JPS6110769A - 脱着可能な金属キヤピラリ−チユ−ブ部分を有するキヤピラリ−カラム - 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】 本発明はオンカラム注入法によるガスクツマドグラムの
測定に用いるキャピラリーカラムに関し、詳しくは、蒸
発残渣を含有する試料のオンカラム注入法によるガスク
ロマトグラムの測定、試料性入部付近の測温乃至温度開
票に便なるように考案したキャピラリーカラムに関する
。

キャピラリーガスクルマドグラフ法はその分離能力ばす
ぐれているので広く用いられている。しかしその試料の
注入方法がスプリット法である場合にはデーターの精度
、正確度が必ずしも充分でない。それらの欠点を改良し
た方法として試料を液状のままキャピラリーカラムに注
入するオンカラムキャピラリーガスクロマトグラフ法が
考案されている。それにより欠点は大巾に克服されたが
、このオンカラム法を蒸発残渣を含む試料に適用すると
、その蒸発残渣がカラム中に蓄積するという新らたな問
題点があることが明らかになった。試料中に蒸発残渣が
多少なりとも存在するということは、各種の有機合成原
液、天然物或いは生体からの抽出液等においては極めて
ありうることである。従ってこのままではオンカラム法
の適用は実用上は非常に狭い範囲に限定され【しまうの
である。

オンカラム法のこのような新らたな問題点の解決策とし
ては、他の目的から試料中の溶質に対し分離機能を司る
液相を塗付したケイ酸質キャピラリーのキャリアーガス
流入側に、液相を塗付していないケイ酸質キャピラリー
チューブすなわち空力ラムを存在せしめるようにしきキ
ャピラリーカラムを用いる方法が提案され℃いる（Ｋ、
Ｇｒｏｂ、Ｊｒ、。

Ｊ　、Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ　、　、２３７（１９８２
）１５　、）　、それによると、注入された試料中の蒸
発残渣は空力ラム部分の試料注入点付近に蓄積されるの
で、液相が蒸発残渣に汚染されて性能が変化することが
さけられるばかりではなく、蓄積が増してきたら試料注
入点付近を折りてとりのぞげば良いので、空力ラムの長
さは、はじめ１〜３ｍ１Ｃしておげばよいように記され
ている。この記述は一見有用な゛記述であるように思わ
れた。そこで粘稠な蒸発残渣を含む試料につき実際にオ
ンカラム法を実施した所、注入回数を重ねて行くに従い
、えられたクロマトグラムはピークの巾が広くなり、そ
のうしろの裾が拡ることがわかり、またその測定時間も
長くなり、遂に、は定流量弁を教てキャピラリーカラム
の入口に流入するキャリアーガスの圧力が著しく高くな
りだ。測定を中止し、空力う人中の粘稠蒸発残渣の存在
分布をその長さ方向につき調べた所、残渣の存在は試料
注入点付近よりもむしろそこから１０乃至６０　ｅｘ　
Ｋわたり多いことがわかった。蒸発残渣がこのように長
い距離に恒り存在する理由は、注入された試料はオンカ
ラム法においてはスプリット法、スプリットレス法と異
り、注入された点で蒸発するのではなく、注入された試
料は空力ラムの中を液栓すなわちプラグとして走りなが
ら蒸発してゆくととｋよるのである。この実験は試料注
入量を２μｔ　としたが、この注入量を多（すれば、残
渣存在の長さは容易Ｋｉｍを超えることになると思われ
る。従って上記の文献による方法ではクロマトグラムの
再現性かえられないばかりか、空力ラム部分を必要に応
じ入口側より順次折り除いてゆくとしてもθ〜数回の折
り除きで空力ラム部分はなくなってしまう欠点がある。

空力ラム部分がなくなった時点で、新らたに空力ラムの
みを用意し、液相が塗付されているケイ酸質キャピラリ
ーに公知（Ｋ、Ｇｒｏｂ、Ｊｒ、ａｎｄ　Ｒ，Ｍｉｉｌ
ｌｅｒ、　Ｊ、Ｃｈｒｏ−ｍａｔｏｇｒ、＋２４４（１
９８２）１８５．）の適当な方法で接続をするならば、
それはまたオンカラム用のキャピラリーカラムとして使
用することは可能である。しかしその接続は熟練を要し
面倒なことであるので、広〈実施容易であるとはいえな
い。

蒸発残渣を含む試料のオンカラム法はこのように解決さ
れているという状況ではないことが明らかになりだので
、本発明者はその解決方法を鋭意追究し、本発明をする
に至った。

