多次元クロマトグラフィー装置および方法
イオンクロマトグラフィー装置は、（ａ）第１クロマトグラフィーカラムと、（ｂ）第１クロマトグラフィーカラムの体積の０．９倍以下である体積を有する第２クロマトグラフィーカラムと、（ｃ）さらなる分析のために分離イオン種を第１室から第２室へ選択的に移送することを可能にする、前記第１カラムと第２カラムとの間に配置されるバルビングとを備える。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
環境試料中のマトリックスイオンの存在下の微量イオンは通例イオンクロマトグラフィーによって分析される。通常、微量イオンの検出は予備濃縮によって、または「大きいループ」注入と称する、多量の試料を注入することによって向上する。対象の種を濃縮することに加えて、これらの方法はまた、場合によっては望ましくないマトリックスイオンを集中させるか、または濃縮する。予備濃縮の場合は、大きいマトリックスイオン濃縮が濃縮カラム内で溶離液としての機能を果たす傾向があるので、対象の微量イオンを回収し損なう可能性がある。場合によっては、高いレベルおよびさまざまなレベルのマトリックスイオンの存在は、全体的なクロマトグラフィー性能に影響を与えることがあり、保管時間およびピーク応答再現性により大きな変化を引き起こすことがある。加えて、高いレベルのマトリックスイオンはピーク効率および分解能の損失を引き起こし、カラム寿命が短くなることがある。従って、マトリックスイオンの存在下の微量イオンの検出を可能にする、確実なイオンクロマトグラフ法が必要性となる。
【０００２】
いくつかのさまざまな方法、例えば、前処理カラムを用いて試料に前処理を施し、中和剤を用いてマトリックスイオンを中和し、そして透析するなどが、マトリックスイオンのレベルを最小にするために文献上で論じられている。最も一般的な方法は、カラムを用いて分離前に試料に前処理を施して、マトリックスイオン濃縮を排除するか、または減らすことである。例えば、マトリックスイオンが塩化物から成る場合に、銀陽イオン交換体が塩化物を沈殿させるのに使用され、試料中の他の微量陰イオンの検出を容易にすることができる。上述の前処理またはマトリックス排除工程はインラインあるいはオフラインで実行される。オフライン工程は面倒で時間がかかる。インライン方法は、分析を自動化するので、好ましい。しかしながら、通常は交換体カラムは廃棄されるか、あるいは再生後に再利用される、従って分析コストおよび／または追加の処理工程が加えられる。実際に、分析を自動化することは有用であろう。
【０００３】
これを達成する１つの方法は二次元解析を実行することによる。オンライン多次元クロマトグラフィーは複雑な試料を分析するために使用されている。場合よっては、この方法はカラムスイッチングと呼ばれている。この方法はさらなる分析のために試料分析クロマトグラムを扱いやすい部分に分割することに依存する。二次元方法では、マトリックスイオンは、さらなる分析のために、対象の検体が第２カラムまたは次元へ流れる間に、分流されて廃棄されるか、またはさらなる分析のために第１カラム内へ戻ることもあり得る。場合によっては、その分離は単一の分析ポンプを使用して行われた。ある場合には、２つのシステムが対象の種を分析するために使用された。サプレッサの使用は、二次元液体クロマトグラフ分析を二次元抑制イオンクロマトグラフ分析と区別する。サプレッサは溶離液を弱解離した状態に変える。水酸化物溶離液の場合は、抑制溶離液は、濃縮カラムに集中させることによって、対象の種を濃縮するために良質の液体キャリアを供給する水である。濃縮カラムの集中効果はピーク形状を実質的に劣化させずに検体を可能にする。先行技術の文献は、複数の化学的性質および容量を用いて複数のカラムを示すけれども、対象のイオンの検出感度を向上させるために提供される手段はない。
【０００４】
文献は多くの二次元分離を記載している。例えば、非特許文献１は、鎮痛剤中の亜硫酸塩の分析用のハートカットおよびカラムスイッチング方法を用いるマトリックス排除技術を開示している。この方法は濃縮カラムまたはハートカットを濃縮する手段を使用しない。さらにサプレッサはこの作業では使用されない。プリ・カラムおよび分析カラムは単一流量で動作する。
【０００５】
非特許文献２は相対的検体濃縮用のカラムスイッチング技術を開示している。この概念は、対象のイオンを第２カラム内へ分流し、対象のピークの分解能を改善することである。この方法は、カラムＣ１を用いて、分離、切断された所要のハートカットの第１部分を第２カラムＣ２内へ流す。分析はＣ２について同じ流量で継続して、対象のピークのより高い分解能の分離を生じる。この種の方法は、マトリックス成分の存在下のイオンの高感度な検出を達成するのに適していない。
【０００６】
非特許文献３は、ホワイトリカーおよび希薄再循環リカーの分析を実行するカラムスイッチング方法を記載している。この方法はガードおよび分析カラムを使用し、これらの間で流れの方向を変えられる。塩化物、硫酸塩、および亜硫酸イオンはガードカラムを通過し、次に流れは切り換えられて、分析カラムを通って流れ、その後にガードカラムが先ず続く。この図式により、高度に保有されたチオ硫酸イオンを、弁の切り換えの無い標準方法の３０分とは対照的に、妥当な実行時間である９分で溶離することができる。この方法は一定の流量を使用する。
【０００７】
上記の方法の別の変形が、非特許文献４によって、カラムの流れをマトリックスイオンで切り換えて、１つのポンプを用いて廃棄し、かつ第２ポンプを用いて対象の種の分析を実行することによって、すべての窒素および燐を分析するために示される。対象の種の分解能の向上とともに実行時間の全体的な短縮が達成された。この方法もまた一定の流量を使用した。
【０００８】
非特許文献５は、高レベルの硫酸塩を含有する試料中の燐酸塩の分析を示している。この方法は、対象の検体をある次元から別の次元へ移送することを可能にするカラムスイッチング機構を使用した。いかなるサプレッサもこの作業では使用されなかった。上記の方法では、２つの次元は同じ流量で動作した。
【０００９】
非特許文献６は陽イオンの分析を実行するカラムスイッチング手段を開示している。高濃度のナトリウムまたはアンモニアの存在下の微量無機陽イオンの分離が示された。この方法では、予備濃縮は無く、２価陽イオンは１価陽イオンより前に溶離する。また単一ポンプが分析で使用され、カラムは単一流量で動作する。
【００１０】
非特許文献７は２工程カラムスイッチング方法を記載している。第１段階で、対象のイオン、蓚酸塩が濃縮カラムに集中している間に、他のイオンは送られて廃棄される。第２段階で、蓚酸塩イオンは異なる勾配方法を用いて分析された。単一ポンプが分析で使用され、カラムは単一流量で動作した。
【００１１】
非特許文献８は飲用水中の臭素酸塩の分析を示している。彼らは２段階プロセスを使用し、第１段階はマトリックス排除段階であり、その後に臭素酸塩の分析が続いた。この方法は、本発明と類似する溶離液を抑制した後にハートカットを濃縮するために濃縮カラムを使用した。しかしながら、分析は単一流量で実行された。対照的に本発明では、分析はより小さい体積の第２次元カラムで実行され、同じ線流速または総体的に小さい流量で動作した。
【００１２】
非特許文献９は高塩分水中の無機イオンの分析を示している。対象の検体は第１次元から第２次元へ分流され、次に第２次元で分析されたのに対して、マトリックスイオンは送られて、第１次元で廃棄された。両次元とも同じ流量で動作した。対照的に本発明では、分析はより小さい体積の第２次元カラムで実行され、同じ線流速または総体的に小さい流量で動作した。
【００１３】
特に対象のイオンがマトリックスイオンとともに存在する場合にイオンの検出感度を強化する２次元方法の必要性がある。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，３５２，３６０号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１０／９２４，２３６号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２２５，１２９号明細書
【非特許文献１】スチーブンＲビラセノーア（Ｓｔｅｖｅｎ Ｒ．Ｖｉｌｌａｓｅｎｏｒ）著 「アナル・ケミ（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ）６３」、１９９１年、１３６２〜１３６６頁
【非特許文献２】ユミールおよびフーバー（Ｕｍｉｌｅ ａｎｄ Ｈｕｂｅｒ）著 「クロマトグラフィー誌（Ｊ．ｏｆ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）７２３」、１９９６年、１１〜１７頁
【非特許文献３】ウッツマンおよびキャンプベル（Ｕｔｚｍａｎ ａｎｄ Ｃａｍｐｂｅｌｌ）著 「ＬＣ−ＧＣ第９，４巻」、３０１〜３０２頁
【非特許文献４】コランビーニ（Ｃｏｌｕｍｂｉｎｉ）らの「クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ａ８２２」１９９８年、１６２〜１６６頁
【非特許文献５】ガルセラン（Ｇａｌｃｅｒａｎ）およびディエズ（Ｄｉｅｚ）の「クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ａ６７５」１９９４年、１４１〜１４７頁
【非特許文献６】レイ（Ｒｅｙ）らの「クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ａ、７８９」１９９７年、１４９〜１５５頁
【非特許文献７】ペルツァス（Ｐｅｌｄｓｚｕｓ）らの「クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ａ、７９３」１９９８年、１９８〜３０３頁
【非特許文献８】ファン（Ｈｕａｎｇ）らの「液体クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）２２、１４」１９９９年、２２３５〜２２４５頁
【非特許文献９】ブルーノ（Ｂｒｕｎｏ）らの「クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ａ、１００３」２００３年、１３３〜１４１頁
【発明の開示】
【００１５】
本発明の一実施形態に従って、イオンクロマトグラフィー装置が提供され、（ａ）液体試料の流れの中の１つの正または負の電荷のイオン種を分離する第１分離媒質を含有する第１流入室を画定する第１筐体と、（ｂ）液体試料の流れの中のイオン種を分離する第１分離媒質と同じ電荷の第２分離媒質を含有する第２流入室を画定する第２筐体であって、第２室の体積は第１室の体積の０．９倍以下である第２筐体と、（ｃ）さらなる分析のためにイオン種を第１室から第２室へ選択的に移送することを可能にする、第１室と第２室との間に配置される第１バルビングとを備える。
【００１６】
別の実施形態は、（ａ）１つの正または負の電荷のイオン種を含有する、溶離液含有液体試料の流れを第１流入室内の第１分離媒質を通して流して、イオン種を分離する工程と、（ｂ）イオン種をさらに分離するために、分離されたイオン種の選択された部分とともに溶離液を第１分離媒質から弁と、第２流入室内の第１分離媒質と同じ正または負の電荷の第２分離媒質とを通して流す工程であって、第２分離媒質を通る体積流量は第１分離媒質を通る体積流量の０．９倍以下である工程と、（ｃ）第１流入検出器内で、第２分離媒質から出る水性液体の流れ中のさらに分離されたイオン種を検出する工程と含む方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
一般に、本発明の装置は、液体試料中の１つの正または負の電荷のイオン種を分離する２つのイオン分離器、通常はクロマトグラフィーカラムを含む、イオンクロマトグラフィー方法および装置に関する。弁は２つの分離器の間に配置される。両分離器は、同様のタイプでもよく、通常はイオン種分離媒質を含有する流入室を画定する筐体を含む。説明を簡潔にするために、分離器を、例えば従来の充填層タイプまたは多孔性モノリシック分離媒質タイプの分離媒質を含む、カラムまたはクロマトグラフィーカラムと呼ぶ。
【００１８】
後で説明するように、システムの構成要素、例えば、試料ループおよび濃度、クロマトグラフィーカラムは必ずしも作動しているとは限らない。例えば、バルビングは対象の試料イオンを濃縮器に装填することを可能にする位置にあり、装填位置にある濃縮器からの流出物は無駄になるが、第２カラムへは行かない。とはいえ、クロマトグラフィーカラム間に、少なくとも１つのバルビングモードで、流体連通を施すことが可能なバルビングを備えるシステムについては、２つのカラム間に配置されるバルビングと呼ぶ。
【００１９】
２つの直列イオン分離器を備えるシステムは、二次元システムと称する。第１次元は、第１クロマトグラフィーカラムと、任意の関連する管類と、他のデバイス、例えば第１カラムの下流であるが、第２カラムの上流にあるサプレッサおよび検出器とを含む。第２次元は、対象のイオンの第２分離を実行するために使用される第２カラムを指す。第２次元は、使用される場合、濃縮カラムを含む。抑制クロマトグラフィーの場合は、システムは、クロマトグラフィーカラムの下流にあるサプレッサと、対象のイオン種を検出する検出器とを含む。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態を示す。溶離溶液は、第１次元に流入するために、ポンプ２０によって加えられる圧力を受けて源（図示せず）から供給される。溶液は注入ループ２４を装着した注入弁２２へ管路中を流れる。注入ループは、微量イオンの分析を続けている間は、特に大きい体積を有することが好ましい。４ｍｍのカラム内径用の第１次元の好ましい大きい注入ループサイズは、通常、約１μＬから２０ｍＬまで、またはより好ましくは１０μＬから４ｍＬまで、または１００μＬから２ｍＬまで変化する。より大きいまたはより小さい内径のカラム用の、好ましい注入ループサイズはカラム体積に比例して増減する。
【００２１】
