JP3709554B2

JP3709554B2 - 液体クロマトカラムの液体導入装置

Info

Publication number: JP3709554B2
Application number: JP2000393785A
Authority: JP
Inventors: 時男桐山
Original assignee: 時男桐山
Priority date: 2000-11-20
Filing date: 2000-11-20
Publication date: 2005-10-26
Anticipated expiration: 2020-11-20
Also published as: JP2002156370A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカラム（円柱状の管）内に充填剤を充填し、このカラム内にサンプルを注入して分離させ、各種の分析を行なう液体クロマトカラム、さらに詳しくは充填剤を充填したカラムを密閉し、カラム内にサンプルを注入して前記サンプルを充填剤の層内で分離させる液体クロマトカラムにおいて、液体をカラム内へ導入する液体導入装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種分析法はイオン交換剤や吸着剤その他の充填剤に展開液（溶媒）を加えて攪拌混合したものをカラム内に入れて沈澱させ、この上部より注入したサンプルを充填剤層内で吸着展開移動させて分離し、これを直接切り取って、或いはカラムの下端側より流出させて行なうもので、従来は上記のようにサンプルを注入した後、カラムの上端部にロートを取付けて展開液をカラム内に滴下し、この圧によってサンプルの分離及び流出等を行なっていたので、分析に時間を要した。
【０００３】
ところで、サンプルの分離層を正確に形成させるには、カラム（充填剤層）を長くするほどよいが、従来の滴下方式によれば時間をさらに要することになる。そこで、カラムを密閉し、展開液を圧力導入してサンプルを充填剤層内で展開移動させて分離する方式の液体クロマトカラムが提案されている。
【０００４】
従来の液体クロマトカラムの液体導入装置として、例えば特公昭６０−５２３７６号公報に記載の技術（従来例１）がある。この従来例１はカラムの上端の口部に着脱自在に密に篏着した内蓋と、カラム上端に螺合して設けた外蓋と、前記内蓋の中心に上下方向に向けて穿設した嵌合孔に篏入すると共に先端をカラム内に充填した充填剤の層の上部に位置させて配設した注入管と、前記内蓋に形成した通路を介してカラム内の上端部と外部とを気密に連通した圧力導入路とを備え、前記注入管からサンプルをカラム内に注入し、前記導入路から液体（展開液）をカラム内に圧力導入するように構成するものである。他の従来技術として、特開昭５５−１６０８４８号公報に記載のもの（従来例２）がある。この従来例２は従来例１と同様の内蓋及び外蓋を備え、前記内蓋には注入通路を設け、この注入通路を通じてサンプルをカラム内に注入すると共に液体（展開液）を圧力導入するように構成したものである。なお、従来例２には前記内蓋の中心に、注入孔を有する弁体を回動自在に密に貫通して設け、弁体の下端には注入管を取付け、前記注入孔から注入管を通してサンプルをカラム内に注入し、また、展開液は注入管の先端及び分岐通路の両方から圧力導入する技術も開示されている。
【０００５】
上記従来例１及び２によれば、カラムの上端を密閉し、カラム内に展開液を高圧下で圧漏れ（液漏れ）なく導入することができる。しかし、従来例１及び２は次のような点で改良すべき余地が残されている。
【０００６】
即ち、液体クロマトカラムはカラムの下端を、流出孔を有する密閉蓋で密閉すると共に流出孔を開閉コックで開閉するように構成してある。そして、充填剤に展開液を添加して攪拌混合したものをカラム内に入れ、これを直立に静置しておく。一定時間経過すると充填剤は沈澱してカラム内に充填剤の層が形成されると共に上部に展開液の層が形成されるが、充填剤の層の上面はカラムの上端口部より低い部位に位置している。そして、従来例１及び２はカラムの上端の口部に内蓋を嵌着して口部を密閉するものであるため、内蓋の下面と充填剤の層の上面との間にはスペースが生じ、このスペース内は展開液が充満している。この状態でカラム内に展開液を圧力導入すると、液圧等の影響を受けて充填剤の層の上端側の一部がサンプルの一部と一緒に層の上面から浮き上がって展開液の層内に混入する恐れを有している。上記のような状態が生じると、サンプルは稀釈されてしまうので効率上好ましくないのみならず、サンプルの分離を正確に行なえない問題が発生する。
