JPS6118861A - キヤビラリ−オンカラムガスクロマトグラムの測定方法 - 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】 発明の属する技術分野 本発明はオンカラムキャピラリーガスクロマトグラムの
測定方法に関する。更に詳しくは、本発明は分析される
試料の溶質によるピークの形状がひずむことなく正常な
りロマトグラムがえられるように考案されたオンカラム
キャピラリーガスクロマトグラムの測定方法に関する。

従来の技術 オンカラムキャピラリーガスクロマトグラフ法は、分析
精度の向上を目的として従来のスプリット法に代り提案
された方法である。この方法は試料をスプリット法に比
べ１００倍乃至１０００倍以上も液相を塗ったキャピラ
リーカラムに負荷することができるので、それにともな
いスプリット法に比べ分析感度も１００倍以上上げられ
る大きな利点があることも期待され、オンカラム法本来
の目的からずれ、その方向への拡張が目下種々検討され
ている。

ところが１分離用液相塗布キャピラリーカラムの液相の
種類、その膜の厚味、カラムの内径及び長さ、試料の内
容等によっても異るが、カラムへの負荷量を増して数μ
１以上に及んでくると、クロマトグラムのピーク形状が
ひずみを呈し、二等辺三角形もしくはガウスの分布曲線
から明らかにずれ、ピークの前の肩にこぶの発生がみら
れるようになる。この異常なひずみを解決する手段とし
ては。

（１）、液相を塗ったキャピラリーカラムの入口側に液
相を塗ってない裸キャピラリー・を接続したカラムを用
いる方法（Ｋ、Ｇｒｏｂ　Ｊｒ、　、　Ｊ、　Ｃｈｒｏ
ｍａｔｏｇｒ、　。

（２）、液相を塗ったキャピラリーカラムの内壁の試料
注入点付近のある部分の加熱を、該キャピラリーカラム
の主要部分を加熱する槽とは熱的に独立に設けた別の槽
の中で行えるようにしたガスクロマトグラムを用いる方
法（Ｊ　、Ｖ、Ｈｉｎｓｈａｗ、Ｊｒ、ａｎｄＦ、Ｊ、
Ｙａｎｇ、ＨＲＣ＆ｅＣ，，６（１９８３）５５４　　
　　　’が提案されている。

上記（１）の方法は数μｌのカラム負荷量に対しても数
ｍ以上の裸キャピラリーが必要であるといわれているが
、１００μｌ注入に対し１０ｍでよい場合もあることも
本発明者は経験している。しかしながら、この方法は裸
キャピラリーを長くすると、カラムの分離能が低下する
こと、長い裸キャピラリーを付したけい酸質キャピラリ
ーカラムの取扱いは不便である欠点がある。

また、上記（２）の方法は、ガスクロマトグラフの構造
が複雑になり、従来のガスクロマトグラフの試料注入部
の簡単な改造でオンカラム法が実癩できるオンカラム法
の一つの特長を失わせる欠点があり、又別に設けた槽中
のカラムの長さは１０〜１５ｃａｎ以下に制限されるの
で、数１０μｌの注入は困難であるという別な欠点も残
る。

発明の目的 本発明は従来の上記事情に鑑みてなされたものであシ、
従って本発明の目的は、従来の上記諸欠点を解消するこ
とができるキャピラリーオンカラムガスクロマトグラム
の新規な測定方法を提供することにある。

発明の構成 本発明者は上記諸欠点をのぞくために鋭意検討を重ねた
結果、本発明に係る方法を完成するに至った。すなわち
１本発明に係る方法は、特に注入された数μ１以上の試
料が可及的早く移動して、液相を塗っである分離作用を
呈する部分の入口付近の比較的短い帯域に早く集める目
的をもって。

キャピラリーの試料性入部付近には可及的液相を存在さ
せないようにしであるキャピラリーカ２ムを用い、かつ
その上その部分付近において長い時間試料中の溶剤が液
化した状態で恰も液相のような作用を呈することのない
ように、また試料中の特に高沸点の溶質がとどまること
のないように配慮されている。すなわち、後二者につい
てはガスクロマトグラフの°加熱槽内で、液相を塗布し
であるキャピラリ一部分とは実質的に必要な程度独立に
加熱できるように工夫して行われた。

