JP6221422B2 - Liquid chromatography column - Google Patents
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Description
本発明は液体クロマトグラフィ用カラムに関する。 The present invention relates to a liquid chromatography column.
液体クロマトグラフは、移動相中に試料を注入し各成分に分離して検出するための機能要素を配管で接続して構成する。図1に示すように溶離液1、ポンプ2、試料ループ4を備えた試料注入バルブ3、カラム5、検出器7等の接続箇所がある。図1中、白丸の箇所は着脱する頻度が少なく、黒丸の箇所は使用者が頻繁に着脱作業を行う箇所である。その中でもカラムの取り付け・取り外しは特に頻繁に行われる。
The liquid chromatograph is configured by injecting a sample into a mobile phase and connecting functional elements for separating and detecting each component by piping. As shown in FIG. 1, there are connected portions such as an eluent 1, a
各部の配管接続には種々の接続方式があり、装置やカラムの供給会社によっても規格が異なる。使用圧力が0.1MPa程度の低圧接続には、樹脂配管の先端をフランジまたはフレア加工し専用のナットで接続する方法が一般的である(図2c、d参照)。使用圧力が数MPa以上の高圧接続には、金属配管14を押しネジ13、フェラル15で接続する方法が一般的である(図2a参照)。
There are various connection methods for the piping connection of each part, and the standards differ depending on the apparatus and the column supply company. For low pressure connection with a working pressure of about 0.1 MPa, a method is generally used in which the tip of the resin pipe is flanged or flared and connected with a dedicated nut (see FIGS. 2c and d). For high-pressure connection with a working pressure of several MPa or more, a method of connecting the
一方、フェラルの固定作業を不要とし、フェラルと押しネジを一体化した樹脂製の接続具16が知られている(図2b参照)。これを使用する場合は、接続具16に配管を通し、カラムの端部接続具12のねじ部に差し込み、手または工具で軽く締め付ける。この場合、配管と接続具16は互いに取り外しが可能であり、異種のカラムを使用する場合、あるいは同じカラムを使用する場合であっても、毎回、配管の突出長さを確認しないと、配管固定位置がずれ液溜まり空間を生じるおそれがある(図3参照)。また接続具16の材質が樹脂であることから、締めすぎによるネジ部の破断にも留意する必要がある。
On the other hand, there is known a connecting
カラム形状は、その目的と使用用途から様々な形状を有するものが市販されている。高圧の液体クロマトグラフィで使用されるカラムのうち最も一般的なものは、図4に示すように金属製のカラム管8の両端にフェラル15とナット10により、フィルタを内蔵した端部接続具12を固定する形式である。この形式のカラムは、パイプの長さを変えることでカラム長を自由に選択できる。このほかに、カラム管60の先端部にネジを切り、ねじ込みにより直接端部接続具61に固定する形式のものもある(図5参照)。前者の形式は、両端のナット10と端部接続具12の物理的な外寸の関係上、長さの短いカラムは作製できない。一般的には50mm以下のカラムはこの形式では作製できない。後者の形式は、前者と異なりナットを使用しないため、より短いカラムの作製が可能であるが、端部接続具61の物理的な外寸の関係上、35mm以下のカラムは作製できない。
Column shapes having various shapes are commercially available depending on the purpose and intended use. As shown in FIG. 4, the most common column used in high-pressure liquid chromatography is a
さらに短いカラム用として、図6に示すようにカラム管58を機械加工して、一端にゲルを充填する空洞を設け、ナット10・フェラル15と端部接続具12で固定する一方、他端を押しネジ13と接続するための配管接続部とした形式のものも商品化されている。この形式のカラムでは10mm程度のカラムを作製することが可能である。この形式のカラムでは、ゲルを充填する前に下流側のフィルタ11をカラム管の開口部から挿入し最深部で確実に固定する必要があることから、内径の太いカラムでは容易に作製可能であるものの、内径の細いカラムではフィルタの挿入/固定が困難になるという製造上の課題がある(図7参照)。
For a shorter column, the
低圧の液体クロマトグラフィ用のカラムとして、先端部がルアー形状である円筒状の容器にゲルを充填したカラムが特許文献1に開示されている(図8)。先端が雄型ルアー形状である注射筒形状のカラム管80とそれを保持する外挿管87、入口・出口配管を接続する入口・出口側固定器具86・84で構成される。出口側フィルタ81を備えた注射筒形状のカラム管80にゲル82を充填し、外挿管87に挿入し、カラム管の先端部の雄型ルアー形状を固定できる出口側固定器具84、入口側フィルタ83を備えた入口側固定器具86により固定し使用するものである。このような形状のカラムは外挿管に挿入したゲル部のみを容易に交換できる利点を有するが、細管カラムの製造が困難であるという難点を有する。
As a low-pressure liquid chromatography column,
