JP3486414B2 - クロマトグラフィカラム - Google Patents
クロマトグラフィカラムInfo
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
- B01D15/22—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the construction of the column
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/60—Construction of the column
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- G01N30/6017—Fluid distributors
-
- G—PHYSICS
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- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
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- G01N30/50—Conditioning of the sorbent material or stationary liquid
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- G01N2030/524—Physical parameters structural properties
- G01N2030/528—Monolithic sorbent material
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Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は液体クロマトグラフィ用のカラムに関する。
従来技術の説明
多孔性マトリックスによる液体クロマトグラフィで
は、化合物が溶解している液体はマトリックスを通過す
ることができ、化合物はマトリックス中で一つまたは複
数の吸着／脱着段階を通過する。
は、化合物が溶解している液体はマトリックスを通過す
ることができ、化合物はマトリックス中で一つまたは複
数の吸着／脱着段階を通過する。
液体クロマトグラフィマトリックスは通常、カラム管
中に一つの床を形成するように充てんされた粒子（例え
ばビーズ）から成る。床は通常、二つのアダプタ（プレ
ート）によって管中の適所に保持され、各アダプタは床
のそれぞれの端部をカバーし、またこれとともにカラム
管の断面もカバーする。アダプタの一つは通常、床を貫
通する前にディストリビュータまたはスプレッダを通過
する溶離剤用の入口を含み、このディストリビュータす
なわちスプレッダは、溶離剤の流れを床の端面域全体に
均一に分散させる。ディストリビュータは多少とも複雑
な構造を有する。一般的なディストリビュータは濾紙、
すなわちプレート／ディスクであり、プレート／ディス
クを通じて多数の孔が均一に配置されている。中央入口
を使用し、これから通路系統が延び、これらの通路は液
体をプレート内の分散孔に分散させるように機能する場
合もある。
中に一つの床を形成するように充てんされた粒子（例え
ばビーズ）から成る。床は通常、二つのアダプタ（プレ
ート）によって管中の適所に保持され、各アダプタは床
のそれぞれの端部をカバーし、またこれとともにカラム
管の断面もカバーする。アダプタの一つは通常、床を貫
通する前にディストリビュータまたはスプレッダを通過
する溶離剤用の入口を含み、このディストリビュータす
なわちスプレッダは、溶離剤の流れを床の端面域全体に
均一に分散させる。ディストリビュータは多少とも複雑
な構造を有する。一般的なディストリビュータは濾紙、
すなわちプレート／ディスクであり、プレート／ディス
クを通じて多数の孔が均一に配置されている。中央入口
を使用し、これから通路系統が延び、これらの通路は液
体をプレート内の分散孔に分散させるように機能する場
合もある。
クロマトグラフィ過程中の分散とゾーンの広がりを最
小限に抑えるために、ディストリビュータプレートをマ
トリックス床の入口域と突き合わせて置く。こうする
と、床から粒子が巻き上がる恐れがなくなる。充てんク
ロマトグラフィ床による一つの欠点は、特に溶離剤の流
速変化に関連して、またはマトリックスが完全に乾燥し
たときに、床が容易に沈下してき裂を形成したりするこ
