、データベースに記憶されたデータと、使用者により
入れられた実施すべき特定分析に関する種々の条件とを
用いて計算を行う中央処理装置を表す。ボックス２１は
、第１表に示す形でもよい分離力ラムデータヘースを表
す。

ホックス２２は、利用しうる検出器のハラメータを同様
に特定する検出器データベースを表す。ボックス２３は
、すべての可能な検出器時定数を表す。

ボックス２４は、初期クロマトグラムの評価から生産さ
れる初期条件を表す。ボックス２５は、クロマトグラフ
使用者により設定されキーボードに入れられる限界及び
必要条件を表す。ボックス２６は、計算の結果として得
られ、コンピュータ６の出力である最適操作条件を表す
。

ボックス２４によって表される初期条件は、三つの値を
生産する為に評価される初期クロマトグラムから得られ
る。これらは、ｉ）個々の成分ピークの保持時間の測定
から得られる全分析時間１．、。

ｉｉ）ピークの各対の間の幅と距離から計算されるクロ
マトグラムの分離度ＲＳ＋ｉｎｉ：及びｉｉｉ　）シス
テムにおけるピーク高さとノイズスパイクとの間の差の
尺度であるクロマトグラムの感度又は信号対ノイズ比Ｓ
　Ｎ　Ｒｉｎｉである。また、初期条件に含まれるのは
、初期クロマトグラムを作製するのに用いる機器パラメ
ータであり、これらは、クロマトグラフ使用者がキーボ
ードを用いて入れることができる。これらは、通常カラ
ム及び検出器のパラメータを詳述するよりむしろどのカ
ラムと検出器を用いたかの単なる記録である。何故かと
いうと、これらのパラメータは、カラム及び検出器デー
タベースからコンピュータ６にすでに利用しうるからで
ある。クロマトグラフ使用者により入れられるこれ以上
の情報は、初期クロマトグラムを得るのに用いた移動相
組成と流量を含む。

ボックス２２により表される検出器データベースは、利
用しうる検出器の各を表すデータを有する。

クロマトグラムの質に影響する三つの特別の因子がある
。これらは、検出器容積Ｖｄ−ｔ（これはばらつきに影
響し、容積が大きい程ピークが広くなる。）；感度因子
β及び同一条件下に異なる検出器により発生されるノイ
ズの違いを表すノイズ因子Ｔである。

ボックス２３により表される可能な検出器時定数τば、
検出器が信号に応答する速度の尺度である。

これは、また検出器のハンド幅と考えることもできる。

代表的には検出器時定数は、２０〜１００ｍ５ｅｃの範
囲内にあり、クロマトグラフ使用者により不連続段階で
選択することができる。時定数は、クロマトグラムの質
に対し二つの相反する効果を与える。時定数が増加する
とともに、クロマトグラフのばらつきが増加しく時間に
関してピークが広くなる。）、クロマトグラムの質の低
下に至るが、他方ノイズの影響は減少しクロマトグラム
の質が向上する。

ボックス２５は、限界及び必要条件を表す。限界は、試
料容積、すなわち分析に利用しうる試料の最大量（ＱＳ
ａｍＱ、ｆｆ１ａＸ　）　、及び機器が達成しうる主と
して最大及び最小流量（Ｆ、、ア、ユ。□’　Ｆｎｌａ
Ｘ＋、７１）及び圧力降下（ΔＰ　１ｍａＸ＋　１ｎｓ
ｔ；　ΔＰ　ｍｉｒ＋＋　ｔｎｓｔ）である機器的限界
を含む。必要条件は、クロマトグラフ使用者が分析のた
めに達成することを望む分離度（Ｒ，、ｒｏｑ：ｌ及び
信号対ノイズ比（ＳＮＲｒ、９）である。制限された試
料容積及び機器的限界は、困難な物理的限界であるが、
クロマトグラフ使用者の必要条件は、修飾して分析の質
に対するより高いかより低い要求を述べさせることがで
きる。

ボックス２０は、最適操作条件を決定するためにコンピ
ュータ６により行う計算を表す。操作パラメータ間の複
雑な相互関係は、第２表の式１〜１１に示される。式１
〜１１で用いた記号は、第３表に定義される。

第　　３ 表 第２表に示す関係は、この明細書の初めに引用したピー
・シェイ・スフコニンマケルスの本から弓用した。これ
らの式は相互関係を述べるのに用いることができる唯一
のものでなく、他の式の集合に変えても同様な結果が得
られることが注目される。