【０００７】
上記問題の解決策として、カラムの内蓋を上下方向に移動可能に構成する方法が考えられる。しかし、カラムの内壁面は研磨して仕上加工を施してあるが、この仕上加工によってカラム内を真円に形成することは困難であり、そのため、カラム内は楕円形等のように真円に形成されていない場合が多くある。したがって、従来例１及び２のような構造の内蓋を上下方向に移動自在に構成しても上記した問題を解決することはできない。
【０００８】
【発明が解決しょうとする課題】
本発明の上記のような実情に鑑み、カラムの密閉性を向上し、圧漏れ（液漏れ）を確実に防止してカラム内に展開液を圧力導入でき、かつ、サンプルの分離の正確性及び効率性を高め得る液体クロマトカラムの液体導入装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は充填剤を充填したカラムを密閉し、カラム内に液体を圧力導入してサンプルを充填剤の層内で分離させる液体クロマトカラムにおいて、内壁面にカラム上端の外壁面に設けたネジ溝と螺合するネジ溝を有する円筒体の上端に、中心部に穴を形成した頂板を設け、カラムの上端に螺合して装着するネジキャップと、回動用ホイールの中心に上下方向に開口したネジ孔を形成したネジ筒を有し、前記キャップの上部に回動自在、かつ、前記キャップに対して上下方向への動きを規制して設けた回動操作用ハンドルと、前記ネジ孔を貫通して前記ネジ筒に螺合して設けたネジ棒と、前記ネジ棒の下端に設け、カラムの内壁面と密に摺接してカラム内を密閉する、弾性を有する素材で構成した密閉蓋部材とを備え、前記蓋部材は頂壁部と、前記頂壁部の周縁から垂下させ、下端を開口した筒状壁体とを備えてなり、前記ネジ棒には上端を前記ネジ棒の上端側に開口すると共に下端を前記蓋部材の筒状壁体内に開口した液体導入路が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、回動用操作ハンドルを正逆回動すると、ネジ棒は上下方向へ移動するので、密閉蓋部材もカラムの内壁面と密に摺接した状態で一体的に上下動する。そして、密閉蓋部材は弾性を有する素材で構成され、筒状壁体がカラムの内壁面の形状に適応して変形して密接するので、カラム内は確実に密閉される。この状態で展開液をカラム内に圧力導入すると、この圧力（液圧）により筒状壁体が広がるような作用を受けるので、カラム内壁面との密接をさらに強くし、密閉性を一層向上させる。また、カラム内の充填剤の層の上面は密閉蓋部材の頂壁部によって閉蓋状態に形成できるので、充填剤やサンプルが浮き上がるような恐れはなくなる。
【００１１】
本発明においては、前記ネジ棒と蓋部材は別体に形成して、両者を気密に連結してもよいが、請求項２記載の発明のように同質材で一体成形するように構成してもよい。
【００１２】
本発明においては、前記蓋部材の筒状壁体に、下端に向けて拡径するテーパーを付すことができる（請求項３）。このように構成すると、筒状壁体のカラム内壁面に対する密接がさらに良好になる。また、前記蓋部材の筒状壁体は、請求項４記載の発明のように、下端に向けて次第に肉薄になるように構成することもできる。この構成によると、筒状壁体のカラム内壁面に対する密接がさらに良好になり、密閉性を一層向上させる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、前記操作用ハンドルの構成として、前記ハンドルは円筒の内壁面及び外壁面に捻転方向を逆にしたネジ溝を有すると共に前記円筒の下端に外方へ向けて突設され、前記ネジキャップの頂板の穴の下面周縁部に係合させる係合フランジを有し、前記ホイールの中心部に螺合して設けたネジ筒と、このネジ筒に螺合して設けたナット部材とを備えてなることを特徴とするものである。このように構成すると、前記ハンドルを前記キャップの上部に回動自在、かつ、前記キャップに対して上下方向への動きを規制して設ける構成が簡単になり、組立ても簡単に行なえる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施の形態の液体導入装置を適用した液体クロマトカラムの全体構成の一例の概要を示す説明図、図２は本発明の液体クロマトカラムの液体導入装置の一実施の形態を示すもので、同図ａは縦断面図、同図ｂは同上装置の密閉蓋部材の部分を示す縦断面図、同図ｃは同上装置のネジ筒の部分を示す縦断面図である。
