JP2013160526A - Chromatographic column and movable plug therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体クロマトグラフィー用のカラム(クロマトカラム)に用いられる可動栓と、この可動栓を用いたクロマトカラムに関する。 The present invention relates to a movable stopper used in a column for liquid chromatography (chromatography column), and a chromatography column using the movable stopper.
液体クロマトグラフィーは、天然物や発酵生産物、遺伝子組み替え等による培養生産物、合成反応物中の目的物質を所望とする純度、精製速度で分離精製する手段として広く用いられている。 Liquid chromatography is widely used as a means for separating and purifying a target substance in a natural product, a fermentation product, a cultured product obtained by gene recombination, or a synthetic reaction product at a desired purity and purification rate.
従来、液体クロマトグラフィー用カラムへの充填剤の充填は、図3(a)〜(d)に示すような方法により行われている。 Conventionally, packing of a packing material into a column for liquid chromatography is performed by a method as shown in FIGS.
すなわち、図3(a)に示す液体クロマトグラフィー用カラム21は、可動栓22を備えている。このカラム21に図3(b)に示すように充填剤を溶媒に混合して調製したスラリー23を投入する。そして、図3(c)に示すようにカラム21の上部に溶媒流出口(図示せず)を有し充填剤の流出を防止する多孔板を備えた上蓋24を取り付け、可動栓22を押し上げることにより、溶媒を上蓋24の溶媒流出口から押し出し、図3(d)に示すように、充填剤の充填層25を加圧形成する。すなわち、この可動栓22の移動により、可動栓と反対の側から均一な充填層を積層させていき、充填終了後は、この可動栓22による充填層25の加圧を維持する。この充填装置はアクシャルコンプレッション型カラムとして広く知られている。そして、カラム21の内周面と、可動栓22との間には、密にシールして液体や充填剤が漏れないようにするためのシール構造が設けられている。
That is, the
このようなカラム21の内周面と、可動栓22との間のシール構造体としては、例えば、Oリングパッキンや、可動栓が所定位置まで移動した後圧縮空気を抜いてシールするもの(特許文献1)などがある。また、特許文献2には、断面略V字状のパッキン(Vパッキン)を用いることが開示されている。
As such a sealing structure between the inner peripheral surface of the
パッキンによってカラムの内周面と可動栓との間をシールする際のシール力は、当該パッキンをどの程度潰すかによって決まってくるが、パッキンの劣化による弾力性の変化や、可動栓の移動に伴って可動栓とカラム内周面との間に生じる摩擦によるパッキンの外径やカラムの内径の変化などによってシール力は経時的に変化してしまう。また、パッキンやカラム内壁面の洗浄度合いによってもシール力は変化してしまう。つまり、シール力を一定に保ち、シール機構を安全に動作させるためには、パッキンやカラムの状態を絶えず確認し、洗浄や交換を行う管理と作業が必要である、という問題点がある。 The sealing force when sealing between the inner peripheral surface of the column and the movable stopper by packing is determined by how much the packing is crushed, but it can be used for changes in elasticity due to deterioration of the packing and movement of the movable stopper. Along with this, the sealing force changes over time due to changes in the outer diameter of the packing and the inner diameter of the column due to friction generated between the movable stopper and the inner peripheral surface of the column. Further, the sealing force varies depending on the degree of cleaning of the packing and the inner wall surface of the column. In other words, in order to keep the sealing force constant and to operate the sealing mechanism safely, there is a problem that management and work for constantly checking the state of the packing and the column and performing cleaning and replacement are necessary.
