校准色谱系统以及分析样品的自动化方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]色谱法是用于分子的化学分析和分离的一种广泛使用的分析技术。色谱法涉及从存在于样品中的基质组分中分离一种或多种分析物物种。这些分析物和基质组分具有与固定相的亲和力。在离子交换色谱法中，该固定相包括将以不同亲和力水平理想地结合这些带电分析物的离子部分。使洗脱液渗透穿过该固定相并且与分析物和任何基质组分竞争结合这些离子部分。该洗脱液是一个用于描述被栗入到色谱柱中的液体溶液或缓冲溶液的术语。在此竞争过程中，这些分析物和任何基质组分将通过随着时间变化而从该固定相上洗脱出来彼此分离并且然后随后在检测器上进行检测。一些典型检测器的实例是电导率检测器、UV-VIS分光光度计以及质谱仪。
[0002]色谱法典型地要求校准过程以便同时识别感兴趣的分析物和定量分析物的量。标准溶液经常作为校准过程的一部分用于确定样品溶液的色谱峰的化学身份。该标准溶液可以具有一种或多种类型的分析物，其中每一种处于已知的预定的浓度。该标准溶液的色谱图将提供该标准溶液中的分析物的保留时间、峰高、以及峰面积。可以将用该标准溶液获得的此类信息与样品溶液的色谱图进行比较以便确定该样品溶液中的组分的化学身份和浓度。例如，可以使该标准溶液的峰保留时间与该样品溶液的峰保留时间相关联以便确定该样品色谱图的峰的化学身份。这些标准组分的化学身份通过注射标准物的单独的纯组分核实并且这些身份通过这些峰保留时间建立。
[0003]关于定量，可以人工地制备标准溶液的若干稀释物并且对其进行色谱分析。应注意当人工地制备稀释的标准溶液时用户误差可能是显著的。从这些稀释的标准物测得的峰面积或峰高然后可以用于计算在该标准溶液中的每种分析物的校准斜率和截距。可以色谱分析含有一种或多种分析物的样品以便测量对应于分析物的一个或多个峰面积。这些峰面积可以用于基于对应的校准斜率和截距定量分析物浓度。申请人相信校准和样品分析方法存在若干问题，这些问题在于该方法在以下方面需要是更自动化的:分析物识别、以减少的用户输入稀释标准溶液用于校准、确定适当的校准浓度范围、以及自动化的样品浓度计算。
【发明内容】
[0004]在校准色谱系统的第一方法实施例中，它包括基于第一预定的校准物比率的自动识别步骤和基于峰保留时间、以及第一和第二分析物时间间隔的另一个自动识别步骤。此第一种方法非常适用于校准强解离的、弱解离的、以及其组合的分析物离子。
[0005]该第一种方法包括通过混合标准物质和稀释剂形成第一稀释的标准溶液。该第一稀释的标准溶液包括具有第一稀释的校准物浓度的第一分析物、以及具有第二稀释的校准物浓度的第二分析物，其中该第一稀释的标准溶液被配置为具有第一预定的校准物比率。将该第一稀释的标准溶液注入色谱分离器中。在该色谱分离器中分离该第一稀释的标准溶液。用检测器测量第一峰和第二峰。该第一峰和第二峰分别具有第一保留时间和第二保留时间。基于该第一峰和该第二峰的面积亦或高度、以及该第一预定的校准物比率，自动地识别该第一峰是对应于该第一分析物还是该第二分析物，以及该第二峰是对应于该第一分析物还是该第二分析物。基于该第一保留时间和第二保留时间中的对应于该第一分析物的一个保留时间指定第一分析物时间间隔。基于该第一保留时间和第二保留时间中的对应于该第二分析物的一个保留时间指定第二分析物时间间隔。通过混合该标准物质和该稀释剂形成第二稀释的标准溶液。该第二稀释的标准溶液包括具有第三稀释的校准物浓度的该第一分析物，和具有第四稀释的校准物浓度的该第二分析物。将该第二稀释的标准溶液注入该色谱分离器中。接着，在该色谱分离器中分离该第二稀释的标准溶液。用该检测器测量第三峰和第四峰。该第三峰和该第四峰分别具有第三保留时间和第四保留时间。