本発明の目的は、中低圧高速液体クロマトグラフィに適した、内径を細く長さを短くすることができる液体クロマトグラフィ用カラムを提供することである。本発明の他の目的は、製造者にとって製造しやすい上記の液体クロマトグラフィ用カラムを提供することである。本発明のさらに他の目的は、使用者にとって着脱容易な上記の液体クロマトグラフィ用カラムを提供することである。 An object of the present invention is to provide a column for liquid chromatography suitable for medium-low pressure high-performance liquid chromatography and capable of narrowing the inner diameter and shortening the length. Another object of the present invention is to provide the above-mentioned column for liquid chromatography that is easy for the manufacturer to manufacture. Still another object of the present invention is to provide the above-mentioned column for liquid chromatography that can be easily attached and detached for the user.
本発明者は上記課題に関し鋭意検討した結果、本発明に到達した。即ち本発明は以下の通りである。 As a result of intensive studies on the above problems, the present inventor has reached the present invention. That is, the present invention is as follows.
(1)液体クロマトグラフィ用の充填剤を収容する充填空間、液体が流入する入口、および液体が流出する出口を有するカラム本体と、
前記カラム本体の入口に接続して液体流入接続具と接続するための入口側接続具と、
前記カラム本体の出口に接続して液体流出接続具と接続するための出口側接続具と、
を備えた液体クロマトグラフィ用カラムであって、
カラム本体の前記充填空間は、前記カラム本体内部の所定部位から出口まで延在し、かつ前記カラム本体の外側は所定部位から出口にかけて先細る雄型ルアー形状をなしており、
前記出口側接続具は、その基端部が、前記カラム本体の雄型ルアー形状に密着嵌合する雌型ルアー形状部を有していることを特徴とする前記液体クロマトグラフィ用カラム。
(1) a column body having a packing space for storing a packing material for liquid chromatography, an inlet through which liquid flows in, and an outlet through which liquid flows out;
An inlet-side connector for connecting to the inlet of the column body to connect with a liquid inflow connector;
An outlet-side connector for connecting to an outlet of the column body and connecting with a liquid outlet connector;
A column for liquid chromatography comprising
The packing space of the column main body extends from a predetermined site inside the column main body to the outlet, and the outside of the column main body has a male luer shape that tapers from the predetermined site to the outlet,
The liquid chromatography column, wherein the outlet-side connector has a female luer-shaped portion whose base end portion is closely fitted to the male luer shape of the column main body.
(2)請求項1において、前記出口側接続具は、前記雌型ルアー形状部の前方にカラムフィルタを装着した、液体クロマトグラフィ用カラム。
(2) The liquid chromatography column according to
(3)請求項1または2において、前記カラム本体と前記入口側接続具の間にカラムフィルタを介装した、液体クロマトグラフィ用カラム。 (3) The column for liquid chromatography according to claim 1 or 2, wherein a column filter is interposed between the column main body and the inlet side connector.
(4)請求項1から3のいずれかにおいて、前記入口側接続具は、液体流入配管を保持する部材を可逆的に押圧する手段を有する液体流入接続具に適合し液密状態を保持する接液形状および係止手段を有し、
前記出口側接続具は、液体流出接続具に適合する雄型ルアー形状部を有する、液体クロマトグラフィ用カラム。
(4) In any one of
The outlet side connector is a column for liquid chromatography having a male luer-shaped portion adapted to the liquid outflow connector.
カラム本体の充填剤充填空間はカラム本体出口まで延在し、またカラム本体の外側は出口にかけて先細る雄型ルアー形状を成しているので、充填空間の外側を出口側接続具との接続に使用することができ、カラム本体の長さを短縮することができる。 The packing space in the column body extends to the outlet of the column body, and the outside of the column body has a male luer shape that tapers to the outlet, so the outside of the packing space can be connected to the outlet side connector. The length of the column body can be shortened.