本発明に係る方法に用いられるキャピラリーカラムは以
下のべるように作りやすく、扱いやすいという他に試料
中の蒸発残渣が液相にふれることがないので、キャピラ
リーカラムの寿命が長く段数の保持もよいという利点が
ある。ガスクロマトグラフにおいても加熱槽は一槽でよ
く、その上本発明に係る方法によれば、ひずみのない尖
鋭なピーク群からなるクロマトグラムがえられる長所が
ある。

発明の原理 次に本発明に係る方法の一実施例に用いられるキャピラ
リーカラム並びにその一部の加熱方法の原理について説
明する。

液相を塗っであるキャピラリーカラムの試料が注入され
る付近は液相が塗ってないことが望ましい。この部分に
液相が他の主要部分と同様に塗布されていると、注入量
が数μ１以上の場合ピークがひずみを呈し、また時には
萬沸点成分はそのピーク前に低いが台地状のピークを伴
ったり１幅の広いピークになシ１本発明の目的が達成さ
れないことがある。それで試料が注入される付近は可及
的液箱が存在しないことが望ましい。わずかに存在する
°場合には諸条件をえらぶことにより比較的高′い確率
で本発明に係る方法が実捲でき成果をあげうる。それで
１本発明においてはそのような場合も含めて液相が付着
していないという言葉を用いている。液相が付着してい
ない部分の長さは。

それ罠続くキャピラリーカラム本体の液相の種類。

その厚味、試料の内容、その注入量、カラムの温度等の
諸条件によって異るので、−概にいうことはで＠外いが
大略２０〜２００ＣＩＴｌ微あればよい。

入口付近に液相がなく、それ以後は通常のギヤピラリ−
カラムのように液相が塗布されているカラムの作シ方に
は、大別して液相を塗っであるキャピラリーカラムから
入口付近の所要長さ部分だけ液相を溶出又は焼却等の手
段によりとシのぞく方法、液相を塗ってない裸キャピラ
リーを液相を塗っであるキャピラリーカラムの先端に接
続する方法がある。何れの方法も更に具体的にはいくつ
もの方法があり、それらについては既に発表されでイル
方法（Ｉ（、Ｇｒｏｂ、Ｊｒａｎｄ　几、Ｍｕｌ　ｌｅ
ｒ　、Ｊ　、Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ。

２４４（１９８２）１８５．）も含め色々の方法で行う
ことができる。本発明に係る方法に用いるキャピラリー
カラムは液相を塗ってない裸キャピラリーの部分が単な
るリテンションギャップ法（前記（１）の方法）に比べ
著しく短いので、上記の溶出もしくは焼却法も容易に適
用して作ることができる。オンカラノ・法であるので、
試料を注入する針がキャピラリーの中に挿入されうるだ
けの大きさの内径をキャピラリーカラムは有することが
必要である。通常針の外径は０．２５〜０．２７Ｉｎｆ
ｆ１であるので、カラムの内径は０．３２〜０’、３５
ｍｍが多用される。しかしながら、液相を塗ってないキ
ャピラリーを塗っであるキャピラリーカラムにつないだ
カラムを用いる場合には必ずしもそのような制限はなく
、前者は０．３２〜Ｑ、３５ｍｍの内径を有することを
要するが、後者はＱ　、　３ｍｍ以下のキャピラリーカ
ラムを用いてもよい。分離能という点からするとこの方
が有利である。分離作用を呈しめるための液相の厚味は
１通常のオンカラム法の場合と同じく、スプ゛リット法
用カラムに比べ少し大きい方がよ（’、０．３〜０．６
μｍが好ましいようである。また、キャピラリーカラム
の長さも長目の方がピークの形状異常が現れにくい傾向
がある。キャピラリーカラムの内壁上の液相は試料によ
り動かないように分子間に架橋を存在させておくことが
望まれることは勿論である。