当该第三保留时间落入该第一分析物时间间隔内时自动地识别该第三峰对应于该第一分析物，或者当该第三保留时间落入该第二分析物时间间隔内时自动地识别该第三峰对应于该第二分析物。当该第四保留时间落入该第一分析物时间间隔内时自动地识别该第四峰对应于该第一分析物，或者当该第四保留时间落入该第二分析物时间间隔内时自动地识别该第四峰对应于该第二分析物。基于这些自动识别的峰中的对应于该第一分析物的两个峰的面积或高度，这两个峰选自以下项组成的组:该第一峰、该第二峰、该第三峰、和该第四峰；该第一和第三稀释的校准物浓度，自动地计算用于该第一分析物的第一校准方程。基于这些自动识别的峰中的对应于该第二分析物的两个峰的面积或高度，这两个峰选自以下项组成的组:该第一峰、该第二峰、该第三峰、和该第四峰；以及该第二和第四稀释的校准物浓度，自动地计算用于该第二分析物的第二校准方程。
[0006]在校准色谱系统的第二方法实施例中，它包括至少两个基于第一预定的校准物比率的自动识别步骤。此第二种方法非常适用于校准强解离的分析物离子。
[0007]该第二种方法包括通过混合标准物质和稀释剂形成第一稀释的标准溶液。该第一稀释的标准溶液包括具有第一稀释的校准物浓度的第一分析物、以及具有第二稀释的校准物浓度的第二分析物，其中该第一稀释的标准溶液被配置为具有第一预定的校准物比率。将该第一稀释的标准溶液注入色谱分离器中。在该色谱分离器中分离该第一稀释的标准溶液。用检测器测量第一峰和第二峰。该第一峰和第二峰分别具有第一保留时间和第二保留时间。基于该第一峰和该第二峰的面积亦或高度、以及该第一预定的校准物比率，自动地识别该第一峰是对应于该第一分析物还是该第二分析物，以及该第二峰是对应于该第一分析物还是该第二分析物。通过混合该标准物质和该稀释剂形成第二稀释的标准溶液。该第二稀释的标准溶液包括具有第三稀释的校准物浓度的该第一分析物，和具有第四稀释的校准物浓度的该第二分析物。将该第二稀释的标准溶液注入该色谱分离器中。接着，在该色谱分离器中分离该第二稀释的标准溶液。用该检测器测量第三峰和第四峰。该第三峰和该第四峰分别具有第三保留时间和第四保留时间。基于该第三峰和该第四峰的面积亦或高度、以及该第一预定的校准物比率，自动地识别该第三峰是对应于该第一分析物还是该第二分析物，以及该第四峰是对应于该第一分析物还是该第二分析物。基于这些自动识别的峰中的对应于该第一分析物的两个峰的面积或高度，这两个峰选自以下项组成的组:该第一峰、该第二峰、该第三峰、和该第四峰；该第一和第三稀释的校准物浓度，自动地计算用于该第一分析物的第一校准方程。基于这些自动识别的峰中的对应于该第二分析物的两个峰的面积或高度，这两个峰选自以下项组成的组:该第一峰、该第二峰、该第三峰、和该第四峰；以及该第二和第四稀释的校准物浓度，自动地计算用于该第二分析物的第二校准方程。
[0008]关于该第一和第二方法，该第一校准方程可以包括第一校准斜率和第一 y轴截距并且该第二校准方程可以包括第二校准斜率和第二 y轴截距。
[0009]关于该第一和第二方法，该第一和第二校准方程可以呈多项式形式。这些多项式方程的计算可能要求第三校准点。此方法包括通过混合标准物质和稀释剂形成第三稀释的标准溶液。该第三稀释的标准溶液包括具有第五稀释的校准物浓度的该第一分析物，和具有第六稀释的校准物浓度的该第二分析物。将该第三稀释的标准溶液注入该色谱分离器中。在该色谱分离器中分离该第三稀释的标准溶液。用该检测器测量第五峰和第六峰。该第五峰和该第六峰分别具有第五保留时间和第六保留时间。当该第五保留时间落入该第一分析物时间间隔内时自动地识别该第五峰对应于该第一分析物，或者当该第五保留时间落入该第二分析物时间间隔内时自动地识别该第五峰对应于该第二分析物。