高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置及び充填方法
【課題】充填終了後に充填装置内残圧を常圧に戻す時間を大幅に短縮でき、高速液体クロマトグラフィー(ＨＰＬＣ)用カラムの製造効率を向上することができるＨＰＬＣ用カラムの充填装置及び充填方法を提供する
【解決手段】高圧送液ポンプ８と、前記ポンプ８とパッカー６とを連結する送液配管１０とを有するＨＰＬＣ用カラム４の充填装置において、前記送液配管１０、高圧送液ポンプ８吐出側、又はパッカー６上部に分流抵抗管１２を設けてなるＨＰＬＣ用カラムの充填装置２とする。この充填装置２を用いた充填方法においては、充填剤を溶媒に分散させたスラリーをパッカー６内に供給した後、高圧送液ポンプ８により１０〜１００ＭＰａの圧力で液体をパッカー６に送液すると共に、分流抵抗管１２から液体を排出しながら充填剤をカラム４に充填する。
【解決手段】高圧送液ポンプ８と、前記ポンプ８とパッカー６とを連結する送液配管１０とを有するＨＰＬＣ用カラム４の充填装置において、前記送液配管１０、高圧送液ポンプ８吐出側、又はパッカー６上部に分流抵抗管１２を設けてなるＨＰＬＣ用カラムの充填装置２とする。この充填装置２を用いた充填方法においては、充填剤を溶媒に分散させたスラリーをパッカー６内に供給した後、高圧送液ポンプ８により１０〜１００ＭＰａの圧力で液体をパッカー６に送液すると共に、分流抵抗管１２から液体を排出しながら充填剤をカラム４に充填する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速液体クロマトグラフィー(ＨＰＬＣ)用カラムの充填装置及び充填方法に関し、更に詳述すれば、
（１）充填剤の粒子径３μｍ以上５μｍ以下の場合：カラムの内径０．３ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上、
（２）充填剤の粒子径２μｍ以上３μｍ未満の場合：カラムの内径２．１ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上、
（３）充填剤の粒子径２μｍ未満の場合：カラムの内径３．０ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上
のＨＰＬＣ用カラムの充填装置及び充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＰＬＣ用カラムは、図４に示すようにステンレスパイプ等で形成されたカラム主体１０２の両端にエンドフィッティング１０４、１０６が取付けられ、内部に充填剤１０８が充填された構造を有するものが代表例である。１１０、１１２はフィルターである。このカラムは、エンドフィッティング１０４、１０６の外周に形成された螺子１１４、１１６により、不図示のＨＰＬＣに取付けられて使用される。
【０００３】
カラム主体に充填剤を充填してＨＰＬＣ用カラムを製造する方法としては、充填剤を分散させたスラリーを高圧下でカラム主体中に圧入させる方法が一般的である。
【０００４】
この充填剤充填方法においては、緻密な充填を得るには数十ＭＰａ以上の高圧で充填剤を充填する必要がある。図３は、従来の高圧で充填するカラムの充填装置の一例を示す概略図である。
【０００５】
図３において、６２は液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置であり、パッカー６６と、高圧送液ポンプ６８とが設けられてなる。なお、６４は充填装置６２に取付けられたカラムである。
【０００６】
充填剤を充填前のカラム６４は、カラム主体７０と、カラム主体７０の下端に取付けられたエンドフィッティング７２とからなる。
【０００７】
パッカー６６は、円筒状のパッカー主体７４と、その下端側に取りつけられたアタッチメント７６と、その上端側に取りつけられたアタッチメント７８とからなる。アタッチメント７６を介して、カラム主体７０の上端と、パッカー６６の下端とは液密に螺合されている。
【０００８】
パッカー６６のアタッチメント７８と、高圧送液ポンプ６８とは、配管８０で連結されており、高圧送液ポンプ６８により高圧液体が前記パッカー６６に送られる。
【０００９】
この充填装置６２を用いて充填剤をカラム主体７０に充填する場合は、予め充填剤を溶媒に分散させたスラリーをパッカー主体７４内に充満させておく。その後、高圧送液ポンプ６８で矢印Ｒ方向に高圧液体をパッカー６６に送液することにより前記スラリーをカラム主体７０内へ送り、充填剤をパッカー主体７４内に充填する。
【００１０】
しかし、特にカラム主体７０の内径が０．３ｍｍ以下のミクロカラムなどに充填剤を高圧充填する場合、充填終了後に系内残圧を常圧に戻すのに時間がかなり掛かる。
【００１１】
この時間は数時間に及ぶ場合がある。この問題を解決するために、表面電荷を持たせた充填剤を電場を印加して電気移動度によりカラム主体中に移動、蓄積させる方法などがある(例えば特許文献１参照)。しかし、この方法は高電圧を用いるので装置が煩雑になる。
【特許文献１】特開平７−８３８９８号公報 （特許請求の範囲、段落番号［０００２］〜［０００５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者らは、上記問題を解決するため種々検討するうちに、高圧送液ポンプを用いるＨＰＬＣ用カラムの充填装置において、パッカーと高圧送液ポンプとの間を連結する配管に分流抵抗管を設けて、充填剤を未充填カラムに充填している間に常時液体を一部分流して外部に排出し続けることにより、充填剤を充填終了後に充填装置内残圧を常圧に戻す時間を大幅に短縮でき、ＨＰＬＣ用カラムの製造効率を向上させることができることを見いだした。従って本発明の目的とするところは、上記問題を解決したＨＰＬＣ用カラムの充填装置及び充填方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。
