JP2005128030A

JP2005128030A - 液体クロマトグラフ

Info

Publication number: JP2005128030A
Application number: JP2004377665A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takahara; 誠高原
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2005-05-19

Abstract

【課題】ステップグラジエント方式を利用した液体クロマトグラフであって、分離性能を維持したまま測定時間の短縮化、装置の小型化及び低価格化を図り得るものを得る。
【解決手段】流路２に、送液ポンプ４、インジエクタ５、分離カラム６及び検出器７を順に連結し、上記インジェクタ５として、試料または第２の移動相を吸引するサンプリングノズル８と、六方切り換え弁９と、六方切り換え弁９に接続された液体保持用配管１０とを有し、切り換え弁９の第１の切り換え状態において第１の移動相により目的成分を溶出し、第２の切り換え状態において、液体保持用配管１０に保持されていた第２の移動相を流路に導き非目的成分を溶出・分離する液体クロマトグラフ１。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体クロマトグラフに関し、特に、複数の移動相をステップ的に切り替えて測定するステップグラジエント方式の測定方法に適した液体クロマトグラフに関する。

従来、液体クロマトグラフィーにおいて、複数の移動相を使用して測定する方法として、ステップグラジエント方式、リニアグラジエント方式等のグラジエント方式が用いられている。グラジエント方式の測定方法の中でも、もっとも簡便な方法は、移動相を所定のタイミングで切り換えるステップグラジエント方式である。上記ステップグラジエント方式で測定するための液体クロマトグラフとしては、低圧グラジエント方式のものを及び高圧グラジエント方式のものが知られている。

低圧グラジエント方式の液体クロマトグラフ装置では、移動相の流れる方向において、移動相切換え部、送液ポンプ、インジェクタ、分離カラム及び検出器の順に各構成部材が連結されている。低圧グラジエント方式では、移動相の切り換えは、送液ポンプの上流側に設けられた上記移動相切り換え部に使用されている電磁弁の開閉により制御されている。

他方、高圧グラジエント方式の液体クロマトグラフ装置では、移動相の数に応じて複数の送液ポンプを用意し、各送液ポンプの下流側に移動相切り換え部が設けられている。

ところで、上記低圧グラジエント方式の液体クロマトグラフでは、（ａ）移動相切り換え部が送液ポンプよりも上流側に設けられているため、移動相切り換え部において移動相を切り換えてから、実際に分離カラムにおいて移動相が切り換わるまでに時間的な遅れが生じざるを得ないという欠点があった。加えて、前に流れていた移動相と置換される新たな移動相の容量が多いため、移動相同士の拡散が進みやすく、従って移動相がステップ的に切り換わり難いという欠点もあった。

図１は、高圧グラジエント方式及び低圧グラジエント方式における溶出力の時間的変化を模式的に示すものである。
図１に模式的に示すように、高圧グラジエント法では、移動相Ｉから移動相ＩＩに切り換わる際に、実線で示すように、ステップ的にかつ時間的な遅れがさほど生じずに切り換えが行われるのに対し、低圧グラジエント法では、破線で示す高圧グラジエント法の場合の変化と比べて、移動相ＩＩへの切り換え開始時点Ｐ_cが遅れ、しかも、ステップ的に切り換わらない。

他方、高圧グラジエント方式では、上記のような欠点は生じないが、移動相の種類に応じて送液ポンプを多数用意しなければならないという欠点があった。
また、特開平２−１３０４６６号公報（特許文献１）には、上記高圧グラジエント方式の液体クロマトグラフの簡略化を図るものとして、移動相を送液する送液ポンプと分析用分離カラムとを連結してなる流路に、グラジエント用溶媒を保持する保持配管と、移動相を分離カラムに送給するバイパス配管と並列に設け、さらに上記バイパス配管と保持配管との接続を切り換える切り換え弁を設けた液体クロマトグラフが開示されている。

特開平２−１３０４６６号公報

しかしながら、特開平２−１３０４６６号公報に開示されている液体クロマトグラフでは、上記のような保持配管、バイパス配管及び切り換え弁をさらに用意しなければならず、これらを上記のように接続しなければないならない。加えて、実際に上記装置を実現するには、移動相を切り換えるのにのみ必要な専用の切り換え弁、及び該切り換え弁に接続された保持配管に移動相を挿入するためのポンプ等が別途必要となる。

一般に、液体クロマトグラフィーを利用した測定装置では、測定時間の短縮化、測定装置の小型化及び低価格化が強く求められている。
また、ステップグラジエント方式では、測定時間の短縮を図るために、目的成分までのピークを移動相Ｉによって溶出した後、以後に溶出される幾つかの非目的成分のピークを、移動相ＩＩにより一本のピークとして溶出する方法が多用されている。