試料はオートサンプラー５２（例えば、ダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって供給されるＡＳ４０型）によってループ２４に適切に注入されて、ループ２４をループ装填位置に装填する。ループを装填するのに要する量を超える試料は分流されて、管路５４に廃棄される。弁２２がループ装填位置にある間に、溶離液はループを迂回し、分析カラム２６に直接流入する。通常は、分析カラムは、１つの正または負の電荷の溶離液の流れの中のイオン種を分離するイオン分離媒質を含有する流入室を画定する筐体を含む、クロマトグラフィーカラムである。先ずシステムを陰イオンの分離に関して説明するが、この場合に分離器２６内の分離媒質は陰イオン交換物質から成る。媒質は、クロマトグラフィーで使用されるような、任意のイオン分離物質、例えば、従来のクロマトグラフィーカラムで使用されるイオン交換樹脂粒子の充填層、ラテックス凝集イオン交換粒子、多孔性貫通流路を有するイオン交換物質のモノリスなどであり得る。
【００２２】
好ましい実施形態では、サプレッサ２８は第１次元で使用され、カラム２６と検出器３０との間に配置される。サプレッサがシステムの残り、特に、濃縮カラム３４（使用される場合）からの背圧を処理することが可能であるならば、このサプレッサは任意のイオンクロマトグラフィーサプレッサであり得る。
【００２３】
第１次元の装填動作時、試料溶液はイオン分離カラム２６を通って流れ、試料イオンは分離され、任意のサプレッサ２８に向けられる。図示のように、サプレッサ２８は膜サプレッサ型である。一実施形態では、膜サプレッサは例えば特許文献１に示されるようなサンドイッチ膜サプレッサであり、試料溶液は、サプレッサ内の試料流路の両側に隣接再生流路を画定するイオン交換膜によって両側を囲まれる中央液体試料流路を通って流れる。特許文献１のサプレッサのように、検出器３０の下流の溶液をサプレッサの再生流路を通して再循環させる。先行技術の任意の適切なサプレッサを本発明で使用することができる。
【００２４】
サプレッサ２８の液体試料流路（図示せず）からの流出物は、検出器３０、通常は電導度検出器を通って、そこから弁３２へ流れる。ループ２４の装填中、弁３２は、検出器３０から出る液体が濃縮カラム３４を迂回し、サプレッサ２８の再生流路（図示せず）へ戻され、次に管路４８を流れて廃棄されるモードにある。弁が対象の試料イオンピークを含む流れの部分を濃縮するために切り換えられるまで、流れは濃縮カラムを迂回する。
【００２５】
ループ２４が装填された後に、弁２２は注入位置に切り換えられる。この位置で、溶離溶液はポンプ２０によってループ２４を通してくみ上げられて、第１次元イオン分離のために試料を分析カラム２６内へ搬送する。
【００２６】
図で示したシステムは第１次元における抑制クロマトグラフィー用であり、カラム２６からの流出物はサプレッサ２８を通って流れ、ここで溶離液の電解質は抑制されて、従来のイオンクロマトグラフィーサプレッサのように、弱く解離された状態になる。このシステムはまた第１または第２次元における非抑制クロマトグラフィーにも適用できる。次にサプレッサ２８の試料流路の抑制流出物は、対象のイオン種を検出する検出器３０へ流れる。イオン電導度検出器または他の最適な検出器の場合、結果として、検出はイオンクロマトグラフとなる。任意の検出器３０による検出は、対象の部分を識別する機能を果たし、対象の部分を次の次元に分流させるために使用され得る。
【００２７】
試料をループ２４に装填する間に、弁３２は注入位置にあることが好ましく、濃縮カラム３４は検出器３０からの流出物の流れから迂回され、検出器３０からの流出物の流れは弁３２から流出し、サプレッサ２８に送られて、再生溶液となる。注入工程中、検出器３０からの抑制溶離液の流れは濃縮カラム３４を通して送られて、対象のイオンに集中させる。濃縮カラム３４から流出する流出物は、再生溶液としての機能を果たすためにサプレッサ２８に戻される。任意のガス除去デバイス（図示せず）（例えば、ＣＲＤマークでダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売され、かつ２００４年８月２３日提出の特許文献２に開示されている型）は、集中工程に先立って抑制溶離液の流れから二酸化炭素のようなガスを除去するために、セル３０と濃縮カラム３４との間に配置されてもよい。
【００２８】
弁３２が注入位置に切り換えられる場合に、第２次元ポンプ３６からの圧力を受けた溶離液は濃縮カラム３４を通して送られて、分離の第２段階が実行される第２分析（クロマトグラフィー）カラム３８へ流れる、流れる溶離溶液内で対象の種を溶離する。抑制イオンクロマトグラフィーの場合は、対象の分離イオンの流出物は溶離液中を溶離液が抑制されるサプレッサ４０へ流れ、対象のイオンは検出器３０と同じ型であってもよい検出セル４２によって検出される。この例では、サプレッサはサプレッサ２８と同じ型の膜サプレッサであってもよい。セル流出物はサプレッサ４２へ戻されて、再生流れとして再生流路内へ入り、管路５０へ送られて廃棄される。先行技術の任意のサプレッサもサプレッサ２８の代わりに使用され得る。
【００２９】
本発明の一態様では、試料イオンは、（試料イオンと同じ電荷の）マトリックスイオンとともに、第１次元で第１次元分離カラム２６に適している流量で分析される。例えば、一実施形態では、分離カラムは、４ｍｍの内径を有する標準内径クロマトグラフィーカラムである。しかしながら、他のサイズおよび形状のカラムを用いてもよい。例えば、カラム２６は毛細管カラム（例えば、内径０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ）または他の直径、例えば０．０１ｍｍ〜１０ｍｍなどであってもよい。カラム２６および３８の実寸は変わり得る。しかしながら、本発明の一態様は、体積流量、流れに垂直な断面積、および／または第２カラムの第１カラムに対する体積の減少に関する。
【００３０】
第２次元では、第１次元で分離された検体は選択的に濃縮され、濃縮カラム３４内に保持される。カラム３４は、イオン交換粒子の充填層を含む、商標ＴＡＣ−ＬＰ１でダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売されているような従来型であってもよい。
【００３１】
イオン種濃縮カラムの機能はイオンを濃縮することである。一方、クロマトグラフィーカラムはイオン種を分解するように主として設計される。種を分解するプロセスにおいて、クロマトグラフィーカラムは試料ゾーンを希釈する。この点で、クロマトグラフィーカラムは、検体に集中させるのに役立つ濃縮カラムとは対照的な希釈装置である。作動中、濃縮カラムは一方向に対象のイオンに集中させ、対象のイオンはカラムから逆方向に溶離されて、著しく未分解の集中した試料スラグを確保する。次に未分解の試料ゾーンは、さらなる分離のためにクロマトグラフィーカラム内に分流される。溶離工程が濃縮工程に対して逆方向であることが好ましいので、濃縮器が対象の種を濃縮するために十分な容量を有している限り、濃縮カラムの体積は重要ではない。通常は、濃縮カラム容量は１ｕｅｑｖ／カラムから約３０ｕｅｑｖ／カラムまで変化する。試料イオンの濃度が高いほど、より高い容量の濃縮カラムを必要とする。濃縮カラムの背圧は、オートサンプラーのような試料供給デバイスの圧力要件の関数として最適化されてもよい。試料を感圧試料供給ポンプまたはオートサンプラーポンプから高流量で供給する場合に、より低い背圧の濃縮器が好ましい。
【００３２】
濃縮カラムは、クロマトグラフィーで使用されるような、任意のイオン分離物質であり得る媒質、例えば、従来のクロマトグラフィーカラムで使用されるイオン交換樹脂粒子の充填層、コアイオン交換樹脂粒子の外側のラテックス凝集イオン交換粒子、多孔性貫通流路を有するイオン交換物質のモノリスなどを含む。
【００３３】
対象の集中的な検体はポンプ３６からの溶離液によって濃縮カラム３４から溶離され、通常は分離カラム２６と同じ一般型である第２次元分離カラム３８を用いて分析される。
【００３４】
濃縮カラム３４は、第２次元で分析するために対象の試料イオンを予備濃縮する。カラムは、対象の種を濃縮し、および／またはマトリックスイオンと比較して対象のイオンに対してより高い検出感度を呈するために十分な能力を有する必要がある。洗浄工程を予備濃縮工程中に分析システムに組み込むことができ、さらなるマトリックスイオン除去を促進し、対象の検体の定量分析を可能にする。
【００３５】
一実施形態では、第２次元分離カラム３８は、分離媒質を保持する、第１カラムよりも小さい断面および／または体積の室を含む。円形寸法を有するカラムの場合は、より小さい断面積はより小さい内径を有するカラムを意味し、この内径もやはりカラム体積がより小さいことを意味する。類似カラム内径を有する第２カラムの場合は、カラムの長さが第１カラムよりも短いならば、体積をより小さくできる。特定の実施形態では、第２分離器は第１カラム３６と同じ線速度（Ｌ）（ｃｍ）／ｔ（分）で動作する。この実施形態は、濃度高感度検出器による、対象の種の検出の増進および対象のピークの感度の向上を可能にする。カラム断面が小さい場合に、第１カラムと同じ線速度で動作するために、第２カラムはより小さい流量で動作する必要がある。小さい流量は分離検体のより低い希釈を意味する。さらに、検体ピークは検出セルを通って小さい流量で伝わるので、ピーク応答は増大する。従って、より高い検出感度は、電導度または紫外線検出器のような濃度高感度検出器を用いて、より小さい流量を使用する場合に観察される。検体の質量が変わらないので、質量高感度検出器は最小の感度変化を示す。
【００３６】
一実施形態では、第２カラムを通る体積流量は第１カラムを通る流量の９０％以下であり、好ましくは８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、あるいはそれ以下である。
【００３７】
別の実施形態では、第２カラムの室は第１カラム室の９０％以下、好ましくは８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、あるいはそれ以下の体積を有する。本明細書で規定するように、この室は分離媒質を画定する室の一部である。充満している場合は、それらはほぼ同じであるが、室が部分的に充満している場合は、室体積は媒質と接触する室のその部分を含む。
【００３８】
さらに別の実施形態では、第２室の断面積は第１室の９０％以下、好ましくは８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、あるいはそれ以下である。
【００３９】
本２次元方法の別の利点は、第１次元の注入体積が、第２次元分離のクロマトグラフィー性能に著しい影響を与えることなしに増大され得ることである。これは、第１次元がマトリックスを分流するために使用されるのに対して、第２次元はマトリックスイオンによる妨害なしに検体を選択的に濃縮し、分離するために使用されることに因る。
【００４０】
カラム２６および３８は、分離媒質の断面を画定する従来の円形断面を有することができる。しかしながら、他の幾何学的形状を用いることもあり得る。例えば、分離媒質は、流れに対して直角である比較的方形の室またはチャネルの形で画定されることもあり得る。
【００４１】
上述のように、本発明の一態様は、分離器２６と比較して、イオン交換媒質と分離器３８とを通る体積流量を減らすことである。これは、濃度高感度検出器を用いて、対象のイオン種の検出の増進および対象のピークの感度の向上を可能にする。この方法の利点は、第１次元の注入体積が、第２次元のクロマトグラフィー性能に著しい影響を与えることなしに増大され得ることである。
【００４２】
第１分離媒質と比較して第２分離媒質と同じ線速度（Ｌ）（ｃｍ）／ｔ（分）を達成する１つの方法は、減った流量を維持しながら、第１カラムに対して第２分離カラムの内部断面積および／または体積を減らすことである。分離媒質の断面および体積の近似として、流れに対して垂直であるカラムの断面、および媒質が配置されるカラムの内部の体積を使用してよい。横断断面積の減少による流量の減少を制御するために、第２カラムは、第１カラムの内部断面積の０．９倍以下、好ましくは０．８倍以下、そしてより好ましくは０．５倍以下の内部断面積を有することが好ましい。例えば、１ｍｌ／分の流量で動作する第１次元の４×２５０ｍｍのカラムの場合は、第２次元は２×２５０ｍｍのカラムを用いて０．２５ｍｌ／分で動作してもよい。この組み合わせは、第１次元と比較して第２次元に対して期待される４倍の感度増進をもたらすと同時に、線速度を維持する。このシステムは、マトリックス構成要素を最少にし、かつ改善された検出感度を対象のイオンに与える手段を提供する。
【００４３】
円筒形カラムの場合は、第１カラムの内径は約０．０１ｍｍ〜１０ｍｍレジーム、より好ましくは１ｍｍ〜９ｍｍレジーム、そして最も好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍレジームであることが適切である。一実施形態では、第２次元は第１次元と同じ長さであるが、より小さい内径を有する。この方法では、第２次元の好ましい内径は０．０１ｍｍ〜９ｍｍ、より好ましくは０．０２５ｍｍ〜２ｍｍ、そして最も好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００４４】
上記の方法は第１および第２カラムを通る類似の線速度を想定する。しかしながら、２つのカラムの液体について別々のポンプを用いることによって、第２カラムの体積流量を、第１および第２カラムのそれぞれの次元を変えずに、第１カラムの体積流量に対して減らすことができる。さらに、関係のあるカラム次元および線流速のパラメータの変化の組み合わせが、検出の所望の増強および対象のピークの検出感度の向上を達成するために用いられるとよい。第１次元の流れを分割し、分割された流れを第２次元分離器に分流することもまた可能である。
【００４５】