クロマトグラフ使用者にとってこれらの関係を用いてク
ロマトグラムを最適化するのに二つの主要な問題がある
。第一には多数の関係であり、第二にはこれらの関係内
でパラメータを変えることの相反し、かつ相互に作用す
る影響である。したがって、実際にはクロマトグラフ使
用者は、関係及び限界の若干のものを無視するか、これ
らのすべてを考慮しながら、各パラメータを順次固定し
大域的最適よりむしろ局所的最適を得るかのいずれかで
ある。

大域的最適を得るためには、この発明に従う方法の範囲
内の方法である次の方法を企てることができる。第４表
の式１２は、式１と３を組み合わセることにより導くこ
とができ、所定のカラム／検出器／時定数の組合せに対
して最高の達成可能な流量が最短分析時間を与えること
を示す。これは、第２節における最適分析に対する必要
条件ｉｉｉ　）である。したがって、所定のカラム／検
出器／時定数組合せに対する最適パラメータを得るため
に最高可能流量が見いだされ、これは、 ａ）要求される感度と分離、すなわち第２節の必要条件
ｉ）及びｉｉ）を保ち、 ｂ）システムの困難な限界、例えば最大及び最小流量と
圧力を尊重し、かつ Ｃ）検出器セル容積と時定数に関するクロマトグラムの
ばらつきへの検出器限界を尊重する。

式１３〜１７は、式４，７，８．９及び１１（これらは
操作パラメータに対する限界と必要条件を述べる。）か
ら、必要な場合式１，２，５．６及び１０を用いて置換
することにより導くことができる。

式１３〜１７は、流量に関して書かれており、最小及び
最大流量の決定を可能にする。

第４表 第３図は、流量限界の計算を表す。ボックス１００は、
第１最大流量Ｆｌ、、Ｘの計算を表し、これはポンプ２
が送り出すことのできる最大流量（ボックス１０１）及
びカラムが耐えうる最大流量（ボックス１０２）のうち
低い方である。ポンプ−２の最大流量は、困難な機器的
限界であり、他方、カラムが耐えうる最大流量はカラム
データヘースから得ることができる。ボックス１０３は
、第２最大流量Ｆ２．、Ｘの計算を表す。流量Ｆ２は、
カラムパラメータと圧力降下の所定セットによって式１
３で与えられる。

したがって、ポンプ２又は他の機器的限界がＰ８．、□
ｍｓｘの圧力降下上限を有する場合、これが流量上限を
規定する。この限界は、困難な、機器的限界であり、ボ
ックス１０３で表される。同様に特定のカラムは、第１
表から分かるように圧力上限を有し、これが再び流量上
限を規定する。カラム最高圧力限界へＰ　Ｃ６Ｌ＋　ｍ
ａｘは、ホックス１０４により表され、カラムデータヘ
ースから得られる。ボックス１３２は、最大流量Ｆ２゜
、を表し、これは式１３を用いて八Ｐ　１１１ｓｔ＋　
ｆｆ１ａｘとΔＰ　ｅＯＬ＋　１１ａＸの低い方から導
かれる。

式１４は、式１，５及び９を用いて誘導され、カラムパ
ラメータ及び分離度で流量Ｆ３を与えることができる。

要求される分離度は、分析者により入れられ、ボックス
１０５で表される。ボックス１０６は、入れた分離度必
要条件ＲＳ＋　ｒｅＱを特定のカラムを用いて達成する
ことを可能にする最大流量Ｆ３□ａＸの計算を表す。Ｆ
３□８８より大きい流量は、十分な分離を与えない。

式１５は、カラム／検出器／時定数の組合せ、試料容量
及び信号対ノイズ比又は要求される感度によって流量を
示し、式１，２．５．６及び１１を組み合わせることに
より得られる。式１５を見れば、所定流量に対して試料
容量　（Ｑ）が大きい程信号対ノイズ比（ＳＮＲ）が高
くできることが分かる。

したがって、Ｑば、できるだけ大きくされ、それは、分
析に利用しうる試料量によってのみ制限されるＱ　５ａ
ｆｆｉ＆’＋　ｍＲＸ　％ボックス１０７かＱ　ＣＯＬ
＋　ＴＩａＸ、ずなわちカラムをオーバーロードするこ
となく注入しうる最大試料容量、ボックス１０８かのい
ずれかである。Ｑ　Ｓｌ１ｍｐ＋　ｎ１ａＸは、クロマ
トグラフ使用者により入れられ、他方Ｑ　Ｃ６１＋　ｍ
ＢＭは、カラムデータヘースから得られボックス１０８
で表される。

