JP2005321302A - クロマト充填剤の充填方法及び充填装置 - Google Patents

Abstract

【課題】充填用フランジの付け替えやバルブの設置を省略して、充填剤をカラムに作業性良く充填することができるとともに、充填後の通液におけるピストンフローを実現して分離性能を高めることができるクロマト充填剤の充填方法を提供すること。
【解決手段】充填剤を溶媒によってスラリー化することによって調製される充填剤スラリーをスラリーポンプ１１によって送液し、カラム容器２の胴部に挿入された充填パイプ８から充填剤スラリーをカラム容器２内に充填して充填層を形成し、前記充填パイプ８をカラム容器２から抜き取った後（又は退避させた後）、カラム容器２内の前記充填層を可動栓１９によって加圧する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体クロマトグラフィーにおける充填剤スラリーのカラムへの充填方法及び充填装置に関する。

分離分析法の一種としての液体クロマトグラフィーが知られているが、このような液体クロマトグラフィーにおいて高い理論段数を実現するためには、カラムに充填される充填剤を均一且つ圧密化された状態とする必要がある。

ところで、充填剤をカラムに充填する方法としては、充填剤を適当な溶媒に分散させたスラリーをカラムに充填した後、ガス圧やポンプ等を用いて溶媒を更に加圧液送することによって充填剤を圧密化する湿式充填法が知られており、これについての提案が種々なされている（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開平６−２４２５４３号公報 特開２００４−００４０９３号公報 特開２００４−３４６８３３号公報

充填剤スラリーをカラムに直接投入し、可動栓又はピストンで圧縮してカラム内に充填層を形成する方法は、操作性が良く使い易い反面、カラム高さが高くなるという欠点がある。

又、ポンプを使って充填剤スラリーをカラムに充填する方法は、可動栓やピストンの長さ及びこれら可動栓やピストンの圧縮ストローク分だけカラム高さを低く抑えることができるが、充填剤スラリーを均一に圧密化することができず、高い分離性能を得ることができないという欠点がある。

そこで、ポンプによって充填剤スラリーをカラム容器内に充填した後、可動栓で圧縮する方法が提案されており、この方法としては、
１）図９に示すように、カラム容器１０２に専用の充填用フランジ１０３を付け替えてスラリーを充填し、その後、カラム容器１０２に可動栓１１９を付け替えて該可動栓１１９で充填剤スラリーを加圧する方法
２）図１０に示すように、カラム容器の上下端に取り付けられたフランジ２０３，２０５に充填用バルブＶ１と抜き出し用バルブＶ２をそれぞれ設け、これらのバルブＶ１，Ｖ２の開閉によって充填剤スラリーの抜き出しを行う方法
等が知られている。

ところが、上記１）の方法では、特にカラム容器１０２の径が大きい場合には、充填用フランジ１０３の重量も大きく、その付け替えが大変で作業性が非常に悪くなるという問題がある。

又、前記２）の方法では、バルブＶ１，Ｖ２の設置により、その部分の通液流路が塞がれるため、図１０に示すようように試料バンドの中央部に遅れに伴う凸状の変形が発生するとともに、流れに乱れが生じるためにピストンフローでの通液ができなくなり、クロマトカラムで分離されて出てくる成分の重なりが大きくなって分離性能が低下するという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、充填用フランジの付け替えやバルブの設置を省略して、充填剤をカラムに作業性良く充填することができるとともに、充填後の通液におけるピストンフローを実現して分離性能を高めることができるクロマト充填剤の充填方法及び充填装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、充填剤を溶媒によってスラリー化することによって調製される充填剤スラリーをポンプによって送液し、カラム容器胴部に挿入された充填パイプから充填剤スラリーをカラム容器内に充填して充填層を形成し、前記充填パイプをカラム容器から抜き取った後又は退避させた後、カラム容器内の前記充填層を可動栓によって加圧することを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、充填剤スラリーの充填時のカラム容器に対する通液線流速を、５ｍ／ｈ〜１００ｍ／ｈ、好ましくは５ｍ／ｈ〜５０ｍ／ｈに設定することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、カラム容器と、該カラム容器の胴部に挿脱自在に挿通される充填パイプと、充填剤スラリーを液送してこれを前記充填パイプからカラム容器内に充填するポンプと、カラム容器内に形成されたされた充填層を加圧する可動栓と、該可動栓を駆動する駆動手段を含んでクロマト充填剤の充填装置を構成したことを特徴とする。

