JP7011921B2

JP7011921B2 - 送液方法

Info

Publication number: JP7011921B2
Application number: JP2017210772A
Authority: JP
Inventors: 美恵倉持; 裕章白木
Original assignee: Arkray Inc
Current assignee: Arkray Inc
Priority date: 2017-10-31
Filing date: 2017-10-31
Publication date: 2022-02-10
Anticipated expiration: 2037-10-31
Also published as: JP2019082437A

Description

本開示は、低圧リニアグラジエント方式における溶離液の送液方法に関する。

高速液体クロマトグラフでは、溶離液を変化させながら溶出させるグラジエント溶離が用いられている。ポンプが吸引を行っている間にポンプよりも上流側にある各液体に接続された複数の電磁弁を切り替えて、複数の液体を混合する低圧グラジエント方式が知られている。（例えば、特許文献１参照）。

特開平２－２３８３５８号公報

ところで、低圧リニアグラジエント方式において小容量のポンプを用いた場合、電磁弁を短時間に切り替えねばならず、電磁弁の性能に溶液混合の再現性が左右され、液体の正確な濃度調整が困難であった。

本開示は、開閉弁の性能に依存せず、液体の混合を正確に制御できる送液方法を提供することを課題とする。

本開示の一態様の送液方法は、種類の異なる液体が貯留された複数の貯留部と、前記貯留部に貯留された液体を吸引し下流側流路へ吐出するポンプと、前記ポンプと前記貯留部とをつなぐ上流側流路にそれぞれ設けられた複数の開閉弁と、を備えた送液機構に用いられ、一の前記開閉弁を開放し、一の前記上流側流路から前記ポンプで液体を吸引する工程と、前記ポンプを停止し、開放状態の前記開閉弁を閉じる工程と、前記下流側流路へ、前記ポンプで吸引した液体を吐出する工程と、を備えている。

本開示によれば、開閉弁の性能に依存せず、液体の混合を正確に制御できる送液方法を提供することができる。

本開示の一実施形態に係る送液方法を用いた測定装置の概略構成を示す模式図である。図１に示す測定装置の送液シーケンスを説明するフロー図である。図２に示す送液シーケンスにおける各電磁弁の開閉時間と送液ポンプ内の流量とを示すグラフである。図２に示す送液シーケンスによって得られるクロマトパターンである。図４に示すクロマトパターンを補正した場合のクロマトパターンを示す。その他の実施形態に係る送液方法を用いた測定装置の送液シーケンスを説明するフロー図である。実施例の測定装置を用いた場合の一の溶離液の設定値と実測値の濃度と時間の関係を示すグラフである。比較例の測定装置を用いた場合の一の溶離液の設定値と実測値の濃度と時間の関係を示すグラフである。

以下、本開示の一実施形態である送液方法について説明する。

図１には、本実施形態の送液方法を用いる測定装置２０の概略構成が示されている。

まず、測定装置２０について説明する。
図１に示されるように、測定装置２０は、測定試料に含まれているヘモグロビン類を測定するための低圧グラジエント方式の測定装置である。この測定装置２０は、溶離液タンク２３、溶離液タンク２４、電磁弁２５、電磁弁２６、送液ポンプ２８、制御部２９、ミキサ３０、ダンパ３２、インジェクションバルブ３４、オートサンプラ３６、分離用カラム３８、検出器４０および廃液容器４２を備えている。

溶離液タンク２３は、溶離液を貯留するためのタンクであり、溶離液が貯留されている。

溶離液タンク２４は、溶離液を貯留するためのタンクであり、溶離液タンク２３内の溶離液とは異なる溶離液が貯留されている。

電磁弁２５は、溶離液タンク２３と送液ポンプ２８との間の流路に設けられている。この電磁弁２６の開閉は制御部２９によって制御されている。

電磁弁２６は、溶離液タンク２４と送液ポンプ２８との間の流路に設けられている。この電磁弁２６の開閉は制御部２９によって制御されている。
なお、電磁弁２５および電磁弁２６は、本開示の開閉弁の一例である。

送液ポンプ２８は、溶離液タンク２３及び溶離液タンク２４に貯溜された各溶離液を吸引し、下流側（ミキサ３０側）の流路へ吐出する。この送液ポンプ２８の駆動および停止は、制御部２９によって制御されている。なお、送液ポンプ２８としては、例えば、プランジャポンプを用いてもよい。

