JPS6128864A - 高圧充填液体クロマトグラフ用カラムおよびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ、産業上の利用分野 本特許は、液体クロマトグラフの主要部分であるカラム
と、その使用方法に関するものである。

口、従来技術 従来の液体クロマトグラフにおいては、分離カラムとし
て大部分があらかじめ充填された市販のバツクドカラム
により限られた充填剤による限られた方法のカラムを使
用しているが、最近は液体クロマトグラフによる分離の
技術をベースとして生化学物質や医薬品の大量分取を行
なうことが志向され、より効率よくこれを行なうために
、対象とする物質の分離に最適な充填剤を用い、カラム
の分離効率を高めることができる加圧充填方式を採用し
た液体クロマトグラフ用カラムが使用されるようになっ
てきており、通常、空気圧または油圧による加圧充填方
式（特開昭４９−９１９ｆ１４　、特公昭５８−２０２
８４）が用いられている。

ハ０発明が解決しようとする問題点 しかしこれまで使用されてきた加圧充填方式では次にあ
げるような問題点があり、使用する側からは不都合なも
のとなっている。

（１）流体圧力を利用した充填剤の入ったカラムに外部
から加圧し内容物の充填密度を上げる方式のものであり
、充填圧力を増すためには使用圧力とのバランスの関係
で低圧側を可動栓として充填されるべき充填剤全体を可
動栓により移動し、固定壁に対して加圧充填する必要が
ある。

この場合、充填される充填剤の粒子全部が移動するため
、粒子とカラム壁又は粒子同志の摩擦が起り、理論段数
を極端に低下 させる。

（２）この場合、カラム使用時の低圧側を可動栓として
いるが、分析又は分取においてサンプルまたは溶離液を
加圧して流すため、可動栓に内部から力が加わることと
なる。したがってこの方法による充填装置では、使用時
には常時充填圧力である流体圧をかけておくことが必要
となる。

（３）上記（１）、（２）の状況において可動栓の移動
速度にむらや無理がかかり一定速度、一定荷重での充填
ができない。また流体圧力による可動栓の移動を防止す
るためにさらに外部から加圧しなければならない。また
、カラム上部から加圧する方式のものでも充填時の加圧
速度や荷重の制御が不可能である。このため、いずれの
方式でも使用圧力に２０Ｋｇ／　ｃ　ｍ２Ｇ以下という
制限が必要である。しかしながら２０Ｋｇ／ｃｒｎ’程
度の圧力では充分な機能発揮はできない。すなわち充填
剤の充填密度もあげられず理論段数の向上もできない。

本発明において提示するカラム及びその使用方法は、こ
れらの問題点を解決しようとするものである。

二１問題点を解決するための手段 本発明においては、まず液体クロマトグラフ用カラムを
３０Ｋｇ／　ｃ　ｍ２Ｇ以上に加圧充填する必要があり
、そのために本発明においては、基本的形態としてカラ
ムの一方の入口に装着した可動栓を機械的伝導機構によ
りカラムの内側に圧入することにより、充填剤を加圧充
填することを特徴とする液体クロマトグラフ用カラムの
充填方法が採用され、このために、可動栓と、可動栓を
カラム内側に圧入するための機械的伝導機構とカラムを
固定する受台とを有することを特徴とする液体クロマト
グラフ用カラムの充填装置が使用される。

この装置は可動栓方式又は可動カラム方式により高効率
充填の機構を備え、可動栓部はシール部の材質、形状を
耐薬品性、耐摩耗性かつ好ましくはスクレーパー構造と
し、耐圧２００Ｋｇ／ＣゴＧ以上のシール性が高い構造
である。又、充填剤注入や機構部保守のため可動栓部を
着脱可能な構造とし、更に充填に際しては一定速度、一
定荷重を確保することができるものである。

以下図面を参照しつつ、この装置の構成を説明する。説
明の便宜上、−具体例を示すが、勿論この装置の構成は
これに限定される訳ではない。

第２図はこの充填剤充填装置を示す概略構成図であって
液体クロマトグラフカラム１をカラム受台６に取付は固
定させる。この状態では可動栓２は取外してあり、可動
栓移動台座３は一番上にあがっていて、この時は制限用
スイッチが働いており、これ以上の上昇はできないよう
電気的機械的に配慮されている。浸度調整されたスラリ
ー状の充填剤をカラム１上部よりカラム１に注入して可
動栓２を装着し、可動栓２は可動栓移動台座３に固定す
る。そして可動栓移動速度を設定して電動機５を定速で
回転させ減速機構７を経て可動栓２と可動栓移動台座３
は電動機５の回転にあわせて回転軸４Ａ、４Ｂがまわる
ことにより上昇または下降する。注入された充填剤のス
ラリーは一定速度で充填される。充填完了付近では予め
設定された荷重を越えた時、制限荷重超過により電動機
５が停止して充填が完了する。可動栓２は減速機構７の
減速比を大きくとっであるために分析または分取等の使
用時の流体圧によって可動栓２が移動することのないよ
うにしであるため、このようにして充填されたカラムは
２００　Ｋｇ　／　ｃ　ｍ２Ｇ程度の圧力でもバツクド
カラム同様の使用ができる。

充填された充填剤が使用済みとなった時、カラム１底部
より抜き出し、抜き終ったら可動栓２を可動栓移動台座
３より外し、次の充填にそなえる。

第３図は第２図により説明した装置において可動栓とカ
ラム（または可動カラムと固定枠）とが相対的に移動す
るにもかかわらず、内部のスラリーを一定荷重または一
定速度で充填することを可能とするためのシール部およ
びスクレーパーの構成を示すものである・ この装置で採用したシール構造は、従来法ではスラリー
中の粒状物質が０−リングとカラム壁の間に入り、シー
ル性能を悪化させ、０−リングの寿命を短くしていると
いう問題があるのに対し、０−リングとスクレーパーリ
ングを組合わせ、かつ上昇下降いずれへ移動する場合に
もシール性を確保できるようにスペーサをはさんで上下
に２組を配置した構造となっている。