第１次元分離カラム２６において、第２次元における分離に先立って分離され、除去され得る、検体イオンと同じ電荷の高イオン強度のマトリックスイオンの分離および除去を可能にするために、比較的高い容量の分離媒質を使用することが好ましい。例えば、４ｍｍの内径を有する分離カラムの場合は、適切な容量範囲は、１〜１，０００μｅｑｖ／カラム、好ましくは１００〜４００μｅｑｖ／カラム、そして最も好ましくは約１５０〜３５０μｅｑｖ／カラムである。この容量は、さもなければ対象の検体イオンの分析を妨げることもあり得る、マトリックスイオンの予想濃度に関係する。この容量は高容量分離媒質を用いることによって、またはカラムの体積を調整することによって、またはその両方によって調整され得る。
【００４６】
対象の検体をマトリックスイオンに対して優先的に保持するカラム化学反応を使用することが好ましい。例えば、過塩素酸塩分析を実行している間に、分離のために、この段階はマトリックスイオンに対して過塩素酸塩のより高い選択性を示すので、ダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のＡＳ１６カラムが使用される。マトリックスイオン濃度がカラム容量を超える場合は、マトリックスイオンを減らす試料前処理を使用してもよい。予備濃縮カラムに留意すると、対象の種を濃縮し、および／または対象の検体に対してより高い選択性を示すために十分な容量を有する必要がある。任意の追加洗浄工程は濃縮工程に組み込まれて、マトリックスイオンのさらなる除去を促進し、対象の検体を保持し、かつ定量分析を容易にすることができる。
【００４７】
第１次元（図示せず）の別の実施形態では、大きいループが第２次元への移行中に濃縮カラム３４の代わりに用いられる。大きいループは対象のイオンの第２次元への選択的移送を容易にする。ループは対象の試料ゾーンを保持し、これを第２次元へ移送するだろう。この実施形態では、例えばループ２４と同じ型の試料ループが濃縮カラム３４の代わりに用いられるとよい。
【００４８】
任意に、カラムが、対象のイオン種を濃縮し、および／または対象の検体に対してマトリックスイオンよりも高い選択性を示すために、十分な容量を有する限り、（例えば、濃縮器３４と同じ型の）予備濃縮カラム（図示せず）が、試料注入ループの代わりに、かつ第１次元でカラム２６より前に使用されてもよい。任意の追加洗浄工程は予備濃縮工程に組み込まれて、マトリックスイオンのさらなる除去を促進し、対象のイオンを保持しながら、かつ定量分析を容易にすることができる。
【００４９】
上述のように、弁３２は第１次元と第２次元との間に配置される。さまざまな工程が２つの次元の各々で分離して用いられるので、第１および第２次元は必ずしも流体連通しているとは限らない。しかしながら、本明細書で用いられるように、２つのカラム間の弁の配置は、分析サイクル時に弁３２は、試料が、好ましくは、同様に２つの次元の間に配置される濃縮器デバイスの使用によって第１次元から第２次元へ流れる設定を有することを意味する。
【００５０】
第１次元への試料注入を可能にし、体積部分を第１次元分離流から切り取ることを可能にし、そして第２次元への移送を可能にするだろう、標準クロマトグラフィー弁を含む多種多様の弁は、本発明に適しているだろう。好ましい弁は、ダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売されているような６および１０接続口構成を含む。弁の液体接触部分はＰＥＥＫ製であることが好ましい。
【００５１】
好ましい実施形態では、弁３２によって制御される濃縮カラム３４は第１次元と第２次元との間に配置される。試料は第１次元に装填され、切り取られた体積は第２次元へ移送される。本明細書で用いられるように、用語「切り取られた体積」は、第１次元のカラム２６から濃縮カラム３４へ、最終的にさらなる分析のために第２次元へ分流される体積を意味する。好ましい切り取られた体積は所定の適用流量に対する時間に関して表わされてもよい。切り取られた体積は、０．０１〜２０分間、またはより好ましくは０．２〜５分間、そして最も好ましくは約２〜４分間変化することが適切である。切り取られる体積は所定の標的検体に対して選ばれ、濃度が変化するマトリックスイオンの存在下で検体に対して最適化される。より大きく切り取られた体積はマトリックスイオンのより大きい部分を第２次元へ分流させることがあるので、より小さい切り取られた体積を使用することが好ましい。切り取られた体積は、マトリックスイオンの最高濃度の存在および非存在下で標準を実施することによって導き出され、カット時間ウインドウを最適化して、対象のピークに対する最大ピーク応答回復を達成することができる。
【００５２】
抑制イオンクロマトグラフィーの場合は、サプレッサ４０は第２次元で使用される。示すように、サプレッサ４０は、検出器４２からの流出物がサプレッサの再生流路において再生溶液として使用される、サプレッサ２８と同じ膜サプレッサ型であってもよい。サプレッサ４０は濃縮カラム３４に適応するために背圧制限によって制約されない。
【００５３】
２つ以上の切り取られた体積部分は分析のために第２次元へ、ときには別の次元へ分流され得る。適切なバルビング仕組みを用いることによって、濃縮カラムは、マトリックスイオンを分流して廃棄しながら、対象のすべてのピークを選択的に捕捉するために使用されることもあり得る。第２弁と、第２カラムのそれに同様に縮小された次元を有する第３分離カラムとを使用し、かつ第３サプレッサおよび検出器を使用することによって、第３次元を使用することも可能である。３つ以上の次元における分析の場合は、第３以上の次元におけるカラムは第１次元よりも小さい体積流量を有することが好ましく、第１次元と同じ線流速で動作することが好ましい。
【００５４】
イオンクロマトグラフィー接続のために用いる導管はカラムの寸法によって決まる。例えば、０．０１インチ内径の管は通常４〜９ｍｍカラム用途に使用される。同様に、０．００５インチ管は３ｍｍカラムに使用され、０．００３インチ内径の管は１ｍｍ内径カラムに使用される。大きい口径の管がより大きいバンド分散を生じ得るので、小さい内径の管は小さい内径のカラムに好ましい。より高いバンド分散は期待感度利得を弱めることがあり、従って第２カラム寸法および流量を縮小する場合に接続管の寸法を縮小することが好ましい。
【００５５】
上述のように、導管および他のクロマトグラフィー構成要素が、特定の分離のために遅延体積を最小にするために比例して縮小される限り、２つのカラムを同じ線流速で動作させることが好ましい。同じ線流速の使用は、対象の種のより低い希釈および濃度高感度検出器からのより高い応答に因って、より高い感度を与えるという利点を有する。
【００５６】
本明細書でＦと表わす、第１次元の流量と第２次元のそれとの間の好ましい動作流量比は広い範囲を有し、例えば１〜２００，０００を超えることもあり得る。感度増進はＦ比に大体比例する。優れた感度増進は、最小量のマトリックスイオンを有する対象の種を第１次元から第２次元へ集合的に分流させることによって、マトリックスイオンまたはマトリックスイオン効果を排除するか、または最小にすることにより、対象の種について実現され得る。切り取られた体積を所定の適用に対して最適化することによって、優れた回復を実現することもあり得る。例えば、第１次元カラムが１ｍｌ／分で動作する４ｍｍ内径カラムであり、第２次元が０．０５ｍｌ／分で動作する１ｍｍ内径カラムである場合は、感度増進は２０倍のオーダーであろうし、動作流量比によって規定される。この感度レベルはマトリックスイオンの存在下で極く微量の成分の検出を可能にする。
【００５７】
マトリックスイオンの濃度は試料源に依存して広い範囲にわたって変化し得る。従って、マトリックスイオンは検体濃度の最低５から１０倍、最高１０12倍までの濃度を有してもよい。例えば、ある井戸水の試料では、マトリックスイオンを検体イオンのレベル×１０6の濃度で有していることがある。
【００５８】
検出器３０および４２は任意の従来の型であってもよい。例えば、感度増進は、電導度、アンペロメトリー紫外線、蛍光、スペクトロメトリー、または他の種類の検出器のような、濃度高感度検出器について観測され得る。ポストカラム誘導体化が第２次元分離後に対象の検体に実行されて、対象の検体の検出を容易にすることができる。
【００５９】
別の実施形態では（図示せず）、第１次元からの対象の切り取られた体積は図２に示すように直接第２次元に分流される。この実施形態では、濃縮カラムは使用されず、弁３２が切り取られた体積を第２分離カラム３８内に分流するために使用される。試料は前のように装填され、カラム２６で分離される。分流弁３２の装填段階中、対象の切り取られた体積または部分は第２次元カラム３８内に分流され、この間にポンプ３６からの流れは再生流としてサプレッサ２８内に分流される。分流弁３２の注入段階で、ポンプ３６からの流れはカラム３８へ向け直され、分離はマトリックスイオンによる妨害無しに前のように達成される。図示した実施形態のように、第２次元は第１次元よりも小さい体積流量を有し、同じ線流速で動作することが好ましく、そして本発明によりこの設定は感度の増強をもたらす。この実施形態では、サプレッサが第１次元で使用される場合に、それは第２次元からの背圧を処理できなければならない。サプレッサは第１または第２次元で除外され得る。
【００６０】
図３に示す別の実施形態では、本発明は、単一ポンプおよび第１次元と第２次元との間で切り換わるカラム切り換え弁とから成る単一システムを用いて実施されることもあり得る。この設定はただ１つのポンプ２０を使用する。ポンプからの流れは、弁位置を切り換えることによって、切り換え弁６０を経由して第１次元カラム２６または第２次元カラム３８へ向けられ得る。この設定では、試料は上に説明したように弁２２を用いて注入され、分離はカラム２６で達成される。対象の切り取られた体積はカラム３８内へ分流される。次にカラム３８内に保持される試料は、第１次元分離よりも小さい体積流量でポンプ２０を作動することによって分析され、同じ線流速で動作することが好ましい。本発明のこの設定は対象のピークの検出感度の増進をもたらす。上記のことは、システムを手動でリプランブし、流れを２つの次元の間に向けることによって実施されることもあり得ることに留意する必要がある。
【００６１】
別の実施形態では、炭酸塩または重炭酸塩溶離液が使用される場合は、切り取られた体積中の抑制溶離液によって生じる残留背景は濃縮工程に先立って除去されてもよい。抑制後の残留炭酸は弱く解離され、対象の種を濃縮カラムから溶離させることができる。二酸化炭素の除去は、商標ＣＲＤでダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売されているようなガス透過性膜を含む、デバイスによって達成されてもよい。
【００６２】
炭酸は弱く解離されて重炭酸塩陰イオンとなり、予備濃縮中に高濃度で溶離液として作用して、対象の検体の回復低下を生じ得る。ＣＲＤデバイスを濃縮カラムの前に配置することによって、切り取られた体積からのＣＯ２の除去が達成され、これによって検体は大部分が水である背景で濃縮される。水酸化物溶離液を用いる他の応用では、大きいレベルのＣＯ２の存在は予備濃縮工程または第２次元分離工程を妨げることがある。これらの状態の下でＣＲＤ様デバイスを必要とすることがある。本実施形態のＣＲＤ様デバイスはアンモニアのような他の揮発性種を除去するのにも有用であろう。
【００６３】
図４を参照すると、特許文献３に示され、かつダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売されている型のような、溶離液生成モジュール５６および５８（図示せず）を用いる、本発明の２次元発明の別の実施形態が示されている。同じ部品は図１および４の実施形態について同じ数字で表わされる。ポンプ２０および３６は水、好ましくは脱イオン水をポンプで注入するために使用され、溶離液生成モジュール５６および５８を通して、溶離液生成カートリッジ（図示せず）と、溶離液を精製するために連続再生トラップカラム（商標ＣＲＴＣで販売）とを含む。モジュール５６および５８からの精製溶離液は、爆鳴気を除去するために、上述の型のようなガス抜きモジュール（図示せず）を通して送られるとよい。溶離液は溶離液生成カートリッジ５６を出て、図２に示すように、注入弁２２および３２それぞれを通して送られる。サプレッサ４０からのサプレッサ廃棄物が溶離液生成モジュール５８に戻されて、ガス除去デバイスおよび溶離液生成脱ガスジュール（図示せず）を通って流れる再生流に給水することを除いて、配管および個別構成要素の説明の残りは図１に関して述べたものと同様である。次に廃棄物の流れは管路４８および５０を通して送られて廃棄される。
【００６４】
濃縮カラムが用いられる図１および４の好ましい実施形態の動作において、対象の検体は第１次元から濃縮カラム３２内へ分流される。第２次元カラムはより小さい体積を有し、第１次元カラムと同じ線流速で動作することが好ましい。
【００６５】
図１および４のシステムはリサイクル動作モードを示す。しかしながら、必要に応じて、外部源からの水がサプレッサおよびガス除去デバイスの再生流として使用される、外部水動作モードが使用されてもよい。
【００６６】
次の例は本発明の細部を示すさまざまな制限の無い例を示す。
【００６７】
例１： この例はマトリックスイオンの存在下の臭素酸塩分析用の先行技術の方法の制約を示す。ダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からの市販のイオン・クロマトグラフィー・システムＩＣＳ３０００がこの作業に使用された。第１次元カラムは、下記の概略のように３０ＣにおけるＫＯＨ傾度を用いて動作する４ｍｍＡＧ１９／ＡＳ１９カラムであった。
【表１】
【表２】
【００６８】
４ｍｍＡＳＲＳウルトラ（Ｕｌｔｒａ）ＩＩサプレッサがこの作業で使用され、１１３ｍＡの定電流を用いて動作した。５００ｕＬ注入ループがこの作業で使用された。マトリックス濃度（ＮａＣｌおよびＮａ２ＳＯ４）の臭素酸塩ピ−クに与える影響が第１次元設定を用いて調査された。図５は、いろいろなマトリックス試料を用いて生成されるクロマトグラムのオーバーレイを示す。符号１がついているピ−クは臭素酸塩の５ｐｐｂ試料である。マトリックス濃度が０から２５０ｐｐｍへ増大したとき、臭素酸塩ピ−クはより広くなり、ピ−クを取り込むことが困難であったことは明らかである。
【００６９】