本発明によれば、カラム容器の胴部に挿通された充填パイプから充填剤スラリーをカラム容器内に充填するようにしたため、充填用フランジの付け替えやバルブの設置が不要となり、充填剤をカラムに作業性良く充填することができる。そして、充填パイプから充填剤スラリーをカラム容器内に充填した後は、充填パイプをカラム容器から抜き取り或は退避させるようにしたため、可動栓によって充填層を加圧することができ、充填層を均一に圧密化して通液におけるピストンフローを実現してクロマトカラムの分離性能を高めることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るクロマトカラム充填装置１の側断面図であり、同図において、２は円筒状のカラム容器であって、該カラム容器２は、その上端外周に取り付けられた上部フランジ３が基台４上に設置されることによって垂直に支持されている。そして、このカラム容器２の下端には下部フランジ５が被着されており、該下部フランジ５の中心部には、一端がカラム容器２内に開口する排液管６が挿通しており、該排液管６にはバルブ７が取り付けられている。

又、カラム容器２の上端胴部には、水平な充填パイプ８が移動可能に挿通しており、該充填パイプ８のカラム容器２内に臨む先端部にはバッフル９が取り付けられている。そして、この充填パイプ８は、スラリー配管１０を経てスラリーポンプ１１に接続されており、スラリー配管１０の途中にはバルブ１２が設けられている。又、スラリーポンプ１１の吸入側にはスラリー配管１３を介してスラリータンク１４が接続されている。

他方、カラム容器２の上方には、上部フランジ３に立設された複数の支持ロッド１５によってジャッキベース１６が水平に支持されており、このジャッキベース１６には油圧ジャッキ１７が垂直に取り付けられて支持されている。そして、この油圧ジャッキ１７の本体から下方へ延びるロッド１８の下端には、可動栓１９がクランプ２０によって取り付けられおり、可動栓１９には送液路２１が形成され、この送液路２１の可動栓１９の下面に開口する部分にはバルブ２２が設けられている。

又、上記油圧ジャッキ１７の本体の上下に開口する不図示の油圧出入口には、油圧ポンプを含む油圧ユニット２３から延びる油圧配管２４，２５がそれぞれ接続されており、各油圧配管２４，２５にはストップバルブ２６，２７がそれぞれ設けられている。

次に、以上の構成を有する充填装置１を用いて実施される本発明に係る充填方法を図２〜図７に基づいて説明する。尚、図２〜図７は本発明に係る充填方法をその工程順に示す説明的断面図である。

本発明に係る充填剤の充填方法では、以下に示す１）液張り工程、２）充填工程、３）液抜き工程、４）充填パイプ抜き取り工程及び５）加圧工程を経てカラム容器２に充填剤が充填され、充填剤が充填されたクロマトカラムに６）通液工程において試料を通液することによって試料が各成分に分離される。

以下、各工程について説明する。

１）液張り工程：
液張り工程では、図２に示すように、スラリータンク１４内に充填用溶媒を張るが、このとき、油圧ジャッキ１７及びスラリーポンプ１１は非作動状態にあり、可動栓１９はカラム容器２内の上限位置にある。

２）充填工程：
この充填工程では、図３に示すように、前記液張り工程において充填用溶媒が張られたスラリータンク１４内に規定量の充填剤を投入し、両者を撹拌機２８によって混合して充填剤をスラリー化し、所定濃度の充填剤スラリーを調製する。