このようにして作られた本発明に係る方法に用いられる
キャピラリーカラムの入口部付近を加熱槽内で液相の塗
っであるカラムの主要部分と別個に加熱する方法は如何
なる方法でも差し支えない。

しかしながら、簡便な方法としては液相を塗ってないキ
ャピラリ一部分をなるべく全体にわたシおおうように金
属例えばステンレスの細いチューブをかぶせ、そのチュ
ーブの両端をトランスにつながっているワニロで夫々は
さみ通電加熱する方法。

加熱されるべきキャピラリ一部分を二枚のリボンヒータ
の間は洗濯ばさみをもってはさみ通電加熱する方法、ポ
リエステル発熱体フィルムの間にはさみ通電加熱する方
法等のうち適当な方法を行えばよい。

次に本発明に係る方法を行う場合の操作方法。

条件について説明する。まず、オンカラム用試料導入口
のうしろにキャピラリーカラムの液相のついていない方
の端を接続する。この際、その付近を加熱する方法がチ
ューブを使用する方法であるならば、そのチューブをキ
ャピラリーカラムに通してから接続を行い、そしてキャ
ピラリーカラムの他端を検出器に接続する。キャリアー
ガスの°流速をスプリット法の場合と同じ＜２０〜ｇＱ
ｃｍ／秒の線速度に調節する。注入される試料は通常の
オンカラム法の場合と同じく多量の低沸点溶媒を含んで
いることが必要である。液相を塗布されていないキャピ
ラリ一部分の温度を試料中の溶媒の沸点より高い温度に
する。通常沸点より約１０乃至約’３００Ｃであるが、
そのナヤビラリ一部分にわずかながら液相がある場合、
或いは試料中に高沸点物がある場合にはさらに高目にす
ることもある。このようにして注入後、更にその部分を
直ちに高速加熱して高沸点溶質を早く移動させることが
望ましい。

また試料の注入前にはその部分を特別には加熱せず、注
入後、直ちに高速加熱する方法を採ることができる。こ
のように、そのキャピラリ一部分に注入された試料が急
速に液相のある部分の入口に到達するように考えて条件
を選べばよい。液相が塗布されているキャピラリーカラ
ム部の温度は加熱槽ヒーターかもしくは室温で制御され
るのであるが、そめ温度は入口に近い方の液相が試料中
の溶媒を溶かしこんで、液相量が一時的に著増できる温
度であればよい。それで普通は溶媒の沸点より約２０度
高いり・約３０度低い範囲の温度がえらぽれる。

キャピラリーカラムの温度を夫々定めた後、試料をオン
カラム試料導入口を通して注射器を用いてオンカラムを
行う。液相を付してないキャピラリ一部分を溶媒の沸点
以上にしておき試料を注入すると試料はキャピラリー内
で気化し体積を急増するので、試料導入口の方に吹き戻
らないようにある程度時間をかけて注入を行う必要があ
る。その場合には０．５〜３μｌ／秒位の注入速度が適
当である。溶媒の沸点以下で試料を注入する場合にはも
う少し注入速度を増すことができる。試料注入後要すれ
ば液相のついていない部分を急速加熱し。

それから加熱槽によるキャピラリーカラム全体の加熱槽
による昇温に入る。その昇温に入った後は液相のついて
いないキャピラリ一部分の加熱は不要になるので、その
加熱はつづけていても中止してもよい。特に耐熱性不足
の加熱素子、電線等を使用している場合にはそれらを除
いてから加熱槽の星温を開始する。