また、出口側接続具の雌型ルアー部の前方にカラムフィルタを装着する構成とすることにより、カラム本体の充填剤充填空間の内径にかかわらずカラムフィルタを容易に装着することができ好ましい。この構成は、カラム本体の充填空間の最深部にフィルタを挿入する形態(図7)と比べて製造上有利である。 In addition, it is preferable that the column filter is mounted in front of the female luer portion of the outlet side connector so that the column filter can be easily mounted regardless of the inner diameter of the packing space of the column body. This configuration is advantageous in terms of manufacturing as compared with the configuration (FIG. 7) in which a filter is inserted in the deepest part of the packing space of the column body.
さらにまた、入口側接続具として、液体流入配管を保持する部材を可逆的に押圧する手段を有する液体流入接続具に適合し液密状態を保持する接液形状および係止手段を有する構成とし、また出口側接続具として、液体流出接続具に適合する雄型ルアー形状を有する構成とすることにより、不慣れな使用者であっても簡単な操作で確実なカラム接続作業を成し遂げることができる。 Furthermore, the inlet side connector has a liquid contact shape having a means for reversibly pressing a member that holds the liquid inflow pipe and a liquid contact shape that holds a liquid tight state and a locking means, and a locking means. In addition, by adopting a male luer shape suitable for the liquid outflow connector as the outlet side connector, even an unfamiliar user can achieve a reliable column connection operation with a simple operation.
本発明のカラムの構造の代表的な例を図9に示す。この形態(図9)は、出口側カラムフィルタ25が挿入された出口側接続具35、充填剤が充填されるカラム本体36、入口側カラムフィルタ30、溶離液/試料を導入するための配管接続部である入口側接続具37で構成される。出口側接続具35は一端(A1端)が溶離液の出口であり検出器に接続され、他端(A2端)はカラム本体36と接続される。A1部は医療用の器具で一般的に使用される雄型ルアー形状26を有しており、キャップ部26Aによるねじ込みロック機構を設けてもよい。他端(A2端)はカラム本体36の雄型ルアー形状部27(B1端)と密着嵌合する雌型ルアー形状部24を有している。雌型ルアー形状部24の前方に充填剤を堰き止めるカラムフィルタ25が内蔵されている。カラム本体36と出口側接続具35とを密着嵌合させるとき、雌型ルアー形状部24と雄型ルアー形状部27との間に接着剤を塗布して接着してもよいし、嵌合後に熱融着して提供することもできる。
A typical example of the structure of the column of the present invention is shown in FIG. In this embodiment (FIG. 9), an outlet-
カラム本体36は充填剤を収容する充填空間29を有する。B1端は前述したように出口側接続具35との接合部であり外形は雄型ルアー形状27を有している。B2端は入口側接続具37との接合部であり、ねじ込み式の形状を有していてもよい。充填空間はB1端からB2端に向け内径が一定な部分とテーパ状に広がった部分に分かれる。充填剤は内径一定の部分からテーパ状に広がった部分まで充填するのが好ましい。このことは、試料の流れに対向して接触する充填剤の前面部の表面積を増やすことを意味し、ミクロカラムの目詰まりを抑制しカラム寿命を延ばすために有効である。
The column
入口側接続具37は入口側カラムフィルタ30を固定する役割とカラムへの配管を接続する役割を果たしている。入口側カラムフィルタ30は、充填剤充填後にカラム本体に挿入してから入口側接続具37によって締め付け固定してもよいし、入口側接続具37のC1端に予め嵌合固着または接着しておいてもよい。カラム本体36との接合部であるC1端にはOリング32が挿入されており、例えばねじ込みによりフィルタ30の固定と液密性を保っている。
The inlet
