JP5630299B2 - 液体クロマトグラフィー装置及び充填剤の充填方法 - Google Patents

Description

本発明は、液体クロマトグラフィー装置に係り、特にクロマトカラム内の充填剤又はそのスラリーを可動栓で加圧するよう構成した液体クロマトグラフィー装置に関する。また、本発明は、このクロマトカラム内に充填剤の充填層を形成する方法に関する。

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広く用いられている。

クロマトカラム（液体クロマトグラフィー用カラム）へ充填剤を充填する場合、クロマトカラム内に充填剤スラリーを供給した後、可動栓を駆動手段で駆動させて該スラリーを加圧し、多孔板を有したクロマトカラム蓋又は該可動栓を介してスラリー中の溶媒をクロマトカラム外に押し出し、充填剤の充填層を形成することが行われている。充填終了後は、可動栓による充填層の加圧を維持する（特許文献１，２）。

特開２０００−３４６８３３ 特開２００５−３２１３０２

上記特許文献１では、クロマトカラム内に充填剤スラリーを供給するときには、可動栓をクロマトカラム外に離脱させておき、充填剤スラリーを供給した後、可動栓をクロマトカラムに嵌合させ、前進させるようにしている。このように可動栓をクロマトカラム外に位置させて充填剤スラリーを供給する場合、クロマトカラム内に大気中から異物が混入するおそれが大きい。

特許文献２では、充填剤スラリー供給用のパイプをクロマトカラム内に進退させるようにしており、そのための駆動機構が必要となる。

また、特許文献１，２のいずれにおいても、充填剤スラリーをクロマトカラム内に供給するためのポンプが必要である。スラリーポンプを用いると、その分だけ設備コスト高となる。また、充填剤スラリーがスラリーポンプを通過する際に充填剤が変形又は損壊するおそれがある。

本発明は、充填剤スラリーをクロマトカラムに供給して充填剤の充填層を形成する際の異物の混入が防止されるとともに、スラリーポンプを用いることなく、スムーズに充填剤スラリーをクロマトカラム内に導入可能な液体クロマトグラフィー装置と、充填剤の充填方法を提供することを目的とする。

請求項１の液体クロマトグラフィー装置は、一端側に蓋部が設けられたクロマトカラムと、該クロマトカラム内を移動可能な可動栓とを有する液体クロマトグラフィー装置において、該蓋部と可動栓との一方に該クロマトカラム内に充填剤スラリーを流入させるスラリー供給路が設けられており、該クロマトカラム内に臨む該スラリー供給路末端の供給口に対しクロマトカラム内側から着座して該供給口を閉鎖可能な弁体が設けられ、該スラリー供給路の該供給口近傍に洗浄流体を供給して該スラリー供給路を洗浄するための洗浄流体供給路が設けられ、該弁体は管状の弁棒の先端に設けられており、該洗浄流体供給路は、該弁棒を通して該弁棒の先端部から洗浄流体を該スラリー供給路に供給するように設けられ、該洗浄流体の流出口は該弁体の下方に設けられていることを特徴とするものである。

請求項２の液体クロマトグラフィー装置は、請求項１において、前記洗浄流体と、前記充填剤スラリーの溶媒とが同一のものであることを特徴とするものである。

請求項３のクロマトカラムへの充填剤の充填方法は、請求項１又は２の液体クロマトグラフィー装置のクロマトカラムに充填剤を充填する方法であって、該充填剤スラリーをクロマトカラムに導入するに際し、前記スラリー供給路にスラリータンクを連通させておき、前記可動栓をクロマトカラムの前記一端側に配置しておき、前記弁体を離座させた状態で可動栓を他端側に後退させて充填剤スラリーを吸引してクロマトカラム内に導入し、その後、該弁体を着座させ、可動栓を前進させ、該弁体を着座させた後、該スラリー供給路の該供給口近傍に洗浄流体を導入し、スラリー供給路を洗浄することを特徴とするものである。