本発明により考案されたカラムは、液相を塗った可撓性
キャピラリーカラムもしくは液相を塗ったガラス製キャ
ピラリーカラムの入口側に可撓性キャピラリーを付した
ものに、試料のオンカラム操作に用いる注射針が挿入で
きかつ通電加熱可能な金属キャピラリーチューブを容易
に反覆脱着が可能な接続用具を用いて接続したものであ
る。このカラムが蒸発残渣を含む試料のオンカラムガス
クルマドグラフ法に有用なものである原理についてのべ
る。試料をカラムの金属キャピラリーチューブ部分にオ
ンカラム注入後、直ちにそれを急速に通電昇温させ骸金
属キャピラリー中に残存している揮発性成分を速やかに
分離を司る液相な塗ってあり且つ適当な初期温度に保持
されているキャピラリ一部に移送し分離を行う。このよ
うＫすることＫよりて該金属キャピラリーチユーズの内
壁上の蒸発残存による揮発性成分の好しくない保持を回
避することができ、その結果クロマトグラムの再現性が
雑持できるのである。蒸発残液をくりかえし注入してゆ
くと、金属キャピラリ一部分の通路がせまくなってくる
ので、カラムの入口圧が上昇しはじめる。適当の所で該
金属キャピラリ一部分を接続用具の所でカラムから取り
はずし、それに要すれば通電加熱しながら溶剤を通して
洗滌し、再使用のため、接続用具により接続してカラム
を組立てる。この脱着操作を反覆して容易に行えるよう
に、本発明においては、接続部分の両端にとりつけられ
るキャピラリーは可撓性にしてあり、接続はねじ締で行
えるようにしてある。これらの工夫により蒸発残液を有
する試料のキャビラリーオフカラムガスクロマトグラフ
法が実用化できるようにすることかできた。次に本発明
に基づくカラムの各部分とその使用法についてのべる。

液相を塗付してある分離を司るキャピラリ一部分は、ス
プリット法或いはオンカラム法のキャピラリーカラムと
何等変る所はない。液相は架橋してあることがのぞまし
いが、未架橋であってもよい。そのキャピラリーの材質
は熔融石英もしくはステンレス等の可撓性を有するもの
であることを要する。材質がガラスである場合にはその
一端に１０乃至１００国程鹿の熔融石英もしくは金属キ
ャピラリーを、熱収縮テフロンパイプによるかもしくは
適当な方法で接続し、可撓性をもたせておくことを要す
（以下これらを分離を司るキャピラリ一部分と呼称する
）。この接続した可撓性キャピラリーの内壁には液相が
塗付されていてもいなくてもよいが、良好なりロマトダ
ラムをうるためＫは不活性であることがのぞまれる。試
料をオンカラム注入するキャピラリーの材質は通電加熱
に適した例え、ばステンレス等の金属であることを要す
。

その金属キャピラリーチューブの内壁上には液相な存在
せしめる必要はなく、所謂低吸着性の裸の状態でよい。

しかしそこに液相な存在せしめた場合でも試料注入直後
の昇温を急速により高くするならば、液相な存在せしめ
なかった場合と同様にカラムの蒸発残渣を含む試料を有
利に処理する機能を発揮するので、この場合も本発明方
法に含まれることは勿論である。

試料が直接ふれる内壁に金属を用いることは、キャピラ
リーガスクルマドグラフにおいてはきびしく避けるべき
ことであるというのが、一般の通説である。それに逆ら
っ【本発明においてあえて金属キャピラリーチューブを
用いた理由は前述のように試料中の揮発成分の分離を司
るキャピラリ一部分への移動を容易にする目的をもって
、急速昇温を実現するためである。従って金属キャピラ
リーの低吸着性化については、試料中の溶質にもよるが
何等かの手段を講じておくことがのぞましい例えば該金
属キャピラリーチューブに僅かな膜厚に液相な存在せし
めておくと、七〇液相が金属キャピラリーチューブの吸
着活性点を隠蔽して試料に対する吸着活性を減すること
ができる。この場合には蓄積蒸発残渣の洗滌除去を考慮
して液相は除去されないよう架橋されていることが好ま
しい。

