JP5027706B2 - カラム支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体クロマトグラフに使用されるカラムを支持するためのカラム支持装置に関する。

液体クロマトグラフは、カラム内に充填された固定相内に、複数の溶媒が混合された溶離液である移動相に溶解された試料を通過させ、当該試料内の各成分の固定相との相互作用や移動相との親和性等によるカラムを通過する時間の相違を利用することで、各成分の分離を行うものである。

例えば、特許文献１の液体クロマトカラムの液体導入装置では、三方コック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を圧力供給し、この展開液６５を導入路４４を介して蓋部材５の筒状壁体５３内に導入する。そうすると、管１１内のサンプル１０１が急速に展開移動し、管１１の下部側に完全に分離して複数の分離層が形成される。そこで、下部の二方コック９４を開くことで、分離されたサンプルがフィルター９３を介し流出孔９０より順次流下するため、これを分析する。
特開２００２−１５６３７０号公報

上記特許文献１の液体クロマトカラムの液体導入装置におけるカラムａの下端側には、口部１３に嵌合した密閉栓８１が配置されていると共に管１１に螺着した外蓋８６が装着されているため、カラムａを安定して支持することが可能となっている。しかしながら、外蓋８６は、管１１の下端側のネジ溝１５と螺合するネジ溝８７が形成された内壁面、即ち、管１１の直径に適した円環部分を有するため、使用するカラム毎に、当該カラムの直径に適する外蓋を用いる必要があり、汎用性に欠けるものとなっていた。

本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、液体クロマトカラムのサイズによらず、カラムを安定して支持することを可能にすることを目的としている。

本発明の液体クロマトグラフ用カラム支持装置は、液体クロマトグラフ用カラムが配置されるカラム配置部を含む支持板と、前記支持板に固定された一端を有し、前記一端から下方へ延在した支柱と、前記支持板の上面よりも下方に位置しており、前記支柱が貫通した孔を有すると共に前記支柱に沿って上下移動可能な可動部材と、前記支柱の外周に配置され、前記可動部材が所定位置よりも上方に位置しているとき前記可動部材を下方に付勢する付勢力を発生する弾性部材とを備えており、前記カラム配置部は、厚さ方向に貫通した空間を有しており、前記可動部材は、前記空間内に配置されたカラム取付部を有しており、前記可動部材には、前記カラム取付部の先端からこれよりも下方位置まで貫通した孔が設けられている。

上記の構成によると、カラムを支持板のカラム配置部に配置すると共に、可動部材を上方に移動させ、カラム取付部にカラムの下端を取り付けることができるため、液体クロマトカラムのサイズによらず、弾性部材による下方への付勢力によってカラムを安定して支持することが可能である。従って、様々な直径のカラムを使用することができ、汎用性が向上する。

前記カラム取付部の前記先端の外周面には、ねじ山又はねじ溝が形成されていることが好ましい。これによると、ねじ溝又はねじ山が形成されたカラムの先端をカラム取付部に取り付けるときに、カラムの下端とカラム取付部の先端とが螺合可能であるため、カラムとカラム取付部との接続を強力にすることができる。また、カラムの下端をカラム取付部の先端に噛み合わせた状態でカラムとカラム取付部とが螺合する方向にカラムを回転させることによって、可動部材が自動的に上昇するため、カラムの取り付けが容易であると共に、弾性部材による可動部材を下方に付勢する付勢力を強めることができる。従って、カラムをより安定して支持することが可能である。

前記カラム配置部の上面には、液体クロマトグラフ用カラムが配置される凹みが形成されていることが好ましい。これによると、凹みは、様々な直径のカラムの下部を収容することが可能であるため、汎用性が向上する。また、凹みによって支持板とカラムとがより密着するため、カラムをより安定して支持することが可能である。

前記凹みが、前記カラム取付部の前記先端を通過する上下軸を中心とする円錐形状を有していることが好ましい。これによると、円錐形状を有する凹みは、様々な直径のカラムの下部におけるテーパ部分を収容することが可能であるため、汎用性が向上する。また、円錐形状を有する凹みによって支持板とカラムとがより密着するため、カラムをより安定して支持することが可能である。