とである。
小限に抑えるために、ディストリビュータプレートをマ
トリックス床の入口域と突き合わせて置く。こうする
と、床から粒子が巻き上がる恐れがなくなる。充てんク
ロマトグラフィ床による一つの欠点は、特に溶離剤の流
速変化に関連して、またはマトリックスが完全に乾燥し
たときに、床が容易に沈下してき裂を形成したりするこ
とである。
充てんされた粒子から成るマトリックス床の一変形例
は、多孔性になったいわゆる連続マトリックス（モノリ
シックマトリックスとも呼ばれる）に見られる。この形
式のマトリックスは、床の沈下または沈降の結果として
チャネルを形成する傾向はない。連続的な（モノリシッ
ク）マトリックスとは、本質的にコヒーレントなマトリ
ックスを意味する。充てんされた薄膜またはフィルタか
ら成るマトリックスはモノリシックではない。
は、多孔性になったいわゆる連続マトリックス（モノリ
シックマトリックスとも呼ばれる）に見られる。この形
式のマトリックスは、床の沈下または沈降の結果として
チャネルを形成する傾向はない。連続的な（モノリシッ
ク）マトリックスとは、本質的にコヒーレントなマトリ
ックスを意味する。充てんされた薄膜またはフィルタか
ら成るマトリックスはモノリシックではない。
周知の技術で遭遇する問題
従来の分散技法を連続マトリックスに適用するとき
に、マトリックスの端部域を通じて溶離剤を均一に貫通
させることは困難であることがわかっている。溶離剤は
分散孔の近くでマトリックスを容易に貫通するが、前記
分散孔の間にあるマトリックス部分にはほとんど延展し
ない。この結果、マトリックス中に互いに平行なチャネ
ル状の流れが生じ、低いマトリックス効率となり、その
結果として理論段数が減少し、すなわち溶離容量（Ve）
が低下し、かつ対称係数が不利な値になる（対称係数は
ピーク高さの10％にあり、最高対称係数が１に相当する
ように定義される）。この問題は、低い逆圧を生成する
マトリックス、すなわち大きな細孔容積と大きな細孔の
マクロポーラスマトリックスにおいて最も顕著である。
に、マトリックスの端部域を通じて溶離剤を均一に貫通
させることは困難であることがわかっている。溶離剤は
分散孔の近くでマトリックスを容易に貫通するが、前記
分散孔の間にあるマトリックス部分にはほとんど延展し
ない。この結果、マトリックス中に互いに平行なチャネ
ル状の流れが生じ、低いマトリックス効率となり、その
結果として理論段数が減少し、すなわち溶離容量（Ve）
が低下し、かつ対称係数が不利な値になる（対称係数は
ピーク高さの10％にあり、最高対称係数が１に相当する
ように定義される）。この問題は、低い逆圧を生成する
マトリックス、すなわち大きな細孔容積と大きな細孔の
マクロポーラスマトリックスにおいて最も顕著である。
本発明
クロマトグラフィ過程中にマトリックスとディストリ
ビュータの間に液体ギャップを準備することにより、理
論段数、溶離容量、及び対称係数を改善できることが、
ここでわかった。これによって、液体がマトリックスを
貫通するときにマトリックスの端部域にわたって連続層
が形成されるので、プラスの効果が達成される。
ビュータの間に液体ギャップを準備することにより、理
論段数、溶離容量、及び対称係数を改善できることが、
ここでわかった。これによって、液体がマトリックスを
貫通するときにマトリックスの端部域にわたって連続層
が形成されるので、プラスの効果が達成される。
本発明による液体クロマトグラフィカラムは一本のカ
ラム管から構成されており、これは、クロマトグラフィ
マトリックスと、入口の近くに置かれて流入する液体を
分散させるように機能するディストリビュータすなわち
スプレッダを含む。このカラムは、マトリックスがモノ
リシックであり多孔性であること、及び液体がマトリッ
クスを通過するときマトリックスとディストリビュータ
との間にマトリックス材料を含まないギャップが存在す
ることを特徴とする。カラムのその他の部分は周知の設
計でよい。ギャップの幅は、カラムに対して、ディスト
リビュータプレートがマトリックスと突合せ状態にある
場合と比較して、理論段数、対称係数、及び溶離容積に
関して改善された特性をカラムに与えるような幅であ
る。
ラム管から構成されており、これは、クロマトグラフィ
マトリックスと、入口の近くに置かれて流入する液体を
分散させるように機能するディストリビュータすなわち
スプレッダを含む。このカラムは、マトリックスがモノ
リシックであり多孔性であること、及び液体がマトリッ
クスを通過するときマトリックスとディストリビュータ