発明の実施例 次に本発明に係る方法の理解を深めるために本発明をそ
の好ましい各実施例をあげて更に詳細に説明する。

実施例１ 塩酸洗滌、水洗、メタノール洗滌乾燥を行い。

オクタメチルテトラシロキサ／処理によりネ活性化した
内径Ｑ、３５ｍｍ、外径Ｑ、９ｒｎｍ、長さ２０ｃｍの
直線状ガラスキャピラリーを、同じように不活性しであ
る内径Ｑ、２１３ｍｍ、長さ３０ｍでその内径にポリシ
ロキサン０ｖ−１を厚さ０．４μｍＶＣ塗布し架橋せし
めたガラスキャピラリーカラムを熱収縮テフロンパイプ
を用いて、その夫々の先端部分が密着するように接続し
た。かくして得られたキャピラリーカラムは本発明に係
る方法を実施するのに適したカラムである。その直線状
キャピラリ一部分に長さ１６ｃｍ、内径１．５ｍｍのス
テンレス製チューブをかぶせ、キャピラリーカラムを試
料導入口に接続し、他の端を水素炎検出器にスカベンジ
ャーガス導入部を介してつないだ。カラム中の窒素キャ
リアーガスの線速度を５０ｃｍ沙になし、ステンレスチ
ューブの両端を加熱槽外においたトランスに耐熱電線で
つらなっているクリップでつかみ電圧を調整してその部
分の温度を９０度になし、加熱槽の温度を７０度に設定
した。ｎ−Ｃ＋ａ、ｎ−Ｃ１＠、、ｎ　−Ｃ＋ｇ、　ｎ
−Ｃｚｏ、ｎ−Ｃｚｘ、　ｎ−Ｃａ４．　ｎ−Ｃｈｉ　
ｙｎ−Ｃｚａ、ｎ−Ｃ５０なるパラフィン類を夫々５Ｊ
）ｐｍになるように／　／ｌ／　？ルヘキサン（沸点６
８．７度）に溶解したものを試料とした。試料導入口を
通じてオンカラム注入するとき、その注射器の針の先端
が、ステンレスチューブの手前の端よりもｌＱｍｍさき
に届くことを予め確認しておいた注射器を用い、この試
料１０μｌを１５秒で注入した。その後３分を経て、昇
温を開始した。昇温速度は３度／分であシ、昇温上限を
２６０°Ｃとした。えられた各溶質のピークの形状は何
れも異常はなかった。

それに対し、通常のオンカラム法の条件、即ち。

キャピラリーカラム全体の温度を溶媒の沸点より１５度
低く即ち約５０度に保持して試料を注入した以外はすべ
て上記と同じようにした。得られた溶質ピークの中、ｎ
−Ｃ１４は２山を呈し、　　ｒｌ−Ｃｘｓ　、　ｎ　−
Ｃ＋ｓになるに従いその二山のうちの前の山が小さくな
り、即ちピークの前の肩にこぶが残るが、炭素数が増す
に従ってそれは小さくなＦ）、　ｎ−Ｃ−２を超すと左
右対称なピークの形状を呈した。それでもｎ−０２重以
上のピークの形状は上記の場合に比し尖鋭さにおいて明
らかに劣っていた。

前者の方法は本発明に係る方法に含まれる方法であシ、
後者の方法は含まれない方法である。よって溶質の正常
なピークをうるのに本発明に係る方法は有用な方法であ
る。

実姉例２ 内径０．３２ｍｍ、長さ１５０ｃｍの不活性化した熔融
石英を５Ｂ−５４を厚味０．４μｍ°に塗布した内径９
．２８　ｍｍ　、長さ２０ｍのガラスキャピラリーにガ
ラス管とシリコン膠をもって接続したキャピラリーカラ
ムを用いた。そのキャピラリーカラムの熔融石英の上に
内径１ｍｍ、長さ１４５ｃｍのステンレスチューブをか
ぶせ、直線部分を約３００ｍ残して熔融石英部分を適宜
大きく輪にしてから美織例１に準じてガスクロマトグラ
フにこのキャピラリーカラムをつないだ。熔融石英部分
の温度は特に高くせず加熱槽の温度を共に５５度になし
、窒素キャリアーガスの線速度を３Ｑ　ｃ＋ｎ４少にな
した。それに実姉例１にのべた試料の」００倍うすいす
なわち各溶質を５０　ｐｐｂ含む試料４０μｌを１０秒
でオンカラム注入した。その際、注射針の先端はステン
レスチューブの下に達しているようにした。試料注入後
直ちにステンレスチューブの両端゛にと９つけた電線に
通電して２００°ＣＫなし、３分後通電を中止して、加
熱槽を３度／分の割で昇温を開始し、２５０度に至ら［
２めブこ。メーられた溶質のピークの形状は何れも左右
対称で尖鋭々形状を有していた。