第３図において可動栓２が下降し、カラム内のスラリー
に圧力をかけ粒状物質の均一な充填を行なう場合、カラ
ム内のスラリーに圧力がかかることにより排出される液
は、フィルター１６で分離され、継手１７を介して管１
８から外部へ排出される。

可動栓先端部１２は、スラリーに圧力をかけながら下方
へ移動し、スラリ〜はカラム管壁と可動栓先端部１２と
の間の狭い部分に寝入するが、液は〇−リング１４″に
より、また粒状物質はスクレーパー１５′　によりシー
ルされなからカラム内で充填される。

この場合、スクレーパー１５゛は０−リング１４′　よ
り下側に配置されているため、０−リングとカラム壁の
間に粒状物質が侵入することを完全に防止することがで
きる。

他方、可動栓が上昇する場合も０−リング１４のシール
性を確保するためにスクレーパー１５を上方に配置し、
完全なシール性を保持することができるようになってい
る。

この装置を用いることにより、均一に充填され３０Ｋｇ
／　ｃ　ｍ２Ｇ以上に加圧された、高圧充填液体クロマ
トグラフ用カラムが提供される。

ホ１作用 均一に高圧充填されたカラムは、溶離液のチャンネリン
グ、バイパス現象、壁流効果等がないため、分離効率が
向上し、また高い溶離液圧力を加えることができるので
、溶離液流量の大幅増加が可能となった。

旧来の方法による低充填圧のカラムに、高い溶離液圧を
加えると、充填剤が不均一に圧縮され、分離効率が低下
して実用に酎えない。

又、実験の結果、充填圧力と理論段数との関係は比例的
でなく、２０Ｋｇ／　ｃｍ”Ｇと３０Ｋｇ／　ｃ　ｒｎ
’　Ｇ　（７）間で急激な変化のあることが判明した。

このことを説明するため、実施例の結果を第１図として
まとめた。

へ、実施例 イオン交換を主たる性能とする樹脂ゲル（Ｉｏｎｐａｋ
　ｋｓ−８０２用ゲル）を充填した本発明にょるカラム
を用い、オリゴ糖をサンプルとし各稲穂の分取を行なっ
た場合を実施例として説明する。

第４図は従来法により８０ｍｍφカラムにゲルを充填し
た場合の分取結果を示す。

この場合、使用圧力上限が２０Ｋｇ／　ｃ　ｒｎ２Ｇの
ため溶離液流量１００ｍ１／ｗｉｎが最高であり、理論
段数７．０００段／ｍで分取完了までの時間として約１
０分を要する。

第５図は本発明による方法により８０ｍｍφカラムに同
一ゲルを充填し、充填圧力を３０Ｋｇ／　ｃｍ２Ｇとし
、一定速度で加圧したのち従来法と同一条件で分取を行
なった場合のクロマトグラフである。溶離液流量を１０
０ｍ１／ｓｉｎとした場合、圧力は３０Ｋｇ／　ｃ　ｍ
　Ｇとなり、理論段数的２０　、０００段／ｍである。

第６図は第５図と同一カラムにおいて従来法では使用不
可能な溶離液流量を３００ｍ１／ｒｎｉｎ　、同圧力を
９０Ｋｇ／　ｃ　ｒｎ２Ｇとした場合のクロマトグラフ
である。

この場合、分取完了までの時間が約３分となり、分離性
能は第５図の場合と同等、すなわち従来法より相当の向
上がある。

ト１発明の効果 本発明のカラムおよび使用方法により液体クロマトグラ
フ用カラムの理論段数及び分離処理量が格段に向上する
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のカラム及びその使用方法の効果説明
図、第２図は本発明の実現のためのカラム充填装置の概
略構成図、第３図は同シール部およびスクレーパーの構
成図、第４図は従来法カラムによる分取結果を示す図、
第５図、第６図は本発明に係る充填したカラムによる分
取結果を示す図である。 １−カラム、２−可動栓、３−可動栓移動台座、４Ａ、
４Ｂ−回転軸、５−電動機、６−カラム受台、７−減速
機構、１１−可動栓軸、１２−可動栓先端部、１３−ス
ペーサー、１４．１４’−０−リング、１５．１５“−
スクレーパー、１６−フィルター、１７−継手、１８−
管特許出願人　　昭和電工株式会社 代　理　人　　弁理士　菊地精− カラへカロ圧力（ｋ’ｉ／ｃｍ２Ｇ） 第２図 第３図 ＥＬｕｅｎｔ　　：Ｈ２Ｏ ＦＬｏｗｒａｔｅ　：　１００　ｍ’／ｒｎｉ。 Ｐｒｅｓｓｕｒｅ：　２０　ｋ３／ｃｒｙＬ２ＧＳａｍ
ｐＬｅ　：　ＯＬｉｇｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅｓ０　　
　２．５　　　５　　　７．５　　　１０（ｍｊバ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液体クロマトグラフ用カラムのうち、その充填剤が
   ３０Ｋｇ／ｃｍ＾２Ｇ以上に加圧充填されていることを
   特徴とする、高圧充填液体クロマトグラフ用カラム。 ２、充填剤が３０Ｋｇ／ｃｍ＾２Ｇ以上に加圧充填され
   ている高圧充填液体クロマトグラフ用カラムに入口圧力
   が３０Ｋｇ／Ｇ以上の溶離液を供給することを特徴とす
   る、高圧充填液体クロマトグラフ用カラムの使用方法。