DE3939854A1

DE3939854A1 - Saeule fuer die fluessigkeits-chromatographie

Info

Publication number: DE3939854A1
Application number: DE19893939854
Authority: DE
Inventors: Mitsuo Ito; Hiroshi Satake; Yoshinori Takata
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-12-10
Filing date: 1989-12-01
Publication date: 1990-06-13
Also published as: JPH02157653A; JPH0776767B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Säule, die bei der Flüssigkeits- Chromatographie verwendet wird und insbesondere eine Säule zum Analysie ren eines Bestandteils einer flüssigen Probe mit großer Wirtschaftlichkeit bzw. Leistungsfähigkeit.

Bei der allgemeinen Trennsäule, die bei einer vorbereitenden Chromatographie mit einem inneren Durchmesser von 20 mm oder darüber verwendet wird, ist die üblichste eine Säule mit mehreren Einlaßohren oder einer Dispersions platte vor einem Filter in einem Einlaßteil bzw. -abschnitt der Säule zur Erzeugung eines gleichförmigen Extraktionsmittel- bzw. Eluierungsmittelflus ses in der Säule.

Die US Patentschriften 43 99 032, 45 63 275 und 45 82 608 und die offenge legte japanische Gebrauchsmusterschrift 58-4067 werden als Beispiele eines solchen Gerätes angeführt.

Die herkömmliche Technik wurde jedoch niemals in einer Säule zum Analysie ren des Bestandteils oder von Komponenten des Eluierungsmittels mit einem inneren Durchmesser der Säule von 10 mm oder weniger eingesetzt. In einer solchen Säule mit einem geringen inneren Durchmesser wurden Verbesserun gen der Säulenfüllstoffmaterialien erreicht, wie die folgende Veröffentlichung zeigt;
"Basic Liquid Chromatography", herausgegeben von Nina Hadden et al, Seiten 3-1,bis 3-19, gedruckt in den USA.

Wenn jedoch Säulenfüllstoffmaterialien, deren Partikeldurchmesser nicht größer ist als 5 µm, insbesondere 3µm oder weniger, verwendet werden, wird der Durchmesser der Röhre, die das Eluierungsmittel in die Säule leitet ohne die Spitze des Chromatogramms aufzuweiten bzw. zu verbreitern, und zwar um eine hohe Auflösung zu erzielen, nicht größer als 0,25 mm. Weiterhin, je geringer der Partikeldurchmesser der Füllstoffmaterialien in der Säule, desto schneller wird die Lineargeschwindigkeit des Eluierungsmittels in der Säule und die Auflösung der Säule nimmt plötzlich bzw. stark ab.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung zogen diese oben angegebenen Probleme in Betracht und fanden heraus, daß die Verbesserung des Füllstoff materials in der Säule eine Grenze beim Erzielen der höheren Auflösung hat und daß es notwendig ist, eine Dispersionsplatte in der Säule hinzufügen für den Fall, daß die Säule zum Analysieren des Bestandteils oder von Komponenten in dem Eluierungsmittel verwendet wird.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt darin, eine verbesserte Säule der Flüssigkeits-Chromatographie zum Analysieren des Bestandteils oder von Komponenten des Eluierungsmittels zu schaffen, die den inneren Durchmesser von 10 mm oder weniger hat, und das Fließen bzw. den Fluß des Eluierungs mittels in dem Einlaßabschnitt der Säule gleichförmig zu machen, um so eine Spitzensymmetrie des Bestandteils des Eluierungsmittels zu verbessern und die Säuleneffizienz zu vergrößern, die proportional ist zu einer theoretischen Plattennummer bzw. Plattenanzahl der Säule.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausfüh rungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Säule der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2A ist eine schematische Ansicht einer Dispersionsplatte, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Fig. 2B ist eine schematische Querschnittsansicht der in Fig. 2A gezeigten Dispersionsplatte.

Fig. 3A ist eine schematische Ansicht einer Charakteristik des Chromato gramms des herkömmlichen Säulentyps mit 80 mm Länge.

Fig. 3B ist eine schematische Ansicht einer Charakteristik des Chromato gramms der erfindungsgemäßen Säule mit einer Länge von 80 mm.

Fig. 4A ist eine schematische Ansicht einer Charakteristik des Chromato gramms des herkömmlichen Säulentyps mit 40 mm Länge.

Fig. 4B ist eine schematische Ansicht einer Charakteristik des Chromato gramms der erfindungsgemäßen Säule nit einer Länge von 40 mm.

Fig. 5A, 6A und 7A sind schematische Ansichten von Filtern in weiteren Ausführungsformen der Säule der vorliegenden Erfindung.

Fig. 5B, 6B und 7B sind schematische Querschnittsansichten der jewei ligen, in den Fig. 5A, 6A und 7A gezeigten Filter.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben, die eine schematische Querschnittsan sicht ist, die die gesammte Struktur der Säule in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigt.