入口側接続具37の液体流入接続具との接続口であるC2端は、液体流入配管を保持する部材を可逆的に押圧する手段を有する液体流入接続具に適合し液密状態を保持する接液形状および係止手段を有するのが好ましい。図10に入口側接続具のC2端(カラム入口33)と外部配管との接続方式の一例を示す。この接続方式は、特開2010−137143号公報で開示された、微細流路と送液チューブとの接続コネクタの機構を取り入れたものである。外部配管を入口側接続具のカラム入口33に接続するための液体流入接続具78は、液体流入配管を保持する部材であって一端が平面、他端がテーパ形状を有するフェラル64、一端がテーパ形状を有するフェラル65、スリーブ66、および前記部材を可逆的に押圧する手段であるスプリング67とそれらを収納する外挿管68から構成される。外挿管68の下部には固定用の突起物(ピン)70を備えている。ピン70をカラム入口33に設けた切り欠き71に合わせて嵌入し、フェラル64を受け側のカラム入口33の流路端部に押し当てると、内部のスプリング67を介してフェラル64のテーパ面とフェラル65のテーパ面が押しつけられ、フェラル64に内部方向の応力がかかり、中心を通る配管69とフェラル64の液密性、さらにフェラル64の平面と受け側のカラム入口33との液密性が確保される。押し込んだ状態で外挿管68を一定角度回転させることにより外挿管のピン70が受け側に引っかかり、スプリングが押圧状態で保持されることになり、配管、カラムとも液密性が保たれる。外挿管をさらに一定角度回転させることにより、フックが解除され外挿管を容易に取り外すことができる。
The C2 end that is a connection port of the inlet
カラム出口34(出口側接続具のA1端)は検出器に接続されるが、その方式には例えば2つの形式が可能である。第1の方法は、一般的に使用されるPEEK(ポリエーテルエーテルケトン樹脂)等の配管49とユニオン43を介して接続する方法(図14参照)、第2の方法は、配管49を使用せず、直接検出器セルに例えば螺設したジョイント44に接続する方法である(図15参照)。あるいは、図示しないがセルブロック自体をジョイント44の受け部と同じ形状に加工してもよい。第1の方法にしても第2の方法にしても、出口側接続具は、液体流出接続具に適合する雄型ルアー形状を有するのが好ましく、接続するジョイント44はそれに適合する形状を有する。
The column outlet 34 (A1 end of the outlet side connector) is connected to a detector, and two types of methods are possible, for example. The first method is a method of connecting a commonly used PEEK (polyetheretherketone resin)
第1の方法は検出器セルとカラムをある程度離れた場所に配置することが可能であるためカラムオーブン72などを使用してカラムのみを温度制御することが容易な特徴がある。第2の方法は、カラムとセルの間に配管を使用しないことから、ボイド容量を削減できカラム性能を十分に発揮させることができる特徴がある。この場合、カラムの温度制御を行うには検出器7を含めた温度制御機構73を準備する必要がある。
The first method has a feature that it is easy to control the temperature of only the column using the
次に、本発明のカラムへの充填剤ゲルの充填方法に関して説明する。充填の手順を図11に示す。まず、カラム出口側接続具35とカラム本体36を密着嵌合させる。次にカラム本体36の中にゲルを一定量充填する。次に入口側カラムフィルタ30を挿入し入口側接続具37をねじ込みフィルタを固定する。充填剤ゲルの充填方式は、ゲルの特性に合わせて吸引充填でも加圧充填でもかまわない。容易に充填が可能なゲルの場合、出口側接続具とカラム本体を密着嵌合させた後、出口側接続具のA1端を、真空アダプタ39を介して真空機器(アスピレータ等)に接続し、カラム本体36の基端からスラリー状態のゲルを滴下して充填する(図13参照)。充填が難しいゲルの場合、パッカーと呼ばれる加圧充填器具38を使用することもできる。出口側接続具とカラム本体を密着嵌合させた後、パッカー38を接続し、その一端から充填用の溶液を送液することによりゲルを充填することが可能である(図12参照)。
Next, a method for packing the filler gel into the column of the present invention will be described. The filling procedure is shown in FIG. First, the column outlet
[実施例1]
本発明のカラムの耐圧性能を次のように検証した。即ち、図9の構成を有する液体クロマトグラフィー用カラムを用いて実験を行った。具体的には、円筒部内径1.5mmのカラムにTSKgel BORATE−5PW(東ソー(株)製)を充填部長さ10mmとなるようにアスピレータで吸引充填した(図16a参照)。図17に、検証に使用した系の流路図を示す。カラム75の出口に開閉バルブ55を配し、窒素ガスを圧力調整器52によって一定圧力でカラム75に圧送できる構成とし、漏れの度合いが目視で観測できるように、カラム75を水槽57に浸した。また、実際のカラム負荷圧力が監視できるように通過型の圧力計54をカラム直前に配した。
[Example 1]
The pressure resistance performance of the column of the present invention was verified as follows. That is, the experiment was performed using a liquid chromatography column having the configuration of FIG. Specifically, TSKgel BORATE-5PW (manufactured by Tosoh Corporation) was sucked and filled into a column having an inner diameter of 1.5 mm with aspirator so as to have a packed portion length of 10 mm (see FIG. 16a). FIG. 17 shows a flow chart of the system used for the verification. An opening / closing