【００１４】
〔１〕 液体を送液する高圧送液ポンプと、パッカーと、前記ポンプとパッカーとを連結する送液配管とを有し、下記（１）〜（３）の何れかの場合、
（１）粒子径３μｍ以上５μｍ以下の充填剤を内径０．３ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
（２）粒子径２μｍ以上３μｍ未満の充填剤を内径２．１ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
（３）粒子径２μｍ未満の充填剤を内径３．０ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
に用いる高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置において、前記送液配管、高圧送液ポンプ吐出側、又はパッカー上部に液体の一部を外部に放出する分流抵抗管の一端を連結してなる高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置。
【００１５】
〔２〕 〔１〕に記載の高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置を用いた高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法であって、充填剤を溶媒に分散させたスラリーをパッカー内に供給した後、高圧送液ポンプにより１０〜１００ＭＰａの圧力で液体をパッカーに送液すると共に、分流抵抗管から液体を排出しながら充填剤をカラムに充填することを特徴とする高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法。
【００１６】
〔３〕 分流抵抗管から排出される排出液量とパッカーへの送液量との比が、充填剤の充填終了時で２：１〜１００００：１である〔２〕に記載の高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＨＰＬＣ用カラムの充填装置及び充填方法によれば、パッカーと高圧送液ポンプとの間を連結する配管に分流抵抗管を設けているので、充填終了後に充填装置内残圧を常圧に戻す時間を大幅に短縮でき、ＨＰＬＣ用カラムの製造効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置の一例を示す概略図である。
【００１９】
図１において、２はＨＰＬＣ用カラムの充填装置であり、パッカー６と、高圧送液ポンプ８とが設けられている。パッカー６と高圧送液ポンプ８との間の送液配管１０で連結されている。前記送液配管１０には分流抵抗管１２の一端が送液配管１０から分岐して連結されている。
【００２０】
充填用カラム４は、充填剤が未だ充填されていない、いわゆる空カラムで、カラム主体１４と、カラム主体１４の一端(下端)に取りつけられたエンドフィッティング１６とからなる。カラム主体１４の寸法と、これに充填する充填剤との組合せは下記の通りである。
（１）充填剤の粒子径３μｍ以上５μｍ以下の場合：カラムの内径０．３ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上。
（２）充填剤の粒子径２μｍ以上３μｍ未満の場合：カラムの内径２．１ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上。
（３）充填剤の粒子径２μｍ未満の場合：カラムの内径３．０ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上。
これらにおいて、（１）はミクロカラムと言われるカラムに相当し、（２）はミクロカラム又はセミミクロカラムと言われるカラムに相当し、（３）はミクロカラム、セミミクロカラム又はコンベンショナルカラムと言われるカラムに相当する。
【００２１】
なお、カラムにはヒューズドシリカキャピラリーの末端にフィルターが入っていてエンドフィッティングのないものなど各種のものがあるが、本発明においては何れのカラムも対象とするものである。
【００２２】
パッカー６は、円筒状のパッカー主体１８と、その下端側に取りつけられたアタッチメント２０と、その上端側に取りつけられたアタッチメント２２とからなる。パッカー主体１８の内径は１．０〜２０ｍｍが好ましく、パッカー主体１８の長さは３０〜１５０ｍｍが好ましい。
【００２３】
アタッチメント２０を介装して、充填用カラム１４の上端と、パッカー６の下端とは液密に連結されている。アタッチメント２０を介装して、パッカー６の上部と送液配管１０とは液密に連結されている。
【００２４】
高圧送液ポンプ８としては、プランジャー式ポンプ、増圧式ポンプ等の加圧ポンプを用いることができる。
【００２５】
分流抵抗管１２は、ティー等の分岐手段(スプリッター)２４で送液配管１０に連結されている。分流抵抗管１２としては、その内径が好ましくは１００μｍ以下、更に好ましくは１０〜５０μｍ、その長さが好ましくは１００ｍｍ〜１０ｍのキャピラリーを用いることができる。
【００２６】