本発明の液体クロマトグラフ用カラム支持装置は、前記支持板を液体クロマトグラフ用カラムスタンドに高さ調節可能に取り付けるための取り付け部材をさらに備えていてもよい。これによると、取り付け部材によってカラムスタンドに取り付けられた支持板のカラム配置部にカラムを配置することによって、カラムをより安定して支持することが可能である。また、取り付け部材によって、支持板をカラムスタンドに高さ調節可能に取り付けることができるため、様々な長さのカラムを使用することが可能である。従って、汎用性が向上する。

前記取り付け部材は、前記支持板と液体クロマトグラフ用カラムスタンドとを固定させるための回動可能なレバーを含んでいることが好ましい。これによると、支持板とカラムスタンドとを固定させるときに、レバーを回動させることによって容易に取り付けが可能である。

本発明の好適な実施の形態を、図１〜図８に基づいて以下に説明する。図１は、液体クロマトグラフィに用いられる、カラムスタンド２０、カラム７、カラム７の上端に接続された流入チューブ８、カラムスタンド２０に取り付けられていると共にカラム７が配置されたカラム支持装置１０、及び、カラム７の下端にカラム支持装置１０を介して接続された流出チューブ９を示したものである。

図２は、図１に示されたもののうち、カラムスタンド２０、カラム支持装置１０、及び、流出チューブ９のみを示したものである。

図３は、カラムスタンド２０に取り付けられたカラム支持装置１０を上から見た図である。ただし、図３において、カラムスタンド２０に関しては、支持板１１の上面の高さに沿った断面が示されている。

カラムスタンド２０は、最下部において水平方向に延在し、平面視矩形の底板２１と、底板２１の上面において長辺の各末端付近から鉛直方向にそれぞれ延在した取付柱２２及び補助柱２３と、ねじによって、末端それぞれが取付柱２２の上端及び補助柱２３の上端に取り付けられた接続部材２４とから構成されている。取付柱２２及び補助柱２３は、同じ高さを有する。

図１及び図３を参照すると、取付柱２２及び補助柱２３は、全体的に縦長の四角柱形状を有しており、取付柱２２の補助柱２３に対向する面、その面と平行な面、及び、これらの面と垂直な面のうちの一方には、上端から下端まで延在した溝が幅方向中央に形成されている。そして、後述するように、取付柱２２の中部よりやや下方には、カラム支持装置１０が取り付けられている。

カラム７は、円筒状を有し、充填剤が充填される本体６、溶離液を本体６に供給するための孔が中央に形成されたカラム栓４、及び、本体６とカラム栓４とをクランプするクランプ部材５によって構成されている。

流入チューブ８の上端は、溶離液を本体６内に流入させるための図示しないシリンジに連結されており、下端はカラム栓４の孔に連通している。従って、試料が溶解した溶離液は流入チューブ８を介して本体６内に流入する。

次に図３〜６を参照し、カラム支持装置１０について説明する。図３は、上述のようにカラムスタンド２０に取り付けられたカラム支持装置１０を上から見た図である。図４は、カラム支持装置１０全体の斜視図である。図５は、図１のカラム支持装置１０の正面図である。図５は、カラム取付筒３６にカラム７の突起部３が取り付けられていると仮定した状態を示している。したがって、可動部材３２は移動可能な範囲の最下位置よりも上に移動しており、バネ３３ａ、３３ｂがさらに収縮した状態である。図６は、カラム支持装置１０の側面図である。ただし図６では、支柱３１ａ、３１ｂ、及び、バネ３３ａ、３３ｂが省略されている。

カラム支持装置１０は、カラム７が配置される支持板１１、支持板１１をカラムスタンド２０に取り付けるためのカラムスタンド用取り付け部材１２、及び、支持板１１の一端において支持板１１の上面よりも下方に配置されたカラム取付機構３０を含んでいる。