これら溶離液タンク２３、溶離液タンク２４、電磁弁２５、電磁弁２６および送液ポンプ２８によって、送液機構２２が構成されている。

制御部２９は、後述する送液シーケンスに基づいて、電磁弁２５および電磁弁２６の開閉と、送液ポンプ２８の駆動・停止とを制御している。

ミキサ３０は、送液ポンプ２８から吐出された溶離液を混合する装置である。このミキサ３０で混合された溶離液は、下流側のダンパ３２へ送られる。

ダンパ３２は、ミキサ３０から送られる溶離液の圧力変動（脈動）を抑制する装置である。例えば、ダイヤフラム式のダンパなどを用いてもよい。

オートサンプラ３６は、測定試料を分離用カラム３８へ送る装置である。このオートサンプラ３６の駆動・停止は、制御部２９によって制御されている。

インジェクションバルブ３４は、オートサンプラ３６と分離用カラム３８との間の流路に設けられている。このインジェクションバルブ３４の開閉は制御部２９によって制御されている。

分離用カラム３８は、内部でヘモグロビン類の分離を行う部材である。この分離用カラム３８には、ダンパ３２を通った溶離液と、インジェクションバルブ３４を通った測定試料とが送られるようになっている。分離用カラム３８の内部には充填材が充填されており、送液された溶離液による溶出力の差に応じてヘモグロビン類が分離され、分離用カラム３８から流出する。

分離用カラム３８から流出したヘモグロビン類は、所定の波長の光が照射され、紫外・可視吸光光度計などの検出器４０によって検出される。検出器４０の検出結果に基づき、クロマトグラムが描画され、表示装置（図示せず）に表示される。

廃液容器４２は、検出器４０による検出後、ヘモグロビン類を含む液体を廃液として回収する。

次に、送液機構２２を用いた制御部２９による第１送液シーケンスについて説明する。
図２に示されるように、第１送液シーケンスは、ステップＳ２～Ｓ２２を含む。

まず、ステップＳ２では、制御部２９へ図示しない入力装置を用いて選択された測定シーケンスに基づき、溶離液の種類および溶離液の混合割合を設定する。

次に、ステップＳ４では、ステップＳ２で設定した値から各溶離液の送液ポンプ２８による吸引量を算出する。

次に、ステップＳ６では、複数の溶離液の中から吸引する溶離液を選択する。

次に、ステップＳ８では、ステップＳ６で選択された溶離液に対応する電磁弁を開く。例えば、溶離液タンク２３の溶離液が選択された場合には、電磁弁２５を開く。

次に、ステップＳ１０では、送液ポンプ２８を駆動させ、ステップＳ８で電磁弁が開いた側の溶離液タンクから溶離液を吸引する。例えば、ステップＳ８で電磁弁２５が開いている場合には、溶離液タンク２３から溶離液を吸引する。

次に、ステップＳ１２では、送液ポンプ２８を停止させる。この送液ポンプ２８の停止は、所定時間経過後に実施される。

次に、ステップＳ１４では、ステップＳ８で開いた電磁弁を閉じる。例えば、ステップＳ８で電磁弁２５を開いた場合には、ステップＳ１４では、電磁弁２５を閉じる。

次に、ステップＳ１６では、送液ポンプ２８を駆動させて送液ポンプ２８内（ポンプヘッド内）の溶離液を下流側（ミキサ側）の流路へ吐出させる。

次に、ステップＳ１８では、ステップＳ２で設定された全ての溶離液が送液ポンプ２８からミキサ３０へ送液処理されたか判断する。設定された全ての溶離液がミキサ３０へ送液処理された場合には、ステップＳ２２へ処理が移行する。一方、まだ、ミキサ３０へ送液処理されていない溶離液がある場合には、ステップＳ２０へ処理が移行する。

ステップＳ２０では、送液処理されていない溶離液を選択し、ステップＳ８へ処理を移行する。

なお、本実施形態では、ステップＳ８からステップＳ２０までを１シーケンスとしている。

ステップＳ２２では、次の送液シーケンスで吸引する溶離液の量を算出し、ステップＳ８からステップＳ２０を繰り返す。

次に、第１送液シーケンスを設定したときの送液機構２２の動作の一例を図３に基づいて具体的に説明する。なお、最初の設定条件では溶離液の混合割合を溶離液タンク２３の溶離液１００％（すなわち、混合しない）とし、次の設定条件では溶離液の混合割合を溶離液タンク２３の溶離液３３％、溶離液タンク２４の溶離液６６％とした。

