WO2006126534A1

WO2006126534A1 - カラムおよびそれを用いたカートリッジカラム

Info

Publication number: WO2006126534A1
Application number: PCT/JP2006/310240
Authority: WO
Inventors: Nobuyuki Kaneko; Yoshitaka Yajima; Yasuyuki Sakamoto; Kazushi Yasuhara
Original assignee: Hellermanntyton Co., Ltd.
Priority date: 2005-05-24
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2006-11-30
Also published as: JP3957078B1; EP1892526B1; EP1892526A1; EP1892526A4; DE602006019861D1; JP2007199041A; EP1892526B8; US20090230045A1

Abstract

　本発明のカラム（１０）は、チューブとチューブ内に配置される少なくとも１つの円柱状の分離材（１２）とを含む。分離材（１２）はガラス質多孔体であり、チューブはエラストマーチューブ（１１）である。本発明のカートリッジカラム（３０）は、カラム（１０）とカラム（１０）を保持するためのハウジング（４０）とを含む。

Description

明細書

カラムおよびそれを用いたカートリッジカラム

技術分野

[0001] 本発明は、クロマトグラフィーに用いられるカラム、およびそれを用いたカートリッジカラムに関する。

背景技術

[0002] 近年、クロマトグラフィー用のカラムにおいて、粉末状の分離材の代わりに多孔質シリカなど力もなる一体型の多孔体を用いたカラムが提案されている。そのようなカラムの 1つとして、ゾル一ゲル法によって形成される無機多孔体 (分離材)を用いたカラムが提案されている（たとえば特開平 6— 265534号公報および特開平 7— 41374号公報参照)。一体型の無機多孔体を用いたカラムは、分離性能が高い、分離特性のばらつきが小さい、安定性に優れるといった特長を有する。このような多孔体は、高精度の分析や DNAの高速分離に用いることが可能である。

[0003] 一体型の多孔体を用いたカラムの 1つとして、熱収縮チューブと熱可塑性榭脂層とを含む円筒によって多孔体の周囲を保護したカラムが提案されている (特開平 10— 197508号公報参照)。

[0004] しかし、熱収縮チューブを用いたカラムの場合、多孔体の表面に凹部が存在すると、熱収縮チューブではその凹部を埋めることができず、その凹部が空隙となる場合があった。また、使用時の圧力によって、多孔体と熱収縮チューブとの間に空隙が発生する場合があった。これらの空隙は一旦発生すると修復されず、さらに空隙が拡大したり、空隙同士が連続したりする場合があった。長い空隙が形成されると、分離対象物が多孔体を通らずに空隙を通過してしまい、精度よく分離をすることができなくなる場合があった。この問題は、特に、複数の円柱状の多孔体を直列に並べて用いる場合に顕著となる。また、ゾル—ゲル法で形成される無機多孔体の表面には微小な凹凸が存在する場合があり、その場合にも上記の問題が顕著となる。

発明の開示

[0005] 本発明は、分離材としてガラス質多孔体を用いた信頼性が高、カラム、およびそれを用いたカートリッジカラムを提供することを目的とする。

[0006] 上記目的を達成するため、本発明のカラムは、クロマトグラフィーに用いられるカラムであって、チューブと前記チューブ内に配置される少なくとも 1つの円柱状の分離材とを含み、前記分離材がガラス質多孔体であり、前記チューブがエラストマ一のチユーブである。

[0007] 本発明のカラムは、分離材が、ゴム状弾性を有するエラストマ一チューブで保持される。そのため、分離材の表面に凹凸があったり分離材のサイズにばらつきがあったりしても、分離材とエラストマ一チューブとの間に空隙が生じることを抑制できる。

[0008] また、本発明のカートリッジカラムは、クロマトグラフィーに用いられるカラムと前記力ラムを保持するためのハウジングとを含むカートリッジカラムであって、前記カラムは、チューブと前記チューブ内に配置される少なくとも 1つの円柱状の分離材とを含み、前記分離材がガラス質多孔体であり、前記チューブがエラストマ一のチューブである