図６は、例１のリストに載っている条件を用いたダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）による７陰イオン標準Ｐ／Ｎ５６９３３の１０００倍希釈を加えた５ｐｐｂ臭素酸塩の例を示し、差し込み図Ｂは追加のマトリックスイオンが加えられない場合であり、差し込み図Ａは２５０ｐｐｍの塩化物（ピ−ク２）および硫酸塩（ピ−ク３）イオンが加えられた場合である。この結果は、マトリックス濃度が増大したとき、臭素酸塩を取り込み、定量することが困難になることをもう一度示している。
【００７０】
例２： この例では、臭素酸塩試料は本発明により分析された。第１次元分離条件は例１に概略を述べたものに類似していた。
【００７１】
切り取られた体積は、約７．５〜９．５分（２ｍｌ）、第１次元からＴＡＣ−ＵＬＰ１濃縮カラム内へ分流され、保持されたイオンは、下記の概略のように３０ＣにおけるＫＯＨ傾度を用いて０．２５ｍｌ／分で動作する２ｍｍＡＧ１９およびＡＳ１９カラムを用いて第２次元で分析された。
【表３】
【００７２】
２ｍｍＡＳＲＳウルトラ（Ｕｌｔｒａ）ＩＩサプレッサが２９ｍＡで使用された。図６と同じ臭素酸塩試料（５ｐｐｂの臭素酸塩）がこの作業で使用された。この結果はマトリックスイオンの存在下で臭素酸塩の優れた回復を示し、図７に示すようにピークの形状に影響を与えなかった（差し込み図Ａは追加マトリックスイオンが存在する場合であり、差し込み図Ｂは脱イオン水の場合である）。
【００７３】
例３： 次の表は、第１次元の試薬水中の５ｐｐｂ臭素酸塩のピーク応答を本発明の第２次元方法と比較している。
【表４】
【００７４】
上の例の感度は理論によって予想されるように大体４倍増大し、第２次元に対する第１次元の流量の比Ｆに比例したことに留意する必要がある。
【００７５】
例４： マトリックス濃度の臭素酸塩回復に与える影響が、本発明により例２のリストに載っている条件を用いてこの例で調査された。
【００７６】
さまざまなマトリックス濃度（０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍの塩化物および硫酸塩）に対する５ｐｐｂの臭素酸塩イオンの回復が以下に示される。
【表５】
【００７７】
本発明の方法がさまざまなマトリックス濃度の下で優れた回復を生じることは、上の結果から明らかである。一貫した感度増強が上記試料について観測される。
【００７８】
例５： この例では、マトリックスイオンの非存在下と、１０００ｐｐｍの塩化物、重炭酸塩、および硫酸塩イオンから成るマトリックスイオンの存在下との５ｐｐｂの過塩素酸塩の第１次元分析が、大きいループ（４ｍｌ注入）ならびにＡＧ２０およびＡＳ２０化学を用いて行われた。溶離液は１ｍｌ／分の３５ｍＨ ＫＯＨであった。ＡＳＲＳウルトラ（Ｕｌｔｒａ）ＩＩ ４ｍｍサプレッサが８７ｍＡの設定電流でここに使用された。この結果（図８）は、大きい試料体積の直接注入を用いたマトリックスの存在下で過塩素酸塩の弱い回復およびピーク形状（差し込み図Ａの符号１が付いているピーク）を示した。差し込み図Ｂは、マトリックスイオンを加えずに分析した場合の過塩素酸塩ピーク（符号１が付いているピーク）を示す。
【００７９】
例６： この例では、５ｐｐｂ過塩素酸塩の本発明による２次元分析が例５の試料を用いて示される。第１次元条件は例５で述べたものと類似していた。１９〜２４分（５ｍｌ）切り取られた体積は、本発明によりＴＡＣ−ＵＬＰ１濃縮カラム内へ分流され、続いて第２次元で分析された。第２次元分析は、６０ｍＨ ＫＯＨから成る溶離液を用いる０．２５ｍｌ／分で動作する２ｍｍＡＧ２０／ＡＳ２０カラムを用いて行われた。ＡＳＲＳウルトラ（Ｕｌｔｒａ）ＩＩ ２ｍｍサプレッサが第２次元で使用され、３８ｍＡの設定電流で動作した。図９に示すようにこの結果は、マトリックスイオンの存在下の過塩素酸塩の優れた回復（差し込み図Ａの符号１が付いているピーク）を示した。過塩素酸塩応答はマトリックス有り（差し込み図Ａ）と無し（差し込み図Ｂ）でおおよそ類似していた。ピーク形状もまた図９に示すように維持された。これらの結果は過塩素酸塩分析用の本方法の優れた有用性を示す。
【００８０】
例７： 次の表は、第１次元の試薬水中の５ｐｐｂ過塩素酸塩のピーク応答を本発明の第２次元方法と比較している。
【表６】
【００８１】
上の結果は第１次元方法に対する本発明の感度の向上を明示している。
【００８２】
例８： 次の表は、さまざまなマトリックス（塩化物、硫酸塩、および重炭酸塩）濃度での５ｐｐｂの過塩素酸塩の回復を示す。ピーク応答の優れた回復が本発明によって観察される。この回復レベルは大きいループ状態下の第１次元方法では可能ではない。これらの結果はまた本発明による一貫した感度の向上を明示している。本方法によりさらに、第２次元のピーク応答に影響を与えずに大きい体積を第１次元に注入することが可能である。
【表７】
【００８３】
例９： この例は、臭素酸塩を分析する本方法を用いた、０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍのさまざまなマトリックス濃度（塩化物および硫酸塩）下の５ｐｐｂの臭素酸塩の分析を示す。９ｍＭ炭酸ナトリウム溶離液を用いるＡＳ９ＨＣカラムが、４ｍｍＡＡＥＳサプレッサおよび電導度検出とともにこの作業で使用された。臭素酸塩（符号１が付いているピーク）ピーク幅が、マトリックス濃度の増大とともに、ピーク回復が悪化するまで増大することは、図１０に示す結果から明らかである。この例は電導度検出を示すけれども、マトリックスイオンの存在が、ポストカラム誘導体化および紫外線検出を用いるピーク形状に影響を与えるだろうことは明らかである。
【表８】
【００８４】
例１０： この例では、臭素酸塩ピークを含む４．３〜６．８分（２．５ｍｌ）切り取られた体積は濃縮カラムで濃縮され、０．２５ｍｌ／分の流量で動作する２ｍｍＡＳ９ＨＣカラムを用いて分析された。炭酸の存在は図１１に示すように分析を妨害し、臭素酸塩ピークは、追加マトリックス（１００ｐｐｍの塩化物および硫酸塩）イオン有り（差し込み図Ａ）および無し（差し込み図Ｂ）の試料について、これらの条件の下で検出されないことが明らかである。ＣＲＤデバイスが本発明により第１次元のサプレッサと濃縮カラムとの間に装着される場合に、かなりの量のＣＯ２が切り取られた体積から除去されて、図１２に示すように臭素酸塩の回復の改善をもたらす（差し込み図Ａはマトリックスイオン有りの場合であり、差し込み図Ｂはマトリックスイオン無しの場合である）。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明によるシステムの概略図である。
【図２】本発明によるシステムの概略図である
【図３】本発明によるシステムの概略図である。
【図４】本発明によるシステムの概略図である。
【図５】先行技術の方法を用いるクロマトグラムを示す。
【図６】先行技術の方法を用いるクロマトグラムを示す。
【図７】本発明の使用を示すクロマトグラムである。
【図８】先行技術の方法を用いるクロマトグラムを示す。
【図９】本発明の使用を示すクロマトグラムである。
【図１０】先行技術の方法を用いるクロマトグラムを示す。
【図１１】本発明の使用を示すクロマトグラムである。
【図１２】本発明の使用を示すクロマトグラムである。
【背景技術】
【０００１】
環境試料中のマトリックスイオンの存在下の微量イオンは通例イオンクロマトグラフィーによって分析される。通常、微量イオンの検出は予備濃縮によって、または「大きいループ」注入と称する、多量の試料を注入することによって向上する。対象の種を濃縮することに加えて、これらの方法はまた、場合によっては望ましくないマトリックスイオンを集中させるか、または濃縮する。予備濃縮の場合は、大きいマトリックスイオン濃縮が濃縮カラム内で溶離液としての機能を果たす傾向があるので、対象の微量イオンを回収し損なう可能性がある。場合によっては、高いレベルおよびさまざまなレベルのマトリックスイオンの存在は、全体的なクロマトグラフィー性能に影響を与えることがあり、保管時間およびピーク応答再現性により大きな変化を引き起こすことがある。加えて、高いレベルのマトリックスイオンはピーク効率および分解能の損失を引き起こし、カラム寿命が短くなることがある。従って、マトリックスイオンの存在下の微量イオンの検出を可能にする、確実なイオンクロマトグラフ法が必要性となる。
【０００２】
いくつかのさまざまな方法、例えば、前処理カラムを用いて試料に前処理を施し、中和剤を用いてマトリックスイオンを中和し、そして透析するなどが、マトリックスイオンのレベルを最小にするために文献上で論じられている。最も一般的な方法は、カラムを用いて分離前に試料に前処理を施して、マトリックスイオン濃縮を排除するか、または減らすことである。例えば、マトリックスイオンが塩化物から成る場合に、銀陽イオン交換体が塩化物を沈殿させるのに使用され、試料中の他の微量陰イオンの検出を容易にすることができる。上述の前処理またはマトリックス排除工程はインラインあるいはオフラインで実行される。オフライン工程は面倒で時間がかかる。インライン方法は、分析を自動化するので、好ましい。しかしながら、通常は交換体カラムは廃棄されるか、あるいは再生後に再利用される、従って分析コストおよび／または追加の処理工程が加えられる。実際に、分析を自動化することは有用であろう。
【０００３】
これを達成する１つの方法は二次元解析を実行することによる。オンライン多次元クロマトグラフィーは複雑な試料を分析するために使用されている。場合よっては、この方法はカラムスイッチングと呼ばれている。この方法はさらなる分析のために試料分析クロマトグラムを扱いやすい部分に分割することに依存する。二次元方法では、マトリックスイオンは、さらなる分析のために、対象の検体が第２カラムまたは次元へ流れる間に、分流されて廃棄されるか、またはさらなる分析のために第１カラム内へ戻ることもあり得る。場合によっては、その分離は単一の分析ポンプを使用して行われた。ある場合には、２つのシステムが対象の種を分析するために使用された。サプレッサの使用は、二次元液体クロマトグラフ分析を二次元抑制イオンクロマトグラフ分析と区別する。サプレッサは溶離液を弱解離した状態に変える。水酸化物溶離液の場合は、抑制溶離液は、濃縮カラムに集中させることによって、対象の種を濃縮するために良質の液体キャリアを供給する水である。濃縮カラムの集中効果はピーク形状を実質的に劣化させずに検体を可能にする。先行技術の文献は、複数の化学的性質および容量を用いて複数のカラムを示すけれども、対象のイオンの検出感度を向上させるために提供される手段はない。
【０００４】
文献は多くの二次元分離を記載している。例えば、非特許文献１は、鎮痛剤中の亜硫酸塩の分析用のハートカットおよびカラムスイッチング方法を用いるマトリックス排除技術を開示している。この方法は濃縮カラムまたはハートカットを濃縮する手段を使用しない。さらにサプレッサはこの作業では使用されない。プリ・カラムおよび分析カラムは単一流量で動作する。
【０００５】
非特許文献２は相対的検体濃縮用のカラムスイッチング技術を開示している。この概念は、対象のイオンを第２カラム内へ分流し、対象のピークの分解能を改善することである。この方法は、カラムＣ１を用いて、分離、切断された所要のハートカットの第１部分を第２カラムＣ２内へ流す。分析はＣ２について同じ流量で継続して、対象のピークのより高い分解能の分離を生じる。この種の方法は、マトリックス成分の存在下のイオンの高感度な検出を達成するのに適していない。
【０００６】
非特許文献３は、ホワイトリカーおよび希薄再循環リカーの分析を実行するカラムスイッチング方法を記載している。この方法はガードおよび分析カラムを使用し、これらの間で流れの方向を変えられる。塩化物、硫酸塩、および亜硫酸イオンはガードカラムを通過し、次に流れは切り換えられて、分析カラムを通って流れ、その後にガードカラムが先ず続く。この図式により、高度に保有されたチオ硫酸イオンを、弁の切り換えの無い標準方法の３０分とは対照的に、妥当な実行時間である９分で溶離することができる。この方法は一定の流量を使用する。
【０００７】
上記の方法の別の変形が、非特許文献４によって、カラムの流れをマトリックスイオンで切り換えて、１つのポンプを用いて廃棄し、かつ第２ポンプを用いて対象の種の分析を実行することによって、すべての窒素および燐を分析するために示される。対象の種の分解能の向上とともに実行時間の全体的な短縮が達成された。この方法もまた一定の流量を使用した。
【０００８】
非特許文献５は、高レベルの硫酸塩を含有する試料中の燐酸塩の分析を示している。この方法は、対象の検体をある次元から別の次元へ移送することを可能にするカラムスイッチング機構を使用した。いかなるサプレッサもこの作業では使用されなかった。上記の方法では、２つの次元は同じ流量で動作した。
【０００９】
非特許文献６は陽イオンの分析を実行するカラムスイッチング手段を開示している。高濃度のナトリウムまたはアンモニアの存在下の微量無機陽イオンの分離が示された。この方法では、予備濃縮は無く、２価陽イオンは１価陽イオンより前に溶離する。また単一ポンプが分析で使用され、カラムは単一流量で動作する。
【００１０】
非特許文献７は２工程カラムスイッチング方法を記載している。第１段階で、対象のイオン、蓚酸塩が濃縮カラムに集中している間に、他のイオンは送られて廃棄される。第２段階で、蓚酸塩イオンは異なる勾配方法を用いて分析された。単一ポンプが分析で使用され、カラムは単一流量で動作した。
【００１１】
非特許文献８は飲用水中の臭素酸塩の分析を示している。彼らは２段階プロセスを使用し、第１段階はマトリックス排除段階であり、その後に臭素酸塩の分析が続いた。この方法は、本発明と類似する溶離液を抑制した後にハートカットを濃縮するために濃縮カラムを使用した。しかしながら、分析は単一流量で実行された。対照的に本発明では、分析はより小さい体積の第２次元カラムで実行され、同じ線流速または総体的に小さい流量で動作した。
【００１２】
非特許文献９は高塩分水中の無機イオンの分析を示している。対象の検体は第１次元から第２次元へ分流され、次に第２次元で分析されたのに対して、マトリックスイオンは送られて、第１次元で廃棄された。両次元とも同じ流量で動作した。対照的に本発明では、分析はより小さい体積の第２次元カラムで実行され、同じ線流速または総体的に小さい流量で動作した。