当该第六保留时间落入该第一分析物时间间隔内时自动地识别该第六峰对应于该第一分析物，或者当该第六保留时间落入该第二分析物时间间隔内时自动地识别该第六峰对应于该第二分析物。基于这些自动识别的峰中的对应于该第一分析物的三个峰的面积或高度，这三个峰选自以下项组成的组:该第一峰、该第二峰、该第三峰、该第四峰、该第五峰、和该第六峰，以及该第一、第三、和第五稀释的校准物浓度，自动地计算用于该第一分析物的第一校准方程。基于这些自动识别的峰中的对应于该第二分析物的三个峰的面积或高度，这三个峰选自以下项组成的组:该第一峰、该第二峰、该第三峰、该第四峰、该第五峰、和该第六峰，以及该第二、第四、和第六稀释的校准物浓度，自动地计算用于该第二分析物的第二校准方程。该第一校准方程包括第一多项式方程，并且该第二校准方程包括第二多项式方程。更具体地说，该第一多项式方程可以是第一二次方程并且该第二多项式方程可以是第二二次方程。
[0010]关于以上方法中的任一种，该第一和第二稀释的溶液可以使用一个或多个栗制备，其中该标准物质包括标准溶液。形成该第一稀释的标准溶液包括将第一等份的该标准溶液和第二等份的该稀释剂栗送到接头中。该标准溶液包括具有第一校准物浓度的该第一分析物，和具有第二校准物浓度的该第二分析物。可以混合该第一等份和该第二等份以便形成该第一稀释的标准溶液。形成该第二稀释的标准溶液包括将第三等份的该标准溶液和第四等份的该稀释剂栗送到该接头中。可以混合该第三等份和第四等份以便形成该第二稀释的标准溶液。在一个实施例中，这些栗可以是注射栗。
[0011]关于以上方法中的任一项，对于具体的分析物，用户可以输入预期的分析物浓度的浓度范围，该浓度范围包括下限的分析物浓度和上限的分析物浓度。进而，此方法可以进行无缝的校准过程，该校准过程将用户输入的分析物浓度范围考虑在内以便确保这些稀释的校准物浓度跨越类似于该预期的分析物浓度范围的范围。在形成该第一稀释的标准溶液和该第二稀释的标准溶液之前可以接收用于该第一分析物的第一浓度范围。该第一浓度范围可以包括下限第一分析物浓度和上限第一分析物浓度。基于该上限第一分析物浓度自动地计算该第一稀释的校准物浓度。自动地设置用于该第一等份的第一流速或第一栗送持续时间和用于该第二等份的第二流速或第二栗送持续时间以便形成该自动计算的第一稀释的校准物浓度。基于该下限第一分析物浓度自动地计算该第三稀释的校准物浓度。自动地设置用于该第三等份的第三流速或第三栗送持续时间和用于该第四等份的第四流速或第四栗送持续时间以便形成该自动计算的第三稀释的校准物浓度。
[0012]在已经用以上方法中的任一种校准了该色谱系统之后可以分析含有第一分析物的样品。第一样品分析方法包括将第一样品注入该色谱分离器中，其中该第一样品包含至少第一分析物。在该色谱分离器中分离该第一样品。用该检测器测量具有第七保留时间的第七峰。当该第七保留时间落入该第一分析物时间间隔内时自动地识别该第七峰对应于该第一分析物。基于该第七峰的面积或高度以及该第一校准方程自动地计算该第一样品的第一分析物浓度。
[0013]关于该第一样品分析方法，当该自动计算的分析物浓度太低以致不能有效地用当前的校准参数进行分析时可以实施反馈控制方法。其结果是，当测得如此低的分析物浓度时可以自动地引发重校准过程。此方法包括计算用于该第一分析物的第七稀释的校准物浓度，当该自动计算的第一分析物浓度小于第一浓度范围的下限第一分析物浓度时该第七稀释的校准物浓度小于该自动计算的第一分析物浓度。通过混合该标准溶液和该稀释剂形成第四稀释的标准溶液。该第四稀释的标准溶液包括具有第七稀释的校准物浓度的该第一分析物。将该第四稀释的标准溶液注入该色谱分离器中。在该色谱分离器中分离该第四稀释的标准溶液。用该检测器测量具有第八保留时间的第八峰。当该第八保留时