まず、図３に示されるように、電磁弁２５を開いて送液ポンプ２８を駆動し、溶離液タンクから溶離液を吸引する（本開示における液体を吸引する工程（液体吸引工程）の一例）。このとき送液ポンプ２８の上限吸引量（１００％）まで溶離液を吸引する。その後、送液ポンプ２８を停止させ、電磁弁２５を閉じる（本開示における開閉弁を閉じる工程（弁閉じ工程））。そして、送液ポンプ２８を駆動させてミキサ３０側へ溶離液を吐出する（本開示における液体を吐出する工程（液体吐出工程））。これにより、最初の設定条件に基づく送液シーケンスが完了する。

次に、電磁弁２５を開いた後、送液ポンプ２８を駆動し、溶離液タンク２３から溶離液を吸引する。このとき送液ポンプ２８の上限吸引量の３３％まで溶離液を吸引する。次に、送液ポンプ２８を停止させ、電磁弁２５を閉じる。そして、送液ポンプ２８を駆動させてミキサ３０側へ溶離液を吐出する。なお、吐出された溶離液は、ミキサ３０へ送られる。

次に、電磁弁２６を開いた後、送液ポンプ２８を駆動し、溶離液タンク２４から溶離液を吸引する。このとき送液ポンプ２８の上限吸引量の６６％まで溶離液を吸引する。次に、送液ポンプ２８を停止させ、電磁弁２６を閉じる。そして、送液ポンプ２８を駆動させてミキサ３０側へ溶離液を吐出する。なお、吐出された溶離液は、ミキサ３０へ送られる。これにより、次の設定条件に基づく送液シーケンスが完了する。

次に本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の送液方法では、電磁弁２５又は電磁弁２６を開いて送液ポンプ２８側で駆動時間を変化させる等して溶離液の吸引量を制御するため、吸引量の制御が電磁弁２５および電磁弁２６の性能に依存しない。このため、例えば送液ポンプ２８を駆動した状態で電磁弁を切替えて吸引量を制御する方法と比較すると、液体の吸引量が変動せず、正確に液体を吸引できる。これにより、送液ポンプ２８の下流側流路に設けられたミキサ３０で複数の種類の異なる溶離液の混合濃度を正確に制御することができる。

前述の実施形態では、電磁弁の切り替え時と溶離液タンクから送液ポンプ内に液を吸引する際に、ミキサ側への溶離液の吐出が停止するため、検出器４０で観測されるクロマトパターンには、図４に示されるように、流速の変動による段差（連続性が低下した部分）が形成される。この段差は、送液シーケンスの１シーケンスを非常に短い時間で繰り返すことで小さくすることができる（図５参照）。また、送液ポンプ２８の吸引量は任意の値に設定可能であるが、送液ポンプ２８の各溶離液の吸引量の合計を送液ポンプが１回あたりに送液できる上限量に等しくすれば、流速の変動によるクロマトパターンへの影響を小さくすることができ好適である（図５参照）。

また、あらかじめ送液ポンプ２８の駆動・停止するタイミングを算出しておき、実際に送液ポンプ２８が送液しているタイミングに合わせて、検出器４０での測定値のサンプリングを実施する。この算出データと測定データから、クロマトパターンの連続性が低下する部分に補正をかけたり、測定値のサンプリングのタイミングを調整したりすることで、クロマトパターンの連続性を確保し、正確性を向上させることができる。

前述の実施形態の送液方法における第１送液シーケンスでは、溶離液を送液ポンプ２８に吸引後、都度、ミキサ３０へ溶離液を吐出する構成としているが、本開示はこの構成に限定されない。例えば、図６に示される他の実施形態の送液方法における第２送液シーケンスのように、複数の溶離液を送液ポンプ２８に吸引後、ミキサ３０へ吐出する構成としてもよい。具体的な内容については、以下に説明する。

図６に示される第２送液シーケンスのステップＳ３２からステップＳ４４までは、図２に示される第１送液シーケンスのステップＳ２からステップＳ１４にそれぞれ対応している。ステップＳ４６では、ステップＳ３２で設定された全ての溶離液が溶離液タンクから送液ポンプ２８内に吸引されたか判断する。設定された全ての溶離液が送液ポンプ２８内に吸引された場合には、ステップＳ５０へ処理が移行する。一方、まだ、送液ポンプ２８内に吸引されていない溶離液がある場合には、ステップＳ４８へ処理が移行する。