また該金属キャピラリーチューブが内壁ガラスライニン
グ形式のものであるならば、通常のガラスキャピラリー
の低活性化に準じて、酸による内壁の処理とその後のシ
リル化処理を行えばよい。また低活性化されているステ
ンレスキャピラリーも既に市販されているので、それを
実施例１にみるようにそのまま本発明の金属キャピラリ
ーチューブに使用することもできる。さらにまた内壁グ
ラスライニング金属キャピラリーの考えを拡張して実施
例３にみるように熔融石英キャピラリ、−を金属キャビ
ラリーチューズ中に内挿したものも使用できる（以下本
発明におい℃は金属キャピラリ−チューブには内挿管も
しくは内壁ライニングがある場合はそれらを含めて呼称
する）。金属キャピラリーチューブの太さは、オンカラ
ム操作に使用される注射針が挿入できる太さであること
を要し、大略０．３　ｍ乃至０．５　ｍの内径であるの
が普通である。またその長さは注入される試料の量によ
っても異るが０．５〜３ｍ位が適当である。該金属キャ
ピラリーチューブと前記しだ液相な塗り、その端部が可
撓性である分離を司るキャピラリ一部分との接続は、そ
れらの何れのキャピラリーも直線状にすることができ、
かつ可撓性であるので容易であり、例えば普通の金属キ
ャピラリーを接続する用具もしくは市販されている熔融
石英キャピラリー接続用具を用いズ、簡単にねじの締め
つけにより接続できる。接続用具はその両端で夫々のキ
ャピラリーを締めつげるのが普通であるが、何れかのキ
ャピラリーに接続用具の一端がＩｓ接されているか、或
いは実施例２にみるように熱収縮テフロンパイプ等を用
いて接続することもできる。これらの場合接続用具の他
の一端は金属キャビラリ−チューブもしくは分離を司る
キャピラリ一部分と締めつげ接続されているので、金属
キャピラリーチューブのくりかえし脱着は同様に容易に
行える。

本発明に基づくカラムを用いてオンカラム法を実施する
場合のカラムの初期温度は、接続部分以降のカラム部分
すなわち分離を司るキャピラリ一部分に関しては通常の
オンカラム法と同じく、試料中の溶媒の沸点より約２０
℃低いか約２０′Ｇ高い範囲内に保持される。金属キャ
ピラリーチューブ部分については、その部分が必ずしも
ガスクロマトグラフの加熱槽に収っていることを要せず
、試料注射針導入部と共に加熱槽外に存在していてもよ
い。該金属キャピラリーチューブの試料注入前における
所謂初期温度はコールドオンカラム法、もしくはホット
オンカラム法により、大略矢張り溶媒の沸点より約２０
℃低いか約２０℃高い範囲に保持される。試料を注入後
直ちに金属キャピラリーチューブ部分は急速に通電加熱
され１′００〜３００℃に達するようにする。このよう
にすることにより、試料中の揮発性成分は、その部分に
液相が存在していても、また蓄積された蒸発残渣が存在
していても急速に分離を司るキャピラリ一部分に移動す
ることができる。

本発明に基づくカラムの方式では、カラムの交換は分離
を司るキャピラリ一部分、もしくは要すればそれを接続
用具を含めたものの交換によって行われる。すなわち試
料導入部につらなる金属キャピラリーチューブ部分を少
なくともそのまま残すことができる。金属キャピラリー
チューブ部分の温度の測定、制御はその熱容量の小さい
ことｋより正確にはかなりむずかしく、熱雷対による方
法では信頼性かえられない。しかし本発明のカラムにお
いては上述のよｊＶｃカラム交換においても少なくとも
金属キャピラリーチューブはそのまま残すことはできる
ので該金属キャピラリーチューブに白金側温線を巻きつ
；す、測温と温度制御をより正確に行うことができるこ
とも利点としてあげることができる。

次に実施例をあげてなお理解が容易に達せられるよう以
下説明する。

実施例１ 第１回は本発明に基づくキャピラリーカラムの例である
。第１回においては、液相０Ｖ−１（米国オハイオバリ
ュー社製ポリメチルシリコンポリマー）を膜厚０．４μ
ｍを塗った内径０．２８　ｔｔｔｓ長さ２８簡のガラス
キャピラリー（１）に液相を塗りてない内径０．２５朋
長さ２０ｍのＲＡＳ２５（日本りｐマト工業製）ステン
レスキャピラリー（２）を熱収縮テフロンパイプ（３）
を用いて接続して分離を司る末端可撓性のキャピラリー
を形成した。そのステンレスキャピラリー（２）の一端
にさらに液相な塗ってない内径０．３５−長さ１ｍｃｌ
）ＲＡＳ３５（日本クロマト工業製）ステンレスキャピ
ラリーチューブ（４）を反覆脱着が可能である接続用具
（５）をもって接続し、キャピラリーカラムを構成した
。

