JPH03197862A - 液体クロマトグラフィー装置のカラム作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、液体クロマトグラフィー装置のカラム作製方
法に関し、詳しくは乾式充填した充填剤の液置換を行な
う方法に関するものである。

（従来の技術） 一般に液体クロマトグラフィー装置のカラム作製は、微
小粒径の充填剤を乾燥状態でカラムに充填した後、通液
により液置換を行なう所謂乾式（ドライ）充填法と、充
填剤を適当な液体に分散させてカラムに充填する湿式充
填法とが知られている。

このうちの乾式充填法は、一般に粒子径３０μｍ程度で
あるガラスピーズ、シリカ系等の溶媒により膨張、伸縮
しにくい性質の充填剤の充填に主に用いられ、例えばフ
ランジをセットしたカラムを垂直に固定し、乾燥状態の
充填剤をカラム長さの１０００程度の高さまで投入し、
次いでカラムに振動を与え高密度の充填剤層を形成する
。そしてこれに次いて少量の充填剤を加えながらカラム
を撮動させる操作を繰返しながら、高密度の充填剤層が
カラムを満たすまで充填を行ない、充填後上部のフラン
ジを組付け、次に充填層に所定の液を通液して液置換を
行ないカラムの作製を終了する。

このような乾式充填法によるカラム作製は、充填剤充填
後の通液による液置換が必要であるものの、カラム内充
填剤量の管理が湿式法に比べて容易であり、カラムの再
現性が高く、充填時間が短いという利点のあることが知
られている。

（発明が解決しようとするａｔ！！り ところで本発明者等の研究によると、上記した乾式充填
法によるカラム作製の操作においては、カラムに対する
充填剤の充填及び振動付与だけでなく、充填剤充填後の
液置換の操作如何がカラム作製の作業能率に著しく影響
するだけでなく、特に膨張性充填剤ではカラムの分離性
能にも大きく影響することが知見された。

これは、一般に充填剤充填後における通液による液置換
を行なう場合、単純な通液操作だけ行なうと、充填剤の
種類によって充填剤の細孔内まで液を浸透させることは
容易でなく最終的に液置換に長時間を要することがある
ので、本発明者等は迅速な液置換を目的に種々の検討を
重ね、通液時にカラム出口側の通液圧力（背圧）を高め
て操作を行なうようにした。これによって、極めて短時
間に液置換の操作を完了できることが確認されただけで
なく、驚くべきことに、このような背圧をかけた通液操
作を行なって液置換を行なうと、背圧をかけないで液置
換を行なった場合に比べてカラム性能が飛躍的に向上す
ることが確認されたのである。

本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり
、その目的は、分離性能に優れた液体クロマトグラフィ
ー装置のカラム作製法を提供するところにある。

また本発明の別の目的は、乾式充填法によってカラムを
作製する場合に必要である通液による液置換の操作を、
極めて短時間に行なうことができるカラム作製法を提供
するところにある。

（課題を解決するための手段および作用）上記目的を実
現するための本発明による液体クロマトグラフィー装置
のカラム作製方法の特徴は、乾式充填されたカラム内の
充填剤に通液して液置換を行なわせるに際し、カラムの
出口側に通液抵抗を付加することにある。

カラム出口側の通液抵抗を付加するためには、例えばカ
ラム出口側の流路に、開度調整機能をもつニードルバル
ブを設けたり、コイル状配管を設けることによって与え
ることができる。

本発明においてカラム出口側に付加する通液抵抗は、一
般的には５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ”程度、好ましくは１０
〜２０ｋｇｆ／ｃｍ２程度の背圧となるように設定する
ことがよい。背圧が上記下限値（５ｋｇｆ／ｃｍ’　）
よりも小さいと通液による液置換操作の時間短縮の効果
が小さく、またカラム性能の向上も十分でない０反対に
背圧が上記上限値（３０ｋｇｆ／ｃｍ’　）よりも大き
いと、使用するカラムの構造、材質に制限を受け、通液
設備の高圧化が必要になるなどという問題があって好ま
しくない。

なお本発明のカラム作製法は、乾式充填法によって充填
剤をカラム内に充填する場合に特に例外なく適用できる
ものであり、例えば本発明のカラム作製に用いられる充
填剤は、膨張性のない充填剤を用いる場合だけでなく、
湿潤時に膨張性のある充填剤を用いて乾式充填を行なう
場合にも通用することができる。この膨張性のある充填
剤を用いる場合には、例えば充填剤の既知の膨張率等の
膨張特性を利用して、充填剤を所定の含液率まで乾燥さ
せ、湿潤膨張時の嵩密度がカラム内容積を満たす量を計
算によりあるいは経験的に定めて充填することによって
行なうことができる。充填剤の種類は上記乾式法によっ
て充填できるものであれば特に限定されるものではなく
、具体的には従来の乾式充填法が通用されているガラス
ピーズ、シリカ系充填剤等の他、各種ポリマー系の充填
剤を例示することができる。