本発明の液体クロマトグラフィー装置及び充填剤の充填方法では、充填剤スラリーをクロマトカラム内に導入するに際し、スラリータンクとスラリー供給路とを連通させると共に、可動栓をクロマトカラムの一端側の蓋部対峙位置に位置させておく。弁体を離座させて供給口を開放させた状態で、可動栓を他端側に向かって移動させ、スラリータンク内のスラリーをスラリー供給路からクロマトカラム内に吸引して導入する。その後、弁体を着座させて供給口を閉鎖し、可動栓を前進させてスラリー中の液分を搾り出すと共に充填剤を加圧して充填剤の充填層を形成する。このように、スラリーポンプを用いることなく、充填剤スラリーをクロマトカラム内に導入することができる。また、充填剤スラリーの導入から充填層の形成に至る間、可動栓がクロマトカラム内に位置するので、クロマトカラム内に異物が混入することが防止される。

本発明では、クロマトカラム内に進退する充填剤スラリー供給用パイプ及びその進退用駆動機構が不要であり、設備コストが安い。

本発明では、スラリー供給口に対し弁体がクロマトカラム内側から着座するので、可動栓を前進させたときに弁体がスラリー又は充填剤から可動栓に押し付けられるように押圧され、供給口が密閉される。

本発明では、充填剤スラリーをクロマトカラム内に導入した後、弁体を着座させて供給口を閉鎖し、次いでスラリー供給口近傍に洗浄流体を供給し、該スラリー供給路を洗浄することができる。例えば、該スラリー供給路内に残留する充填剤スラリーをスラリータンク側へ押し出すことができる。

本発明の一態様では、弁棒を管状とし、洗浄流体供給路を弁棒に設ける。これにより、弁棒が流体供給路の管路部と兼用されることになり、装置構成が簡易となる。

実施の形態に係る液体クロマトグラフィー装置の断面図である。 図１の液体クロマトグラフィー装置の一部の拡大図である。 充填層の形成方法を示す説明図である。 充填層の形成方法を示す説明図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図〜第３図は第１の実施の形態に係る液体クロマトグラフィー装置１を示しており、クロマトカラム２が筒軸心方向を上下方向（この実施の形態では鉛直方向）として設置されている。

この液体クロマトグラフィー装置１は、該クロマトカラム２と、該クロマトカラム２内を上下動可能な可動栓３と、該可動栓３を進退（下降・上昇）させるためのシリンダ装置４（第３図）等を備えている。クロマトカラム２は、円筒形のカラム本体５と、該カラム本体５の下端に着脱可能に取り付けられた蓋体としての底蓋６等を備えている。底蓋６の上面には、充填剤を通さない通液性の多孔板７が設けられており、この多孔板７の下側に形成された流路８が液取出口９に通じている。液取出口９からは弁９ａ及び取出ライン９ｂを介して液が取り出される。底蓋６はボルト１０によってカラム本体５に連結されている。

底蓋６から短い管体１１が下方に突設されている。第２図に明示の通り、管体１１の上部内周面に雌螺子が刻設されており、ジョイント管１２の下部外周面の雄螺子が該雌螺子に螺合している。ジョイント管１２は、管軸心方向を上下方向としており、多孔板７に設けられた開口１３を通って多孔板７の上側にまで延在している。ジョイント管１２の上端にフランジ１２ａが設けられており、該フランジ１２ａが多孔板７の該開口１３の縁部上面にシールパッキン（図示略）を介して重なっている。このジョイント管１２の上端部がスラリー供給口１４となっている。ジョイント管１２を取り巻くシールリング１５が多孔板７と流路８の底面との間に介在されている。

フランジ１２ａの上面に着座可能に弁体１６が多孔板７の上側に配置されている。この弁体１６の下面には、スラリー供給口１４を取り巻くように、該弁体１６と同心状のＯリングなどのシール部材（図示略）が設けられている。

弁体１６は弁棒１７の上端に取り付けられている。弁棒１７は、ジョイント管１２及び管体１１の軸心部を通って管体１１の下方にまで延在している。この管体１１は管状であり、その上端には溶媒の流出口１７ａが設けられている。

第１図の通り、該弁棒１７の下端に継手１８を介して溶媒供給用のホース１９が接続されている。ホース１９には弁２０を介して溶媒タンク（図示略）から溶媒が供給可能とされている。