図18aは、開閉バルブ55を閉状態とし、窒素ガス圧力を変化させながら一定時間(約100分)計測したカラム前圧力の変化(圧力計54の信号)を示した図である。図18bは、圧力調整器52の指示圧(圧力計53の指示値)に対するカラム前に配した圧力計54の関係を示した図である。図18aより、25kPaから225kPaまでの範囲でガス漏れに起因する圧力低下は見られず、目視によってもカラム全ての部位からのガス漏れは確認できなかった。また、圧力調整器52の指示圧とカラム前に配した圧力計54の値も原点を通る直線関係が成立しており、漏れが無いことを示唆している。
FIG. 18a is a diagram showing a change in pressure in front of the column (a signal from the pressure gauge 54) measured for a certain time (about 100 minutes) while changing the nitrogen gas pressure with the open /
次に、カラム下流に配した開閉バルブ55を開放状態とし、窒素ガス圧力を225kPaに調整しカラムに窒素ガスをしばらく圧送した後、前記開閉バルブ55および窒素ガス圧送を閉状態にした場合の圧力計54の変化を記録した(図19)。窒素ガス圧送を閉状態とした時の圧力が214.96kPaであるのに対して、1時間後のカラム圧力は202.9kPaを維持できており5%の低下率に留まっている。以上のことは、本発明のカラムが225kPaまでの範囲では十分な耐圧性を有することを示している。
Next, the pressure when the open /
[実施例2]
本発明のカラムの性能を検証するため、逆相モードによる標準試料の測定を行った例を示す。即ち、図9の構成を有する液体クロマトグラフィー用カラムを用いて実験を行った。具体的には、図16bに示す内径1.0mm、長さ15mmのカラムにTSKgel ODS−120A(5μm)(東ソー(株)製)をアスピレータにより吸引充填して使用した。図20に液体クロマトグラフの流路図を示す。カラム75は、40℃一定のカラムオーブン72内に設置し、紫外可視検出器のセル部50にユニオン43を介して接続した。溶離液A(62)を送液するポンプ2の出口側に切り替えバルブ90を配し、ループにより溶離液B63を導入しステップグラジエントが可能な構成とした。ポンプ2はKNF社製定量ポンプFMM20を使用し、毎分40μLの流速で、セル部50、光源76およびフォトセンサ77を備えた検出器7は東ソー製紫外可視検出器UV−8020を254nmの波長で使用した。試料注入バルブ3はFLOM社製自動6方切り替えバルブに試料計量ループ4(20μL)を接続して使用した。溶離液A(62)として、5%アセトニトリル水溶液、溶離液B(63)として30%アセトニトリル水溶液、試料はp−ヒドロキシ安息香酸エチル水溶液(0.01%)を使用した。一定時間、溶離液A(62)で送液しカラムを初期化した後、試料を0.05分間注入し(試料注入量は2μL相当)、0.07分後に切り替えバルブ90を動作させ溶離液B(63)に切り替えた。この条件下で送液圧力は約150kPaであった。
[Example 2]
In order to verify the performance of the column of the present invention, an example is shown in which a standard sample is measured in the reverse phase mode. That is, the experiment was performed using a liquid chromatography column having the configuration of FIG. Specifically, TSKgel ODS-120A (5 μm) (manufactured by Tosoh Co., Ltd.) was sucked and used in a column having an inner diameter of 1.0 mm and a length of 15 mm shown in FIG. FIG. 20 shows a flow chart of the liquid chromatograph. The
表1は再現性(n=10)、図21は溶離液の切り替えパターンおよびクロマトグラムを示した図である。溶出時間(保持時間)の変動係数Cvで1.12%、ピーク高さで1.36%、ピーク面積で1.69%と良好な再現性が得られており、本発明のカラムおよび接続方法に問題がないことを明示している。 Table 1 shows reproducibility (n = 10), and FIG. 21 shows the eluent switching pattern and chromatogram. Good reproducibility was obtained with a coefficient of variation Cv of elution time (retention time) of 1.12%, a peak height of 1.36%, and a peak area of 1.69%. It clearly states that there is no problem.