また、特許文献1に記載されたシール構造は、圧縮媒体で加圧してシール部を後退させて緩めておいて、可動栓をカラム内の所定位置に移動させ、その後、圧縮媒体による加圧を除き、バネの押す作用力によってシール材を押しあてて密閉するものである。この方式では、バネの押圧力がバネ反発力の劣化によって経過時間によって変化してしまうため、やはり一定のシール精度を保ちにくく、さらに、充填剤スラリーがシール部とカラム内壁面との間に入り込むことを防止するためにシールを緩めない又はほとんど緩めないで可動栓を移動させる場合、可動栓の移動が容易でない、という問題がある。しかも、シール材の摩耗が激しいためにシール材寿命が短くなり、頻繁に取り換えることが必要になるが、取り換え時期の予測が容易でなく、その上、取り換えにかかる時間、労力、シール材費用などのコストが必要になり経済的でない、などの問題もある。 Further, the seal structure described in Patent Document 1 is pressurized with a compression medium, the seal portion is retracted and loosened, the movable stopper is moved to a predetermined position in the column, and then the compression with the compression medium is performed. Except for this, the sealing material is pressed and sealed by the pressing force of the spring. In this method, since the pressing force of the spring changes depending on the elapsed time due to the deterioration of the spring repulsive force, it is still difficult to maintain a certain sealing accuracy, and the filler slurry enters between the seal portion and the inner wall surface of the column. In order to prevent this, when the movable stopper is moved with little or no loosening of the seal, there is a problem that the movement of the movable stopper is not easy. Moreover, due to the severe wear of the seal material, the life of the seal material is shortened and it is necessary to replace it frequently. However, it is not easy to predict the replacement time, and the time, labor, and cost of the seal material required for replacement There are also problems such as being costly and not economical.
さらに、特許文献2に記載されているシール構造においては、ボルトによって、または可動栓コアとベースとに設けられたねじ構造によって、Vパッキンが拡径方向に膨出しして可動栓とカラムの内周面とのシールが行われるが、この方式においても、シールを緩めない又はほとんど緩めないで可動栓を移動させる場合、可動栓の移動が容易でない、という問題がある。
Further, in the seal structure described in
本発明は、上記従来の問題点を解決し、簡素な構造でありながら、シール力を微調整することによって、液や充填剤を漏らすことなく、可動栓のスムーズな移動を可能とするクロマトカラムの可動栓を提供することを目的とする。また、本発明は、この可動栓を備えた液体クロマトグラフィーのカラムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and has a simple structure, but by adjusting the sealing force finely, a chromatographic column that enables a smooth movement of the movable stopper without leaking liquid or packing material. An object of the present invention is to provide a movable stopper. Another object of the present invention is to provide a liquid chromatography column provided with this movable stopper.
上記課題を解決するために、第一に本発明は、液体クロマトグラフィーのカラム内に配置される可動栓において、先端部が充填剤に対面し、可動栓の軸心部をカラムの軸心線方向に延在する可動栓コアと、該可動栓コアの先端側の外周に外嵌した環状のスクレーパと、該可動栓コアの基端側が内嵌した凹所を有するベースと、該スクレーパとベースとの間において該可動栓コアの外周を取り巻いているパッキンと、該可動栓コアをベースの該凹所に押し込む方向に引き付けるための引付手段とを備えてなり、前記引付手段が、前記ベースを貫通して前記可動栓コアに螺着されたボルトと、該ボルトの頭部と前記ベースとの間に介在された皿バネとからなることを特徴とする可動栓を提供する(発明1)。 In order to solve the above problems, first, the present invention relates to a movable stopper disposed in a column of liquid chromatography, the tip of the movable stopper faces the packing material, and the axial center of the movable stopper is the axial center line of the column. A movable stopper core extending in the direction, an annular scraper externally fitted to the outer periphery of the distal end side of the movable stopper core, a base having a recess in which a proximal end side of the movable stopper core is internally fitted, and the scraper and the base A packing surrounding the outer periphery of the movable plug core, and a pulling means for pulling the movable plug core in a direction of pushing the movable plug core into the recess of the base. There is provided a movable plug comprising: a bolt that penetrates a base and is screwed to the movable plug core; and a disc spring interposed between the head of the bolt and the base (Invention 1). ).