この場合、第１の移動相Ｉの溶出力に比べて、第２の移動相ＩＩの溶出力が高くされている。さらに、この方法において、分離カラム及び移動相を変更せずに測定時間を一層短縮するには、（ａ）流速を速くする方法、及び（ｂ）非目的成分を短時間に溶出させる方法が存在する。しかしながら、分離性能を維持したまま測定時間を短縮しようとした場合に、流速を速くする方法では対応が難しくなり、従って結局は、後者の方法（ｂ）を用いなければならない。

他方、（ｂ）非目的成分を短時間に溶出する条件としては、低圧グラジエント方式に比べて高圧グラジエント方式の方が適している。これは、非目的成分を溶出させるための移動相ＩＩにステップ的に切り換わること、並びに第２の移動相ＩＩの第１の移動相Ｉへの拡散が少ないため、非目的成分のピークがシャープに現れることによる。

より詳しく説明すると、移動相の切り換えがステップ的に行われない場合には、分離カラム中に残存している移動相ＩＩの影響により、次回の測定の目的成分の溶出時間が速くなり過ぎることになる。すなわち、次回の測定が開始されるまでに、分離カラムが移動相Ｉで平衡化されていないければならない。

他方、測定装置の小型化及び低価格化を図るには、高圧グラジエント方式に比べて低圧グラジエント方式の方が適している。当然のことながら、低圧グラジエント方式では送液ポンプを１台用意するだけでよいのに対し、高圧グラジエント方式では移動相の種類に応じて送液ポンプを用意しなければならないからである。

上記のように、低圧グラジエント方式及び高圧グラジエント方式の何れの方式においても、測定時間の短縮化並びに測定器の小型化及び低価格化を同時に満たすのは非常に困難である。

さらに、上述した特開平２−１３０４６６号公報に開示されている装置では、移動相を切り換えるための切り換え弁、及び切り換え弁に接続された保持配管に移動相を導入するためにポンプ等が別途必要となるため、やはり測定器の十分な小型化及び一層の低価格化を達成し得るものではない。

本発明の目的は、グラジエント方式の液体クロマトグラフであって、測定時間の短縮化並びに測定器の小型化及び低価格化を図り得る新規な液体クロマトグラフを提供することにある。

本発明は、第１，第２の移動相を用いる液体クロマトグラフであって、第１の移動相を送液する送液ポンプと分析用の分離カラムとを連結してなる流路において、前記送液ポンプと分離カラムとの間に試料及び第２の移動相を前記流路に導くためのインジェクタを接続してなり、前記インジェクタは、試料または第２の移動相を吸引するサンプリングノズルと、前記サンプリングノズルに連結された切り換え弁と、前記切り換え弁に両端が連結されており、かつ試料または第２の移動相を保持する液体保持流路とを有し、前記切り換え弁は、第１の移動相が前記流路に流され、かつ前記試料または第２の移動相が前記液体保持流路に導かれる第１の切り換え状態と、第１の移動相を前記液体保持流路に導入し、かつ前記試料または第２の移動相を前記液体保持流路から前記流路に導く第２の切り換え状態との間で切り換えられるように構成されていることを特徴とする、液体クロマトグラフである。

本発明では、上記切り換え弁が第１の状態に切り換えられているときには、第１の移動相が送液ポンプにより上記流路に流され、分離カラムに与えられるとともに、サンプリングノズルからの吸引により上記試料または第２の移動相が液体保持流路に導かれる。他方、第２の切り換え状態では、試料または第２の移動相が液体保持流路から流路に導かれ、分離カラムに与えられる。

従って、上記切り換え弁を第１の状態と第２の状態とで切り換えることにより、第１の移動相から第２の移動相に、ステップ的に移動相を切り換えることができる。すなわち、第２の移動相が速やかに分離カラムに到達し得るため、従来の高圧グラジエント方式の場合と同様に、移動相の切り換えに際しての時間的な遅れがほとんどなく、移動相をステップ的に確実に切り換えることができる。

また、上記インジェクタを利用してステップグラジエントを行うものであるため、第２の移動相を流路に導くための構成として、別途送液ポンプを必要とせず、さらに追加的な配管としても、切り換え弁に接続される上記液体保持流路を構成するための配管を用意するだけでよい。