分岐抵抗管１２から外部に流出する液体量と充填用カラム１４に送る液体量との割合(スプリット比)は任意であり、製造されるカラムの性能がスプリット比に依存することは通常ない。但し、スプリット比が大きくなりすぎて充填圧力が上がらない場合を除く。本発明においてスプリット比は、充填終了時での値を採用した。
【００２７】
このＨＰＬＣ用カラムの充填装置２を用いて、カラム主体１４内に充填剤を充填してＨＰＬＣ用カラム４を製造する場合、充填終了後に系内残圧を常圧に戻す時間を大幅に短縮でき、ＨＰＬＣ用カラムの製造効率を向上することができる。
【００２８】
以下、本発明の液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法を、図１に沿って説明する。
【００２９】
図１のＨＰＬＣ用カラムの充填装置２において、カラム主体１４の一端(下端)にエンドフィッティング１６を取りつける。充填用カラム１４の他端(上端)にはアタッチメント２０を取りつけ、アタッチメント２０にはパッカー主体１８の一端(下端)を取りつける。
【００３０】
このパッカー主体１８内に、充填剤を溶媒に分散させたスラリーを供給する。その後、パッカー主体１８の他端側(上部)にアタッチメント２２を取りつけてパッカー６を形成させると共に、アタッチメント２２には送液配管１０を液密に連結させる。
【００３１】
分流抵抗管１２の取付箇所は、送液配管１０の何れの箇所でも良い。更には、パッカー６の上部や、高圧送液ポンプ８の液体吐出口に取付けても良い。
【００３２】
次いで、高圧送液ポンプ８から矢印Ｐ方向に１０〜１００ＭＰａの圧力で液体を連続的に送ることによりパッカー主体１８の前記スラリーをパッカー主体１８からカラム主体１４内へ送液して充填剤を充填する。この送液中は常に所定の分流比で分割された液体が、分岐抵抗管１２の出口側から外部に排出され続けている。
【００３３】
充填終了後、高圧送液ポンプ８を停止すると、パッカー６内に圧力が残っていても分流抵抗管１２から液体が矢印Ｑ方向に排出されているので、パッカー６内の圧力は短時間に低下する。
【００３４】
分流抵抗管１２から排出される排出液量とパッカー６への送液量との比は、充填剤の充填終了時で２：１〜１００００：１であることが好ましい。
【実施例】
【００３５】
実施例１及び２
図１及び以下に示す充填装置を用いて、ＨＰＬＣ用カラム４を製造した。
【００３６】
＜充填装置＞
カラム主体１４は、実施例１では、Ｎｅｗ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ 社のインテグラルフリット(内径０．１ｍｍ)を長さ１７０ｍｍにカットしたものを用い、実施例２では、内径０．０７５ｍｍ、長さ１５０ｍｍのものを用いた。
【００３７】
充填剤は、実施例１及び２の何れも、財団法人化学物質評価研究機構製Ｌ−ｃｏｌｕｍｎ ＯＤＳ(粒子径３μｍ)]を用いた。
【００３８】
パッカー主体１８は、実施例１及び２の何れも、内径１．０ｍｍ、長さ５０ｍｍのものを用いた。
【００３９】
スプリッター２４は、実施例１及び２の何れも、ステンレススチール製のティーを用いた。
【００４０】
分流抵抗管１２は、実施例１では、内径０．０２ｍｍ、長さ５００ｍｍのヒューズドシリカキャピラリーを用い、実施例２では、内径０．０５ｍｍ、長さ１５００ｍｍのヒューズドシリカキャピラリーを用いた。
【００４１】
高圧送液ポンプ８は、実施例１では、プランジャー式ポンプ(日本分光社製ＭＩＣＲＯ２１ＰＵ−０１)を用い、実施例２では、増圧式ポンプを用いた。
【００４２】
＜充填操作＞
カラム主体１４の下端にエンドフィッティング１６を取りつけ、充填用カラム１４の上端にはアタッチメント２０を取りつけ、アタッチメント２０にはパッカー主体１８の下端を取りつけた。
【００４３】
このパッカー主体１８内に、充填剤をクロロホルムに分散させたスラリーを供給した。その後、パッカー主体１８の上部にアタッチメント２２を取りつけてパッカー６を形成させると共に、アタッチメント２２には送液配管１０を液密に連結させた。
【００４４】
このパッカー６と高圧送液ポンプ８との間に取りつけた送液配管１０には、分流抵抗管１２がティー２４で連結されている。
【００４５】
高圧送液ポンプ８から矢印Ｐ方向に３２ＭＰａ(ゲージ圧)の圧力を掛けて前記スラリーをパッカー主体１８からカラム主体１４内へ４５分送液して充填剤を充填した。
【００４６】
パッカー主体１８と分流抵抗管１２とを流れる液体の流量比は、充填剤の充填開始１０分後から充填終了時まで殆ど変化がなく、実施例１で１：１０、実施例２で１：２５であった。
【００４７】
＜常圧に戻るまでの時間の測定＞
充填終了後、パッカー６内残圧３２ＭＰａ(ゲージ圧)が大気圧に戻るまでの時間を測定した。
【００４８】
上記測定の結果、大気圧に戻るまでの時間は、実施例１で１２分、実施例２で４０分であった。
【００４９】
＜カラム効率の測定＞
カラム効率は、図２及び以下に示す測定装置を用い、ナフタレンの理論段数として測定した。
【００５０】
図２において、３２はカラム効率を測定するために用いた高速液体クロマトグラフィーである。送液方向順に送液ポンプ３４、インジェクター３６、スプリッター３８、測定用のカラム４０、ＵＶ検出器４２が設けられている。
【００５１】
測定用のカラム４０は、カラム主体４４と、カラム主体４４のスプリッター３８側の端部に取りつけられたエンドフィッティング４６と、カラム主体４４のＵＶ検出器４２側の端部に取りつけられたエンドフィッティング４８とから構成されている。
【００５２】