またカラムの構造も所謂固定型のものであってもよいし
、可動栓型のものであってもよいことは言うまでもない
。

本発明のカラム作製法によって、従来法に比べて著しい
カラム性能の向上が認められる理由は必ずしも明瞭では
ないが、以下のように推察される。

背圧を付加しないで通液すると、充填剤の細孔内まで液
を浸透させることが困難なため、比較的短時間で接液す
る充填剤表面部と細孔部とで膨張時間に大きな差が生じ
る。すなわち、自由度の高い膨張を行なう表面部に対し
て、細孔部では膨張できるスペースが限られることによ
り細孔の閉塞をも生じてしまう、一方、通液時に背圧を
かけることにより、カラム内の作用圧力が高くなり、気
体は圧縮され、その溶解度も上昇する。このため充填剤
表面部と細孔部とはほとんど並行して接液することがで
き、細孔部での膨張のみが制限を受けることが避けられ
る。

（実施例） 以下本発明を図面に示す実施例に基づいて説明するが、
本発明がこの実施例に限定されるものでないことは当然
である。

第１図は膨張性のない充填剤を用いてカラムを作製する
場合の手順を説明した図であり、カラム１の下端をフラ
ンジ２で閉塞し、上部を開放の状態でリザーバ３をセッ
トし、これに乾燥状態の充填剤４を適量（例えばカラム
容積の１／１０程度）投入する（第１図（ａ）参照）。

この状態で上下方向に充填剤４が軽く振動する程度でカ
ラム１を床上に打ちつけ（第１図（ｂ）参照）、充填剤
４の嵩密度を調整した後、更に充填剤４を補充投入して
同様の振動を与える操作を行なう（′ｓ１図（ｃ）参照
）。

以上の操作を繰返してカラム１内に充填剤４を所定の嵩
密度の状態で充満させて乾燥充填剤層５を形成させ、カ
ラム上端にフランジ６をセット固定する（第１図（ｄ）
参照）。

次に下端フランジ２及び上端フランジ６の通液連結部（
図示せず）に通液管２０．２１を連結し、通液上流側（
図では下端フランジ２側）の通液管２０は、定量ポンプ
１５を介して置換液タンク１６に連結し、通液下流側（
図では上端フランジ６側）の通液管２１はコイル状の圧
力調整用配管１７に連結する（′ｓ１図（ｅ）参照）、
なお図中の１４は圧力針である。

この状態で定量ポンプ１５により通液を開始し、圧力調
整用配管１７で設定された通液抵抗により背圧が作用し
た状態で液置換が行なわれる。

第２図は湿潤により膨張する性質を有する充填剤を用い
てカラムを作製する場合の手順を説明した図であり、こ
の場合には、カラム８の下端をフランジ９で閉塞し、上
部を開放の状態でリザーバ３をセットしく第２図（ａ）
参照）、これに乾燥状態の充填剤ｌＯを投入、振動付与
を繰返しながらカラム内の所定容積％まで充填して乾燥
充填剤層１２を形成させ（第２図（ｂ）参照）、カラム
上端にフランジ１１をセット固定する（第２図（ｃ）参
照）。

次に下端フランジ９及び上端フランジ１１の通液連結部
（図示せず）に通液管２０．２１を連結し、通液上流側
（図では下端フランジ９側）の通液管２０は、定量ポン
プ１５を介して置換液タンク１６に連結し、通液下流側
（図では上端フランジｌｌ側）の通液管２１はコイル状
の圧力調整用配管１７に連結しく第２図（ｄ）参照）、
この状態で置換液を通液して湿潤充填剤層１３を形成さ
せる。これによって乾燥充填剤層１２は湿潤膨張し、充
填剤層はカラム８内を満たすことになる。したがって乾
燥充填剤層１２の形成時におけるカラム内での容積％は
、使用する充填剤の膨張率により決めると共に、カラム
内充填剤の正味量または膨張の程度を一定化するために
充填する充填剤を乾燥してその含液率を一定ないし所定
の含液率以下としておくことが望ましい。

第３図はこのような充填剤の乾燥を行なう工程の一例を
説明するための図であり、例えばガラスフィルターを用
いてアスピレータにより減圧ｒ過した充填剤を有機溶媒
（例えばアセトン）でにスラリー化し、再び減圧−過し
、この操作を数回繰返して充填剤を完全にアセトン置換
した後サンドバスで乾燥する。次にロータリーエバポレ
ータを用いて乾燥することで充填剤の含液率を所望する
パーセントまで借下させることができる。