かかる発明(発明1)によれば、シールを緩めない又はほとんど緩めないで可動栓を移動させる場合に、カラム内周面からパッキンに作用する反発力をパッキン自体のみならず皿バネでも吸収することで、パッキンとカラム内周面との間の摩擦力を微調整することが可能となるため、カラム内における可動栓のスムーズな移動を実現することができる。 According to this invention (Invention 1), when the movable stopper is moved with little or no loosening of the seal, the repulsive force acting on the packing from the column inner peripheral surface is absorbed not only by the packing itself but also by the disc spring. Thus, the frictional force between the packing and the inner circumferential surface of the column can be finely adjusted, so that the movable stopper can be smoothly moved in the column.
上記発明(発明1)においては、前記ボルトの締め付けトルクが1〜40N・mであるのが好ましい(発明2)。 In the said invention (invention 1), it is preferable that the bolt tightening torque is 1 to 40 N · m (invention 2).
かかる発明(発明2)によれば、液や充填剤を漏らすことなく、可動栓がスムーズに移動する動作を実現することができる。 According to this invention (invention 2), it is possible to realize an operation in which the movable stopper moves smoothly without leaking liquid or filler.
また、第二に本発明は、上記発明(発明1、2)の可動栓が内部に配置されていることを特徴とする液体クロマトグラフィーのカラムを提供する(発明3)。 A second aspect of the present invention provides a liquid chromatography column (Invention 3), in which the movable stopper of the above inventions (Inventions 1 and 2) is disposed inside.
かかる発明(発明3)によれば、上述したような可動栓を液体クロマトグラフィーのカラム内に配置して、この可動栓を押圧することにより、パッキンが拡径方向に拡がる。このパッキンがカラム内周面に接触することにより可動栓とカラム内周面との間のシールが行われる。このとき、シールを緩めない又はほとんど緩めないで可動栓を移動させる場合に、カラム内周面からパッキンに作用する反発力をパッキン自体のみならず皿バネでも吸収することで、パッキンとカラム内周面との間の摩擦力を微調整することが可能となるため、液や充填剤を漏らすことなく、カラム内における可動栓のスムーズな移動を実現することができる。 According to this invention (Invention 3), the movable stopper as described above is arranged in the column of the liquid chromatography, and the packing is expanded in the diameter increasing direction by pressing the movable stopper. When the packing comes into contact with the inner peripheral surface of the column, the seal between the movable stopper and the inner peripheral surface of the column is performed. At this time, when the movable stopper is moved with little or no loosening of the seal, the repelling force acting on the packing from the inner peripheral surface of the column is absorbed not only by the packing itself but also by the disc spring, thereby Since the frictional force with the surface can be finely adjusted, smooth movement of the movable stopper in the column can be realized without leaking liquid or packing material.
本発明の可動栓及びこの可動栓を備えたクロマトカラムにおいては、簡素な構造でありながら、シール力を微調整することによって、液や充填剤を漏らすことなく、可動栓のスムーズな移動を実現することができる。 The movable stopper of the present invention and the chromatographic column equipped with this movable stopper have a simple structure, but fine adjustment of the sealing force realizes smooth movement of the movable stopper without leaking liquid or packing material. can do.
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
〔第1の実施形態〕
まず、第1の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る可動栓を示す軸心線方向の縦断面図である。
[First Embodiment]
First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a longitudinal sectional view in the axial direction showing a movable stopper according to an embodiment of the present invention.