支持板１１は、その上面が水平面となっており、全体として、厚みのある水平方向に細長い板形状を有しており、カラムスタンド２０の取付柱２２における溝が形成されていない面の幅よりもやや大きい幅を有する。また支持板１１は、一端において、厚さ方向にカラムスタンド２０の取付柱２２を貫通させるための凹部１７が形成されており、それによって側部１４ａ、１４ｂが形成されている。また支持板１１は、側部１４ａの中央において内部に固定された頭部を有すると共にねじ山が形成された先端が凹部１７内に突出したボルト１９を備えている。さらに支持板１１には、他端において、カラム７が配置されるカラム配置部１５が設けられている。

ボルト１９の先端は、図示しないベアリングや締付ねじなどによって、凹部１７内を貫通した取付柱２２の面に形成された溝内に高さ調節可能に係合する構造となっている。

カラム配置部１５は、支持板１１の端に設けられた窪みによって形成された、厚さ方向に貫通した空間であるＵ字溝１６を有しており、それによって、凸部１３ａ、１３ｂが形成されている。凸部１３ａ及び１３ｂそれぞれの端面、即ち、支持板１１の長手方向端面に該当する面は、中部よりも上方付近から最下部にかけて、支持板１１の中間部との距離が次第に近くなるように傾斜している。またカラム配置部１５の上面には、後述するカラム取付筒３６の先端を通過する上下軸を中心とする円錐形状を有する凹み１８が形成されており、凹み１８にカラム７が配置されている。

カラムスタンド用取り付け部材１２は、側部１４ｂを水平に貫通したボルト１２ｂ、及び、側部１４ｂの外側に配置されていると共に、ボルト１２ｂと連結されたボルト１２ｂと同じ水平軸の回りを回動可能なレバー１２ａを含んでいる。ボルト１２ｂの外周面にはねじ山が形成されている。したがって、ボルト１２ｂは、連結したレバー１２ａを一方向に回転させることによって、凹部１７内へと入り込む。また、逆方向にレバー１２ａを回転させると、ボルト１２ｂは凹部１７から抜け出る方向に移動する。図３に示されているように、凹部１７にはカラムスタンド２０の取付柱２２が貫通しており、取付柱２２における溝が形成されていない面が、カラム配置部１５に最も近くなると共に対向するように、且つ、支持板１１の長手方向と取付柱２２の鉛直方向とが直交するように配置されている。また、図１及び４などを参照すると、支持板１１は、取付柱２２におけるレバー１２ａから最も遠い面に形成された溝内に係合したボルト１９、及び、レバー１２ａを回転させることで、取付柱２２におけるレバー１２ａから最も近い面に形成された溝内に締め付けられたボルト１２ｂによって、取付柱２２の中部よりやや下方に固定されている。

カラム取付機構３０は、カラム配置部１５の下方に延在した支柱３１ａ、３１ｂ、支柱３１ａ、３１ｂに沿って上下移動可能な可動部材３２、及び、支柱３１ａ、３１ｂそれぞれの外周に支柱３１ａ、３１ｂを取り巻くように配置されたコイルバネ３３ａ、３３ｂを有している。

支柱３１ａは、カラム配置部１５の凸部１３ａの下面に固定された一端を有し、当該一端から下方へと延在しており、支柱３１ｂは、凸部１３ｂの下面に固定された一端を有し、当該一端から下方へと延在している。これら支柱３１ａ、３１ｂは同形状を有し、互いに平行になるように配置されている。

可動部材３２は、先端が支持板１１の上面よりも下方に位置するように、Ｕ字溝１６内に配置されたカラム取付筒３６、カラム取付筒３６の下方に配置された中央部３４、及び、中央部３４の下部が貫通した孔を有する可動プレート３５を含んでおり、これらは互いに固定されている。なお、カラム取付筒３６、及び、中央部３４はそれぞれ、上端から下端まで貫通した孔を有しているため、可動部材３２全体として、上端から下端まで貫通した構造になっている。