以上の作製法に従ってカラムを作製し、その際の背圧の
程度と液置換所要時間を測定すると共に、カラムの分離
性能の評価のために理論段数を算出した。

１■ 第１図で示したように、カラム出口側にコイル状配管を
連結することにより、カラムに背圧を付加した。背圧の
程度は同配管長さを変えることによりコントロールし、
カラム入口での圧力を測定した。

里」Ｕ【監１つ（坦 アセトンの溶出曲線から溶出時間ｔ　及び溶出ピーク幅
Ｗを測定し、次式により理論段数を算出した。

Ｎ冨１６（ｔ　　　／Ｗ）２ 実施例１ 粒子基材にイオン交換基をもち試料とのイオン相互作用
により分離を行なうイオン交換クロマトグラフィー用充
填剤（ＴＳＫｇｅｌ　ＤＥＡＥ−トヨパール６５０Ｓ；
東ソー■社製）の２．１１０ｇを、上記第２図の方法に
従って内径１．４ｃｍ、長さ　７．５ｃｍ０カラム８に
嵩密度を調整して充填することにより乾燥充填剤層１２
を形成させた。この充填剤は乾燥−湿潤過程で膨潤する
性質を有している。

この後、定量ポンプ１５により付加背圧を第１表の試験
Ｎｏ１〜５の如く作用させて液（純水）置換を行ない、
液置換所要時間、及び作製したカラムの理論段数を求め
てその結果を第１表を示した。

第１表 の方法に従りて充填し、実施例１と同様な検討を行ない
その結果を下記′ｓ２表に示した。

この充填剤は乾燥−湿潤の過程で膨張性質はほとんど有
していない。

置換液はメタノール／純水−７／３組成の混合液を用い
、アセントンの溶出曲線より理論段数を算出した。

第　　　１　　　　表 表中において◆は付加背圧なし 上記表の結果から明らかであるように、カラム通液圧力
がｌｏｋｇｆ／ｃｍ２以上で液置換することにより、極
めて短時間で液置換が完了し、しかも得られるカラム性
能はその理論段数から分かるように優れたものとなる。

実施例２ 極性の違いを利用した分配吸着に基づいて分離を行なう
逆相クロマトグラフィー用充填剤（ＴＳＫｇｅｌ　００
５−１２０７　：東ソー■社製）を第１図表中において
＊傘は付加背圧なし 本実施例においてもカラム背圧を付加することにより、
液置換に要する時間が極めて短縮されていることが分る
。

比較例１ 実施例１と同様にして乾燥充填剤層１２を形成させたカ
ラム８に対し、定量ポンプ１５により液置換流量を第２
表の試験Ｎｏ　６〜９の如く設定して液置換を行ない、
液置換所要時間、及び作製したカラムの理論段数を求め
てその結果を第２表を示した。

第　　　　２　　　表 上記表から明らかであるように、液置換時の液流量を高
くすることにより、９液置換所要時間は短縮できるが、
上記程度の液流量では実施例１に比べて短縮の程度は極
めて小さいものであり、しかも得られたカラム性能は液
置換流量に依存せずに略一定であって、液置換流量を高
くしてもカラム性能の向上は認められなかりた。

（発明の効果） 本発明は前記の構成をなすことによって、極めて短時間
にカラム内充填剤の液置換を行なうことができるという
効果があり、特に膨張性充填剤では、背圧を与えないで
液置換を行なった場合に比べてカラム性能の著しい向上
が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

′ｓ１図は本発明方法を適用してカラムを作製する場合
の一手順を説明するための図、第２図は同カラムを作製
する場合の他の手順を説明するための図、第３図は第２
図の充填剤を乾燥する手順を説明するための図である。 １．８二カラム　　　２．９：下フランジ３：リザーバ
−４，１０：充填剤 ５．１２：乾燥充填剤層 ６．１１：上フランジ １４：圧力計 １６：置換液タンク ２０．２１：通液管 ７．１３：湿潤充填剤層 １５：定量ポンプ １７：圧力調整用配管 他４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、乾式充填されたカラム内の充填剤に通液して液置換
   を行なわせるに際し、カラムの出口側に通液抵抗を付加
   することを特徴とする液体クロマトグラフィー装置のカ
   ラム作製方法。 ２、請求項１において、通液抵抗の付加によって、カラ
   ムの出口側に５〜３０ｋｇｆ／ｃｍ＾２の背圧を与える
   ことを特徴とする液体クロマトグラフィー装置のカラム
   作製方法。