【００１３】
特に対象のイオンがマトリックスイオンとともに存在する場合にイオンの検出感度を強化する２次元方法の必要性がある。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，３５２，３６０号明細書
【特許文献２】米国特許出願第１０／９２４，２３６号明細書
【特許文献３】米国特許第６，２２５，１２９号明細書
【非特許文献１】スチーブンＲビラセノーア（Ｓｔｅｖｅｎ Ｒ．Ｖｉｌｌａｓｅｎｏｒ）著 「アナル・ケミ（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ）６３」、１９９１年、１３６２〜１３６６頁
【非特許文献２】ユミールおよびフーバー（Ｕｍｉｌｅ ａｎｄ Ｈｕｂｅｒ）著 「クロマトグラフィー誌（Ｊ．ｏｆ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）７２３」、１９９６年、１１〜１７頁
【非特許文献３】ウッツマンおよびキャンプベル（Ｕｔｚｍａｎ ａｎｄ Ｃａｍｐｂｅｌｌ）著 「ＬＣ−ＧＣ第９，４巻」、３０１〜３０２頁
【非特許文献４】コランビーニ（Ｃｏｌｕｍｂｉｎｉ）らの「クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ａ８２２」１９９８年、１６２〜１６６頁
【非特許文献５】ガルセラン（Ｇａｌｃｅｒａｎ）およびディエズ（Ｄｉｅｚ）の「クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ａ６７５」１９９４年、１４１〜１４７頁
【非特許文献６】レイ（Ｒｅｙ）らの「クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ａ、７８９」１９９７年、１４９〜１５５頁
【非特許文献７】ペルツァス（Ｐｅｌｄｓｚｕｓ）らの「クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ａ、７９３」１９９８年、１９８〜３０３頁
【非特許文献８】ファン（Ｈｕａｎｇ）らの「液体クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）２２、１４」１９９９年、２２３５〜２２４５頁
【非特許文献９】ブルーノ（Ｂｒｕｎｏ）らの「クロマトグラフィー誌（Ｊ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）Ａ、１００３」２００３年、１３３〜１４１頁
【発明の開示】
【００１５】
本発明の一実施形態に従って、イオンクロマトグラフィー装置が提供され、（ａ）液体試料の流れの中の１つの正または負の電荷のイオン種を分離する第１分離媒質を含有する第１流入室を画定する第１筐体と、（ｂ）液体試料の流れの中のイオン種を分離する第１分離媒質と同じ電荷の第２分離媒質を含有する第２流入室を画定する第２筐体であって、第２室の体積は第１室の体積の０．９倍以下である第２筐体と、（ｃ）さらなる分析のためにイオン種を第１室から第２室へ選択的に移送することを可能にする、第１室と第２室との間に配置される第１バルビングとを備える。
【００１６】
別の実施形態は、（ａ）１つの正または負の電荷のイオン種を含有する、溶離液含有液体試料の流れを第１流入室内の第１分離媒質を通して流して、イオン種を分離する工程と、（ｂ）イオン種をさらに分離するために、分離されたイオン種の選択された部分とともに溶離液を第１分離媒質から弁と、第２流入室内の第１分離媒質と同じ正または負の電荷の第２分離媒質とを通して流す工程であって、第２分離媒質を通る体積流量は第１分離媒質を通る体積流量の０．９倍以下である工程と、（ｃ）第１流入検出器内で、第２分離媒質から出る水性液体の流れ中のさらに分離されたイオン種を検出する工程と含む方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
一般に、本発明の装置は、液体試料中の１つの正または負の電荷のイオン種を分離する２つのイオン分離器、通常はクロマトグラフィーカラムを含む、イオンクロマトグラフィー方法および装置に関する。弁は２つの分離器の間に配置される。両分離器は、同様のタイプでもよく、通常はイオン種分離媒質を含有する流入室を画定する筐体を含む。説明を簡潔にするために、分離器を、例えば従来の充填層タイプまたは多孔性モノリシック分離媒質タイプの分離媒質を含む、カラムまたはクロマトグラフィーカラムと呼ぶ。
【００１８】
後で説明するように、システムの構成要素、例えば、試料ループおよび濃度、クロマトグラフィーカラムは必ずしも作動しているとは限らない。例えば、バルビングは対象の試料イオンを濃縮器に装填することを可能にする位置にあり、装填位置にある濃縮器からの流出物は無駄になるが、第２カラムへは行かない。とはいえ、クロマトグラフィーカラム間に、少なくとも１つのバルビングモードで、流体連通を施すことが可能なバルビングを備えるシステムについては、２つのカラム間に配置されるバルビングと呼ぶ。
【００１９】
２つの直列イオン分離器を備えるシステムは、二次元システムと称する。第１次元は、第１クロマトグラフィーカラムと、任意の関連する管類と、他のデバイス、例えば第１カラムの下流であるが、第２カラムの上流にあるサプレッサおよび検出器とを含む。第２次元は、対象のイオンの第２分離を実行するために使用される第２カラムを指す。第２次元は、使用される場合、濃縮カラムを含む。抑制クロマトグラフィーの場合は、システムは、クロマトグラフィーカラムの下流にあるサプレッサと、対象のイオン種を検出する検出器とを含む。
【００２０】
図１は本発明の一実施形態を示す。溶離溶液は、第１次元に流入するために、ポンプ２０によって加えられる圧力を受けて源（図示せず）から供給される。溶液は注入ループ２４を装着した注入弁２２へ管路中を流れる。注入ループは、微量イオンの分析を続けている間は、特に大きい体積を有することが好ましい。４ｍｍのカラム内径用の第１次元の好ましい大きい注入ループサイズは、通常、約１μＬから２０ｍＬまで、またはより好ましくは１０μＬから４ｍＬまで、または１００μＬから２ｍＬまで変化する。より大きいまたはより小さい内径のカラム用の、好ましい注入ループサイズはカラム体積に比例して増減する。
【００２１】
試料はオートサンプラー５２（例えば、ダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって供給されるＡＳ４０型）によってループ２４に適切に注入されて、ループ２４をループ装填位置に装填する。ループを装填するのに要する量を超える試料は分流されて、管路５４に廃棄される。弁２２がループ装填位置にある間に、溶離液はループを迂回し、分析カラム２６に直接流入する。通常は、分析カラムは、１つの正または負の電荷の溶離液の流れの中のイオン種を分離するイオン分離媒質を含有する流入室を画定する筐体を含む、クロマトグラフィーカラムである。先ずシステムを陰イオンの分離に関して説明するが、この場合に分離器２６内の分離媒質は陰イオン交換物質から成る。媒質は、クロマトグラフィーで使用されるような、任意のイオン分離物質、例えば、従来のクロマトグラフィーカラムで使用されるイオン交換樹脂粒子の充填層、ラテックス凝集イオン交換粒子、多孔性貫通流路を有するイオン交換物質のモノリスなどであり得る。
【００２２】
好ましい実施形態では、サプレッサ２８は第１次元で使用され、カラム２６と検出器３０との間に配置される。サプレッサがシステムの残り、特に、濃縮カラム３４（使用される場合）からの背圧を処理することが可能であるならば、このサプレッサは任意のイオンクロマトグラフィーサプレッサであり得る。
【００２３】
第１次元の装填動作時、試料溶液はイオン分離カラム２６を通って流れ、試料イオンは分離され、任意のサプレッサ２８に向けられる。図示のように、サプレッサ２８は膜サプレッサ型である。一実施形態では、膜サプレッサは例えば特許文献１に示されるようなサンドイッチ膜サプレッサであり、試料溶液は、サプレッサ内の試料流路の両側に隣接再生流路を画定するイオン交換膜によって両側を囲まれる中央液体試料流路を通って流れる。特許文献１のサプレッサのように、検出器３０の下流の溶液をサプレッサの再生流路を通して再循環させる。先行技術の任意の適切なサプレッサを本発明で使用することができる。
【００２４】
サプレッサ２８の液体試料流路（図示せず）からの流出物は、検出器３０、通常は電導度検出器を通って、そこから弁３２へ流れる。ループ２４の装填中、弁３２は、検出器３０から出る液体が濃縮カラム３４を迂回し、サプレッサ２８の再生流路（図示せず）へ戻され、次に管路４８を流れて廃棄されるモードにある。弁が対象の試料イオンピークを含む流れの部分を濃縮するために切り換えられるまで、流れは濃縮カラムを迂回する。
【００２５】
ループ２４が装填された後に、弁２２は注入位置に切り換えられる。この位置で、溶離溶液はポンプ２０によってループ２４を通してくみ上げられて、第１次元イオン分離のために試料を分析カラム２６内へ搬送する。
【００２６】
図で示したシステムは第１次元における抑制クロマトグラフィー用であり、カラム２６からの流出物はサプレッサ２８を通って流れ、ここで溶離液の電解質は抑制されて、従来のイオンクロマトグラフィーサプレッサのように、弱く解離された状態になる。このシステムはまた第１または第２次元における非抑制クロマトグラフィーにも適用できる。次にサプレッサ２８の試料流路の抑制流出物は、対象のイオン種を検出する検出器３０へ流れる。イオン電導度検出器または他の最適な検出器の場合、結果として、検出はイオンクロマトグラフとなる。任意の検出器３０による検出は、対象の部分を識別する機能を果たし、対象の部分を次の次元に分流させるために使用され得る。
【００２７】
試料をループ２４に装填する間に、弁３２は注入位置にあることが好ましく、濃縮カラム３４は検出器３０からの流出物の流れから迂回され、検出器３０からの流出物の流れは弁３２から流出し、サプレッサ２８に送られて、再生溶液となる。注入工程中、検出器３０からの抑制溶離液の流れは濃縮カラム３４を通して送られて、対象のイオンに集中させる。濃縮カラム３４から流出する流出物は、再生溶液としての機能を果たすためにサプレッサ２８に戻される。任意のガス除去デバイス（図示せず）（例えば、ＣＲＤマークでダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売され、かつ２００４年８月２３日提出の特許文献２に開示されている型）は、集中工程に先立って抑制溶離液の流れから二酸化炭素のようなガスを除去するために、セル３０と濃縮カラム３４との間に配置されてもよい。
【００２８】
弁３２が注入位置に切り換えられる場合に、第２次元ポンプ３６からの圧力を受けた溶離液は濃縮カラム３４を通して送られて、分離の第２段階が実行される第２分析（クロマトグラフィー）カラム３８へ流れる、流れる溶離溶液内で対象の種を溶離する。抑制イオンクロマトグラフィーの場合は、対象の分離イオンの流出物は溶離液中を溶離液が抑制されるサプレッサ４０へ流れ、対象のイオンは検出器３０と同じ型であってもよい検出セル４２によって検出される。この例では、サプレッサはサプレッサ２８と同じ型の膜サプレッサであってもよい。セル流出物はサプレッサ４２へ戻されて、再生流れとして再生流路内へ入り、管路５０へ送られて廃棄される。先行技術の任意のサプレッサもサプレッサ２８の代わりに使用され得る。
【００２９】
本発明の一態様では、試料イオンは、（試料イオンと同じ電荷の）マトリックスイオンとともに、第１次元で第１次元分離カラム２６に適している流量で分析される。例えば、一実施形態では、分離カラムは、４ｍｍの内径を有する標準内径クロマトグラフィーカラムである。しかしながら、他のサイズおよび形状のカラムを用いてもよい。例えば、カラム２６は毛細管カラム（例えば、内径０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍ）または他の直径、例えば０．０１ｍｍ〜１０ｍｍなどであってもよい。カラム２６および３８の実寸は変わり得る。しかしながら、本発明の一態様は、体積流量、流れに垂直な断面積、および／または第２カラムの第１カラムに対する体積の減少に関する。
【００３０】
第２次元では、第１次元で分離された検体は選択的に濃縮され、濃縮カラム３４内に保持される。カラム３４は、イオン交換粒子の充填層を含む、商標ＴＡＣ−ＬＰ１でダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売されているような従来型であってもよい。
【００３１】
イオン種濃縮カラムの機能はイオンを濃縮することである。一方、クロマトグラフィーカラムはイオン種を分解するように主として設計される。種を分解するプロセスにおいて、クロマトグラフィーカラムは試料ゾーンを希釈する。この点で、クロマトグラフィーカラムは、検体に集中させるのに役立つ濃縮カラムとは対照的な希釈装置である。作動中、濃縮カラムは一方向に対象のイオンに集中させ、対象のイオンはカラムから逆方向に溶離されて、著しく未分解の集中した試料スラグを確保する。次に未分解の試料ゾーンは、さらなる分離のためにクロマトグラフィーカラム内に分流される。溶離工程が濃縮工程に対して逆方向であることが好ましいので、濃縮器が対象の種を濃縮するために十分な容量を有している限り、濃縮カラムの体積は重要ではない。通常は、濃縮カラム容量は１ｕｅｑｖ／カラムから約３０ｕｅｑｖ／カラムまで変化する。試料イオンの濃度が高いほど、より高い容量の濃縮カラムを必要とする。濃縮カラムの背圧は、オートサンプラーのような試料供給デバイスの圧力要件の関数として最適化されてもよい。試料を感圧試料供給ポンプまたはオートサンプラーポンプから高流量で供給する場合に、より低い背圧の濃縮器が好ましい。
【００３２】
濃縮カラムは、クロマトグラフィーで使用されるような、任意のイオン分離物質であり得る媒質、例えば、従来のクロマトグラフィーカラムで使用されるイオン交換樹脂粒子の充填層、コアイオン交換樹脂粒子の外側のラテックス凝集イオン交換粒子、多孔性貫通流路を有するイオン交換物質のモノリスなどを含む。