[0009] 本発明のカートリッジカラムでは、分離材とハウジングとの間にエラストマ一チューブが配置されるため、エラストマ一チューブと分離材とが密着する。その結果、分離対象物が分離材以外の外部を通過することを抑制できる。

[0010] なお、この明細書において、「チューブ」には、中心軸方向の長さが短いもの、すなわち、リング状のものも含まれる。

図面の簡単な説明

[0011] [図 1]本発明のカラムの一例を示す断面図である。

[図 2]図 2Aはエラストマ一チューブの一例の断面図であり、図 2Bは分離材の一例を示す断面図である。

[図 3]本発明のカートリッジカラムの一例を示す断面図である。

[図 4]図 3に示したカートリッジカラムの一部を示す分解斜視図である。

[図 5]図 3に示したカートリッジカラムの使用時の状態を示す断面図である。

[図 6]図 6Aは本発明のカラムの他の例を示す上面図であり、図 6Bはその断面図である。図 6Cは本発明のカラムのさらに他の例を示す上面図であり、図 6Dはその断面図である。 [図 7]本発明のカートリッジカラムの他の例を示す断面図である。

[図 8]図 8Aは本発明のカートリッジカラムに用いられるホルダの例を示す分解斜視図であり、図 8Bは本発明のカートリッジカラムに用いられるホルダの他の例を示す分解斜視図であり、図 8Cは図 8Bのホルダを組み立てたときの斜視図である。

[図 9]本発明のカートリッジカラムのその他の例を示す断面図である。

[図 10]実施例で用いたエラストマ一チューブの形状を示す断面図である。

[図 11]図 11Aおよび図 11Bは、ともに本発明のカートリッジカラムを用いて得られたク口マトグラムである。

[図 12]本発明のカートリッジカラムの一例を示す分解斜視図である。

発明を実施するための最良の形態

[0012] 以下に、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、具体例を挙げて本発明を説明する場合があるが、本発明は以下で説明する具体例に限定されない。

[0013] [カラム]

本発明のカラムは、クロマトグラフィーに用いられるカラムであって、チューブとそのチューブ内に配置される少なくとも 1つの円柱状の分離材 (分離用担体)とを含む。分離材はガラス質多孔体である。チューブはエラストマ一のチューブである。エラストマ一チューブは、通常、円筒状である。

[0014] エラストマ一チューブは、ゴム状弾性を有する材料で形成される。エラストマ一の典型的な一例はゴムであり、エラストマ一チューブはゴムチューブであってもよい。以下の説明にお、て、エラストマ一をゴムと読みかえることが可能である。

[0015] 分離対象物によっては、エラストマ一チューブは耐薬品性が高い材料で形成されることが好ましい。

[0016] エラストマ一チューブは、たとえば、フッ素ゴム力もなるものであってもよいし、シリコーンゴムや石油合成ゴム力なるものであってもよい。石油合成ゴムとしては、たとえば、二トリルゴム（NBR)、スチレン 'ブタジエン共重合ゴム（SBR)、アクリルゴム（AC M)、クロロプレンゴム（CR)、エチレン 'プロピレンゴム（EP)、イソブチレン'イソプレン共重合ゴム (IIR)が挙げられる。フッ素系エラストマ一（たとえばフッ素ゴム）は、耐薬品性や耐熱性が高い点で好ましい。フッ素ゴムとしては、たとえば、フッ化ビ-リデン系ゴム、四フッ化工チレン一プロピレンゴム、四フッ化工チレン一パーフルォロメチルビュルエーテルゴム（FFKM)などが挙げられる。また、他のフッ素系エラストマ一としては、たとえば、パーフロロエラストマ一が挙げられる。これらの中でも、パーフロロェラストマーおよび FFKMは、耐薬品性および耐熱性が高!、ため好まヽ。