Füllkörpermaterialien 2 werden zwischen Filter 3 und 4 eingeführt, die jeweils auf der Einlaß- und der Auslaßseite des Säulenkörpers1 angeordnet sind. Die Filter 3 und 4 sind an beiden Enden des Säulenkörpers 1 durch Verschlüsse 6 und 6' befestigt, die aus Fluorkarbonharz hergestellt sind und in die eine Schraube eingeschraubt ist. Ein Eluierungsmittel wird in den Einlaßteil des Säulenkörpers 1 über eine Röhre 7 geleitet, die ein Loch bzw. eine Bohrung mit einem inneren Durchmesser von 0,25 mm hat und die aus rostfreiem Stahl besteht. Das Eluierungsmittel, welches aus der Röhre 7 fließt, kollidiert mit einer Dispersionsplatte 8 und fließt in das Filter 3 über Poren bzw. kleine Löcher 9, 10 und 11 der in den Fig. 2A und 2B gezeigten Platte 8. In unserem Experiment wird die Dispersionsplatte 8 mit einem äußeren Durchmesser von 4,5 mm und einer Dicke von 0,5 mm verwen det, die aus Fluorkarbonharz besteht bzw. hergestellt ist. Die inneren Durchmesser der Poren 9, 10 und 11 sind jeweils 0,3 mm, 0,6 mm und 0,8 mm. Verwendet werden der Säulenkörper 1 mit einem inneren Durch messer von 4,6 mm und die Filter 3, 4 mit einem äußeren Durchmesser von 4,5 mm und einer Dicke von 1,6 mm, hergestellt aus einer porösen rostfreien Stahlfritte. Weiterhin wird das Füllkörpermaterial 2 in dem Säulenkörper1 aus Silica-ODS (Octadecylsilan) mit einem Partikeldurchmesser von 2µm verwendet.

Die Charakteristiken der Chromatographie der oben angewendeten Struktur sind in den Fig. 3 und 4 gezeigt. Fig. 3A zeigt eine Charakteristik der herkömmlichen Säule, die 80 mm lang ist und keine Dispersionsplatte in dem Einlaßteil des Säulenkörpers hat. Fig. 3B zeigt eine Charakteristik der Säule der vorliegenden Erfindung, die 80 mm lang ist und eine Dispersions platte in dem Einlaßteil des Säulenkörpers hat. Auf die gleiche Art zeigt Fig. 4A eine Charakteristik der herkömmlichen Säule, die 40 mm lang ist und keine Dispersionsplatte in dem Einlaßteil des Säulenkörpers hat. Fig. 4B zeigt eine Charakteristik der Säule der vorliegenden Erfindung, die 40 mm lang ist und eine Dispersionsplatte in den Einlaßteil des Säulenkörpers hat. Die Struktur der herkömmlichen, in dem Fig. 3A und 4A gezeigten Säule ist die gleiche wie in der in Fig. 1 gezeigten Säule mit der Ausnahme der Dispersionsplatte 8.

Bei der Verwendung der in den Fig. 3 und 4 gezeigten Säule erhielten die Erfinder experimentell charakteristische, in der folgenden Tabelle 1 gezeigte Daten:

Tabelle 1

In Tabelle 1 sind die Säulenzustände bzw. -bedingungen wie folgt:

Probe:
Polynukleare, aromatische Verbundmischung aus 20 µl
Eluierungsmittel:	CH₃CN/H₂O=7/3 (V/V)
Fließgeschwindigkeit:	1 ml/min
Temperatur:	Raumtemperatur
Detektor:	Ultra-violett Spektrophotometer, das eine Wellenlänge von 254 nm verwendet.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 und Tabelle 1 ist es offensicht lich, daß die theoretische Plattennummer der Säule und der Symmetriefaktor der Spitze in den vorliegenden Erfindung gegenüber der herkömmlichen Säule extrem verbessert sind.

Der Symmetriefaktor der Spitze ergibt sich üblicherweise durch ein soge nanntes Nachleucht- bzw. Impulsschwanzverhältnis, welches sich wiederum ergibt durch die Länge von der Mittelposition der Spitze zu einem Endpunkt der Spitze in 10% Höhe der Spitze pro Länge von einem Anfangspunkt der Spitze in 10% Höhe der Spitze zu einem Mittelpunkt der Spitze, und wenn das Nachleuchtverhältnis 1 ist, ist die Spitze perfekt symmetrisch.

Für den Fall der kurzen, in Fig. 4 gezeigten Säule sind die theoretische Plattennummer und der Symmetriefaktor extrem verbessert. Diese Effekte werden extrem bemerkenswert bei der Säule, die eine dünne Eluierungs mittelflußröhre mit einem inneren Durchmesser von 0,5 mm oder weniger und die Säulen-Füllstoffmaterialien mit einem Partikeldurchmesser von 5µm oder weniger, insbesondere weniger als 3 µm, hat.