ステップＳ４８では、次のシーケンスで吸引する溶離液の量を算出し、ステップＳ３８からステップＳ４８を繰り返す。

ステップＳ５０では、送液ポンプ２８を駆動させて送液ポンプ２８内（ポンプヘッド内）の複数の溶離液を下流側（ミキサ３０側）の流路へ吐出させる。

ステップＳ５２では、次の送液シーケンスで吸引する溶離液の量を算出し、ステップＳ３８からステップＳ５０を繰り返す。

次に、第２送液シーケンスを設定したときの送液機構２２の動作の一例を説明する。
まず、電磁弁２５を開いた後、送液ポンプ２８を駆動し、溶離液タンク２３から溶離液を吸引する（液体吸引工程）。次に、送液ポンプ２８を停止させ、電磁弁２５を閉じる（弁閉じ工程）。

次に、電磁弁２６を開いた後、送液ポンプ２８を駆動し、溶離液タンク２４から溶離液を吸引する（本開示における開閉弁を閉じる別の工程（別の液体吸引工程）。

これにより、送液ポンプ２８内で吸引された溶離液同士が混合する。

そして、送液ポンプ２８を駆動させてミキサ３０側へ溶離液を吐出する（液体吐出工程）。なお、吐出された溶離液は、ミキサ３０へ送られる。

以上により、他の実施形態の送液方法では、電磁弁２５又は電磁弁２６を開いて送液ポンプ２８側で駆動時間を変化させる等して溶離液の吸引量を制御するため、吸引量の制御が電磁弁２５および電磁弁２６の性能に依存しない。このため、例えば送液ポンプ２８を駆動した状態で電磁弁を切替えて吸引量を制御する方法と比較すると、液体の吸引量が変動せず、正確に液体を吸引できる。また、送液ポンプ２８で一の溶離液と他の溶離液を続けて吸引し内部に貯留するため、溶離液同士を送液ポンプ２８内で混合することができる。これにより、送液ポンプ２８の下流側流路に設けられたミキサ３０で複数の種類の異なる溶離液の混合濃度をさらに均一に制御することができる。

前述の実施形態の送液方法では、それぞれの溶離液送液ラインに電磁弁を備えた２種類の溶離液を混合しているが、本開示はこの構成に限定されない。複数種類の溶離液を混合してもよい。

次に、本開示の実施例について説明する。なお、本開示は、下記の実施例により制限されない。

（実施例）
本開示の測定装置の送液機構を第１送液シーケンスで動作させた場合の一の溶離液の濃度を測定した。

＜測定装置＞
実施例として、前述の実施形態の測定装置を準備した。
また、送液シーケンスは、第１送液シーケンスに設定し、溶離液の濃度を検出器４０での吸光度の変化として測定した。比較例として、第２送液シーケンスのステップＳ４２を省略し、送液ポンプ２８を稼動した状態で、ステップＳ４４及びステップＳ４８（電磁弁２５及び電磁弁２６の開閉を切り替え）を行い、２つの溶離液を混合させ、実施例と同様に検出器４０での吸光度の変化を測定した。
混合された溶離液の濃度に対応する吸光度の設定値（理論値）と実施例での実測値を図７に、比較例での実測値を図８に示す。

図７と図８を比較して分かるように、実施例での実測値は、比較例での実測値よりも設定値に近似している。このことから、本開示における送液シーケンスを用いることで、種類の異なる溶離液の混合濃度を正確に制御できていることが分かる。

２０測定装置
２２送液機構
２３溶離液タンク（貯留部）
２４溶離液タンク（貯留部）
２５電磁弁（開閉弁）
２６電磁弁（開閉弁）
２８送液ポンプ（ポンプ）

Claims

種類の異なる液体が貯留された複数の貯留部と、前記貯留部に貯留された液体を吸引し下流側流路へ吐出するプランジャポンプと、前記プランジャポンプと前記貯留部とをつなぐ上流側流路にそれぞれ設けられた複数の開閉弁と、を備えた送液機構に用いられ、
一の前記開閉弁を開放し、一の前記上流側流路から前記プランジャポンプで液体を吸引する吸引工程と、
前記吸引工程の後に、前記プランジャポンプを停止し、開放状態の前記開閉弁を閉じる閉鎖工程と、
前記閉鎖工程の後に、前記下流側流路へ、前記プランジャポンプで吸引した液体を吐出する吐出工程と、
を備えた送液方法。
前記閉鎖工程と前記吐出工程との間に、前記閉じた開放弁とは異なる前記開放弁を開放し、前記上流側流路から前記プランジャポンプで液体を吸引する別の吸引工程をさらに備えた、請求項１に記載の送液方法。
所定の混合濃度の液体を生成するときの前記プランジャポンプの吸引量を前記プランジャポンプの上限吸引量とした請求項２に記載の送液方法。