次に、バルブ１２を開け、スラリーポンプ１１を駆動してスラリータンク１４内の充填剤スラリーをスラリー配管１３，１０を経て充填パイプ８へと送り、該充填パイプ８のカラム容器２内に開口する先端部から充填スラリーを吐出してこれをカラム容器２内に充填する。このとき、充填パイプ２の先端部から流出する充填剤スラリーは、バッフル９によって周囲に分散されるため、カラム容器２内には均一な充填層が形成され、充填剤スラリーに含まれる溶媒はカラム容器２下部の排液管６からバルブ７を通って外部へと排出される。ここで、充填剤スラリーの充填時のカラム容器１に対する通液線流速は、５ｍ／ｈ〜１００ｍ／ｈ、好ましくは５ｍ／ｈ〜５０ｍ／ｈに設定される。

尚、図８に示すように、充填パイプ８の先端部に上方に向かって開口する開口部（不図示）を形成し、この開口部から充填剤スラリーを上方に向かって噴射して可動栓１９の下面に当てることによって、該充填剤スラリーを周囲に分散しながらカラム容器２内に充填するようにしても良い。

３）液抜き工程：
液抜き工程においては、前記充填工程での充填剤スラリーの充填によってカラム容器２内に充填層が形成されると、図４に示すように、そのままの状態を放置し、充填層の上部に溜った溶媒をカラム容器２下部の排液管６からバルブ７を通って外部へと排出する。

４）充填パイプ抜き取り工程：
前記液抜き工程においてカラム容器２内の充填層の上部に溜った溶媒が抜き取られると、充填パイプ８のカラム容器２への固定を解除してこれを横方向にスライドさせてカラム容器２から抜き取る（図５参照）。このとき、バルブ７は閉じておく。

尚、本実施の形態では、充填パイプ８をカラム容器２から抜き取るようにしたが、該充填パイプ８をカラム容器２から完全に抜き取ることなく、可動栓１９が下降したときにこれと干渉しない位置に充填パイプ８を退避させておくようにしても良い。

５）加圧工程：
前記工程において充填パイプ８が抜き取られると、可動栓１９のカラム容器２内での摺動を阻害するものが無くなるため、油圧ジャッキ１７を駆動して可動栓１９を図６に示すようにカラム容器２内で下動せしめ、充填層を加圧する。即ち、図１に示す油圧ユニット２３の油圧ポンプを駆動してオイルを一方の油圧配管２４から油圧ジャッキ１７の本体上部に供給してロッド１８を押し下げると、このロッド１８に連結された可動栓１９が下動してカラム容器２内の充填層を加圧する。加圧によって充填層が圧密され、充填層内の余分な溶媒は、送液管２９の途中に設けられた三方弁３０から排出される。尚、ロッド１８の押し下げによって油圧ジャッキ１７の本体下部から排出されるオイルは、油圧配管２５を通って油圧ユニット２３へと戻される。

そして、カラム容器２内の充填層が可動栓１９によって所定量だけ加圧圧縮された時点で、図１に示すストップバルブ２６，２７を閉じると、油圧ジャッキ１７へのオイルの供給が遮断されるため、可動栓１９の移動が停止されてその位置に固定される。

而して、本加圧工程において、カラム容器２内の充填層が可動栓１９によって加圧されると、均一に圧密化された充填層が形成されたクロマトカラムが作製されるが、このクロマトカラムを用いて次の通液工程において試料の分離精製が行われる。

６）通液工程：
この通液工程においては、可動栓１９をカラム容器２内に残したままで、該可動栓１９に設けられたバルブ２２と排液管６に設けられたバルブ７を開き、可動栓１９に形成された送液路２１（図１参照）に送液管２９を接続し（図７参照）、この送液管１９から試料をクロマトカラムへと流す。すると、試料は、可動栓１９の送液路２１を通ってカラム容器２内の充填層を通過するが、その過程で各成分が分離され、分離された成分を含む液体は排液管６から外部へと排出されて検出される。