本発明によれば、インジェクタ内に設けられた上記切り換え弁を第１の切り換え状態から第２の切り換え状態に切り換えることにより液体保持流路に蓄えられていた第２の移動相を分離カラムに与えるものであるため、従来の高圧グラジエント方式の場合と同様に移動相をステップ的に切り換えることができる。従って、複数の移動相を用いたグラジエント方式の液体クロマトグラフにおいて、測定性能を低下させることなく測定時間を短縮することができる。

しかも、従来の高圧グラジエント方式では移動相の種類に応じて多数の送液ポンプを用意しなければならず、また特開平２−１３０４６６号公報に記載の装置では、流路内に保持配管及びバイパス配管を並列に接続しなければならず、かつ第２の移動相を注入するために送液ポンプを必要とする。これに対して、本発明の液体クロマトグラフでは、上記のような多数の部品を必要としないため、液体クロマトグラフの小型化及び低価格化も図り得る。

以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例にかかる液体クロマトグラフを説明することにより、本発明を明らかにする。

図１は、本発明の一実施例にかかる液体クロマトグラフの構成を示す概略ブロック図である。
本実施例の液体クロマトグラフ１は、流路２に沿って設けられている。流路２の最も上流には、第１の移動相Ｉが収納された容器３が配置されている。容器３の下流には、送液ポンプ４が配置されている。送液ポンプ４は、第１の移動相Ｉを送液するために設けられており、この目的に応じた種々の形式のポンプ例えば、ローラーポンプ等のポンプにより構成することができる。送液ポンプとして用い得るポンプの具体的な例としては、島津製作所製、商品名ＬＣ−９Ａ等が挙げられる。ポンプ４の下流には、インジェクタ５、分離カラム６及び検出器７がこの順序で流路２に沿って連結されている。

インジェクタ５は、試料または第２の移動相を吸引するサンプリングノズル８と、切り換え弁９と、液体保持流路を構成するための液体保持配管１０とを有する。

サンプリングノズル８は、第２の移動相や試料を吸引し得る適宜のサンプリングノズルを用いて構成することができ、該サンプリングノズル８が用いられているため、本実施例の液体クロマトグラフ１では、第２の移動相を導入するのに大掛かりな送液ポンプ等の装置を必要としない。

切り換え弁９は、本実施例では、略図的に示されている六方切り換え弁により構成されている。この切り換え弁９は、６個のポート９ａ〜９ｆを有し、各ポート間は、図示の実線で示す第１の切り換え状態と、図示の破線で示す第２の切り換え状態との間で切り換えられるように構成されている。すなわち、第１の切り換え状態では、ポート９ａ−ポート９ｂ間、ポート９ｃ−ポート９ｄ間及びポート９ｅ−ポート９ｆ間が連結されている。他方、第２の切り換え状態では、ポート９ｂ−ポート９ｃ間、ポート９ｄ−ポート９ｅ間及びポート９ｆ−ポート９ａ間が接続される。

上記サンプリングノズル８は、ポート９ａに接続されている。また、ポート９ｂとポート９ｅとの間に上記液体保持用配管１０が接続されている。さらに、ポート９ｃ，ポート９ｄが、上記流路２に接続されている。また、ポート９ｆには、廃液部１１が接続されている。廃液部１１は、試料または第２の移動相を貯溜し得る適宜の容器で構成してもよいが、特にこのような容器からなる廃液部１１を設けずともよい。すなわち、ポート９ｆに、単に廃液管を接続した構成であってもよい。

液体保持用配管１０は、本発明における液体保持流路を構成するために設けられているが、本実施例では図示のようなループ配管で構成されている。もっとも、上述のように第２の移動相や試料を保持し得る限り、ループ配管に限らず、第２の移動相や試料５を目的の量だけ保持させ得る適宜の形状の配管を用いることができる。

なお、上記液体保持用配管１０の容量としては、注入する試料や第２の移動相ＩＩのうち、注入量の最も多いものよりも、大きくする必要がある。
また、本実施例では、切り換え弁として、六方切り換え弁９を用いているが、上記第１の切り換え状態と第２の切り換え状態とを実現し得る限り、六方切り換え弁９以外の他の構造の切り換え弁により、本発明の切り換え弁を構成してもよい。

上記のように、本実施例の液体クロマトグラフ１では、インジェタク５は、サンプリングノズル８、切り換え弁９及び液体保持用配管１０のみを備えておればよく、第２の移動相を導くために、送液ポンプ等の大掛かりな装置を必要としない。

インジェクタ５の下流に接続されている分離カラム６は、試料を分離するための従来より液体クロマトグラフに用いられている適宜のカラムにより構成することができる。

また、分離カラム６の下流に接続されている検出器７は、分離カラム６から溶出された成分を検出するための適宜の検出器により構成される。
次に、上記実施例の液体クロマトグラフを用いた測定方法につき説明する。