配管の内径×長さは、インジェクター３６とスプリッター３８との間の配管５０で０．０５０ｍｍ×５０ｍｍ、スプリッター３８とエンドフィッティング４６との間の配管５２で０．０２５ｍｍ×５０ｍｍ、エンドフィッティング４８とＵＶ検出器４２との間の配管５４で０．０５０ｍｍ×５０ｍｍである。
【００５３】
スプリッター３８に接続された分流抵抗管５６としては、実施例１では、内径０．０５ｍｍ、長さ１５００ｍｍのヒューズドシリカキャピラリーを用い、そのときのスプリット比(スプリッター３８において分流抵抗管５６と配管５２とに分流される液体の流量比)は１０：１であり、実施例２では、内径０．０２ｍｍ、長さ５００ｍｍのヒューズドシリカキャピラリーを用い、そのときのスプリット比は２５：１であった。
【００５４】
上記測定用のカラム４０について、実施例１では、送液する液体(移動相)にアセトニトリル(ＡＣＮ)／水＝６０／４０(容積基準)を用い、流量６μＬ／分(配管５２に分流された液体の流量で６００ｎＬ／分)、室温(２５℃)、インジェクター３６に注入した試料：ナフタレンを上記移動相に溶解したナフタレン濃度０．１容量％の溶液１０ｎＬ(配管５２に分流された液体での容量で１ｎＬ)、検出条件：ＵＶ２５４ｎｍ(６ｎＬセル使用)で、カラム効率を測定した。その結果、実施例１のカラム効率はナフタレンの理論段数で１５９３６段数であった。
【００５５】
上記測定用のカラム４０について、実施例２では、移動相にアセトニトリル(ＡＣＮ)／水＝６０／４０(容積基準)を用い、流量５μＬ／分(配管５２に分流された液体の流量で２００ｎＬ／分)、室温(２５℃)、インジェクター３６に注入した試料：ナフタレンを上記移動相に溶解したナフタレン濃度０．１容量％の溶液１０ｎＬ(配管５２に分流された液体での容量で０．４ｎＬ)、検出条件：ＵＶ２５４ｎｍ(６ｎＬセル使用)で、カラム効率を測定した。その結果、実施例２のカラム効率はナフタレンの理論段数で９９００段数であった。
【００５６】
比較例１及び２
図３に示す充填装置、即ちスプリッター及び分流抵抗管が備えられていない充填装置を用いた以外は、それぞれ実施例１及び２と同様に操作して、比較例１及び２のＨＰＬＣ用カラム６４を製造した。
【００５７】
充填終了後、系内残圧３２ＭＰａ(ゲージ圧)が大気圧に戻るまでの時間は、比較例１で５５分、比較例２で７０時間と、それぞれ実施例１及び２と比較してかなりの時間が掛かった。
【００５８】
なお、ＨＰＬＣ用カラム６４について、比較例１のカラム効率はナフタレンの理論段数で１５６３１段数、比較例２のカラム効率はナフタレンの理論段数で９３００段数と、それぞれ実施例１及び２と比較して殆ど変化がみられなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置の一例を示す概略図である。
【図２】カラム効率を測定するために用いた高速液体クロマトグラフィーを示す概略図である。
【図３】従来の高圧で充填するミクロカラムの充填装置の一例を示す概略図である。
【図４】高速液体クロマトグラフィー用カラム構造の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
２、６２ 高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置
４、６４ 充填用カラム
６、６６ パッカー
８、３４、６８ 高圧送液ポンプ
１０、８０ パッカーと高圧送液ポンプとの間の送液配管
１２、５６ 分流抵抗管
１４、４４、７０、１０２ カラム主体
１６、４６、４８、７２、１０４、１０６ エンドフィッティング
１８、７４ パッカー主体
２０、２２、７６、７８ アタッチメント
２４、３８ スプリッター
３２ カラム効率を測定するために用いた高速液体クロマトグラフィー
３６ インジェクター
４０ カラム効率測定用のカラム
４２ ＵＶ検出器
５０ インジェクターとスプリッターとの間の配管
５２ スプリッターとエンドフィッティングとの間の配管
５４ エンドフィッティングとＵＶ検出器との間の配管
１０８ 充填剤
１１０、１１２ フィルター
１１４、１１６ 螺子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高速液体クロマトグラフィー(ＨＰＬＣ)用カラムの充填装置及び充填方法に関し、更に詳述すれば、
（１）充填剤の粒子径３μｍ以上５μｍ以下の場合：カラムの内径０．３ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上、
（２）充填剤の粒子径２μｍ以上３μｍ未満の場合：カラムの内径２．１ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上、
（３）充填剤の粒子径２μｍ未満の場合：カラムの内径３．０ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上
のＨＰＬＣ用カラムの充填装置及び充填方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＰＬＣ用カラムは、図４に示すようにステンレスパイプ等で形成されたカラム主体１０２の両端にエンドフィッティング１０４、１０６が取付けられ、内部に充填剤１０８が充填された構造を有するものが代表例である。１１０、１１２はフィルターである。このカラムは、エンドフィッティング１０４、１０６の外周に形成された螺子１１４、１１６により、不図示のＨＰＬＣに取付けられて使用される。
【０００３】
カラム主体に充填剤を充填してＨＰＬＣ用カラムを製造する方法としては、充填剤を分散させたスラリーを高圧下でカラム主体中に圧入させる方法が一般的である。
【０００４】