【００３３】
対象の集中的な検体はポンプ３６からの溶離液によって濃縮カラム３４から溶離され、通常は分離カラム２６と同じ一般型である第２次元分離カラム３８を用いて分析される。
【００３４】
濃縮カラム３４は、第２次元で分析するために対象の試料イオンを予備濃縮する。カラムは、対象の種を濃縮し、および／またはマトリックスイオンと比較して対象のイオンに対してより高い検出感度を呈するために十分な能力を有する必要がある。洗浄工程を予備濃縮工程中に分析システムに組み込むことができ、さらなるマトリックスイオン除去を促進し、対象の検体の定量分析を可能にする。
【００３５】
一実施形態では、第２次元分離カラム３８は、分離媒質を保持する、第１カラムよりも小さい断面および／または体積の室を含む。円形寸法を有するカラムの場合は、より小さい断面積はより小さい内径を有するカラムを意味し、この内径もやはりカラム体積がより小さいことを意味する。類似カラム内径を有する第２カラムの場合は、カラムの長さが第１カラムよりも短いならば、体積をより小さくできる。特定の実施形態では、第２分離器は第１カラム３６と同じ線速度（Ｌ）（ｃｍ）／ｔ（分）で動作する。この実施形態は、濃度高感度検出器による、対象の種の検出の増進および対象のピークの感度の向上を可能にする。カラム断面が小さい場合に、第１カラムと同じ線速度で動作するために、第２カラムはより小さい流量で動作する必要がある。小さい流量は分離検体のより低い希釈を意味する。さらに、検体ピークは検出セルを通って小さい流量で伝わるので、ピーク応答は増大する。従って、より高い検出感度は、電導度または紫外線検出器のような濃度高感度検出器を用いて、より小さい流量を使用する場合に観察される。検体の質量が変わらないので、質量高感度検出器は最小の感度変化を示す。
【００３６】
一実施形態では、第２カラムを通る体積流量は第１カラムを通る流量の９０％以下であり、好ましくは８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、あるいはそれ以下である。
【００３７】
別の実施形態では、第２カラムの室は第１カラム室の９０％以下、好ましくは８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、あるいはそれ以下の体積を有する。本明細書で規定するように、この室は分離媒質を画定する室の一部である。充満している場合は、それらはほぼ同じであるが、室が部分的に充満している場合は、室体積は媒質と接触する室のその部分を含む。
【００３８】
さらに別の実施形態では、第２室の断面積は第１室の９０％以下、好ましくは８０％、７０％、６０％、５０％、４０％、あるいはそれ以下である。
【００３９】
本２次元方法の別の利点は、第１次元の注入体積が、第２次元分離のクロマトグラフィー性能に著しい影響を与えることなしに増大され得ることである。これは、第１次元がマトリックスを分流するために使用されるのに対して、第２次元はマトリックスイオンによる妨害なしに検体を選択的に濃縮し、分離するために使用されることに因る。
【００４０】
カラム２６および３８は、分離媒質の断面を画定する従来の円形断面を有することができる。しかしながら、他の幾何学的形状を用いることもあり得る。例えば、分離媒質は、流れに対して直角である比較的方形の室またはチャネルの形で画定されることもあり得る。
【００４１】
上述のように、本発明の一態様は、分離器２６と比較して、イオン交換媒質と分離器３８とを通る体積流量を減らすことである。これは、濃度高感度検出器を用いて、対象のイオン種の検出の増進および対象のピークの感度の向上を可能にする。この方法の利点は、第１次元の注入体積が、第２次元のクロマトグラフィー性能に著しい影響を与えることなしに増大され得ることである。
【００４２】
第１分離媒質と比較して第２分離媒質と同じ線速度（Ｌ）（ｃｍ）／ｔ（分）を達成する１つの方法は、減った流量を維持しながら、第１カラムに対して第２分離カラムの内部断面積および／または体積を減らすことである。分離媒質の断面および体積の近似として、流れに対して垂直であるカラムの断面、および媒質が配置されるカラムの内部の体積を使用してよい。横断断面積の減少による流量の減少を制御するために、第２カラムは、第１カラムの内部断面積の０．９倍以下、好ましくは０．８倍以下、そしてより好ましくは０．５倍以下の内部断面積を有することが好ましい。例えば、１ｍｌ／分の流量で動作する第１次元の４×２５０ｍｍのカラムの場合は、第２次元は２×２５０ｍｍのカラムを用いて０．２５ｍｌ／分で動作してもよい。この組み合わせは、第１次元と比較して第２次元に対して期待される４倍の感度増進をもたらすと同時に、線速度を維持する。このシステムは、マトリックス構成要素を最少にし、かつ改善された検出感度を対象のイオンに与える手段を提供する。
【００４３】
円筒形カラムの場合は、第１カラムの内径は約０．０１ｍｍ〜１０ｍｍレジーム、より好ましくは１ｍｍ〜９ｍｍレジーム、そして最も好ましくは２ｍｍ〜４ｍｍレジームであることが適切である。一実施形態では、第２次元は第１次元と同じ長さであるが、より小さい内径を有する。この方法では、第２次元の好ましい内径は０．０１ｍｍ〜９ｍｍ、より好ましくは０．０２５ｍｍ〜２ｍｍ、そして最も好ましくは０．５ｍｍ〜２ｍｍである。
【００４４】
上記の方法は第１および第２カラムを通る類似の線速度を想定する。しかしながら、２つのカラムの液体について別々のポンプを用いることによって、第２カラムの体積流量を、第１および第２カラムのそれぞれの次元を変えずに、第１カラムの体積流量に対して減らすことができる。さらに、関係のあるカラム次元および線流速のパラメータの変化の組み合わせが、検出の所望の増強および対象のピークの検出感度の向上を達成するために用いられるとよい。第１次元の流れを分割し、分割された流れを第２次元分離器に分流することもまた可能である。
【００４５】
第１次元分離カラム２６において、第２次元における分離に先立って分離され、除去され得る、検体イオンと同じ電荷の高イオン強度のマトリックスイオンの分離および除去を可能にするために、比較的高い容量の分離媒質を使用することが好ましい。例えば、４ｍｍの内径を有する分離カラムの場合は、適切な容量範囲は、１〜１，０００μｅｑｖ／カラム、好ましくは１００〜４００μｅｑｖ／カラム、そして最も好ましくは約１５０〜３５０μｅｑｖ／カラムである。この容量は、さもなければ対象の検体イオンの分析を妨げることもあり得る、マトリックスイオンの予想濃度に関係する。この容量は高容量分離媒質を用いることによって、またはカラムの体積を調整することによって、またはその両方によって調整され得る。
【００４６】
対象の検体をマトリックスイオンに対して優先的に保持するカラム化学反応を使用することが好ましい。例えば、過塩素酸塩分析を実行している間に、分離のために、この段階はマトリックスイオンに対して過塩素酸塩のより高い選択性を示すので、ダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のＡＳ１６カラムが使用される。マトリックスイオン濃度がカラム容量を超える場合は、マトリックスイオンを減らす試料前処理を使用してもよい。予備濃縮カラムに留意すると、対象の種を濃縮し、および／または対象の検体に対してより高い選択性を示すために十分な容量を有する必要がある。任意の追加洗浄工程は濃縮工程に組み込まれて、マトリックスイオンのさらなる除去を促進し、対象の検体を保持し、かつ定量分析を容易にすることができる。
【００４７】
第１次元（図示せず）の別の実施形態では、大きいループが第２次元への移行中に濃縮カラム３４の代わりに用いられる。大きいループは対象のイオンの第２次元への選択的移送を容易にする。ループは対象の試料ゾーンを保持し、これを第２次元へ移送するだろう。この実施形態では、例えばループ２４と同じ型の試料ループが濃縮カラム３４の代わりに用いられるとよい。
【００４８】
任意に、カラムが、対象のイオン種を濃縮し、および／または対象の検体に対してマトリックスイオンよりも高い選択性を示すために、十分な容量を有する限り、（例えば、濃縮器３４と同じ型の）予備濃縮カラム（図示せず）が、試料注入ループの代わりに、かつ第１次元でカラム２６より前に使用されてもよい。任意の追加洗浄工程は予備濃縮工程に組み込まれて、マトリックスイオンのさらなる除去を促進し、対象のイオンを保持しながら、かつ定量分析を容易にすることができる。
【００４９】
上述のように、弁３２は第１次元と第２次元との間に配置される。さまざまな工程が２つの次元の各々で分離して用いられるので、第１および第２次元は必ずしも流体連通しているとは限らない。しかしながら、本明細書で用いられるように、２つのカラム間の弁の配置は、分析サイクル時に弁３２は、試料が、好ましくは、同様に２つの次元の間に配置される濃縮器デバイスの使用によって第１次元から第２次元へ流れる設定を有することを意味する。
【００５０】
第１次元への試料注入を可能にし、体積部分を第１次元分離流から切り取ることを可能にし、そして第２次元への移送を可能にするだろう、標準クロマトグラフィー弁を含む多種多様の弁は、本発明に適しているだろう。好ましい弁は、ダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売されているような６および１０接続口構成を含む。弁の液体接触部分はＰＥＥＫ製であることが好ましい。
【００５１】
好ましい実施形態では、弁３２によって制御される濃縮カラム３４は第１次元と第２次元との間に配置される。試料は第１次元に装填され、切り取られた体積は第２次元へ移送される。本明細書で用いられるように、用語「切り取られた体積」は、第１次元のカラム２６から濃縮カラム３４へ、最終的にさらなる分析のために第２次元へ分流される体積を意味する。好ましい切り取られた体積は所定の適用流量に対する時間に関して表わされてもよい。切り取られた体積は、０．０１〜２０分間、またはより好ましくは０．２〜５分間、そして最も好ましくは約２〜４分間変化することが適切である。切り取られる体積は所定の標的検体に対して選ばれ、濃度が変化するマトリックスイオンの存在下で検体に対して最適化される。より大きく切り取られた体積はマトリックスイオンのより大きい部分を第２次元へ分流させることがあるので、より小さい切り取られた体積を使用することが好ましい。切り取られた体積は、マトリックスイオンの最高濃度の存在および非存在下で標準を実施することによって導き出され、カット時間ウインドウを最適化して、対象のピークに対する最大ピーク応答回復を達成することができる。
【００５２】
抑制イオンクロマトグラフィーの場合は、サプレッサ４０は第２次元で使用される。示すように、サプレッサ４０は、検出器４２からの流出物がサプレッサの再生流路において再生溶液として使用される、サプレッサ２８と同じ膜サプレッサ型であってもよい。サプレッサ４０は濃縮カラム３４に適応するために背圧制限によって制約されない。
【００５３】
２つ以上の切り取られた体積部分は分析のために第２次元へ、ときには別の次元へ分流され得る。適切なバルビング仕組みを用いることによって、濃縮カラムは、マトリックスイオンを分流して廃棄しながら、対象のすべてのピークを選択的に捕捉するために使用されることもあり得る。第２弁と、第２カラムのそれに同様に縮小された次元を有する第３分離カラムとを使用し、かつ第３サプレッサおよび検出器を使用することによって、第３次元を使用することも可能である。３つ以上の次元における分析の場合は、第３以上の次元におけるカラムは第１次元よりも小さい体積流量を有することが好ましく、第１次元と同じ線流速で動作することが好ましい。
【００５４】
イオンクロマトグラフィー接続のために用いる導管はカラムの寸法によって決まる。例えば、０．０１インチ内径の管は通常４〜９ｍｍカラム用途に使用される。同様に、０．００５インチ管は３ｍｍカラムに使用され、０．００３インチ内径の管は１ｍｍ内径カラムに使用される。大きい口径の管がより大きいバンド分散を生じ得るので、小さい内径の管は小さい内径のカラムに好ましい。より高いバンド分散は期待感度利得を弱めることがあり、従って第２カラム寸法および流量を縮小する場合に接続管の寸法を縮小することが好ましい。
【００５５】
上述のように、導管および他のクロマトグラフィー構成要素が、特定の分離のために遅延体積を最小にするために比例して縮小される限り、２つのカラムを同じ線流速で動作させることが好ましい。同じ線流速の使用は、対象の種のより低い希釈および濃度高感度検出器からのより高い応答に因って、より高い感度を与えるという利点を有する。
【００５６】
本明細書でＦと表わす、第１次元の流量と第２次元のそれとの間の好ましい動作流量比は広い範囲を有し、例えば１〜２００，０００を超えることもあり得る。感度増進はＦ比に大体比例する。優れた感度増進は、最小量のマトリックスイオンを有する対象の種を第１次元から第２次元へ集合的に分流させることによって、マトリックスイオンまたはマトリックスイオン効果を排除するか、または最小にすることにより、対象の種について実現され得る。切り取られた体積を所定の適用に対して最適化することによって、優れた回復を実現することもあり得る。例えば、第１次元カラムが１ｍｌ／分で動作する４ｍｍ内径カラムであり、第２次元が０．０５ｍｌ／分で動作する１ｍｍ内径カラムである場合は、感度増進は２０倍のオーダーであろうし、動作流量比によって規定される。この感度レベルはマトリックスイオンの存在下で極く微量の成分の検出を可能にする。
【００５７】
マトリックスイオンの濃度は試料源に依存して広い範囲にわたって変化し得る。従って、マトリックスイオンは検体濃度の最低５から１０倍、最高１０12倍までの濃度を有してもよい。例えば、ある井戸水の試料では、マトリックスイオンを検体イオンのレベル×１０6の濃度で有していることがある。
【００５８】
検出器３０および４２は任意の従来の型であってもよい。例えば、感度増進は、電導度、アンペロメトリー紫外線、蛍光、スペクトロメトリー、または他の種類の検出器のような、濃度高感度検出器について観測され得る。ポストカラム誘導体化が第２次元分離後に対象の検体に実行されて、対象の検体の検出を容易にすることができる。