との間にマトリックス材料を含まないギャップが存在す
ることを特徴とする。カラムのその他の部分は周知の設
計でよい。ギャップの幅は、カラムに対して、ディスト
リビュータプレートがマトリックスと突合せ状態にある
場合と比較して、理論段数、対称係数、及び溶離容積に
関して改善された特性をカラムに与えるような幅であ
る。
出願人による実験の結果（表１を参照のこと）は、理
論段数、溶離容積、ピーク幅、及び対称係数はギャップ
幅の関数であり、またそれぞれの関数についてのクロマ
トグラフィの最適値は必ずしも一つの共通ギャップ幅に
よって達成される必要はないことを示している。本発明
によれば、ギャップ幅が、理論段数がギャップ幅の変化
によって達成可能な最高値の±50％以内になるようなも
のであると有利である。したがって本発明によれば、ギ
ャップ幅を、溶離剤がマトリックスの全液体含有量の80
〜100％内になるように調節しなければならない。ギャ
ップ幅を用いて、ギャップ幅がゼロのときに、すなわち
ディストリビュータがマトリックスとじかに接触してい
るときに得られる対称係数に対して、対称係数を最適化
しなければならない。ギャップ幅を変化させることによ
って達成できる対称係数は、0.5〜５であることが多
く、0.5〜３であることが好ましい。
論段数、溶離容積、ピーク幅、及び対称係数はギャップ
幅の関数であり、またそれぞれの関数についてのクロマ
トグラフィの最適値は必ずしも一つの共通ギャップ幅に
よって達成される必要はないことを示している。本発明
によれば、ギャップ幅が、理論段数がギャップ幅の変化
によって達成可能な最高値の±50％以内になるようなも
のであると有利である。したがって本発明によれば、ギ
ャップ幅を、溶離剤がマトリックスの全液体含有量の80
〜100％内になるように調節しなければならない。ギャ
ップ幅を用いて、ギャップ幅がゼロのときに、すなわち
ディストリビュータがマトリックスとじかに接触してい
るときに得られる対称係数に対して、対称係数を最適化
しなければならない。ギャップ幅を変化させることによ
って達成できる対称係数は、0.5〜５であることが多
く、0.5〜３であることが好ましい。
実際には、最適のクロマトグラフィ条件を達成するた
めの上記の一般的ガイドラインは、通常はギャップ幅が
2mm以下、例えば1mm以下で0.005mm以上のときに達成可
能である。
めの上記の一般的ガイドラインは、通常はギャップ幅が
2mm以下、例えば1mm以下で0.005mm以上のときに達成可
能である。
液体流がない条件ではギャップは必要とされないが、
液体流によるモノリシックマトリックスの圧縮の結果と
してギャップが発生する可能性がある。実際には、カラ
ムを作るとき、入口アダプタ及び関連するディストリビ
ュータすなわちスプレッダがマトリックス入口域の方に
移動されるときに、ギャップができることが好ましい。
この点に関連して、ギャップ幅が常に目に見えるように
ギャップ幅を適合させることが非常に適切であることが
判明した。
液体流によるモノリシックマトリックスの圧縮の結果と
してギャップが発生する可能性がある。実際には、カラ
ムを作るとき、入口アダプタ及び関連するディストリビ
ュータすなわちスプレッダがマトリックス入口域の方に
移動されるときに、ギャップができることが好ましい。
この点に関連して、ギャップ幅が常に目に見えるように
ギャップ幅を適合させることが非常に適切であることが
判明した。
ディストリビュータは、液体流の圧力に耐え、かつマ
トリックスに向かって外側に曲がらないように、すなわ
ち出っぱらないように十分に頑丈であることが好まし
い。
トリックスに向かって外側に曲がらないように、すなわ
ち出っぱらないように十分に頑丈であることが好まし
い。
第1a図に、液体流が導入される本発明によるカラムの
一実施形態を示す。カラム管１は連続マトリックス２で
満たされており、マトリックスの入口域と出口域はそれ
ぞれのアダプタ３、４によってカバーされている。入口
域をカバーするアダプタ３は液体流入口５を備え、マト
リックスの出口域をカバーするアダプタは液体流出口６
を備えている。液体は矢印で示す方向に流れる。入口ア
ダプタ３は、好ましくは分散円錐形状の分散機構７を含
む。マトリックス入口域と入口アダプタ３の突合せ面と
の間には、マトリックスのないギャップ８がある。マト
リックスに隣接する入口アダプタの表面をアダプタの中
心から、この中心の周りに向かって面取りすることによ
り、流入する液体の分散を改善し、無効容積を最小限に
抑えると好都合である。各アダプタ３、４は、カラム管