本実施形態の可動栓1は、可動栓コア2と、スクレーパ3と、ベース4と、Vパッキン5とを備え、先端側(図示上端側)がカラム(図示せず)内の充填剤に接するように配置される。可動栓コア2は、可動栓1の先端から軸心線方向に延在する略々円柱状体よりなる。この可動栓コア2の中間から基端側(図示下端側)にかけては等径の円柱部となっていて、この円柱部よりも上側はフランジ部6となっている。
The movable stopper 1 of the present embodiment includes a
このフランジ部6の下面は、上方ほど拡径するテーパ面6aとなっている。可動栓コア2の上端面には浅い円形の凹所7が設けられ、この凹所7の側周面の上部側には拡径段部8が形成されている。この段部8に係合することにより、多孔質板9が該可動栓コア2の先端面に装着され、多孔質板9と凹所7の底面との間に、液の分配供給又は収集排出用の空室Sが形成される。この凹所7の底面の中心部から可動栓コア2の底面の中心部にまで貫通するように液の供給又は排出用の連通孔10が形成されている。そして、可動栓コア2の底面には、引付手段としての押圧用ボルト12が螺合する雌螺子穴11が可動栓1の軸心線と平行方向に形成されている。12aは押圧用ボルト12の頭部とベース4との間に介在された皿バネである。
The lower surface of the
スクレーパ3は、このフランジ部6の外周に嵌合した環状部材である。スクレーパ3の外周面は等径の円筒面よりなる。スクレーパ3の内周面は、前記テーパ面6aと重なるテーパ面13となっている。また、スクレーパ3の底面は、可動栓1の軸心線に対し垂直となっている。
The
ベース4は、略円柱形状であり、上面中央には可動栓コア2の下部が内嵌する凹部14が設けられていて、この凹部14の底面からベース4の底面にまで貫通する液流通孔15が形成されている。さらに、凹部14の底面からベース4の底面にまで貫通して押圧用ボルト12の挿通孔16が形成されている。
The
Vパッキン5は、スクレーパ3とベース4との間において、複数枚が積層状に配置されていて、可動栓コア2を周回するような環状体となっている。Vパッキン5の積層体とスクレーパ3との間、及び該積層体とベース4との間にそれぞれ上台座17及び下台座18が介在されている。
A plurality of
このVパッキン5は、所定の厚さ及び幅で、V字状の溝角とV字状の頂角とが形成されており、溝角は頂角よりも小さくなっている。また、Vパッキン5の上台座17は、所定の厚さ及びVパッキン5と同じ幅で、Vパッキン5と同じ頂角を有する。さらに、Vパッキン5の下台座18は、所定の厚さ及びVパッキン5と同じ幅で、Vパッキン5と同じ溝角を有する。このようなVパッキン5、上台座17及び下台座18の溝角を頂角よりも小さくすることにより、上台座17と下台座18間にVパッキン5を複数積層して軸線方向(図示上下方向)に加圧した際に、Vパッキン5が外側に拡がりやすくなるため、可動栓コア2とスクレーパ3との間のシール性が向上するだけでなく、上下に隣接するVパッキン5間のシール性も向上する。
The V packing 5 has a predetermined thickness and width, and has a V-shaped groove angle and a V-shaped apex angle, and the groove angle is smaller than the apex angle. Further, the
押圧用ボルト12は、挿通孔16を通って雌螺子穴11にねじ込まれている。押圧用ボルト12の皿バネ12aがベース4の底面に当接した後、さらに押圧用ボルト12を回転させることにより、可動栓コア2がベース4側に引き付けられ、Vパッキン5がスクレーパ3とベース4との間で挟圧されて拡径方向に拡大する。このVパッキン5がクロマトグラフィー用カラム(図示せず)の内周面に当接することにより、可動栓1とカラムの内周面とのシールが行われる。押圧用ボルト12の締め付けトルクは、液や充填剤を漏らすことなく且つ可動栓がスムーズに移動するために、1〜40N・m、特に2〜30N・mであるのが好ましい。
The
皿バネ12aは、押圧用ボルト12による可動栓コア2をベース4側に引き付ける力を微調整する作用を有する。これにより、可動栓1とカラムの内周面とのシールが行われた状態で、可動栓1をカラム内で移動させようとする場合、カラムの内周面からVパッキン5に対して作用する反発力をVパッキン5自体のみならず皿バネ12aでも吸収することができる。その結果、Vパッキン5とカラムの内周面との間に生じる摩擦力を微調整することが可能となるため、カラム内における可動栓のスムーズな移動を実現することができる。