Fig. 5A zeigt die zweite Ausführungsform der Säule der vorliegenden Erfindung mit einer Platte 12, die den Fluß des Eluierungsmittels stört und die in dem Mittelteil des Filters 3 angeordnet ist, und zwar anstelle der Dispersionsplatte der in Fig. 1 gezeigten Säule. Fig. 5B zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Platte 12 und des in Fig. 5A gezeigten Filters 3. Die Platte 12 hat keine Poren und der äußere Durchmesser der Platte 12 ist größer als der Querschnitt der Röhre 7 und die Platte hat den gleichen Effekt wie die Dispersionsplatte 8 in Fig. 1.

Im Nachgang zu Fig. 1 können das Filter 3 und die Dispersionsplatte 8 in einer einstückigen Konstruktion aufgebaut sein und die Dispersionsplatte 8 und eine Abdichtung 5 können ebenfalls in einer einstückigen Konstruktion aufgebaut sein.

Die Fig. 6 und 7 zeigen jeweils die dritte und die vierte Ausführungsform der Säule der vorliegenden Erfindung. Fig. 6A zeigt ein Filter, welches in der in Fig. 1 gezeigten Säule verwendet wird und die Dispersionsplatte 8 in Fig. 1 ist entfernt. Die Form des Querschnitts des in Fig. 5 gezeigten Filters ist konisch. Auf diese Weise ist der Fließwiderstand des Mittelteils des Filters 3 in den Fig. 6A und 6B größer als der des Umfangsteils des Filters 3 und führt dazu, daß des Fluß des Eluierungsmittels in dem Einlaßteil in der Säule gleichförmig ist. Auf die gleiche Weise zeigt Fig. 7A ein Filter, welches in der, in Fig. 1 gezeigten Säule verwendet wird und die Dispersionsplatte 8 in Fig. 1 ist entfernt. Die Querschnittsansicht des in Fig. 7A gezeigten Filters ist in Fig. 7B gezeigt und die Gestaltung bzw. Ausbildung des Mittelteils des Filters 3 in Fig. 7 ist möglichst dicht und die Gestaltung des Umfangsteils des Filters wird gröber bzw. durchlässiger im Verhältnis mit dem Abstand von dem Mittelteil des Filters und somit wird der Fluß des Eluierungsmittels in dem Einlaßteil der Säule gleichförmig gemacht.

Claims

1. Chromatographie-Säule, umfassend einen Säulenkörper, der mit Säulen- Füllstoffmaterialien gefüllt ist und in dem ein Eluierungsmittel fließt, wobei ein innerer Durchmesser der Säule nicht größer ist als 10 mm, wobei zwei Filter jeweils an der Einlaß- und der Auslaßseite des Säulen- Füllstoffmaterials angeordnet sind, und wobei eine Röhre an der Einlaß seite, zentriert bzw. mittig zum Säulenkörper vorgesehen ist, wobei ein innerer Durchmesser der Röhre nicht größer ist als 0,5 mm, gekennzeichnet durch, eine vor dem Filter auf der Einlaßseite angeordnete Dispersionsplatte, die einen Bereich bzw. eine Fläche hat, die größer ist als eine innere Querschnittsfläche der Röhre.

2. Chromatographie-Säule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsplatte mehrere Poren aufweist.

3. Chromatographie-Säule nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Durchmesser der Poren proportional sind zum Abstand von einem Mittel punkt der Dispersionsplatte.

4. Chromatographie-Säule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dispersionsplatte inmitten des Filters auf der Einlaßseite des Säulenkör pers angeordnet ist.

5. Chromatographie-Säule nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Partikeldurchmesser der Säulen-Füllstoffmaterialien nicht größer sind als 5 µm.

6. Chromatographie-Säule mit einem Säulenkörper mit einem inneren Durch messer von weniger als 10 mm, mit füllenden Säulen-Füllstoffmaterialien und einem fließenden Eluierungsmittel darin, mit zwei Filtern, die jeweils auf der Einlaß- und der Auslaßseite der Säulen-Füllstoff materialien angeordnet sind, und mit einer Röhre, die auf der Einlaßseite und zentriert zum Säulenkörper angeordnet ist und einen inneren Durch messer von weniger als 0,5 mm hat, wobei:
ein Fließwiderstand des Eluierungsmittels in dem Mittelteil des Filters auf der Einlaßseite größer ist als der in dem Umfangsteil des Filters.

7. Chromatographie-Säule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Mittelteils des Filters auf der Einlaßseite größer ist als die in dem Umfangsteil des Filters.

8. Chromatographie-Säule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des Filters auf der Einlaßseite konisch ist.

9. Chromatographie-Säule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gestaltung des Mittelteils des Filters auf der Einlaßseite dichter ist als in dem Umfangsteil des Filters.

10. Chromatographie-Säule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Partikeldurchmesser der Säulen-Füllstoffmaterialien nicht größer sind als 5 µm.

11. Chromatographie-Säule nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Fließwiderstand des Eluierungsmittels in dem Umfangsteil des Filters proportional mit dem Abstand von dem Mittelteil des Filters größer wird.