要求感度（又はＳＮＲ，、ｑ）は、クロマ１〜グラフ使
用者により入れられ、ボックス１０９で表される。

ボックス１１０　　（Ｆ４ｆｆｉ、Ｘ）は、流量Ｆ４の
最大値を決定するための式１５の解を表す。最大値より
大きい任意の値は、感度要求を満たさない。

式１６は、式１，３．５及び８を用いて導くことができ
、検出器時定数によって流量を示す。時定数のひずみは
、任意のクロマトグラフの検出システムに固有の制約で
ある。他のすべてのパラメータを一定に保って、時定数
τｍａＸの最大値があり、この値を超えるとピークがひ
ずむようになる。現行カラムのパラメータをとり、τ１
ｌｌｉｌＸを現行のτ（ボックス１１１）として、最大
流量Ｆ５゜、の値を計算する、ボックス１１２゜Ｆ５゜
８より大きい流量は、ピークのひずみを生じる。

次いで、ボックス１１３で表すように最大流量Ｆ　Ｌｍ
ａｘ〜Ｆ５．８を点検してこれらの値の最低値を得、こ
れがすなわち特定のパラメータについての最高許容流量
である。

また、この最高許容流量、すなわちＦｌイ、Ｘ〜Ｆ５．
、Ｘの最低値が最小許容流量における若干の制約条件よ
り上にあることを保証することも必要である。

流ｉＦ１は、最大値を有する外に最小値も有する。ボッ
クス１１４は、主としてポンプ２の能力により制限され
る、機器によりつくりうる最小流量、Ｆ　ｉｎｓい、、
。を表し、他方ボックス１１５は、カラムを通る最小許
容流量Ｆ　ＣＯＬ＋　１ｌｉｎを表す。したがって、Ｆ
ｌｌ、。は、ボックス１１６でＦ　１ｍａｘがボックス
１００でつくられるのと同様な仕方でつくられ、すなわ
ち二つの最小流量Ｆ　ｉ、、ｓｔ＋　ｍｉｒ＋とｒ”　
ＣＯ、＋□、。のうちの最高のものがＦ　ｌｍ１ｎとし
て生産される。

また、同様に流量Ｆ２も、最小許容機器及びカラム圧力
降下へＰ　ｉ、、ｓｔ＋　１１１４１１と八Ｐ　ＣＯｌ
、＋　ｍｉｎにより与えられる最小値を有する。これら
は、ボックス１１７とボックス１１８に示される。最小
流量Ｆ２□ｉｆｉは、最大流量Ｆ２゜９、ボックス１３
２と同し仕方で計算される（ボックス１１９）。したが
って、Ｆ　２１Ｉｉｎの値は、最小の機器圧力及びカラ
ム圧力を用いて生産された二つの値の高い方である。Ｆ
２□、７より低い任意の流量は、機器（ポンプ２）に対
して物理的又は信頼的に可能でないか、カラムに適用で
きないかのいずれかである。

式１７は、式１．３．５及び７から導くことができ、検
出器セル容積とカラムバラメークによって流量Ｆ６を示
す。外部容積ひずみは、検出器セルの容積への制限であ
り、これを超えるとピークひずのが許容できな（なる。

現行カラムパラメータが検出器データヘースから得られ
る現行検出器セル容積、ボックス１２３とともに用いら
れて式１７を用いて流量Ｆ６□、ゎの計算が行われる、
ボックス１２０゜ 最小流量Ｆｌイ８０．Ｆ２イ、。及びＦ’６ｍ１ｎを評
価して最高の最小流量、ボックス１２１を見いだし、最
大流量Ｆ１゜、〜Ｆ５□、の最低のものがＦｌ、、、、
。

Ｆ２□０．、及びＦ６１１．、の最高のものより大きい
か等しい場合、カラム／検出器／時定数組合せは有効で
あり、最適条件はＦｌ。８Ｘ−Ｆ５□８８のうちの最低
のものである流量Ｆ　ｍａｘに関している。分析時間は
式１２によって求めることができるので、所定カラム／
検出器／時定数組合せに対する最良可能分析時間は、見
いだすことができる。