The
このような構成を有する可動栓1にあっては、スクレーパ3を非剛体(非金属)として、カラム挿入前のスクレーパ3の外径をカラムの内径と等しいか、それよりもごく僅か大きいものとし、スクレーパ3の外周面をカラムの内周面に押し付けるようにするのが好ましい。このようなスクレーパ3の材料としては、フッ素化樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレンや、部分フッ素化樹脂、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルやフッ素化樹脂共重合体、例えば、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、エチレン−四フッ素化エチレン共重合体などが好ましい。これらの他、フッ素化樹脂、部分フッ素化樹脂、フッ素化樹脂共重合体で被覆したゴムや、フッ素ゴム、EPDMなども適用できる。
In the movable stopper 1 having such a configuration, the
可動栓コア2の材料は、ステンレス、チタン、ハステロイなどの耐食性金属が好ましいが、フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、アクリル、メチルペンテンなどの合成樹脂であってもよい。
The material of the
ベース4の好ましい材料としては、可動栓コア2と同様のものが例示されるが、これに限定されない。ベース4の外径はカラムの内径よりも小さいことが好ましく、また下台座18の内径と外径の中間値以上であることが好ましい。
A preferable material of the
Vパッキン5の積層枚数は2枚以上、特に2〜4枚程度が好適である。Vパッキン5の材料としては、天然ゴム、EPDM、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン、テフロン(登録商標)被覆ゴムなどが好適であるが、これに限定されない。
The number of stacked
皿バネ12aの材料としては、調整する圧力の大きさに応じて、柔らかい材料から硬い材料まで一般的に用いられている材料を適用できる。皿バネ12aの厚みや大きさ、重ね合わせる枚数なども、調整する圧力の大きさに応じて、任意に選定可能である。
As a material of the
上述したような可動栓1においては、Vパッキン5、上台座17及び下台座18が同じ幅を有していて、溝角が頂角よりも小さくなっているので、これらを積層した場合には、隣接する各部材の周縁部は密着する一方で溝角の底部と頂角との頂部との間には間隙が生じる。ここで押圧用ボルト12をねじ込むことにより、ベース4が上方に引き付けられて上台座17及び下台座18の間隔が縮小し、これによりVパッキン5が押圧される。このとき上述したように隣接する溝角の底部と頂角との頂部との間には間隙が生じているので、Vパッキン5が容易に外側に押し拡げられてカラム内壁面に押し付けられることでVパッキン5自体によるシール性を向上させることができる。
In the movable plug 1 as described above, the V packing 5, the
そして、押圧用ボルト12と皿バネ12aとを用いて可動栓コア2をベース4側に引き付け、もってVパッキン5を拡径方向に拡大させて可動栓1とカラムの内周面とのシールを行うため、可動栓1とカラムの内周面とのシールが行われた状態で、可動栓1をカラム内で移動させようとする場合にも、可動栓1のスムーズな移動を実現することができる。さらに、本実施形態においては、押圧用ボルト12を挿脱してねじ込み圧力(トルク)を調整することで、Vパッキン5のシール性を簡単に調整することが可能となっている。しかも、本実施形態の可動栓1は、押圧用ボルト12を外してベース4と可動栓コア2とを分離することにより、Vパッキン5を容易に交換することができる。
Then, the
〔第2の実施形態〕
次に、第2の実施形態について説明する。図2は、本発明の別の一実施形態に係る可動栓を示す軸心線方向の縦断面図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described. FIG. 2 is a longitudinal sectional view in the axial direction showing a movable stopper according to another embodiment of the present invention.