以上において、本実施の形態では、カラム容器１の胴部に挿通された充填パイプ８から充填剤スラリーをカラム容器２内に充填するようにしたため、充填用フランジの付け替えやバルブの設置が不要となり、充填剤をカラム容器２に作業性良く充填することができる。

又、充填パイプ８から充填剤スラリーをカラム容器２内に充填した後は、充填パイプ８をカラム容器２から抜き取るようにしたため、可動栓１９によって充填層を加圧することができ、充填層１９を均一に圧密化して通液におけるピストンフローを実現し、クロマトカラムの分離性能を高めることができる。

次に、本発明を実施例を挙げて具体的に説明するが、以下に示す実施例は本発明を限定する主旨のものではない。

本実施例１におけるクロマトカラムの作製条件及び得られた分離性能は以下の通りである。

１）カラム ：直径８００ｍｍφ×長さ９９０ｍｍＬ（容積４９７Ｌ）
２）充填剤 ：ＭＢ−４Ｂ 200-350 ２４０ｋｇ（充填密度０．４８３ｋｇ／Ｌ）
３）溶媒 ：ｎ−ヘキサン／酢酸エチル＝１／１
４）流量 ：１１４０Ｌ／ｈ 通液圧０．１５ＭＰａ
５）検出 ：ＵＶ２５４ｎｍ ０．２ｍｍセル、レンジ０．２０，０．０５
６）試料 ：１０％トルエン
７）理論段数：３８２２段／ｍ

本発明は、主に医薬品、ファインケミカル化学品、天然物等の分離精製に使用される液体クロマトグラフィーに対して有用である。

本発明に係るクロマトカラム充填装置の側断面図である。 本発明に係る充填方法（液張り工程）を示す説明的断面図である。 本発明に係る充填方法（充填工程）を示す説明的断面図である。 本発明に係る充填方法（液抜き工程）を示す説明的断面図である。 本発明に係る充填方法（充填パイプ抜き取り）を示す説明的断面図である。 本発明に係る充填方法（加圧工程）を示す説明的断面図である。 本発明に係る充填方法（通液工程）を示す説明的断面図である。 本発明に係る充填方法（充填工程）の別形態を示す説明的断面図である。 従来の充填方法を示す説明的断面図である。 従来の充填方法を示す説明的断面図である。

符号の説明

１ クロマトカラム充填装置
２ カラム容器
３ 上部フランジ
５ 下部フランジ
６ 排液管
８ 充填パイプ
９ バッフル
１０ スラリー配管
１１ スラリーポンプ
１３ スラリー配管
１４ スラリータンク
１７ 油圧ジャッキ
１９ 可動栓
２１ 送液路
２３ 油圧ユニット（駆動手段）
２８ 撹拌機
２９ 送液管
３０ 三方弁

Claims (3)

1. 充填剤を溶媒によってスラリー化することによって調製される充填剤スラリーをポンプによって送液し、カラム容器胴部に挿入された充填パイプから充填剤スラリーをカラム容器内に充填して充填層を形成し、前記充填パイプをカラム容器から抜き取った後又は退避させた後、カラム容器内の前記充填層を可動栓によって加圧することを特徴とするクロマト充填剤の充填方法。
2. 充填剤スラリーの充填時のカラム容器に対する通液線流速は、５ｍ／ｈ〜１００ｍ／ｈ、好ましくは５ｍ／ｈ〜５０ｍ／ｈに設定されることを特徴とする請求項１記載のクロマト充填剤の充填方法。
3. カラム容器と、該カラム容器の胴部に挿脱自在に挿通される充填パイプと、充填剤スラリーを液送してこれを前記充填パイプからカラム容器内に充填するポンプと、カラム容器内に形成されたされた充填層を加圧する可動栓と、該可動栓を駆動する駆動手段を含んで構成されることを特徴とするクロマト充填剤の充填装置。

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