【００１６】
上記図１及び２において、図示の液体クロマトカラムは、カラムａと、このカラムａの上端部に設けた液体導入装置ｂと、前記カラム１の下端部に設けた液体流出部ｃとを備えている。
【００１７】
前記カラムａは所望の径及び長さを有し、上下端を開口して口部１２，１３を形成した耐圧透明ガラス製等の円管１１で造られ、管１１の上下端の外壁面にはネジ溝１４，１５が設けてある。また、前記口部１２，１３の内壁面には外方へ向けて拡径するテーパーが付されている。このカラムは公知のカラムと同一に構成されている。
【００１８】
この実施の形態の前記液体導入装置ｂはネジキャップ２と、このネジキャップの上部に設けた回動操作用ハンドル３と、ネジ棒４と、この棒４の下端に設け、カラムａの管１１の内壁面と密に摺接してカラムａを密閉する密閉蓋部材５とを備えている。
【００１９】
前記ネジキャップ２はカラムａの上端外壁面に設けたネジ溝１４と螺合するネジ溝２２を有する円筒体２１の上端に、中心部に穴２４を形成した頂板２３を設けてなり、カラムａの上端に螺合して装着するように構成してある。
【００２０】
前記操作用ハンドル３は回動用ホイール３１の中心に上下方向に開口したネジ孔３３を形成したネジ筒３２を有し、前記キャップ２の上部に回動自在、かつ、キャップ２に対して上下方向への動きを規制するように構成して設けてある。この実施の形態のハンドル３は、円筒３４の内壁面及び外壁面に捻転方向を逆にしたネジ溝３５，３６を有すると共に円筒３４の下端に外方へ向けて突設され、前記頂板２３の穴２４の下面周縁部に係合させる環状の係合フランジ３７を有し、前記ホイール３１の中心に螺合して設けたネジ筒３２と、このネジ筒３２に螺合して設けたナット部材３８とを備え、前記フランジ３７を頂板２３の下面に係合させ、ナット部材３８を締め付けて設けてある。これにより、ハンドル３はキャップ２の上部にキャップ２に対して回動自在、かつ、上下方向への動きを規制して設けられている。
【００２１】
前記ネジ棒４は前記ネジ孔３３と対応する太さに形成された適当な長さの丸棒４１の外壁面に前記ネジ溝３５と螺合するネジ溝４２を有し、前記ネジ孔３３を貫通して前記ネジ筒３２に螺合して設けてある。また、ネジ棒４の上端にはネジ棒４より細径に形成した連結用ネジ筒４３が設けてある。
【００２２】
前記ネジ棒４の下端に設けた密閉蓋部材５は適度の弾性を有する素材で構成され、頂壁部５１と、この頂壁部５１の周縁から垂下させ、下端を開口５２した筒状壁体５３とを備えている。前記筒状壁体５３をカラムａの管１１の内壁面と密に摺接して管１１の該部分を密閉するもので、この実施の形態の筒状壁体５３には下端に向けて拡径するテーパーを付してあると共に、筒状壁体５３は下端に向けて次第に肉薄になるように構成してある。
【００２３】
前記蓋部材５は酸、アルカリ、有機溶媒等に耐えられるような耐薬品性の材質、例えば三フッ化エチレン等のフッソ系樹脂、その他の合成樹脂等により造られている。また、この実施の形態では、図２ｂに詳細に示すように、ネジ棒４の下端に蓋部材５をネジ棒４と一体成形したものが開示されている。
【００２４】
前記ネジ棒４の中心には、上端をネジ棒４の上端（図示ではネジ筒４３の上端）に開口すると共に下端を蓋部材５筒状壁体５３内に開口した液体導入路４４が設けてある。図中５４は筒状壁体５３内に収容したグラスファイバー製等のフィルターを示す。なお、前記ネジキャップ２及びネジ筒３２は前記蓋部材５と同様の合成樹脂等で構成され、また、前記ナット部材３８及び前記ホイール３１はステンレス鋼等で構成されている。
【００２５】
図１において、６１はネジ棒４の上端に連結して着脱自在に取付けた三方コック、６２はチューブ６３を介してコック６１の一方の入口６４に連結したサンプル添加用のシリンジ、６４は展開液６５の液槽、６６はポンプ６７と液槽６４とを連結する吸上管、６８はポンプ６７とコック６１の他方の入口６９とを連結したチューブ、７０は圧力計を示す。
【００２６】
図示の液体クロマトカラムの下端部に設けた液体流出部ｃは次のように構成されている。即ち、８１はカラムａの下端側の口部１３に着脱自在に密に嵌着した密閉栓で、栓８１の下端中央には図３に詳細に示すように、細径部８２を突設し、細径部８２の下端中央には細径部８２よりさらに細径に形成し、外壁面にカラムａの下端のネジ溝１５と捻転方向を逆にしたネジ溝８３を有するネジ杆８４が突設され、また、密閉栓８１の上端周縁には円筒状の筒体８５を備えている。