【００５９】
別の実施形態では（図示せず）、第１次元からの対象の切り取られた体積は図２に示すように直接第２次元に分流される。この実施形態では、濃縮カラムは使用されず、弁３２が切り取られた体積を第２分離カラム３８内に分流するために使用される。試料は前のように装填され、カラム２６で分離される。分流弁３２の装填段階中、対象の切り取られた体積または部分は第２次元カラム３８内に分流され、この間にポンプ３６からの流れは再生流としてサプレッサ２８内に分流される。分流弁３２の注入段階で、ポンプ３６からの流れはカラム３８へ向け直され、分離はマトリックスイオンによる妨害無しに前のように達成される。図示した実施形態のように、第２次元は第１次元よりも小さい体積流量を有し、同じ線流速で動作することが好ましく、そして本発明によりこの設定は感度の増強をもたらす。この実施形態では、サプレッサが第１次元で使用される場合に、それは第２次元からの背圧を処理できなければならない。サプレッサは第１または第２次元で除外され得る。
【００６０】
図３に示す別の実施形態では、本発明は、単一ポンプおよび第１次元と第２次元との間で切り換わるカラム切り換え弁とから成る単一システムを用いて実施されることもあり得る。この設定はただ１つのポンプ２０を使用する。ポンプからの流れは、弁位置を切り換えることによって、切り換え弁６０を経由して第１次元カラム２６または第２次元カラム３８へ向けられ得る。この設定では、試料は上に説明したように弁２２を用いて注入され、分離はカラム２６で達成される。対象の切り取られた体積はカラム３８内へ分流される。次にカラム３８内に保持される試料は、第１次元分離よりも小さい体積流量でポンプ２０を作動することによって分析され、同じ線流速で動作することが好ましい。本発明のこの設定は対象のピークの検出感度の増進をもたらす。上記のことは、システムを手動でリプランブし、流れを２つの次元の間に向けることによって実施されることもあり得ることに留意する必要がある。
【００６１】
別の実施形態では、炭酸塩または重炭酸塩溶離液が使用される場合は、切り取られた体積中の抑制溶離液によって生じる残留背景は濃縮工程に先立って除去されてもよい。抑制後の残留炭酸は弱く解離され、対象の種を濃縮カラムから溶離させることができる。二酸化炭素の除去は、商標ＣＲＤでダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売されているようなガス透過性膜を含む、デバイスによって達成されてもよい。
【００６２】
炭酸は弱く解離されて重炭酸塩陰イオンとなり、予備濃縮中に高濃度で溶離液として作用して、対象の検体の回復低下を生じ得る。ＣＲＤデバイスを濃縮カラムの前に配置することによって、切り取られた体積からのＣＯ２の除去が達成され、これによって検体は大部分が水である背景で濃縮される。水酸化物溶離液を用いる他の応用では、大きいレベルのＣＯ２の存在は予備濃縮工程または第２次元分離工程を妨げることがある。これらの状態の下でＣＲＤ様デバイスを必要とすることがある。本実施形態のＣＲＤ様デバイスはアンモニアのような他の揮発性種を除去するのにも有用であろう。
【００６３】
図４を参照すると、特許文献３に示され、かつダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）によって販売されている型のような、溶離液生成モジュール５６および５８（図示せず）を用いる、本発明の２次元発明の別の実施形態が示されている。同じ部品は図１および４の実施形態について同じ数字で表わされる。ポンプ２０および３６は水、好ましくは脱イオン水をポンプで注入するために使用され、溶離液生成モジュール５６および５８を通して、溶離液生成カートリッジ（図示せず）と、溶離液を精製するために連続再生トラップカラム（商標ＣＲＴＣで販売）とを含む。モジュール５６および５８からの精製溶離液は、爆鳴気を除去するために、上述の型のようなガス抜きモジュール（図示せず）を通して送られるとよい。溶離液は溶離液生成カートリッジ５６を出て、図２に示すように、注入弁２２および３２それぞれを通して送られる。サプレッサ４０からのサプレッサ廃棄物が溶離液生成モジュール５８に戻されて、ガス除去デバイスおよび溶離液生成脱ガスジュール（図示せず）を通って流れる再生流に給水することを除いて、配管および個別構成要素の説明の残りは図１に関して述べたものと同様である。次に廃棄物の流れは管路４８および５０を通して送られて廃棄される。
【００６４】
濃縮カラムが用いられる図１および４の好ましい実施形態の動作において、対象の検体は第１次元から濃縮カラム３２内へ分流される。第２次元カラムはより小さい体積を有し、第１次元カラムと同じ線流速で動作することが好ましい。
【００６５】
図１および４のシステムはリサイクル動作モードを示す。しかしながら、必要に応じて、外部源からの水がサプレッサおよびガス除去デバイスの再生流として使用される、外部水動作モードが使用されてもよい。
【００６６】
次の例は本発明の細部を示すさまざまな制限の無い例を示す。
【００６７】
例１： この例はマトリックスイオンの存在下の臭素酸塩分析用の先行技術の方法の制約を示す。ダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からの市販のイオン・クロマトグラフィー・システムＩＣＳ３０００がこの作業に使用された。第１次元カラムは、下記の概略のように３０ＣにおけるＫＯＨ傾度を用いて動作する４ｍｍＡＧ１９／ＡＳ１９カラムであった。
【表１】
【表２】
【００６８】
４ｍｍＡＳＲＳウルトラ（Ｕｌｔｒａ）ＩＩサプレッサがこの作業で使用され、１１３ｍＡの定電流を用いて動作した。５００ｕＬ注入ループがこの作業で使用された。マトリックス濃度（ＮａＣｌおよびＮａ２ＳＯ４）の臭素酸塩ピ−クに与える影響が第１次元設定を用いて調査された。図５は、いろいろなマトリックス試料を用いて生成されるクロマトグラムのオーバーレイを示す。符号１がついているピ−クは臭素酸塩の５ｐｐｂ試料である。マトリックス濃度が０から２５０ｐｐｍへ増大したとき、臭素酸塩ピ−クはより広くなり、ピ−クを取り込むことが困難であったことは明らかである。
【００６９】
図６は、例１のリストに載っている条件を用いたダイオネクス社（Ｄｉｏｎｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）による７陰イオン標準Ｐ／Ｎ５６９３３の１０００倍希釈を加えた５ｐｐｂ臭素酸塩の例を示し、差し込み図Ｂは追加のマトリックスイオンが加えられない場合であり、差し込み図Ａは２５０ｐｐｍの塩化物（ピ−ク２）および硫酸塩（ピ−ク３）イオンが加えられた場合である。この結果は、マトリックス濃度が増大したとき、臭素酸塩を取り込み、定量することが困難になることをもう一度示している。
【００７０】
例２： この例では、臭素酸塩試料は本発明により分析された。第１次元分離条件は例１に概略を述べたものに類似していた。
【００７１】
切り取られた体積は、約７．５〜９．５分（２ｍｌ）、第１次元からＴＡＣ−ＵＬＰ１濃縮カラム内へ分流され、保持されたイオンは、下記の概略のように３０ＣにおけるＫＯＨ傾度を用いて０．２５ｍｌ／分で動作する２ｍｍＡＧ１９およびＡＳ１９カラムを用いて第２次元で分析された。
【表３】
【００７２】
２ｍｍＡＳＲＳウルトラ（Ｕｌｔｒａ）ＩＩサプレッサが２９ｍＡで使用された。図６と同じ臭素酸塩試料（５ｐｐｂの臭素酸塩）がこの作業で使用された。この結果はマトリックスイオンの存在下で臭素酸塩の優れた回復を示し、図７に示すようにピークの形状に影響を与えなかった（差し込み図Ａは追加マトリックスイオンが存在する場合であり、差し込み図Ｂは脱イオン水の場合である）。
【００７３】
例３： 次の表は、第１次元の試薬水中の５ｐｐｂ臭素酸塩のピーク応答を本発明の第２次元方法と比較している。
【表４】
【００７４】
上の例の感度は理論によって予想されるように大体４倍増大し、第２次元に対する第１次元の流量の比Ｆに比例したことに留意する必要がある。
【００７５】
例４： マトリックス濃度の臭素酸塩回復に与える影響が、本発明により例２のリストに載っている条件を用いてこの例で調査された。
【００７６】
さまざまなマトリックス濃度（０ｐｐｍ〜２５０ｐｐｍの塩化物および硫酸塩）に対する５ｐｐｂの臭素酸塩イオンの回復が以下に示される。
【表５】
【００７７】
本発明の方法がさまざまなマトリックス濃度の下で優れた回復を生じることは、上の結果から明らかである。一貫した感度増強が上記試料について観測される。
【００７８】
例５： この例では、マトリックスイオンの非存在下と、１０００ｐｐｍの塩化物、重炭酸塩、および硫酸塩イオンから成るマトリックスイオンの存在下との５ｐｐｂの過塩素酸塩の第１次元分析が、大きいループ（４ｍｌ注入）ならびにＡＧ２０およびＡＳ２０化学を用いて行われた。溶離液は１ｍｌ／分の３５ｍＨ ＫＯＨであった。ＡＳＲＳウルトラ（Ｕｌｔｒａ）ＩＩ ４ｍｍサプレッサが８７ｍＡの設定電流でここに使用された。この結果（図８）は、大きい試料体積の直接注入を用いたマトリックスの存在下で過塩素酸塩の弱い回復およびピーク形状（差し込み図Ａの符号１が付いているピーク）を示した。差し込み図Ｂは、マトリックスイオンを加えずに分析した場合の過塩素酸塩ピーク（符号１が付いているピーク）を示す。
【００７９】
例６： この例では、５ｐｐｂ過塩素酸塩の本発明による２次元分析が例５の試料を用いて示される。第１次元条件は例５で述べたものと類似していた。１９〜２４分（５ｍｌ）切り取られた体積は、本発明によりＴＡＣ−ＵＬＰ１濃縮カラム内へ分流され、続いて第２次元で分析された。第２次元分析は、６０ｍＨ ＫＯＨから成る溶離液を用いる０．２５ｍｌ／分で動作する２ｍｍＡＧ２０／ＡＳ２０カラムを用いて行われた。ＡＳＲＳウルトラ（Ｕｌｔｒａ）ＩＩ ２ｍｍサプレッサが第２次元で使用され、３８ｍＡの設定電流で動作した。図９に示すようにこの結果は、マトリックスイオンの存在下の過塩素酸塩の優れた回復（差し込み図Ａの符号１が付いているピーク）を示した。過塩素酸塩応答はマトリックス有り（差し込み図Ａ）と無し（差し込み図Ｂ）でおおよそ類似していた。ピーク形状もまた図９に示すように維持された。これらの結果は過塩素酸塩分析用の本方法の優れた有用性を示す。
【００８０】
例７： 次の表は、第１次元の試薬水中の５ｐｐｂ過塩素酸塩のピーク応答を本発明の第２次元方法と比較している。
【表６】
【００８１】
上の結果は第１次元方法に対する本発明の感度の向上を明示している。
【００８２】
例８： 次の表は、さまざまなマトリックス（塩化物、硫酸塩、および重炭酸塩）濃度での５ｐｐｂの過塩素酸塩の回復を示す。ピーク応答の優れた回復が本発明によって観察される。この回復レベルは大きいループ状態下の第１次元方法では可能ではない。これらの結果はまた本発明による一貫した感度の向上を明示している。本方法によりさらに、第２次元のピーク応答に影響を与えずに大きい体積を第１次元に注入することが可能である。
【表７】
【００８３】
例９： この例は、臭素酸塩を分析する本方法を用いた、０ｐｐｍ〜２００ｐｐｍのさまざまなマトリックス濃度（塩化物および硫酸塩）下の５ｐｐｂの臭素酸塩の分析を示す。９ｍＭ炭酸ナトリウム溶離液を用いるＡＳ９ＨＣカラムが、４ｍｍＡＡＥＳサプレッサおよび電導度検出とともにこの作業で使用された。臭素酸塩（符号１が付いているピーク）ピーク幅が、マトリックス濃度の増大とともに、ピーク回復が悪化するまで増大することは、図１０に示す結果から明らかである。この例は電導度検出を示すけれども、マトリックスイオンの存在が、ポストカラム誘導体化および紫外線検出を用いるピーク形状に影響を与えるだろうことは明らかである。
【表８】
【００８４】
例１０： この例では、臭素酸塩ピークを含む４．３〜６．８分（２．５ｍｌ）切り取られた体積は濃縮カラムで濃縮され、０．２５ｍｌ／分の流量で動作する２ｍｍＡＳ９ＨＣカラムを用いて分析された。炭酸の存在は図１１に示すように分析を妨害し、臭素酸塩ピークは、追加マトリックス（１００ｐｐｍの塩化物および硫酸塩）イオン有り（差し込み図Ａ）および無し（差し込み図Ｂ）の試料について、これらの条件の下で検出されないことが明らかである。ＣＲＤデバイスが本発明により第１次元のサプレッサと濃縮カラムとの間に装着される場合に、かなりの量のＣＯ２が切り取られた体積から除去されて、図１２に示すように臭素酸塩の回復の改善をもたらす（差し込み図Ａはマトリックスイオン有りの場合であり、差し込み図Ｂはマトリックスイオン無しの場合である）。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明によるシステムの概略図である。
【図２】本発明によるシステムの概略図である
【図３】本発明によるシステムの概略図である。
【図４】本発明によるシステムの概略図である。
【図５】先行技術の方法を用いるクロマトグラムを示す。
【図６】先行技術の方法を用いるクロマトグラムを示す。
【図７】本発明の使用を示すクロマトグラムである。
【図８】先行技術の方法を用いるクロマトグラムを示す。
【図９】本発明の使用を示すクロマトグラムである。
【図１０】先行技術の方法を用いるクロマトグラムを示す。
【図１１】本発明の使用を示すクロマトグラムである。
【図１２】本発明の使用を示すクロマトグラムである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオンクロマトグラフィー装置であって、
（ａ）液体試料の流れの中の１つの正または負の電荷のイオン種を分離する第１分離媒質を含有する第１流入室を画定する第１筐体と、
（ｂ）液体試料の流れの中のイオン種を分離する前記第１分離媒質と同じ電荷の第２分離媒質を含有する第２流入室を画定する第２筐体であって、前記第２室は前記第１室の体積の０．９倍以下の体積を有する第２筐体と、
（ｃ）さらなる分析のためにイオン種を第１室から第２室へ選択的に移送することを可能にするように構成される、前記第１室と前記第２室との間に配置される第１バルビングと、
を備える前記装置。
【請求項２】