カラム取付筒３６は、全体として円環形状を有し、先端付近の外周面には、ねじ山が形成されている。カラム取付筒３６は、カラム配置部１５に配置されたカラム７の下端に設けられた突起部３のねじ溝と、カラム取付筒３６の先端付近のねじ山とが螺合することでカラム７を取り付け可能である。カラム７をカラム取付筒３６に取り付ける際の詳細な動作は後述する。

可動プレート３５は、支柱３１ａ、３１ｂが貫通した孔を有すると共に支柱３１ａ、３１ｂに沿って上下移動可能である。従って、互いに固定された可動プレート３５、中央部３４、及び、カラム取付筒３６は、一体的に上下移動可能となっている。

バネ３３ａ、３３ｂはそれぞれ、上述したように、支柱３１ａ、３１ｂそれぞれの外周に支柱３１ａ、３１ｂを取り巻くように配置されており、両端は固定されていない。可動プレート３５が支柱３１ａ、３１ｂに沿って移動可能な範囲の最下位置に位置するとき、バネ３３ａ、３３ｂは僅かに収縮した状態となっており、可動プレート３５を下方に付勢する付勢力が発生している。そして、可動プレート３５が最下位置よりも上方に位置しているとき（図５参照）、バネ３３ａ、３３ｂはさらに収縮した状態となっている。従って、バネ３３ａ、３３ｂが元に戻ろうとする復元力によって、可動プレート３５が下方に付勢されるため、互いに固定された可動プレート３５、中央部３４、及び、カラム取付筒３６、即ち、可動部材３２全体が下方に付勢される。

流出チューブ９の上端は、可動部材３２の中央部３４の下端から内部に挿入されており、中央部３４内の孔に連通している。従って、カラム７内で分離された液体が、可動部材３２内の孔を介して流出チューブ９内に流れるようになっている。よって、流出チューブ９の下端を、分離された液体ごとに図示しない別々の容器内に配置することで、各成分の分離を行うことができる。

図７及び図８はそれぞれ、カラム７をカラム取付筒３６に取り付ける前の状態、及び、取り付けた後の状態を示したものである。

図７及び図８を参照すると、本体６におけるカラム栓４がクランプされない方の一端は、本体６の円筒の中心を中心とする円錐形状且つ凸状になっており、その先端には、後述するカラム取付筒３６と係合する突起部３が設けられている。突起部３内において突起部３の軸方向には、分離された液体が通過するための本体６から連通した流路が設けられている。さらに、当該流路を画定する周壁の周囲には筒状空間が設けられており、その筒状空間に後述するようにカラム支持装置１０のカラム取付筒３６の先端付近が挿入される。また、筒状空間のさらに外側に設けられた突起部３の筒状外壁の内面には、ねじ溝が形成されている。このねじ溝とカラム取付筒３６の外周面に形成されたねじ山とは螺合可能である。

以下に、図７及び図８を参照し、カラム７をカラム取付筒３６に取り付ける動作を説明する。

まず、カラム配置部１５の凹み１８にカラム７の下部のテーパ部分が位置すると共に、突起部３がＵ字溝１６内に位置するようにカラム７を配置する。このとき、図７に示すように、カラム７の突起部３はカラム取付筒３６に取り付けられていない状態なので、バネ３３ａ、３３ｂによる可動プレート３５を下方に付勢する付勢力によって、可動部材３２の可動プレート３５は、支柱３１ａ、３１ｂに沿って移動可能な範囲の最下位置に位置している。