第２図はその接続用具（５）ＫＲＡＳ２５ステンレスキ
ャピラリー（２）及びＲＡＳ３５ステンレスキャピラリ
ーチューブ（４）を接続した断面図であ゛る。両キャビ
ラ！Ｊ　−（２）及び（４）を接続用具（５）の本体（
６）に挿入し、テフロンバッキング材（７）と袋ナツト
（８）をもりで気密な接続を行った。

このようにして構成したカラムのＲＡＳステンレスキャ
ピラリーチューブ（４）に長さほぼ９６ｃｍ。

直径約３隔のガラス繊維製エンパイヤチューブを保温の
ためにかぶせ１次にキャピラリーチューブ（４）の頭を
オンカラム用試料導入部に、ガラスキャビラ！ｊ−（１
）の末尾を水素炎検出器にっないだキャピラリーチュー
ブ（４）の頭から約５ｅｙＲの所に熱電対を結びつげ、
該チューブ（４）の両端には、通電加熱のためのリード
線をと９つλすた。このようにして用意した装置の使用
例を以下示す。

キャリアーガス窒素のガラスキャピラリー（１）の中に
おける線速度は加熱槽の初期温度を６０℃に定めて、そ
のとき４５ｃＦＲ／秒になるよ５Ｋｖ４整した。ｎ−バ
ラ７　イア　Ｃ１２＋　Ｃ１３１Ｃ１４ｒ　Ｃ１５’）
等景況合物をｎ−へキサンで５万倍にうすめその液に蒸
発残渣成分としてＯｖ〜１０１（米国オハイオバリュー
社製液状ポリメチルシリコンポリマー）を２０ｆｉにな
るよ５に添加した液をオンカラム注入用試料とした。こ
の状態下で試料を５μｔオンカラム注入し、キャピラリ
ーチューブ（４）には特に通電せず直ちに加熱槽の温度
を５℃／分の割合で昇温させた。

第３図は試料注入回数２回目にえられたクロマトグラム
である。図中、溶媒ｎ−ヘキサン、ｎ　　Ｃ。

Ｈｎ　Ｃ１３＋　”　”１４及びｎ　Ｃ１５に基づくピ
ークは夫々（９）、　（１０、ｔｌｊ　、　＆２　、及
び１ｊで示してある。注入回数を重ね約１０回をすぎる
頃からｎ　−Ｃ，５に基づくピークのうしろの裾が長く
なるのが目立ちはじめ、約３０回注入するとクロマトグ
ラムは第４図に示すように著しい異常が認められるよう
になった。図中溶媒ｎ−へキサン及び溶質パラフィンの
ピークは第３図の夫々に相当するように（９す、（ｌＯ
つ、（１１つ、　（１２’）　。

及０１（１３りで示してある。

これらのりｐマトダラムの測定においては、キャピラリ
ーチューブ（４）の温度は加熱槽の温度にまかせなりゆ
きである。次にキャピラリーチューブ（４）を試料の注
入直後通電加熱して１５秒間゛で約２８０℃に加熱した
。そのようにしてえられたりロマトグラムは第３図に近
い姿になり、キャピラリーチューブ（４）部分を通電加
熱できるカラムを用いる本発明の効果は充分認められた
。

実施例２ 第５図は、分離を司るキャピラリーと金属キャピラリー
チューブの反覆脱着が容易である本発明のカラムの構成
に必要な接続部分の断面図である。

すなわち熔融石英製の分離を司るキャピラリー（２１の
末端を接続用具の本体（Ｌ４に挿入して熱収縮テフロン
パイプ（３）を用い℃固定し、さらに接続用具の本体の
反対側より不活性化処理した内壁ガラスライニングステ
ンレスキャピラリーチューブ（４）を咳本体に挿入し、
押入型のねじ飯υとバッキング材（７）をもって気密に
接続を行った。勿論図示の接続用具を用い、金属キャピ
ラリーチューブ（４）を熱収縮テフロンパイプ（３）で
接続用具の本体に固定し、反対側より分離を司るキャピ
ラリー（２）をそれに挿入し、ねじｔＬ９とバッキング
材（７）で気密に接続することもできる。

実施例３ 第６図は、熔融石英キャピラリーが内挿されているステ
ンレスキャピラリーチューブが本発明のカラムの構成に
使用されているときのそれと、分離を司るキャピラリー
との接続部の断面図である。