（ｄ）前記第１室の下流であるが、前記第２室の上流にある第１流入室と流体連通する第１サプレッサをさらに備える請求項１記載の装置。
【請求項３】
（ｅ）前記第１サプレッサの下流であるが、前記第２室の上流に配置される第１検出器をさらに備える請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記第１サプレッサが、前記第１室と流体連通する液体試料流路を第１再生流路から分離する膜を備える膜サプレッサであり、前記装置が、
（ｆ）前記第１検出器と前記第１再生流路との間の第１流体管
をさらに備える請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記第２流入室の下流にあり、それと流体連通する第２検出器をさらに備える請求項３記載の装置。
【請求項６】
（ｆ）前記第２室と前記第２検出器との間に配置される第２サプレッサ
をさらに備える請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記第２サプレッサが、前記第２室と流体連通する液体試料流路を第２再生流路から分離する膜を備える膜サプレッサであり、前記装置が、
（ｆ）前記第２検出器と前記第２再生流路との間の流体管
をさらに備える請求項６記載の装置。
【請求項８】
（ｄ）前記弁に配置され、それと流体連通する流入イオン種濃縮器
をさらに備える請求項１記載の装置。
【請求項９】
（ｅ）前記第１流入室と前記濃縮カラムとの間に配置されるガス除去デバイス
をさらに備える請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記バルビングが、前記第１室からの液体流が前記濃縮器と流体連通する第１位置と、前記第１室からの液体流が前記濃縮器を迂回する第２位置とを有する請求項８記載の装置。
【請求項１１】
前記第１室を通して液体をくみ上げる第１ポンプを前記第１室の上流にさらに備える請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記第２室を通して液体をくみ上げる第２ポンプを前記第１室の下流であるが、前記第２室の上流にさらに備える請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
（ｄ）前記第１室の上流側と流体連通する電解溶離液生成器
をさらに備える請求項１記載の装置。
【請求項１４】
イオンクロマトグラフィー装置であって、
（ａ）液体試料の流れの中の１つの正または負の電荷のイオン種を分離する第１分離媒質を含有する第１流入室を画定する第１筐体と、
（ｂ）液体試料の流れの中のイオン種を分離する前記第１分離媒質と同じ電荷の第２分離媒質を含有する第２流入室を画定する第２筐体であって、前記第２流入室は前記第１流入室の断面積の０．９倍以下の流れに垂直な断面積を有する第２筐体と、
（ｃ）さらなる分析のためにイオン種を第１室から第２室へ選択的に移送することを可能にするように構成される、前記第１室と前記第２室との間に配置される第１バルビングと、
を備える前記装置。
【請求項１５】
イオンクロマトグラフィー方法であって、
（ａ）１つの正または負の電荷のイオン種を含有する溶離液含有液体試料流を第１流入室内の第１分離媒質を通して流して、前記イオン種を分離する工程と、
（ｂ）前記第１分離媒質、および第２流入室内の前記第１分離媒質同じ正または負の電荷の第２分離媒質からの前記分離イオン種の選択された部分とともに溶離液を流して、前記イオン種をさらに分離する工程であって、前記第２分離媒質を通る体積流量が前記第１分離媒質を通る体積流量の０．９倍以下である工程と、
（ｃ）第１流入検出器で、前記第２分離媒質から出る水性液体中の別の分離イオン種を検出する工程と、
を含む前記方法。
【請求項１６】
（ｄ）前記第１室から出た後、前記第２室に流入する前に、前記液体試料の流れの中の溶離液の電導度を抑制する工程
をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記抑制が、前記液体試料の流れと連通する液体試料流路と再生流路を分離する選択透過性膜を備える膜サプレッサで実行される請求項１６記載の方法であって、
（ｅ）前記第１分離室から出る前記試料の流れの中のイオン種を、前記第２室に流入する前に第２流入検出器で検出する工程と、
（ｆ）前記第２検出器を出る前記液体試料の流れの少なくとも一部を前記再生流路を通して流す工程と、
をさらに含む前記方法。
【請求項１８】
（ｄ）前記試料の流れを濃縮器内のイオン種濃縮媒質を通して流すことによって、前記第１分離室から出る前記試料の流れの中の前記イオン種を、前記第２室に流入する前に濃縮する工程
をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
（ｅ）工程（ｄ）中に、前記濃縮媒質から出る水性溶液を、前記液体試料の流れと連通する液体試料流路と再生流路を分離する選択透過性膜を備える膜サプレッサ内の再生流路へ流す工程
をさらに含む請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
（ｄ）前記第２室から出る前記試料の流れの中の溶離液の電導度を抑制する工程
をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
前記抑制が、前記第２室から出る前記液体試料の流れと連通する液体試料流路と再生流路を分離する選択透過性膜を備える膜サプレッサで実行される請求項２０記載の方法であって、
（ｅ）前記第２室から出る前記液体試料の流れの少なくとも一部を前記再生流路を通して流す工程
をさらに含む前記方法。
【請求項２２】
前記第２流入室が前記第１流入室の体積の０．９倍以下の体積を有する請求項１５記載の方法。
【請求項２３】
流れに垂直な前記第２流入室の断面積が前記第１流入室の断面積の０．９倍以下である請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
前記溶離液が二酸化炭素ガスを含む請求項１８記載の方法であって、
（ｅ）二酸化炭素ガスを前記試料の流れから前記濃縮カラムの下流で除去する工程
をさらに含む前記方法。
【請求項１】
イオンクロマトグラフィー装置であって、
（ａ）液体試料の流れの中の１つの正または負の電荷のイオン種を分離する第１分離媒質を含有する第１流入室を画定する第１筐体と、
（ｂ）液体試料の流れの中のイオン種を分離する前記第１分離媒質と同じ電荷の第２分離媒質を含有する第２流入室を画定する第２筐体であって、前記第２室は前記第１室の体積の０．９倍以下の体積を有する第２筐体と、
（ｃ）さらなる分析のためにイオン種を第１室から第２室へ選択的に移送することを可能にするように構成される、前記第１室と前記第２室との間に配置される第１バルビングと、
を備える前記装置。
【請求項２】
（ｄ）前記第１室の下流であるが、前記第２室の上流にある第１流入室と流体連通する第１サプレッサをさらに備える請求項１記載の装置。
【請求項３】
（ｅ）前記第１サプレッサの下流であるが、前記第２室の上流に配置される第１検出器をさらに備える請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記第１サプレッサが、前記第１室と流体連通する液体試料流路を第１再生流路から分離する膜を備える膜サプレッサであり、前記装置が、
（ｆ）前記第１検出器と前記第１再生流路との間の第１流体管
をさらに備える請求項３記載の装置。
【請求項５】
前記第２流入室の下流にあり、それと流体連通する第２検出器をさらに備える請求項３記載の装置。
【請求項６】
（ｆ）前記第２室と前記第２検出器との間に配置される第２サプレッサ
をさらに備える請求項５記載の装置。
【請求項７】
前記第２サプレッサが、前記第２室と流体連通する液体試料流路を第２再生流路から分離する膜を備える膜サプレッサであり、前記装置が、
（ｆ）前記第２検出器と前記第２再生流路との間の流体管
をさらに備える請求項６記載の装置。
【請求項８】
（ｄ）前記弁に配置され、それと流体連通する流入イオン種濃縮器
をさらに備える請求項１記載の装置。
【請求項９】
（ｅ）前記第１流入室と前記濃縮カラムとの間に配置されるガス除去デバイス
をさらに備える請求項８記載の装置。
【請求項１０】
前記バルビングが、前記第１室からの液体流が前記濃縮器と流体連通する第１位置と、前記第１室からの液体流が前記濃縮器を迂回する第２位置とを有する請求項８記載の装置。
【請求項１１】
前記第１室を通して液体をくみ上げる第１ポンプを前記第１室の上流にさらに備える請求項１記載の装置。
【請求項１２】
前記第２室を通して液体をくみ上げる第２ポンプを前記第１室の下流であるが、前記第２室の上流にさらに備える請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
（ｄ）前記第１室の上流側と流体連通する電解溶離液生成器
をさらに備える請求項１記載の装置。
【請求項１４】
イオンクロマトグラフィー装置であって、
（ａ）液体試料の流れの中の１つの正または負の電荷のイオン種を分離する第１分離媒質を含有する第１流入室を画定する第１筐体と、
（ｂ）液体試料の流れの中のイオン種を分離する前記第１分離媒質と同じ電荷の第２分離媒質を含有する第２流入室を画定する第２筐体であって、前記第２流入室は前記第１流入室の断面積の０．９倍以下の流れに垂直な断面積を有する第２筐体と、
（ｃ）さらなる分析のためにイオン種を第１室から第２室へ選択的に移送することを可能にするように構成される、前記第１室と前記第２室との間に配置される第１バルビングと、
を備える前記装置。
【請求項１５】
イオンクロマトグラフィー方法であって、
（ａ）１つの正または負の電荷のイオン種を含有する溶離液含有液体試料流を第１流入室内の第１分離媒質を通して流して、前記イオン種を分離する工程と、
（ｂ）前記第１分離媒質、および第２流入室内の前記第１分離媒質同じ正または負の電荷の第２分離媒質からの前記分離イオン種の選択された部分とともに溶離液を流して、前記イオン種をさらに分離する工程であって、前記第２分離媒質を通る体積流量が前記第１分離媒質を通る体積流量の０．９倍以下である工程と、
（ｃ）第１流入検出器で、前記第２分離媒質から出る水性液体中の別の分離イオン種を検出する工程と、
を含む前記方法。
【請求項１６】
（ｄ）前記第１室から出た後、前記第２室に流入する前に、前記液体試料の流れの中の溶離液の電導度を抑制する工程
をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
前記抑制が、前記液体試料の流れと連通する液体試料流路と再生流路を分離する選択透過性膜を備える膜サプレッサで実行される請求項１６記載の方法であって、
（ｅ）前記第１分離室から出る前記試料の流れの中のイオン種を、前記第２室に流入する前に第２流入検出器で検出する工程と、
（ｆ）前記第２検出器を出る前記液体試料の流れの少なくとも一部を前記再生流路を通して流す工程と、
をさらに含む前記方法。
【請求項１８】
（ｄ）前記試料の流れを濃縮器内のイオン種濃縮媒質を通して流すことによって、前記第１分離室から出る前記試料の流れの中の前記イオン種を、前記第２室に流入する前に濃縮する工程
をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項１９】
（ｅ）工程（ｄ）中に、前記濃縮媒質から出る水性溶液を、前記液体試料の流れと連通する液体試料流路と再生流路を分離する選択透過性膜を備える膜サプレッサ内の再生流路へ流す工程
をさらに含む請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
（ｄ）前記第２室から出る前記試料の流れの中の溶離液の電導度を抑制する工程
をさらに含む請求項１５記載の方法。
【請求項２１】
前記抑制が、前記第２室から出る前記液体試料の流れと連通する液体試料流路と再生流路を分離する選択透過性膜を備える膜サプレッサで実行される請求項２０記載の方法であって、
（ｅ）前記第２室から出る前記液体試料の流れの少なくとも一部を前記再生流路を通して流す工程
をさらに含む前記方法。
【請求項２２】
前記第２流入室が前記第１流入室の体積の０．９倍以下の体積を有する請求項１５記載の方法。
【請求項２３】
流れに垂直な前記第２流入室の断面積が前記第１流入室の断面積の０．９倍以下である請求項１５記載の方法。
【請求項２４】
前記溶離液が二酸化炭素ガスを含む請求項１８記載の方法であって、
（ｅ）二酸化炭素ガスを前記試料の流れから前記濃縮カラムの下流で除去する工程
をさらに含む前記方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公表番号】特表２００９−５０９１３８（Ｐ２００９−５０９１３８Ａ）
【公表日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５３１２４２（Ｐ２００８−５３１２４２）
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３５４３８
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０３５３２４
【国際公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（５９１０２５３５８）ダイオネックス コーポレイション (38)
【公表日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１２日（２００６．９．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００６／０３５４３８
【国際公開番号】ＷＯ２００７／０３５３２４
【国際公開日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（５９１０２５３５８）ダイオネックス コーポレイション (38)
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