この方法をずべてのカラム／検出器／時定数組合せに対
して繰り返して結果を記憶し又は−覧表につくる。次い
で、結果を点検して最短分析時間を見いだし、条件を表
示又はプリントしてクロマトグラフ使用者に全体的最適
分析を行うことを可能にする。部分的又は完全な自動シ
ステムでは、流量は直接コンピュータ６によりパス９を
通って制御される。同様に、カラム切り替え装置を用い
て、所望カラムを選択し、ライン１０を経て制御するこ
とができ、同様にライン１１を経る制御信号によって選
択された検出器にカラム出口を切り替えることができる
。別に、クロマトグラフィー装置と条件は、７、手動で
クロマトグラフ使用者によりコンピュータ６により生産
されたパラメータを用いて組み立てられる。

次の情報をクロマトグラフ使用者に示すことができる。

１）全最小分析時間を生じるカラム、検出器及び時定数
の組合せ。

２）クロマトグラムを得るのが可能な最大流量、これと
ともに得られるクロマトグラムの予想値、例えば分離度
、信号対ノイズ比又は感度、ピーク時間、圧力降下の予
想値。

３）分析時間を実際に制限しているクロマトグラフィー
装置における制約条件の情報。例えば要求される分離度
がいっそう速い分析を妨げる場合、分析者はその要求を
ゆるめる決定をすることができるが、制約がＦ　Ｉ　Ｉ
Ｉ　ＳＬ　、□ａｘである場合、その特定の装置で更に
分析時間を減少させるのにすることができるものはない
。

第５−１〜３表はシステム入力パラメータと、最適分析
を実現するため、カラム及び検出器データヘースと結合
して用いられる限界と必要条件及びクロマトグラフ使用
者に対し最適分析を行うことを可能にするデ 夕処理装置により作製される 第５ ２表 パラメータを示す。

第５ １表 第５ ３表 第６ １表ないし第６ ５表は、 実験的に作製 第 表 したクロマトグラムの最適化の特定例を説明する。

第１表のカラムデータベースをこの例では用い、初期ク
ロマトグラムをつくるのに用いたカラムはＮｒ４であっ
た。

クロマトグラム評価の結果を第６ １表に示す。

＊小さなピークがｔ＝ｔｏに存在すると仮定第６ ２表 第６ ４表 この例において一定段カウント（Ｎ−２３０００）及び
対称ピーク（Ａｓ＝１）を仮定した。その結果、初期ク
ロマトグラムの最小分離度は５．３９と評価され、二つ
の「実在」ピーク（１及び２）の間の分離度は制限因子
である。最低（関連）信号はピークｎｒ、　２に対する
ものであり、これに対して信号対ソイス比は４００と評
価された。

各カラムに対する流量及び圧力限界は、流量がカラム直
径の平方に比例し、粒子サイズに逆比例すると仮定して
計算した。圧力降下は第２表の式（４）から計算した。

初期カラムは、０．１〜８ｍＲ／ｍｉｎの特定流量範囲
と１０〜１００パールの特定圧力範囲とを有するとした
。各カラムに対する流量及び圧力限界を第６−３表に一
覧表にした。カラムに対して特定した最大値は高いかも
知れないが、その場合には特定機器（又は全体）最大、
すなわち第６−２表の値を利用する。最大試料サイズは
、４．６０ｍｍ内径カラムに対し０．２４μｇ、２ｍｍ
カラムに対し０．０８μｇ、１ｍｍカラムに対し０．０
４μｇであった。

次のよ・うなセル容積、感度因子及びノイズ因子を有す
る３種の検出器を考えた：セルｎｒ、　１に対し８μｉ
、１．０及び１．０、セルｎｒ、　２に対し２．４μｌ
、０．８及び１．５、並びにセルｎｒ、　３に対し１．
２μ！、０．６及び２．０゜また、三つの異なる時定数
、ずなわち２０．５０及び１００　ｍｓが許容された。

第６−４表に表示装置７に表示することができる大域的
最適に対する（予想）値の完全な集合を作表する。大域
的最適は、カラムｎｒ、　２に対して見いだされ、最適
が到達さる条件は画面の種々のウィンドウ中で直ちに利
用できるようにしうる。

第６−５表は、最適化処理における制限因子を知ること
に続く助言の種類を示す。

クロマトグラフ使用者は、これから特定限界の一つを変
えることにより、例えば最大圧力降下を増加させるとい
うシステムの提案に従うことにより進ことかできる。次
の最適化サイクルは、極めて迅速かつ便利に行うことが
できる。