の内面に接して封止する例えばＯリング形状の封止エレ
メント９を含む。上部アダプタは、マトリックスの上面
に対してアダプタを上下させることのできる手段10を含
む。図示の実施形態では、手段10は調整ねじの形状を有
する。
一実施形態を示す。カラム管１は連続マトリックス２で
満たされており、マトリックスの入口域と出口域はそれ
ぞれのアダプタ３、４によってカバーされている。入口
域をカバーするアダプタ３は液体流入口５を備え、マト
リックスの出口域をカバーするアダプタは液体流出口６
を備えている。液体は矢印で示す方向に流れる。入口ア
ダプタ３は、好ましくは分散円錐形状の分散機構７を含
む。マトリックス入口域と入口アダプタ３の突合せ面と
の間には、マトリックスのないギャップ８がある。マト
リックスに隣接する入口アダプタの表面をアダプタの中
心から、この中心の周りに向かって面取りすることによ
り、流入する液体の分散を改善し、無効容積を最小限に
抑えると好都合である。各アダプタ３、４は、カラム管
の内面に接して封止する例えばＯリング形状の封止エレ
メント９を含む。上部アダプタは、マトリックスの上面
に対してアダプタを上下させることのできる手段10を含
む。図示の実施形態では、手段10は調整ねじの形状を有
する。
第1b図は第1a図の拡大図であり、第1a図で使用された
ものと同じ参照番号を使用する。
ものと同じ参照番号を使用する。
モノリシックマトリックスは、さまざまな方法で、例
えば油相が重合可能なモノマを含む逆エマルジョンの重
合によって、またはいわゆるポロゲン（重合の後に洗い
落とすことのできる一種の溶剤）との塊重合によって作
ることができる。
えば油相が重合可能なモノマを含む逆エマルジョンの重
合によって、またはいわゆるポロゲン（重合の後に洗い
落とすことのできる一種の溶剤）との塊重合によって作
ることができる。
本発明によるギャップの要件は、クロマトグラフィ過
程において使用される液体流に対して連続マトリックス
によって加えられる逆圧によって決定される。細孔サイ
ズと流速を割引きして、これは一般に、マトリックスを
放射方向に横切る逆圧がマトリックスの軸方向（流れの
方向）の逆圧より低くなければならないことを意味す
る。
程において使用される液体流に対して連続マトリックス
によって加えられる逆圧によって決定される。細孔サイ
ズと流速を割引きして、これは一般に、マトリックスを
放射方向に横切る逆圧がマトリックスの軸方向（流れの
方向）の逆圧より低くなければならないことを意味す
る。
通常、適切なマトリックスは、0.05μｍまたはこれ以
上の最小直径を有する通過細孔と組み合わせて大きな細
孔容積（（所定の容積の乾燥マトリックスとして測定し
て）＞2cm3/g、好ましくは５〜30cm3/g）を有すること
になる。
上の最小直径を有する通過細孔と組み合わせて大きな細
孔容積（（所定の容積の乾燥マトリックスとして測定し
て）＞2cm3/g、好ましくは５〜30cm3/g）を有すること
になる。
本発明によるカラムは、上下に積み重ねた幾らかのモ
ノリシッククロマトグラフィマトリックスを含んでもよ
い。
ノリシッククロマトグラフィマトリックスを含んでもよ
い。
本発明によれば、クロマトグラフィ過程は、マトリッ
クスを横切って放射方向に加えられる逆圧が軸方向（流
れの方向）に加えられるマトリックスの逆圧より低くな
るような液体流により、カラムの内容物を溶離すること
によって実施される。
クスを横切って放射方向に加えられる逆圧が軸方向（流
れの方向）に加えられるマトリックスの逆圧より低くな
るような液体流により、カラムの内容物を溶離すること
によって実施される。
実験編
材料と方法
この実験で使用されたマトリックスは、ドイツ特許第
1160616号と欧州特許第60318号に従って逆エマルジョン
中でスチレン／ジビニルベンゼンを重合することによっ
て生成された連続マトリックスである。マトリックスを
カラム管（直径35mm）中に置いた。マトリックスの高さ
は10mmであり、この直径を、管の内表面によるマトリッ
クスの封止かん合ができるように管の直径に適合させ
た。カラムは、溶離剤ディストリビュータを備え付けた
上下動可能なアダプタを備えていた。このアダプタは、
ひねったときマトリックスの端部域に対して分散プレー
トを上昇／降下させるように機能する。
1160616号と欧州特許第60318号に従って逆エマルジョン
中でスチレン／ジビニルベンゼンを重合することによっ
て生成された連続マトリックスである。マトリックスを
カラム管（直径35mm）中に置いた。マトリックスの高さ