次に、可動部材３２の中央部３４の下面を指で僅かに押し上げ、カラム取付筒３６の先端のねじ山とカラム７の突起部３の内面に形成されたねじ溝とが僅かに噛み合う程度まで、カラム取付筒３６の先端をカラム７の突起部３内に挿入する。その後、カラム取付筒３６のねじ山と突起部３のねじ溝とが螺合する方向にカラム７を回転させると、その回転に伴ってカラム取付筒３６と突起部３が互いに締め付けられ、可動部材３２が徐々に上昇する。このとき、突起部３内の流路の周りに形成された筒状空間に、カラム取付筒３６の先端付近が挿入される。このような構成によると、カラム７の本体６の下部において、本体６の直径が最大になる範囲の最下位から突起部３の先端までの距離をｌとすると、カラムによって距離ｌが異なっていても、距離ｌによらずにカラムをカラム取付筒３６に取り付けることが可能である。

そして、図８に示されているように、カラム取付筒３６のねじ山と突起部３のねじ溝との螺合動作が完了したとき、カラム取付筒３６へのカラム７の突起部３の取り付けが完了する。このとき、可動プレート３５は、移動可能な範囲の最下位置よりも上方に位置しているため、バネ３３ａ、３３ｂはさらに収縮した状態となっており、元に戻ろうとする復元力によって、可動プレート３５を含む可動部材３２を下方に付勢する付勢力が発生する。従って、カラム取付筒３６に取り付けられたカラム７にも下方に付勢力が働くため、カラム７はカラム配置部１５に押し付けられる。よって、カラム７は安定して支持される。

上記のように用意されたカラムスタンド２０、カラム７、流入チューブ８、カラム支持装置１０、及び、流出チューブ９を使用し、充填剤が充填されたカラム７内に、流入チューブ８を介して試料が溶解した溶離液を流入させることで、カラム７内で分離された各成分が、カラム取付機構３０の可動部材３２内の孔及び流出チューブ９を介して流出され、各成分を得ることが可能である。

以上説明した本実施の形態によると、次のような効果が得られる。

カラム７を支持板１１のカラム配置部１５に配置すると共に、可動部材３２を上方に移動させ、カラム取付筒３６にカラム７の突起部３を取り付けることができるため、バネ３３ａ、３３ｂによる下方への付勢力によってカラム７を安定して支持することが可能である。また、支持板１１のカラム配置部１５によって、カラムのサイズによらず、カラムをカラム配置部１５に配置することが可能である。従って、様々な直径のカラムを使用することができ、汎用性が向上する。

また、カラム７の突起部３をカラム取付筒３６に取り付けるときに、カラム７の突起部３とカラム取付筒３６の先端付近とが螺合可能であるため、カラム７とカラム取付筒３６との接続を強力にすることができる。また、カラム７の突起部３をカラム取付筒３６の先端に噛み合わせた状態でカラム７とカラム取付筒３６とが螺合する方向にカラム７を回転させることによって、可動部材３２が自動的に上昇するため、カラム７の取り付けが容易であると共に、バネ３３ａ、３３ｂによる可動部材３２を下方に付勢する付勢力を強めることができる。従って、カラム７をより安定して支持することが可能である。

また、円錐形状を有する凹みは、様々な直径のカラムの下部におけるテーパ部分を受けることが可能であるため、汎用性が向上する。また、円錐形状を有する凹みによって支持板１１とカラム７とがより密着するため、カラム７をより安定して支持することが可能である。

また、カラムスタンド用取り付け部材１２によってカラムスタンド２０に取り付けられた支持板１１のカラム配置部１５にカラム７を配置することによって、カラム７をより安定して支持することが可能である。また、カラムスタンド用取り付け部材１２によって、支持板１１をカラムスタンド２０に高さ調節可能に取り付けることができるため、様々な長さのカラムを使用することが可能である。従って、汎用性が向上する。

さらに、支持板１１とカラムスタンド２０とを固定させるときに、レバー１２ａを回動させることによって容易に取り付けが可能である。

以上説明した実施形態は本発明の実施形態の一例であり、本発明はこのような構成に限られない。

例えば、上記実施形態では、取付柱２２の補助柱２３に対向する面、その面と平行な面、及び、これらの面と垂直な面のうちの一方には、上端から下端まで延在した溝が幅方向中央に形成されているが、これらのうち、補助柱２３に対向する面、及び、その面と平行な面のみに溝が形成されていてもよい。また、カラムスタンド２０の取付柱２２のみでなく、補助柱２３の面にも同様の溝が形成されていてもよい。その場合は、補助柱２３にもカラム支持装置を取り付けることが可能である。また、カラムスタンド２０において、補助柱２３及び接続部材２４を省略することも可能である。