また、装置は、クロマトグラフ使用者に対し一つの特定
カラムに対する局所的最適を達成することをも可能にす
る。例えば、クロマトグラフ使用者は、初期カラムを維
持する場合、システムに局所的最適を質問することがで
きる。装置は、流量、ＳＮＲ等を含むデータの完全な集
合を提供することができる。条件のこの集合下では、カ
ラム圧力降下が最後の二つのカラムを除いて常に制限因
子であることが分かる。これらの孔の狭いカラムは、利
用しうる検出器セルが過剰のカラム外ばらつきを起こす
であろうからこの例に対しては用いることができない。

１００及び５０ｍ５の検出時定数が利用できさえしたら
異なる結果が得られたであろう。

この場合には、時定数が４個の可能なカラムのつに対し
て制限因子になる。

第４図は、クロマトグラフ使用者に対し分析速度を制限
する必要条件又は制約条件を示す別の方法を示す。表示
装置７は、この場合ビデオ表示装置であるが、表示画面
７０上に種々のパラメータ又は機器上の制約条件及び分
析必要条件により決定される最大及び最小流量のバーチ
ヤードを表示するように配列される。バー２００は、検
出器時定数τに依存する第３図の流量Ｆ５゜、を表ず。

バー２０１は、必要な信号対ノイズ比Ｓ　Ｎ　Ｒ、、、
に依存する流量Ｆ４゜つを表す。バー２０２は、必要な
分離度Ｒｓ　＋　ｒ　Ｇ　Ｑに依存する流量Ｆ３．．ａ
、を表す。バー２０３は、ポンプ２が移動相を送り出し
うる最大圧力ΔＰ　１ｎｓｔ＋　ｍａｘに依存する流量
Ｆ２□８のその部分を表す。バー２０４は、最大カラム
圧力ΔＰ　ｃｏＬｍａにに依存する流ＭＦ２゜、のその
部分を表す。

同様にバー２０５及び２０６は、ポンプにより送り出し
うる最大流ＮＦ、ゎＳｔ＋　□８及びカラムを通る最大
流量ＦＣＯＬ＋ｍ□に依存する流量Ｆｌ、ｎＸのそれら
の部分を表す。バー２０７及び２０８は、ポンプが移動
相を送り出す最小圧力ΔＰ８□０．１．ゎと最小カラム
圧力ΔＰ　ｃｏＬ＋　ｍｉｎに依存する流量Ｆ２１１１
．ｌのそれらの部分を表す。

バー２０９及び２１０は、ポンプにより送り出しうる最
小流量Ｆ、□Ｌ＋ｍｌｎ及びカラムを通る最小流量Ｖ　
ＣＯＬ＋　。、、、に依存する流量Ｆ１１、□のそれら
の部分を表ず。バー２１１ば、検出器セル容積Ｖ　ｄｅ
ｔに依存する流量Ｆ６□、７を表ず。破線２１２は、満
足な分離を達成するだめの最大許容流量を示す。

これから分かるように、第４図に示される場合には、制
限因子は、必要な分離度である。第６−３〜６−５表に
示す配列を用いる場合、この情報は、助言という表題の
下に示されるようであろう。しかし、その配列を用いる
と、あるとすれば他のどの制約条件が分離度の必要条件
による制約のわずかに下にあるにすぎないことが知られ
ないので分離度に対する必要条件をむるめることにより
分析時間におけるどのような改良が可能であるかについ
ては示されない。しかし、第４図に示すようなバーチャ
ー１・表示によれば、一つの制約条件をゆるめることに
より流量の顕著な増加、したがって分析時間の減少を達
成しうるかどうかが直ちに明らかになる。同様に、無効
な組合せ、その場合、バー２０７〜２１１の一つ以上が
バー２００〜２０６の一つ以上の上に延びる、が示され
る場合、どの因子が臨界的であるかすく・知ることがで
きる。例えば、それが検出器容積Ｖ　ｄｏｔがＦ６□、
。を最大流量Ｆ１゜８〜Ｆ５□８の一つより大きくさせ
る場合とすると、その場合、より小さいフローセルの選
択が有効な組合せの達成を可能にする。

この発明は、主として液体クロマトグラフィー装置及び
液体クロマトグラフィーによる分析方法に関して述べた
が、ガスクロマトグラフィーを含む多くの形のクロマト
グラフ分析に同様に適用することができる。もち論当業
者は機器バラメーク間の関係が異なることをよく知って
いるけれども上記適用性は存する。しかし、同様な全体
的最適化基準は成立する。