1 溶離液
2 ポンプ
3 試料注入バルブ
4 試料ループ
5 カラム
7 検出器
8 カラム管
9 樹脂配管
10 ナット
11 フィルタ
12 端部接続具
13 押しネジ
14 金属配管
15 フェラル
16 一体型樹脂製接続具
17 フランジナット
18 フランジ
19 樹脂配管
20 フレア
21 フレアナット
24.雌型ルアー形状部
25.カラムフィルタ(出口側)
26,27 雄型ルアー形状部
26A キャップ部
28.接合部(雌)
29.充填剤充填空間
30.カラムフィルタ(入口側)
31.接合部(雄)
32.Oリング
33.カラム入口
34.カラム出口
35.出口側接続具
36.カラム本体
37.入口側接続具
38.パッカー
39.真空アダプタ
40.セル入口
41.検出光路
42.レンズ
43 ユニオン
44 ジョイント
45,46,47 接続器具
48 セル出口
49 配管
50 セル部
52 圧力調整器
53 圧力計(圧力調整器内蔵)
54 圧力計
55 開閉バルブ
57 水槽
58,60 カラム管
61 端部接続具
62 溶離液A
63 溶離液B
64,65 フェラル
66 スリーブ
67 スプリング
68 外挿管
69 配管
70 ピン
71 切り欠き
72 カラムオーブン
73 温度制御機構
75 カラム
76 光源
77 フォトセンサ
78 液体流入接続具(簡易接続具)
80 カラム管
81 出口側フィルタ
82.ゲル
83 入口側フィルタ
84 出口側固定器具
85 Oリング
86 入口側固定器具
87 外挿管
88 入口側配管
89 出口側配管
90 切り替えバルブ
91 溶離液Bループ
DESCRIPTION OF
26, 27 Male luer-shaped
29.
31. Joint (male)
32. O-
54
63 Eluent B
64, 65
80
Claims (4)
前記カラム本体の入口に接続して液体流入接続具と接続するための入口側接続具と、
前記カラム本体の出口に接続して液体流出接続具と接続するための出口側接続具と、
を備えた液体クロマトグラフィ用カラムであって、
カラム本体の前記充填空間は、前記カラム本体内部の所定部位から出口まで延在し、かつ前記カラム本体の外側は所定部位から出口にかけて先細る、螺子が無い雄型ルアー形状をなしており、前記出口側接続具は、その基端部が、前記カラム本体の雄型ルアー形状に密着嵌合する、螺子が無い雌型ルアー形状部を有していることを特徴とする前記液体クロマトグラフィ用カラム。 A column body having a packing space for storing a packing material for liquid chromatography, an inlet through which liquid flows, and an outlet through which liquid flows out;
An inlet-side connector for connecting to the inlet of the column body to connect with a liquid inflow connector;
An outlet-side connector for connecting to an outlet of the column body and connecting with a liquid outlet connector;
A column for liquid chromatography comprising
The packing space of the column main body extends from a predetermined site inside the column main body to the outlet, and the outside of the column main body tapers from the predetermined site to the outlet, and has a male luer shape without a screw , The column for liquid chromatography, wherein the outlet-side connector has a female luer-shaped portion without a screw , the base end portion of which is closely fitted to the male luer shape of the column main body.
前記出口側接続具は、液体流出接続具に適合する雄型ルアー形状部を有する、液体クロマトグラフィ用カラム。 4. The liquid contact shape according to claim 1, wherein the inlet side connector is adapted to a liquid inflow connector having means for reversibly pressing a member holding the liquid inflow pipe and maintains a liquid tight state. Having locking means,
The outlet side connector is a column for liquid chromatography having a male luer-shaped portion adapted to the liquid outflow connector.
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