は10mmであり、この直径を、管の内表面によるマトリッ
クスの封止かん合ができるように管の直径に適合させ
た。カラムは、溶離剤ディストリビュータを備え付けた
上下動可能なアダプタを備えていた。このアダプタは、
ひねったときマトリックスの端部域に対して分散プレー
トを上昇／降下させるように機能する。
使用したクロマトグラフィ装置は、UV検出器つきのFP
LCシステム（スウェーデン国ウプサラ、ファルマシアビ
オテク社）である。
LCシステム（スウェーデン国ウプサラ、ファルマシアビ
オテク社）である。
流速は300cm/時＝48ml/分であった。
サンプルはNaNO3が10％（w/w−％）の0.5MのNaClであっ
た。
た。
表に見る結果は、ボトム値、溶離容量、トップ幅、及
び対称係数がギャップ幅の関数であることを示す。
び対称係数がギャップ幅の関数であることを示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 エリクソン，エバ
スウェーデン国、エス−754 36・ウプ
サラ、フリヨーナ・ガータン・７
(56)参考文献 特開 平４−54449（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−16502（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−154655（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01N 30/60
B01D 15/08
Claims (4)
- 【請求項１】クロマトグラフィマトリックスと液体流入
口手段と液体流出口手段を含むカラム管と、入口の近く
に置かれて流入する液体を分散させるように機能するデ
ィストリビュータとから成る液体クロマトグラフィカラ
ムであって、マトリックスがモノリシックでありかつ多
孔性であること、及び液体がマトリックスを通過すると
きマトリックスとディストリビュータとの間にマトリッ
クス材料がない液体を収容するギャップが存在すること
を特徴とする液体クロマトグラフィカラム。 - 【請求項２】ギャップが2mm以下であることを特徴とす
る請求の範囲第１項に記載のカラム。 - 【請求項３】クロマトグラフィ中に液体がマトリックス
を横切って流れるときに、マトリックスを横切って放射
方向に加えられる逆圧が軸方向（流れの方向）に加えら
れるマトリックスの逆圧より低いことを特徴とする請求
の範囲第１項または第２項に記載のカラム。 - 【請求項４】マトリックスの孔隙率が2cm3/g以上である
ことを特徴とする請求の範囲第１項から第３項のいずれ
か一項に記載のカラム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE9402091-4 | 1994-06-14 | ||
| SE9402091A SE9402091D0 (sv) | 1994-06-14 | 1994-06-14 | Kromatografikolonn |
| PCT/SE1995/000632 WO1995034359A1 (en) | 1994-06-14 | 1995-06-02 | A chromatography column |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10501344A JPH10501344A (ja) | 1998-02-03 |
| JP3486414B2 true JP3486414B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=20394389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50201596A Expired - Fee Related JP3486414B2 (ja) | 1994-06-14 | 1995-06-02 | クロマトグラフィカラム |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5772875A (ja) |
| EP (1) | EP0765183B1 (ja) |
| JP (1) | JP3486414B2 (ja) |
| AT (1) | ATE229838T1 (ja) |
| AU (1) | AU2756795A (ja) |
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