この充填剤充填方法においては、緻密な充填を得るには数十ＭＰａ以上の高圧で充填剤を充填する必要がある。図３は、従来の高圧で充填するカラムの充填装置の一例を示す概略図である。
【０００５】
図３において、６２は液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置であり、パッカー６６と、高圧送液ポンプ６８とが設けられてなる。なお、６４は充填装置６２に取付けられたカラムである。
【０００６】
充填剤を充填前のカラム６４は、カラム主体７０と、カラム主体７０の下端に取付けられたエンドフィッティング７２とからなる。
【０００７】
パッカー６６は、円筒状のパッカー主体７４と、その下端側に取りつけられたアタッチメント７６と、その上端側に取りつけられたアタッチメント７８とからなる。アタッチメント７６を介して、カラム主体７０の上端と、パッカー６６の下端とは液密に螺合されている。
【０００８】
パッカー６６のアタッチメント７８と、高圧送液ポンプ６８とは、配管８０で連結されており、高圧送液ポンプ６８により高圧液体が前記パッカー６６に送られる。
【０００９】
この充填装置６２を用いて充填剤をカラム主体７０に充填する場合は、予め充填剤を溶媒に分散させたスラリーをパッカー主体７４内に充満させておく。その後、高圧送液ポンプ６８で矢印Ｒ方向に高圧液体をパッカー６６に送液することにより前記スラリーをカラム主体７０内へ送り、充填剤をパッカー主体７４内に充填する。
【００１０】
しかし、特にカラム主体７０の内径が０．３ｍｍ以下のミクロカラムなどに充填剤を高圧充填する場合、充填終了後に系内残圧を常圧に戻すのに時間がかなり掛かる。
【００１１】
この時間は数時間に及ぶ場合がある。この問題を解決するために、表面電荷を持たせた充填剤を電場を印加して電気移動度によりカラム主体中に移動、蓄積させる方法などがある(例えば特許文献１参照)。しかし、この方法は高電圧を用いるので装置が煩雑になる。
【特許文献１】特開平７−８３８９８号公報 （特許請求の範囲、段落番号［０００２］〜［０００５］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明者らは、上記問題を解決するため種々検討するうちに、高圧送液ポンプを用いるＨＰＬＣ用カラムの充填装置において、パッカーと高圧送液ポンプとの間を連結する配管に分流抵抗管を設けて、充填剤を未充填カラムに充填している間に常時液体を一部分流して外部に排出し続けることにより、充填剤を充填終了後に充填装置内残圧を常圧に戻す時間を大幅に短縮でき、ＨＰＬＣ用カラムの製造効率を向上させることができることを見いだした。従って本発明の目的とするところは、上記問題を解決したＨＰＬＣ用カラムの充填装置及び充填方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。
【００１４】
〔１〕 液体を送液する高圧送液ポンプと、パッカーと、前記ポンプとパッカーとを連結する送液配管とを有し、下記（１）〜（３）の何れかの場合、
（１）粒子径３μｍ以上５μｍ以下の充填剤を内径０．３ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
（２）粒子径２μｍ以上３μｍ未満の充填剤を内径２．１ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
（３）粒子径２μｍ未満の充填剤を内径３．０ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
に用いる高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置において、前記送液配管、高圧送液ポンプ吐出側、又はパッカー上部に液体の一部を外部に放出する分流抵抗管の一端を連結してなる高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置。
【００１５】
〔２〕 〔１〕に記載の高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置を用いた高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法であって、充填剤を溶媒に分散させたスラリーをパッカー内に供給した後、高圧送液ポンプにより１０〜１００ＭＰａの圧力で液体をパッカーに送液すると共に、分流抵抗管から液体を排出しながら充填剤をカラムに充填することを特徴とする高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法。
【００１６】
〔３〕 分流抵抗管から排出される排出液量とパッカーへの送液量との比が、充填剤の充填終了時で２：１〜１００００：１である〔２〕に記載の高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のＨＰＬＣ用カラムの充填装置及び充填方法によれば、パッカーと高圧送液ポンプとの間を連結する配管に分流抵抗管を設けているので、充填終了後に充填装置内残圧を常圧に戻す時間を大幅に短縮でき、ＨＰＬＣ用カラムの製造効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、本発明の液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置の一例を示す概略図である。
【００１９】