また、上記実施形態では、２つの支柱３１ａ、３１ｂ、及び、バネ３１ａ、３１ｂが設けられているが、支柱及びバネはそれぞれ１つでもあってもよいしそれぞれ３つ以上あってもよい。また、バネの代わりに他の弾性体を用いてもよい。要するに、可動部材３２が、設けられた支柱に沿って上下移動可能であり、所定位置よりも上方に位置しているときに、弾性体が可動部材を下方に付勢する付勢力を発生する構成であればよい。

また、上記実施形態では、突起部３の筒状外壁の内面にねじ溝が形成されており、カラム取付筒３６の外周面にねじ山が形成されているが、ねじ溝及びねじ山が形成される部材は逆であってもよい。即ち、突起部３の筒状外壁の内面にねじ山が形成され、カラム取付筒３６の外周面にねじ山が形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、カラム取り付け機構３０のカラム取付筒３６とカラム７との取り付けは、ねじの作用を利用したものであるが、カラム取付筒３６とカラム７とは、ねじ以外の手段によって取り付けられてもよい。例えば、先端にＯリングを装着したカラム取付筒３６をカラム７の突起部３内に圧入するようにしてもよい。

本発明の実施形態に係るカラム支持装置とその周辺を示した斜視図である。 図１のうち、カラムスタンド、カラム支持装置、及び、流出チューブのみを示した斜視図である。 図１に描かれたカラム支持装置の平面図である。 図１に描かれたカラム支持装置の斜視図である。 図１に描かれたカラム支持装置の正面図である。 図１に描かれたカラム支持装置の側面図である。 図１に描かれたカラムがカラム支持装置に取り付けられる前の様子である。 図１に描かれたカラムがカラム支持装置に取り付けられた後の様子である。

符号の説明

７ カラム
８ 流入チューブ
９ 流出チューブ
１０ カラム支持装置
１１ 支持板
１２ カラムスタンド用取り付け部材
１５ カラム配置部
２０ カラムスタンド
３０ カラム取付機構

Claims (6)

1. 液体クロマトグラフ用カラムが配置されるカラム配置部を含む支持板と、
   前記支持板に固定された一端を有し、前記一端から下方へ延在した支柱と、
   前記支持板の上面よりも下方に位置しており、前記支柱が貫通した孔を有すると共に前記支柱に沿って上下移動可能な可動部材と、
   前記支柱の外周に配置され、前記可動部材が所定位置よりも上方に位置しているとき前記可動部材を下方に付勢する付勢力を発生する弾性部材とを備えており、
   前記カラム配置部は、厚さ方向に貫通した空間を有しており、
   前記可動部材は、前記空間内に配置されたカラム取付部を有しており、
   前記可動部材には、前記カラム取付部の先端からこれよりも下方位置まで貫通した孔が設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフ用カラム支持装置。
2. 前記カラム取付部の前記先端の外周面には、ねじ山又はねじ溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のカラム支持装置。
3. 前記カラム配置部の上面には、液体クロマトグラフ用カラムが配置される凹みが形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のカラム支持装置。
4. 前記凹みが、前記カラム取付部の前記先端を通過する上下軸を中心とする円錐形状を有していることを特徴とする請求項３に記載のカラム支持装置。
5. 前記支持板を液体クロマトグラフ用カラムスタンドに高さ調節可能に取り付けるための取り付け部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のカラム支持装置。
6. 前記取り付け部材は、前記支持板と液体クロマトグラフ用カラムスタンドとを固定させるための回動可能なレバーを含んでいることを特徴とする請求項５に記載のカラム支持装置。
   

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