本実施形態に係る可動栓1Aは、図2に示すように、第1の実施形態に係る可動栓1におけるVパッキン5、上台座17及び下台座18の替わりに、Oリング50をパッキンとして用いたものである。その他の構成は全て第1の実施形態に係る可動栓1と同一であるので、詳細説明は省略する。
As shown in FIG. 2, the
Oリング50の材料としては、天然ゴム、EPDM、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体、ポリビニリデンフルオライド、ポリクロロトリフルオロエチレン、テフロン(登録商標)被覆ゴムなどが好適であるが、これに限定されない。
Materials for the O-
本実施形態においても、押圧用ボルト12の皿バネ12aがベース4の底面に当接した後、さらに押圧用ボルト12を回転させることにより、可動栓コア2がベース4側に引き付けられ、Oリング50がスクレーパ3とベース4との間で挟圧されて拡径方向に拡大する。このOリング50がクロマトグラフィー用カラム(図示せず)の内周面に当接することにより、可動栓1Aとカラムの内周面とのシールが行われる。
Also in this embodiment, after the
また、皿バネ12aは、押圧用ボルト12による可動栓コア2をベース4側に引き付ける力を微調整する作用を有する。これにより、可動栓1Aとカラムの内周面とのシールが行われた状態で、可動栓1Aをカラム内で移動させようとする場合、カラムの内周面からOリング50に対して作用する反発力をOリング50自体のみならず皿バネ12aでも吸収することができる。その結果、Oリング50とカラムの内周面との間に生じる摩擦力を微調整することが可能となるため、カラム内における可動栓のスムーズな移動を実現することができる。
Further, the
以上、本発明について添付図面を参照に説明してきたが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の変更実施が可能である。 The present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
上述したような本発明の可動栓を用いたクロマトカラムは、液や充填剤の漏れがないので、クロマト分離精製効率を高めることができる。このようなクロマトカラムを用いた液体クロマトグラフィーは、天然物や発酵生産物、遺伝子組み替え等による培養生産物、合成反応物中の目的物質を目的の純度、精製速度で分離精製する手段として好適である。 Since the chromatographic column using the movable stopper of the present invention as described above has no leakage of liquid or filler, the chromatographic separation and purification efficiency can be increased. Liquid chromatography using such a chromatographic column is suitable as a means for separating and purifying target substances in natural products, fermented products, cultured products by genetic recombination, etc., and synthetic reaction products at the desired purity and purification rate. is there.
1,1A…可動栓
2…可動栓コア
3…スクレーパ
4…ベース
5…Vパッキン
50…Oリング
7…凹所
12…押圧用ボルト(引付手段)
12a…皿バネ
DESCRIPTION OF
12a ... disc spring
Claims (3)
先端部が充填剤に対面し、可動栓の軸心部をカラムの軸心線方向に延在する可動栓コアと、
該可動栓コアの先端側の外周に外嵌した環状のスクレーパと、
該可動栓コアの基端側が内嵌した凹所を有するベースと、
該スクレーパとベースとの間において該可動栓コアの外周を取り巻いているパッキンと、
該可動栓コアをベースの該凹所に押し込む方向に引き付けるための引付手段とを備えてなり、
前記引付手段が、前記ベースを貫通して前記可動栓コアに螺着されたボルトと、該ボルトの頭部と前記ベースとの間に介在された皿バネとからなることを特徴とする可動栓。 In a movable stopper placed in a liquid chromatography column,
A movable plug core with the tip facing the packing material and extending the axial center of the movable plug in the axial direction of the column;
An annular scraper fitted around the outer periphery of the distal end side of the movable plug core;
A base having a recess in which the proximal end side of the movable plug core is fitted,
A packing surrounding the outer periphery of the movable plug core between the scraper and the base;
A pulling means for pulling the movable plug core in a direction of pushing into the recess of the base;
The movable means characterized in that the attraction means comprises a bolt that penetrates the base and is screwed to the movable stopper core, and a disc spring interposed between the head of the bolt and the base. plug.
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