図１において、２はＨＰＬＣ用カラムの充填装置であり、パッカー６と、高圧送液ポンプ８とが設けられている。パッカー６と高圧送液ポンプ８との間の送液配管１０で連結されている。前記送液配管１０には分流抵抗管１２の一端が送液配管１０から分岐して連結されている。
【００２０】
充填用カラム４は、充填剤が未だ充填されていない、いわゆる空カラムで、カラム主体１４と、カラム主体１４の一端(下端)に取りつけられたエンドフィッティング１６とからなる。カラム主体１４の寸法と、これに充填する充填剤との組合せは下記の通りである。
（１）充填剤の粒子径３μｍ以上５μｍ以下の場合：カラムの内径０．３ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上。
（２）充填剤の粒子径２μｍ以上３μｍ未満の場合：カラムの内径２．１ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上。
（３）充填剤の粒子径２μｍ未満の場合：カラムの内径３．０ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上。
これらにおいて、（１）はミクロカラムと言われるカラムに相当し、（２）はミクロカラム又はセミミクロカラムと言われるカラムに相当し、（３）はミクロカラム、セミミクロカラム又はコンベンショナルカラムと言われるカラムに相当する。
【００２１】
なお、カラムにはヒューズドシリカキャピラリーの末端にフィルターが入っていてエンドフィッティングのないものなど各種のものがあるが、本発明においては何れのカラムも対象とするものである。
【００２２】
パッカー６は、円筒状のパッカー主体１８と、その下端側に取りつけられたアタッチメント２０と、その上端側に取りつけられたアタッチメント２２とからなる。パッカー主体１８の内径は１．０〜２０ｍｍが好ましく、パッカー主体１８の長さは３０〜１５０ｍｍが好ましい。
【００２３】
アタッチメント２０を介装して、充填用カラム１４の上端と、パッカー６の下端とは液密に連結されている。アタッチメント２０を介装して、パッカー６の上部と送液配管１０とは液密に連結されている。
【００２４】
高圧送液ポンプ８としては、プランジャー式ポンプ、増圧式ポンプ等の加圧ポンプを用いることができる。
【００２５】
分流抵抗管１２は、ティー等の分岐手段(スプリッター)２４で送液配管１０に連結されている。分流抵抗管１２としては、その内径が好ましくは１００μｍ以下、更に好ましくは１０〜５０μｍ、その長さが好ましくは１００ｍｍ〜１０ｍのキャピラリーを用いることができる。
【００２６】
分岐抵抗管１２から外部に流出する液体量と充填用カラム１４に送る液体量との割合(スプリット比)は任意であり、製造されるカラムの性能がスプリット比に依存することは通常ない。但し、スプリット比が大きくなりすぎて充填圧力が上がらない場合を除く。本発明においてスプリット比は、充填終了時での値を採用した。
【００２７】
このＨＰＬＣ用カラムの充填装置２を用いて、カラム主体１４内に充填剤を充填してＨＰＬＣ用カラム４を製造する場合、充填終了後に系内残圧を常圧に戻す時間を大幅に短縮でき、ＨＰＬＣ用カラムの製造効率を向上することができる。
【００２８】
以下、本発明の液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法を、図１に沿って説明する。
【００２９】
図１のＨＰＬＣ用カラムの充填装置２において、カラム主体１４の一端(下端)にエンドフィッティング１６を取りつける。充填用カラム１４の他端(上端)にはアタッチメント２０を取りつけ、アタッチメント２０にはパッカー主体１８の一端(下端)を取りつける。
【００３０】
このパッカー主体１８内に、充填剤を溶媒に分散させたスラリーを供給する。その後、パッカー主体１８の他端側(上部)にアタッチメント２２を取りつけてパッカー６を形成させると共に、アタッチメント２２には送液配管１０を液密に連結させる。
【００３１】
分流抵抗管１２の取付箇所は、送液配管１０の何れの箇所でも良い。更には、パッカー６の上部や、高圧送液ポンプ８の液体吐出口に取付けても良い。
【００３２】
次いで、高圧送液ポンプ８から矢印Ｐ方向に１０〜１００ＭＰａの圧力で液体を連続的に送ることによりパッカー主体１８の前記スラリーをパッカー主体１８からカラム主体１４内へ送液して充填剤を充填する。この送液中は常に所定の分流比で分割された液体が、分岐抵抗管１２の出口側から外部に排出され続けている。
【００３３】
充填終了後、高圧送液ポンプ８を停止すると、パッカー６内に圧力が残っていても分流抵抗管１２から液体が矢印Ｑ方向に排出されているので、パッカー６内の圧力は短時間に低下する。
【００３４】
分流抵抗管１２から排出される排出液量とパッカー６への送液量との比は、充填剤の充填終了時で２：１〜１００００：１であることが好ましい。
【実施例】
【００３５】
実施例１及び２
図１及び以下に示す充填装置を用いて、ＨＰＬＣ用カラム４を製造した。
【００３６】
＜充填装置＞
カラム主体１４は、実施例１では、Ｎｅｗ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ 社のインテグラルフリット(内径０．１ｍｍ)を長さ１７０ｍｍにカットしたものを用い、実施例２では、内径０．０７５ｍｍ、長さ１５０ｍｍのものを用いた。
【００３７】
充填剤は、実施例１及び２の何れも、財団法人化学物質評価研究機構製Ｌ−ｃｏｌｕｍｎ ＯＤＳ(粒子径３μｍ)]を用いた。
【００３８】
パッカー主体１８は、実施例１及び２の何れも、内径１．０ｍｍ、長さ５０ｍｍのものを用いた。
【００３９】