弁棒１７と管体１１の内周面とは摺動パッキン２１によって水密的に封じられている。この摺動パッキン２１は管体１１の内周面に沿って摺動可能である。

管体１１には、該摺動パッキン２１よりも上位の位置から分岐管２３が分岐しており、第３図の通り、該分岐管２３が弁２４及び配管２５を介してスラリータンク２６の底部に接続されている。

スラリータンク２６には、スラリーＳを攪拌するための撹拌機２７が設けられている。スラリータンク２６は、クロマトカラム２と略同レベルに配置されることが好ましい。

可動栓３の下面には、充填剤を通さない通液性の多孔板３０が設けられ、この多孔板３０の上側に流路３１が形成されている。この流路３１は、液流路３２を介して可動栓３外に連通している。

前記シリンダ装置４は、シリンダと、該シリンダ内のピストンと、該ピストンに連なるピストンロッド３６等を備えている。このピストンロッド３６の下端が可動栓３に対しコネクタ３７を介して着脱可能に連結されている。

次に、以上の構成を有する液体クロマトグラフィー装置１への充填剤の充填方法を第３図に基づいて説明する。なお、第３図はこの充填剤の充填方法をその工程順に示す模式的断面図である。

この充填方法ではまず第３図（ａ）の通り、可動栓３をクロマトカラム２内の底蓋６に対峙する下降限まで下降させておく。弁９ａ，２０は閉じておく。次いで、弁２４を開とし、弁棒１７を手動等によって押し上げて第２図（ａ）のように弁体１６を上昇させ、スラリー供給口１４を開放する。そして、可動栓３を上昇させる。これにより、第３図（ｂ）の通り、スラリータンク２６内のスラリーＳがクロマトカラム２内に吸引されて導入される。可動栓３を規定高さまで上昇させた後、第３図（ｃ）の通り、弁棒１７を引き下げて弁体１６をフランジ１２ａ上に着座させ、スラリー供給口１４を閉鎖する。

次いで、弁９ａを開とし、シリンダ装置４のピストンロッド３６を突出させて可動栓３を下降させ、充填剤の充填層を加圧する。この際、液流路３２に配管（第３図では図示略）を接続しておき、充填層から可動栓３側へ搾り出されたスラリー溶媒を抜き出す。底蓋６側へ搾り出された溶媒は液取出口９から流出する。可動栓３によって所定の圧力まで充填層を加圧することにより、充填層が形成される。

なお、弁１６を閉じた後に、第３図（ｃ）の通り、弁２０を開とし、溶媒を弁棒１７及び流出口１７ａから管体１１、分岐管２３、弁２４、配管２５内に流し、残留する充填剤スラリーをスラリータンク２６に押し返す。その後、弁２０，２４を閉とする。なお、この場合、溶媒としてはスラリーＳの溶媒と同一の溶媒を用いる。

充填層が形成されたクロマトカラム２に対し、試料液及び展開液を液流路３２を介して可動栓３側から充填層に通液し、分画された画分を液取出口９から分取する。

この実施の形態によると、スラリーポンプを用いることなくスラリータンク２６内のスラリーをクロマトカラム２内に導入することができ、スラリーポンプが不要となり、設備コストが安くなる。また、スラリーポンプを通過することによる充填剤粒子の変形や損壊が防止される。

この実施の形態では、スラリー導入後に、スラリー供給路（管体１１、分岐管２３、弁２４、配管２５）を溶媒で洗浄するので、スラリー供給路の閉塞や、充填剤粒子のこびりつきが防止される。この実施の形態では、洗浄流体（溶媒）が弁体１６の直下の流出口１７ａから流出するので、弁体１６の下面も含めてスラリー供給路の全体が溶媒で洗浄される。

上記実施の形態では、底蓋６側にスラリー供給路を設けているが、第４図のように、可動栓３側にスラリー供給路を設けてもよい。この場合、第２図を上下逆にしたスラリー供給路が可動栓３に設けられている。即ち、詳細な図示は省略するが、可動栓３の多孔板３０を通過してジョイント管１２が設けられ、管体１１が可動栓３０上面から上方に突設されている。この管体１１が分岐管２３、弁２４、配管２５を介してスラリータンク２６に接続されている。ジョイント管１２を取り巻くシールパッキン１５は多孔板３０の上面と流路３１の上面との間に配置される。