まず、切り換え弁９を第１の切り換え状態にしておく。この状態で、ポンプ４により、第１の移動相Ｉが容器３から流路２に送液される。この送液ポンプ４による移動相Ｉの送液は、測定工程の全段階にわたり常時行われている。

次に、インジェクタ５のサンプリングノズル８から、試料部１２の試料１３を吸引し、ポート９ａ−９ｂを経て液体保持用配管１０に導く。しかる後、切り換え弁９を第２の切り換え状態に切り換える。第２の切り換え状態に切り換えられると、ポート９ｃ−ポート９ｂ間が連結されるため、第１の移動相Ｉが液体保持用配管１０に導かれ、それによって試料が液体保持用配管１０からポート９ｅ及びポート９ｄを介して流路２に排出され、分離カラム６に導かれる。

従って、試料が分離カラム６に与えられ、第１の移動相Ｉにより各目的成分が分離・溶出される。
液体保持用配管１０から試料が全て押し出された後に、切り換え弁９を第１の切り換え状態に切り換える。次に、図示しない洗浄機構により、サンプリングノズル８及び液体保持用配管１０を洗浄する。この洗浄機構としては、従来よりサンプリングノズルの洗浄に慣用されている適宜のものを用いることができる。

次に、インジェクタ５において、サンプリングノズル８により、第２の移動相ＩＩを、容器１４から吸引し、第２の移動相ＩＩをポート９ａ及びポート９ｂを介して液体保持用配管１０に導く。さらに、液体保持用配管１０内に第２の移動相ＩＩが閉鎖された段階以降に、切り換え弁９を第２の切り換え状態に切り換える。なお、この切り換え弁９が切り換えられるまでの間は、送液ポンプ４により第１の移動相１が流路２に送液されている。

上記第２の切り換え状態に切り換え弁９を切り換え、第１の移動相Ｉをポート９ｃ及びポート９ｂを介して液体保持用配管１０側に送液することにより、液体保持用配管１０に保持されていた第２の移動相ＩＩがポート９ｅ及びポート９ｄを介して流路２に流され、分離カラム６に送られる。従って、分離カラム６において、第２の移動相ＩＩにより非目的成分が溶出される。溶出された非目的成分は、検出器７において検出される。

所定量の第２の移動相ＩＩが液体保持用配管１０から押し出された後に、六方切り換え弁９を第１の状態に切り換え、再度ポート９ｃ−ポート９ｄ間を連結することにより、流路２に第１の移動相Ｉが流される。また、図示しない洗浄機構により、上記サンプリングノズル８及び液体保持用配管１０を洗浄する。

上記工程を繰り返すことにより、第１の移動相Ｉを送液し、途中で切り換え弁９の切り換え及びサンプリングノズル８からの移動相ＩＩの注入により、第２の移動相ＩＩを流路２に流すことができ、しかも上記説明から明らかなように、第１の移動相Ｉから第２の移動相ＩＩへの切り換えはステップ的に行われる。

また、本実施例の液体クロマトグラフにおける時間的な条件としては、試料の流路への注入から第２の移動相ＩＩの液体保持用配管１０への吸引までの操作は、測定開始（試料注入と同時）から第２の移動相ＩＩへの切り換えまでの時間よりも短く行わねばならない。

また、連続測定に際しては、サンプルリングノズル８、液体保持用配管１０の洗浄から次回の測定における試料の液体保持用配管１０までの吸引までの操作が、第２の移動相ＩＩから第１の移動相Ｉへの切り換えから次回の測定開始時点までの時間よりも短いことが必要である。

次に、具体的な実験例につき説明する。
糖尿病の臨床検査項目であるグリコヘモグロビンの分析を、上記実施例の液体クロマトグラフ及び図３及び図４に示す比較例の液体クロマトグラフを用いて行った。実施例及び比較例の装置では、送液ポンプとして、島津製作所製、商品名：ＬＣ−９Ａ、カラム恒温槽として、積水化学工業社製、商品名：ＣＯＵ−８２０、低圧グラジエンターとてし、積水化学工業社製、商品名：ＳＣＲ−７２０、分離カラムとして、積水化学工業社製、商品名：ＭＩＣＲＯＮＥＸ−Ａ１ｃを用いた。

また、移動相としては、第１の移動相Ｉ（りん酸緩衝液ｐＨ＝６．０、塩濃度＝１４０ｍＭ）と、第２の移動相ＩＩ（りん酸緩衝液ｐＨ＝７．２、塩濃度＝３２０ｍＭ）を用いた。なお、グリコヘモグロビンに対する溶出能は、第２の移動相の方が第１の移動相に比べて大きくされている。