スプリッター２４は、実施例１及び２の何れも、ステンレススチール製のティーを用いた。
【００４０】
分流抵抗管１２は、実施例１では、内径０．０２ｍｍ、長さ５００ｍｍのヒューズドシリカキャピラリーを用い、実施例２では、内径０．０５ｍｍ、長さ１５００ｍｍのヒューズドシリカキャピラリーを用いた。
【００４１】
高圧送液ポンプ８は、実施例１では、プランジャー式ポンプ(日本分光社製ＭＩＣＲＯ２１ＰＵ−０１)を用い、実施例２では、増圧式ポンプを用いた。
【００４２】
＜充填操作＞
カラム主体１４の下端にエンドフィッティング１６を取りつけ、充填用カラム１４の上端にはアタッチメント２０を取りつけ、アタッチメント２０にはパッカー主体１８の下端を取りつけた。
【００４３】
このパッカー主体１８内に、充填剤をクロロホルムに分散させたスラリーを供給した。その後、パッカー主体１８の上部にアタッチメント２２を取りつけてパッカー６を形成させると共に、アタッチメント２２には送液配管１０を液密に連結させた。
【００４４】
このパッカー６と高圧送液ポンプ８との間に取りつけた送液配管１０には、分流抵抗管１２がティー２４で連結されている。
【００４５】
高圧送液ポンプ８から矢印Ｐ方向に３２ＭＰａ(ゲージ圧)の圧力を掛けて前記スラリーをパッカー主体１８からカラム主体１４内へ４５分送液して充填剤を充填した。
【００４６】
パッカー主体１８と分流抵抗管１２とを流れる液体の流量比は、充填剤の充填開始１０分後から充填終了時まで殆ど変化がなく、実施例１で１：１０、実施例２で１：２５であった。
【００４７】
＜常圧に戻るまでの時間の測定＞
充填終了後、パッカー６内残圧３２ＭＰａ(ゲージ圧)が大気圧に戻るまでの時間を測定した。
【００４８】
上記測定の結果、大気圧に戻るまでの時間は、実施例１で１２分、実施例２で４０分であった。
【００４９】
＜カラム効率の測定＞
カラム効率は、図２及び以下に示す測定装置を用い、ナフタレンの理論段数として測定した。
【００５０】
図２において、３２はカラム効率を測定するために用いた高速液体クロマトグラフィーである。送液方向順に送液ポンプ３４、インジェクター３６、スプリッター３８、測定用のカラム４０、ＵＶ検出器４２が設けられている。
【００５１】
測定用のカラム４０は、カラム主体４４と、カラム主体４４のスプリッター３８側の端部に取りつけられたエンドフィッティング４６と、カラム主体４４のＵＶ検出器４２側の端部に取りつけられたエンドフィッティング４８とから構成されている。
【００５２】
配管の内径×長さは、インジェクター３６とスプリッター３８との間の配管５０で０．０５０ｍｍ×５０ｍｍ、スプリッター３８とエンドフィッティング４６との間の配管５２で０．０２５ｍｍ×５０ｍｍ、エンドフィッティング４８とＵＶ検出器４２との間の配管５４で０．０５０ｍｍ×５０ｍｍである。
【００５３】
スプリッター３８に接続された分流抵抗管５６としては、実施例１では、内径０．０５ｍｍ、長さ１５００ｍｍのヒューズドシリカキャピラリーを用い、そのときのスプリット比(スプリッター３８において分流抵抗管５６と配管５２とに分流される液体の流量比)は１０：１であり、実施例２では、内径０．０２ｍｍ、長さ５００ｍｍのヒューズドシリカキャピラリーを用い、そのときのスプリット比は２５：１であった。
【００５４】
上記測定用のカラム４０について、実施例１では、送液する液体(移動相)にアセトニトリル(ＡＣＮ)／水＝６０／４０(容積基準)を用い、流量６μＬ／分(配管５２に分流された液体の流量で６００ｎＬ／分)、室温(２５℃)、インジェクター３６に注入した試料：ナフタレンを上記移動相に溶解したナフタレン濃度０．１容量％の溶液１０ｎＬ(配管５２に分流された液体での容量で１ｎＬ)、検出条件：ＵＶ２５４ｎｍ(６ｎＬセル使用)で、カラム効率を測定した。その結果、実施例１のカラム効率はナフタレンの理論段数で１５９３６段数であった。
【００５５】
上記測定用のカラム４０について、実施例２では、移動相にアセトニトリル(ＡＣＮ)／水＝６０／４０(容積基準)を用い、流量５μＬ／分(配管５２に分流された液体の流量で２００ｎＬ／分)、室温(２５℃)、インジェクター３６に注入した試料：ナフタレンを上記移動相に溶解したナフタレン濃度０．１容量％の溶液１０ｎＬ(配管５２に分流された液体での容量で０．４ｎＬ)、検出条件：ＵＶ２５４ｎｍ(６ｎＬセル使用)で、カラム効率を測定した。その結果、実施例２のカラム効率はナフタレンの理論段数で９９００段数であった。
【００５６】
比較例１及び２
図３に示す充填装置、即ちスプリッター及び分流抵抗管が備えられていない充填装置を用いた以外は、それぞれ実施例１及び２と同様に操作して、比較例１及び２のＨＰＬＣ用カラム６４を製造した。
【００５７】
充填終了後、系内残圧３２ＭＰａ(ゲージ圧)が大気圧に戻るまでの時間は、比較例１で５５分、比較例２で７０時間と、それぞれ実施例１及び２と比較してかなりの時間が掛かった。
【００５８】
なお、ＨＰＬＣ用カラム６４について、比較例１のカラム効率はナフタレンの理論段数で１５６３１段数、比較例２のカラム効率はナフタレンの理論段数で９３００段数と、それぞれ実施例１及び２と比較して殆ど変化がみられなかった。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置の一例を示す概略図である。
【図２】カラム効率を測定するために用いた高速液体クロマトグラフィーを示す概略図である。
【図３】従来の高圧で充填するミクロカラムの充填装置の一例を示す概略図である。
【図４】高速液体クロマトグラフィー用カラム構造の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００６０】