すなわちオンカラム試料注入時に使用する注射器の針が
挿入できる太さの熔融石英キャピラり　−１６の外側に
それが挿入できて可及的小さな径のステンレスキャピラ
リーチューブ（４）をかぶせた。その際熔融石英キャピ
ラリー１０の外側にシリコン１Ｉｉｌ亀場を塗り、キャ
リアーガスが該キャピラリー１０とステンレスキャピラ
リーチューブ（４）の間を流れなくした。この熔融石英
キャピラリー４６内挿ステンレスキヤピラリーチユーブ
（４）を接続用具の本体板非に挿入し、バッキング材（
７）と袋ナツト（８）を用（・てステンレスキャピラリ
ーチューブ（４）の上刃箋ら本体（８と接続を行った。

次に液相を塗ったＲ　Ａ　Ｓ　２５ステンレスキヤピラ
リー（日本クロマトエ′１Ｊｌｌｌりなる可撓性キャピ
ラリー（２）を本体Ｕの反対側に挿入し、熱収縮テフｐ
ンノ（イブを用（・て固定し°、カラムを形成した。

以上本発明の実施例につ（・て説明したカｔ、それらは
単なる例示的なものであり、制限的意味を有するもので
はないことは勿論である。従って本発明の精神すなわち
通電加熱が可能であるキャピラリーチューブを容易に反
覆脱着カー可能なように分離を司るキャピラリーの可撓
性末端と接続してカラムを形成するという枠内にお（・
て、本発明＆ま上記の諸例の他にも種々の変更を加え℃
実施し得るが、それらはすべて本願発明の範囲内に包含
されるものである。而して本発明ｔ−ｉ残渣を含む試料
のオンカラムガスクロマトダラムの濱１定を実用上実施
可能にした点におい℃、工業的、また生化学的等の分野
に対し、大きな貢献が期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくカラムの一例の構成を示す図で
あり、第２図及び第５図、第６図は該カラムを構成する
際、可撓性キャピラリーと金属キャピラリーチューブと
の間に用いる接続用具の断面図である。第３図、第４図
は第１図で示したカラムを通電加熱せずに使用して得ら
れたクロマトグラムの例であって、第４図は試料中の蒸
発残渣の蓄積下で測定されたクーマドグラムである。 １・・・ガラスキャピラリー、２・・・可撓性キャピラ
ｙ−１３・・・熱収縮テアロンパイプ、４・・・通電加
熱可能な金属キャピラリーチューブ、５・・・接続用具
、６．１４及び１８・・・接続用具の本体、７・・・バ
ッキング材、８・・・袋ナツト、９　、１０　、１１　
、１２及び１３・・・夫々溶媒、ｎ−バラ７４７　Ｃ１
２ｓ　Ｃ１ｓ　ｓ　Ｃ１４及びＣ１５によるピーク、９
′、１σ、　１１’　、　１ｚ及び１ｇ・・・蒸発残渣
の影響を受−すた場合の夫々溶媒、ｎ−／’ラフインＣ
１□Ｃ。 Ｃ及び０１５によるピーク、】５・・・押込型ねじ、１
６・・・内挿された熔融石英キャピラリー、１７・・・
シリコン膠。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分離を司る可撓性キャピラリーの端に、注射針を挿
   入できる通電加熱可能な金属キャピラリーチューブを容
   易に反覆脱着できる接続用具により接続してあることを
   特徴とする試料のオンカラム法ガスクロマトグラム測定
   用キャピラリーカラム。 ２、分離を司る可撓性キャピラリーが、液相を塗付して
   あるガラスキャピラリーの入口側に、金属キャピラリー
   もしくは熔融石英キャピラリーを接続したものである特
   許請求範囲第１項記載のキャピラリーカラム。 ３、分離を司る可撓性キャピラリーが、液相を塗付して
   ある金属キャピラリーもしくは熔融石英である特許請求
   範囲第１項記載のキャピラリーカラム。 ４、通電加熱可能な金属キャピラリーチューブが液相を
   塗布してない低吸着性ステンレスキャピラリーチューブ
   である特許請求範囲第１項記載のキャピラリーカラム。 ５、接続用具の少なくとも一端に分離を司る可撓性キャ
   ピラリーもしくは通電加熱可能な金属キャピラリーチュ
   ーブが反覆脱着ができるようねじにより取りつけられて
   いる特許請求範囲第１項記載のキャピラリーカラム。