【００２７】
８６は内壁面に管１１の下端側のネジ溝１５と螺合するネジ溝８７を有し、カラムａの下端に螺合して装着した外蓋で、外蓋８６には栓８１の細径部８２が嵌合する穴８８を設け、この穴８８より細径部８２を突出させると共に前記ネジ杆８４に逆ネジナット部材等よりなる螺合部材８９が、螺合して設けてある。これにより、密閉栓８１は外蓋８６により押さえられて口部１３に密に嵌着されるので、カラムａ内に液体（展開液）を高圧下で導入しても、栓８１の嵌着部より液漏れすることはない。
【００２８】
前記密閉栓８１の中心には上端を栓８１の上面に開口すると共に下端をネジ杆８４の下端に開口する流出孔９０が設けてあり、また、栓８１の上面には図３に詳細に示すように、流出孔９０を囲むようになして任意数の輪状溝９１を設けると共に各溝９１は放射状に設けた溝９２によって流出孔９０と連結してある。９３は栓８１の上面に載置したグラスファイバー製等のフィルター、９４はネジ杆８４に連結して着脱自在に取付けた二方コック（開閉コック）、９５はコック９４の下端に設けたノズルを示す。なお、前記栓８１及び外蓋８６は前記と同様の合成樹脂等で造られている。上記構成の液体流出部ｃは一例として開示したものである。
【００２９】
次に使用方法の一例等について説明する。密閉栓８１にフィルター９３を載置し、口部１３に栓８１を嵌合すると共に外蓋８６を管１１に螺着し、また、栓８１のネジ杆８４に螺合部材８９を螺着すると共に部材８９にコック９４を取付け、コック９４を閉じておく。なお、この場合、上記各部材をあらかじめ組み立てておき、外蓋８６を回動して栓８１の嵌入と外蓋８６の螺着を同時に行なうこともできる。これにより、カラムａの下端は完全に密閉される。
【００３０】
次いで、イオン交換剤や吸着剤その他の充填剤１００に展開液（溶媒）６５ａ（この液６５ａは槽６４内の展開液６５と同じものを使用可）を添加して攪拌混合したものをカラム内に注ぎ込み、この状態でカラムを適当な支承体（図示せず）で直立に静置させておく。或いは操作用ハンドル３を所定方向に回動して、蓋部材５を上昇させた状態でネジキャップ２をカラムａの上端に螺着して液体導入装置ｂをカラム上端に装着し、この状態で前記と同様に静置させておく。この場合、蓋部材５内にはフィルター５４を収容しておく。
【００３１】
そして、一定時間経過すると充填剤１００は沈澱して図４に示すように、カラムａ内に充填剤１００の層が形成されると共に上部に展開液６５ａの層が形成される。この状態で二方コック９４を開き、カラム内の展開液６５ａの上面が充填剤１００の層の上面とほゞ面一になるまで展開液６５ａを流出した後、コック９４を閉じる。
【００３２】
次いで蓋部材５内にフィルター５４を収容し、ネジキャップ２をカラムａの上端に螺着して液体導入装置ｂをカラムａの上端部に装着し、操作用ハンドル３を所定方向に回動し、蓋部材５の頂壁部５１の下面が充填剤１００の上面に達する位置まで蓋部材５を管１１内に押し入れる。なお、前記装置ｂを既にカラムの上端部に装着してある場合には、その状態で前記のようにハンドルを回動して前記と同様に蓋部材５を管１１内に押し入れる。これにより、筒状壁体５３が管１１の内壁面の形状に適合して変形して密接するので、管１１の前記部位は確実に密閉される。また、充填剤１００の層の上面は蓋部材５の頂壁部５１により閉蓋状態となる。
【００３３】
そこで、ネジ棒４の上端に三方コック６１を取付け、一方のチューブ６３をコック６１の一方の入口６４へ接続し、他方のチューブ６８をコック６１の他方の入口６９へ接続する。そして、コック６１を入口６４側へセットしてシリンジ６２内のサンプル１０１を導入路４４を通じて管１１内に所定量注入した後、コック６１を入口６９側へ切換え、ポンプ６７を駆動して液槽６４内の展開液６５を圧力供給すると、この展開液６５は導入路４４を通って蓋部材５の筒状壁体５３内に導入される。したがって、管１１内のサンプル１０１は急速に展開移動して図１に仮想線で示すように、管１１の下部側に完全に分離して、Ａ，Ｂ，Ｃのように分離層が形成される。そこで、下部の二方コック９４を開くと、前記Ａ，Ｂ，Ｃのように分離されたサンプルはフィルター９３を介し、流出孔９０より順次流下するので、これを分析する。
【００３４】