２、６２ 高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置
４、６４ 充填用カラム
６、６６ パッカー
８、３４、６８ 高圧送液ポンプ
１０、８０ パッカーと高圧送液ポンプとの間の送液配管
１２、５６ 分流抵抗管
１４、４４、７０、１０２ カラム主体
１６、４６、４８、７２、１０４、１０６ エンドフィッティング
１８、７４ パッカー主体
２０、２２、７６、７８ アタッチメント
２４、３８ スプリッター
３２ カラム効率を測定するために用いた高速液体クロマトグラフィー
３６ インジェクター
４０ カラム効率測定用のカラム
４２ ＵＶ検出器
５０ インジェクターとスプリッターとの間の配管
５２ スプリッターとエンドフィッティングとの間の配管
５４ エンドフィッティングとＵＶ検出器との間の配管
１０８ 充填剤
１１０、１１２ フィルター
１１４、１１６ 螺子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を送液する高圧送液ポンプと、パッカーと、前記ポンプとパッカーとを連結する送液配管とを有し、下記（１）〜（３）の何れかの場合、
（１）粒子径３μｍ以上５μｍ以下の充填剤を内径０．３ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
（２）粒子径２μｍ以上３μｍ未満の充填剤を内径２．１ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
（３）粒子径２μｍ未満の充填剤を内径３．０ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
に用いる高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置において、前記送液配管、高圧送液ポンプ吐出側、又はパッカー上部に液体の一部を外部に放出する分流抵抗管の一端を連結してなる高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置を用いた高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法であって、充填剤を溶媒に分散させたスラリーをパッカー内に供給した後、高圧送液ポンプにより１０〜１００ＭＰａの圧力で液体をパッカーに送液すると共に、分流抵抗管から液体を排出しながら充填剤をカラムに充填することを特徴とする高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法。
【請求項３】
分流抵抗管から排出される排出液量とパッカーへの送液量との比が、充填剤の充填終了時で２：１〜１００００：１である請求項２に記載の高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法。
【請求項１】
液体を送液する高圧送液ポンプと、パッカーと、前記ポンプとパッカーとを連結する送液配管とを有し、下記（１）〜（３）の何れかの場合、
（１）粒子径３μｍ以上５μｍ以下の充填剤を内径０．３ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
（２）粒子径２μｍ以上３μｍ未満の充填剤を内径２．１ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
（３）粒子径２μｍ未満の充填剤を内径３．０ｍｍ以下、長さ５０ｍｍ以上の未充填カラムに充填する場合、
に用いる高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置において、前記送液配管、高圧送液ポンプ吐出側、又はパッカー上部に液体の一部を外部に放出する分流抵抗管の一端を連結してなる高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填装置を用いた高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法であって、充填剤を溶媒に分散させたスラリーをパッカー内に供給した後、高圧送液ポンプにより１０〜１００ＭＰａの圧力で液体をパッカーに送液すると共に、分流抵抗管から液体を排出しながら充填剤をカラムに充填することを特徴とする高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法。
【請求項３】
分流抵抗管から排出される排出液量とパッカーへの送液量との比が、充填剤の充填終了時で２：１〜１００００：１である請求項２に記載の高速液体クロマトグラフィー用カラムの充填方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２９８４５５（Ｐ２００７−２９８４５５Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２７９４５（Ｐ２００６−１２７９４５）
【出願日】平成１８年５月１日（２００６．５．１）
【出願人】（０００１７３５６６）財団法人化学物質評価研究機構 (14)
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１日（２００６．５．１）
【出願人】（０００１７３５６６）財団法人化学物質評価研究機構 (14)
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