さらに、試料として、国際試薬社製コントロール血液を２００倍に希釈したものを用いた。
図１に示した実施例の装置において、下記の条件にて測定を行った。得られたクロマトグラフを図５に示す。

流速：１．５ｍｆ／分
カラム温度：４０℃
試料注入量：１０μｌ
第２の移動相注入量：１５０μｌ
また、比較例１として、図３に示した測定系を構成し、実施例の装置を用いた測定方法と測定条件を同様とし、グリコヘモグロビンの測定を行った。

図３における装置は、第１の移動相Ｉが収納された容器２１と、第２の移動相ＩＩが収納された容器２２の下流に低圧グラジエンター２３、送液ポンプ２４、試料注入用インジェクタ２５、分離カラム２６及び検出器２７を順に接続した構造を有する。すなわち、従来の低圧グラジエント方式の測定系に当たるものである。なお、第２の移動相ＩＩは、実施例の場合と同容量となるように、低圧グラジエンターにおける第２の移動相の通液時間を０．１分とし、第２の移動相の注入量を１５０μｌとした。得られたクロマトグラフを図６に示す。

さらに、比較例２として、図４に示した測定系を構成し、同様にグリコヘモグロビンの測定を行った。
図４に示す装置では、上流に第１の移動相Ｉ及び第２の移動相ＩＩをそれぞれ収納してなる容器２１，２２が配置されており、その下流に送液ポンプ２４，２４がそれぞれ接続されている。送液ポンプ２４，２４の下流において、流路が結合されており、さらにその下流に試料注入用インジェクタ２５、分離カラム２６及び検出器２７がその順序で接続されている。すなわち、図４に示した測定系は、従来の高圧グラジエント方式の装置に当たる。図４に示した装置を用いた測定に際しても第２の移動相ＩＩの注入量が実施例の場合と同容量となるように、第２の移動相ＩＩの送液のためのポンプの作動時間を０．１分とした。得られたクロマトグラフを図７に示す。

図５〜図７から明らかなように、低圧グラジエント方式に比べて、実施例の液体クロマトグラフを用いた場合には、ＨｂＡ０を溶出するための第２の移動相ＩＩの拡散が少なくなる。従って、ＨｂＡ０のピークがシャープになることがわかる。よって、測定時間の短縮を図り得ることがわかる。

なお、上記実施例では、第１，第２の２種類の移動相を用いた場合の液体クロマトグラフ及び測定方法につき説明したが、さらに多くの種類の移動相を用いた場合でも、同様に移動相の切り換えをステップ的に行うことができる。

高圧グラジエント及び低圧グラジエント方式における溶出力の時間的変化を説明するための模式図。本発明の一実施例にかかる液体クロマトグラフの概略構成を示すブロック図。比較のために用意した従来の低圧グラジエント方式の液体クロマトグラフの構成を説明するためのブッロク図。比較のために用意した従来の高圧グラジエント方式の液体クロマトグラフの構成を説明するためのブロック図。実施例の液体クロマトグラフを用いて得られたクロマトグラムを示す図。図３に示した液体クロマトグラフを用いて得られたクロマトグラムを示す図。図４に示した液体クロマトグラフを用いて得られたクロマトグラムを示す図。

符号の説明

１液体クロマトグラフ
２流路
４送液ポンプ
５インジェクタ
６分離カラム
７検出器
８サンプリングノズル
９切り換え弁
１０液体保持流路を構成する液体保持用配管

Claims

第１、第２の移動相を用いる液体クロマトグラフであって、
第１の移動相を送液する送液ポンプと分析用の分離カラムとを連結してなる流路において、
前記送液ポンプと分離カラムとの間に試料及び第２の移動相を前記流路に導くためのインジェクタを接続してなり、
前記インジェクタは、試料または第２の移動相を吸引するサンプリングノズルと、前記サンプリングノズルに連結された切り換え弁と、前記切り換え弁に両端が連結されており、かつ試料または第２の移動相を保持する液体保持流路とを有し、
前記切り換え弁は、第１の移動相が前記流路に流され、かつ前記試料または第２の移動相が前記液体保持流路に導かれる第１の切り換え状態と、第１の移動相を前記液体保持流路に導入し、かつ前記試料または第２の移動相を前記液体保持流路から前記流路に導く第２の切り換え状態との間で切り換えられるように構成されていることを特徴とする、液体クロマトグラフ。