なお、この実施の形態で開示した液体流出部ｃの密閉栓８１には、栓８１の上面に流出孔９０を囲む輪状溝９１と、各溝９１と流出孔９０とを連結する放射状の溝９２をクモの巣状に設けてあるので、サンプルは管１１内で分離された状態を保持し、（毛細管の中での二液は接触断面積が小さいため、二液は混合したり、前後したりせずに二液の先行後出の順序のまま平押しに流れる原理によって）順序よくＡ−展開液−Ｂ−展開液−Ｃ−展開液のように区分けされて流出させることができる。
【００３５】
また、上述した例では三方コック６１を採用した例を示したが、二方コック６１等を使用することもでき、この場合には液体導入装置ｂをカラムａに装着する前にサンプルをカラムａ内に注入した後、前記装置ｂをカラムａに装着する等により行なえる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば次の様な効果を奏する。（１）密閉蓋部材をカラム内に押入すると、筒状壁体がカラムの内壁面の形状に適合して変形して密接するので、カラム内を確実に密閉できると共に、カラム内に展開液を圧力導入すると、この液圧により筒状壁体が広がるような作用を受けるので、カラム内壁面との密接をさらに強くし、密閉性を確実に確保することができる。したがって、カラムの内壁面が真円に形成されていない場合であっても、カラム内に高圧下で液（展開液）を圧漏れ（液漏れ）なく導入することができる。（２）カラム内の充填剤の層の上面は密閉蓋部材の頂壁部によって閉蓋状態に形成できるので、充填剤やサンプルが液圧等の影響を受けて浮き上がるのを防止できる。したがって、サンプルの分離を正確かつ効率よく行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の液体導入装置を適用した液体クロマトカラムの全体構成の一例の概要を示す説明図。
【図２】本発明の液体クロマトカラムの液体導入装置の一実施の形態を示すもので、同図ａは縦断面図、同図ｂは同上装置の密閉蓋部材の部分を示す縦断面図、同図ｃは同上装置のネジ筒の部分を示す縦断面図。
【図３】液体クロマトカラムの下端部に設けた液体流出部の密閉栓の部分を拡大して示す縦断面図ａ及び同図ａのＡ−Ａ線断面図。
【図４】充填剤に展開液を添加して攪拌混合したものをカラム内に注入して静置すると、カラム内に充填剤の層が形成されると共に上部に展開液の層が形成される状態を説明する説明図。
【符号の説明】
ａ…カラム
２…ネジキャップ
３…回動操作用ハンドル
４…ネジ棒
５…密閉蓋部材
３１…回動ホイール
３２…ネジ筒
３３…ネジ孔
４４…液体導入路
５１…頂壁部
５３…筒状壁体

Claims

充填剤を充填したカラムを密閉し、カラム内に液体を圧力導入してサンプルを充填剤の層内で分離させる液体クロマトカラムにおいて、
内壁面にカラム上端の外壁面に設けたネジ溝と螺合するネジ溝を有する円筒体の上端に、中心部に穴を形成した頂板を設け、カラムの上端に螺合して装着するネジキャップと、
回動用ホイールの中心に上下方向に開口したネジ孔を形成したネジ筒を有し、前記キャップの上部に回動自在、かつ、前記キャップに対して上下方向への動きを規制して設けた回動操作用ハンドルと、
前記ネジ孔を貫通して前記ネジ筒に螺合して設けたネジ棒と、
前記ネジ棒の下端に設け、カラムの内壁面と密に摺接してカラム内を密閉する、弾性を有する素材で構成した密閉蓋部材とを備え、
前記蓋部材は頂壁部と、前記頂壁部の周縁から垂下させ、下端を開口した筒状壁体とを備えてなり、
前記ネジ棒には上端を前記ネジ棒の上端側に開口すると共に下端を前記蓋部材の筒状壁体内に開口した液体導入路が形成されていることを特徴とする、
液体クロマトカラムの液体導入装置。
前記ネジ棒と前記蓋部材とは一体成形されていることを特徴とする、請求項１記載の液体クロマトカラムの液体導入装置。
前記蓋部材の筒状壁体には下端に向けて拡径するテーパーが付されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の液体クロマトカラムの液体導入装置。
前記蓋部材の筒状壁体は下端に向けて次第に肉薄になるように構成されていることを特徴とする、請求項１，２又は３記載の液体クロムトカラムの液体導入装置。
前記操作用ハンドルは、円筒の内壁面及び外壁面に捻転方向を逆にしたネジ溝を有すると共に前記円筒の下端に外方へ向けて突設され、前記ネジキャップの頂板の穴の下面周縁部に係合させる係合フランジを有し、前記ホイールの中心部に螺合して設けたネジ筒と、このネジ筒に螺合して設けたナット部材とを備えてなることを特徴とする、請求項１，２，３又は４記載の液体クロマトカラムの液体導入装置。