この開示を読むことによって当業者にとって他の修飾は
、明らかであろう。このような修飾は、クロマトグラフ
ィー装置の設計及び使用又はクロマトグラフ分離方法及
び装置部品において既知である他の特徴並びにここに記
述した特徴の代わりに又はこれらに加えて使用しうる他
の特徴を含むことができる。特許請求の範囲は特定の特
徴の組合せに対してなされたが、この出願の開示の範囲
は明示でも暗黙にでもここに開示されたいかなる新規な
特徴又は特徴のいかなる新規な組合せ又は当業者に明ら
かなこれらの特徴の一つ以上のいかなる−形化をも含む
ものであり、例えそれがいかなる特許請求の範囲にここ
に請求する同じ発明に関するものであろうとなかろうと
、またそれがこの発明と同様に同じ技術的問題のいずれ
か又はすべてを軽減しようとしまいと」二記のことは変
わらない。出願人は、この出願又はこれから導かれる今
後の出願の遂行中このような特徴及び／又はこのような
特徴の組合せに対して、新しい特許請求の範囲が請求さ
れることを通告する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明に従う液体クロマトグラフィー装置
のブロック図、 第２図は、第１図の液体クロマトグラフィー装置の一部
を形成するデータ処理装置の構成を示す線図、 第３図は、この発明に従うクロマトグラフィー装置にお
ける手順を示す流れ図、 第４図は、種々の機器パラメータ及び分析必要条件に関
連する最大及び最小流量を示すバーチャートである。 １・・・移動相用ため　　　２・・・ポンプ３・・・分
離カラム　　　　４・・・検出器５・・・試料注入器　
　　　６・・・コンピュータ７・・・表示装置　　　　
　８・・・ボックス２０・・・中央処理装置 ２１・・・分離カラムデータベース ２２・・・検出器データベース ２３・・・検出器時定数　　　２４・・・初期条件２５
・・・限界及び必要条件　２６・・・最適操作条件７０
・・・表示画面

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、装置が所定のクロマトグラフィーシステムを用いて
   試料成分のクロマトグラフ分離を行う最適条件を決定す
   る手段をそなえ、さらにどの必要条件又はシステムパラ
   メータがクロマトグラムの作製速度を制限するかを示す
   手段をそなえることを特徴とするクロマトグラフィー装
   置。 ２、必要条件の一つがピーク分離であり、装置がクロマ
   トグラフ使用者に対し最小許容ピーク分離を特定するこ
   とを可能にする手段をそなえる請求項１記載のクロマト
   グラフィー装置。 ３、必要条件の一つがクロマトグラムの感度又は信号対
   ノイズ比であり、装置がクロマトグラフ使用者に対し最
   小許容感度又は信号対ノイズ比を特定することを可能に
   する手段をそなえる請求項１又は請求項２記載のクロマ
   トグラフィー装置。 ４、システムパラメータが検出器時定数を含む請求項１
   ないし請求項３のいずれか一つの項に記載のクロマトグ
   ラフィー装置。 ５、検出器時定数を選択する手段をそなえる請求項４記
   載のクロマトグラフィー装置。 ６、利用しうる分離カラムの各を特定するデータを記憶
   する記憶手段をそなえる請求項１ないし請求項５のいず
   れか一つの項に記載のクロマトグラフィー装置。 ７、利用しうる検出器の各を特定するデータを記憶する
   記憶手段をそなえる請求項１ないし請求項６のいずれか
   一つの項に記載のクロマトグラフィー装置。 ８、クロマトグラフィー装置が移動相を所望の流量及び
   圧力で分離カラムに送り出すポンプをそなえる請求項１
   ないし請求項７のいずれか一つの項に記載のクロマトグ
   ラフィー装置。 ９、システムパラメータがポンプにより送り出すことの
   できる最大及び最小移動相流量を含む請求項８記載の液
   体クロマトグラフィー装置。 １０、システムパラメータが、ポンプが移動相を送り出
   すことのできる最大及び最小圧力を含む請求項８又は請
   求項９記載の液体クロマトグラフィー装置。 １１、利用しうる移動相送出しポンプの各を特定するデ
   ータを記憶する記憶手段をそなえる請求項８ないし請求
   項１０のいずれか一つの項に記載の液体クロマトグラフ
   ィー装置。 １２、どの必要条件又はシステムパラメータがクロマト
   グラムの作製速度を制限するかを示す手段が必要条件及
   びシステムパラメータと関連する最大及び最小流量をバ
   ーチャートとして表示する手段よりなる請求項１ないし
   請求項１１のいずれか一つの項に記載の液体クロマトグ
   ラフィー装置。