それに対し、熔融石英部分の温度もガラスキャピラリ一
部分の温度と同じ＜５５度に設定し、試料注入後ステン
レスチューブを特に加熱することなく他は上記と同じに
してガスクロマトグラムを測定した。得られたピークの
形状は実姉例１にのべた場合とほぼ同じように炭素数２
０以下のパラフィンに対称性の悪いピークか、またそれ
以上の炭素数のパジフインビークの尖鋭度は良好ではな
く。

その上ｎ　−Ｃｇｏのピークの前に台地状の部分がある
ことが認められた。

前者の方法は本発明の方法に含まれる方法であシ、後者
の方法は含まれない方法である。よって本発明方法が優
れた方法であることは明らかである。

発明の効果 以上詳述したように、本発明に係るオンカラムガスクロ
マトグラム、の測定方法によれば、注入量が数μ１以上
においても正常な比較的尖鋭なピーク群からなるクロマ
トグラムが与えられる。

本発明に係る方法に用いられるキャピラリーカラムは作
シやすく、扱いやすいという他に試料中の蒸発残渣が液
相にふれるととが彦いので、キャピラリーカラムの寿命
が長く段数の保持もよいという利点がある。ガスクロマ
トグラフにおいても加熱槽は一槽でよく、その上本発明
に係る方法によれば、ひずみのない尖鋭なピーク群から
なるクロマトグラムが得られる長所がある。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）、けい酸質キヤピラリーカラムの先端付近に実質
   的に液相が付着していない部分を設け、該キヤピラリー
   カラムをオンカラムガスクロマトグラフの加熱槽内にと
   りつけた後、該キヤピラリーカラムの液相の付着してい
   ない部分を試料注入前もしくは直後に適宜な方法で、注
   入される試料中の溶媒の沸点以上に加熱し、対称性の良
   い尖鋭なピーク群よりなるクロマトグラムをうることを
   特徴としたキヤピラリーオンカラムガスクロマトグラム
   の測定方法。
2. （２）、けい酸質がガラスもしくは石英であるキヤピラ
   リーカラムの前記液相が付着していない部分の温度が試
   料中の溶媒の沸点より約１０度乃至約３０度高い状態で
   試料を注入することを更に特徴とした特許請求の範囲第
   （１）項記載のオンカラムガスクロマトグラムの測定方
   法。
3. （３）、けい酸質がガラスもしくは石英であるキヤピラ
   リーカラムの液相が塗布されている部分の温度が試料中
   の溶媒の沸点より約２０度高いか約３０度低い範囲に保
   たれた状態で試料を注入することを更に特徴とした特許
   請求の範囲第（１）項記載のオンカラムガスクロマトグ
   ラムの測定方法。
4. （４）、けい酸質キヤピラリーカラムの前記液相が付着
   していない部分の加熱をその部分に金属のチユーブをか
   ぶせ、その両端付近間に通電して行うことを更に特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項記載のオ
   ンカラムガスクロマトグラムの測定方法。
5. （５）、けい酸質キヤピラリーカラムの前記液相が付着
   していない部分の加熱を発熱用細線を組みこんだガラス
   テープを用いて行うことを更に特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項又は第（２）項記載のオンカラムガスクロ
   マトグラムの測定方法。
6. （６）、けい酸質キヤピラリーカラムの前記液相が付着
   していない部分に試料を注入後、該液相が付着していな
   い部分を前記液相が付着している部分とは別に急速に加
   熱することを更に特徴とした特許請求の範囲第（１）項
   記載のオンカラムガスクロマトグラムの測定方法。
7. （７）、注入される試料中の溶媒の沸点より約１０度乃
   至３０度高い状態にキヤピラリーカラムの前記液相が付
   着していない部分を保持し、そこに試料を注入後その部
   分の温度を前記液相が付着している部分とは別に急速に
   昇温せしめることを更に特徴とする特許請求の範囲第（
   ２）項記載のオンカラムガスクロマトグラムの測定方法
   。