スラリーの充填手順や、その後のスラリー供給路の溶媒による洗浄手順は第３図の場合と同様である。即ち、第４図（ａ）のように、弁９ａ，２０を閉じ、可動栓３を下降限まで下降させておく。第４図（ｂ）のように、弁２４を開とし、弁体１６を離座させ、スラリー供給口１４を開放させた状態で、可動栓３を上昇させる。これにより、スラリータンク２６内のスラリーＳがクロマトカラム２内に吸引されて導入される。

可動栓３を規定高さまで上昇させた後、第４図（ｃ）の通り、弁体１６をフランジ１２ａ上に着座させ、スラリー供給口１４を閉鎖する。次いで、弁９ａを開とし、シリンダ装置４のピストンロッド３６を突出させて可動栓３を下降させ、充填剤の充填層を加圧する。この際、液流路３２に配管（第４図では図示略）を接続しておき、充填層から可動栓３側へ搾り出されたスラリー溶媒を抜き出す。底蓋６側へ搾り出された溶媒は液取出口９から流出する。可動栓３によって所定の圧力まで充填層を加圧することにより、充填層が形成される。

なお、弁１６を閉じた後に、第４図（ｃ）の通り、弁２０を開とし、溶媒を弁棒１７及び流出口１７ａから管体１１、分岐管２３、弁２４、配管２５内に流し、残留する充填剤スラリーをスラリータンク２６に押し返す。その後、弁２０，２４を閉とする。

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の構成とされてもよい。例えば、上記実施の形態では可動栓３を上側とし、底蓋６を下側としているが、逆に可動栓３を下側とし、蓋体をカラム頂部に設けてもよい。また、スラリー供給路の洗浄排液は系外に排出されてもよい。この場合、洗浄流体はスラリー溶媒とは異なってもよい。

１ 液体クロマトグラフィー装置
２ クロマトカラム
３ 可動栓
５ カラム本体
１１ 管体
１２ ジョイント管
１４ 供給口
１６ 弁体
１７ 弁棒
１７ａ 流出口

Claims (3)

1. 一端側に蓋部が設けられたクロマトカラムと、該クロマトカラム内を移動可能な可動栓とを有する液体クロマトグラフィー装置において、
   該蓋部と可動栓との一方に該クロマトカラム内に充填剤スラリーを流入させるスラリー供給路が設けられており、
   該クロマトカラム内に臨む該スラリー供給路末端の供給口に対しクロマトカラム内側から着座して該供給口を閉鎖可能な弁体が設けられ、
   該スラリー供給路の該供給口近傍に洗浄流体を供給して該スラリー供給路を洗浄するための洗浄流体供給路が設けられ、
   該弁体は管状の弁棒の先端に設けられており、
   該洗浄流体供給路は、該弁棒を通して該弁棒の先端部から洗浄流体を該スラリー供給路に供給するように設けられ、
   該洗浄流体の流出口は該弁体の下方に設けられていることを特徴とする液体クロマトグラフィー装置。
2. 請求項１において、前記洗浄流体と、前記充填剤スラリーの溶媒とが同一のものであることを特徴とする液体クロマトグラフィー装置。
3. 請求項１又は２の液体クロマトグラフィー装置のクロマトカラムに充填剤を充填する方法であって、
   該充填剤スラリーをクロマトカラムに導入するに際し、前記スラリー供給路にスラリータンクを連通させておき、
   前記可動栓をクロマトカラムの前記一端側に配置しておき、
   前記弁体を離座させた状態で可動栓を他端側に後退させて充填剤スラリーを吸引してクロマトカラム内に導入し、
   その後、該弁体を着座させ、可動栓を前進させ、
   該弁体を着座させた後、該スラリー供給路の該供給口近傍に洗浄流体を導入し、スラリー供給路を洗浄することを特徴とするクロマトカラムへの充填剤の充填方法。

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