[0017] エラストマ一チューブの厚さが薄すぎると、エラストマ一の特性が充分に発揮されない。そのため、分離材が収納される部分のエラストマ一チューブの厚さ tは一定以上の厚さであることが好ましい。一例では、エラストマ一チューブの通常時 (外力が加えられていない状態）の厚さ tは、 0. 1mm以上（たとえば 0. 5mm以上で一例では 2. 5 mm以上）であってもよい。厚さ tは、たとえば 20mm以下としてもよい。ただし、厚さ t の上限について、特に限定はなぐたとえば、分離材の直径の 0. 01倍〜 1倍の範囲としてちよい。

[0018] エラストマ一チューブの好ましい硬度は、エラストマ一チューブの厚さ tによっても異なるが、たとえば、デュロメータタイプの硬度計に従って測定された硬度 (JIS— K 6 253)力 AZ20〜AZ100の範囲（たとえば AZ40〜AZ90の範囲）、または DZ 60以下の範囲であってもよ!/、。

[0019] 一例のエラストマ一チューブでは、エラストマ一チューブの厚さ tが 2mm〜4mmの範囲であり、硬度 (JIS— K 6253)力 AZ50〜AZ80の範囲である。

[0020] エラストマ一チューブは高い弾性を有することが必要である。そのため、テフロン (登録商標）や、ポリエーテルエーテルケトン (PEEK)といった、ゴム状弾性を有さない榭脂で形成されたチューブを用いることはできな、。

[0021] 本発明のカラムでは、分離材とエラストマ一チューブとが着脱できないように一体となっていてもよい。この場合、分離材の長さとエラストマ一チューブの長さとは、通常、ほぼ同じに設定される。このカラムは、たとえば、分離材の外周部に液状のエラストマ一を塗布して硬化させることによって形成できる。代表的な液状エラストマ一としては、たとえば、フッ素系ゴムやシリコーンゴムなどが挙げられる。

[0022] 本発明のカラムでは、分離材が、着脱可能なようにエラストマ一チューブ内に配置されてもよい。分離材が着脱可能である場合、エラストマ一チューブ内に配置される分離材の種類や数を自由に変えることによって、カラムの分離能を自由に設定することが可能である。また、使用によって分離材の能力が低下したときに、分離材のみを交換することが可能である。分離材の数を減らす場合には、分離材の代わりに円筒状のスぺーサをエラストマ一チューブ内に配置してもよ、。

[0023] 本発明のカラムでは、複数個の分離材力^つのエラストマ一チューブ内に配置可能であってもよい。この場合、 1つの分離材の長さ（円柱状の分離材の中心軸方向の長さ）は、通常、エラストマ一チューブの長さ（チューブの中心軸方向の長さ）の 2分の 1 以下である。 1つのエラストマ一チューブ内に配置可能な分離材の数は、たとえば、 2 個以上や、 3個以上や、 4個以上であってもよい。上限は特にないが、たとえば 10個以下や 5個以下であってもよい。なお、カラム内に複数個の分離材が配置される場合、すべての分離材がガラス質多孔体であってもよいし、ガラス質多孔体以外の分離材を含んでもよい。

[0024] また、 1つのエラストマ一チューブ内に分離材が 1個だけ配置可能であってもよい。

この場合、分離材の長さは、通常、エラストマ一チューブの長さの 0. 5倍よりも大きく 1 倍以下である。

[0025] 本発明のカラムの分離材は、粉末状の分離材とは異なり、円柱状 (ディスク状を含む)の一体型 (モノリス型)の分離材である。分離材の典型的な形状は、断面形状が真円である円柱である。ただし、分離材は、断面形状が真円でなくともよぐまた、端面が平面でなくてもよい。たとえば、端面が曲面であってもよい。また、本発明の分離材の断面形状は、四角形の角を丸めることによって得られる円状の形状であってもよい。

[0026] 別の観点では、本発明のカラムは、柱状（円盤状を含む)の分離材と、分離材を収納するエラストマ一チューブとを含むカラムである。このエラストマ一チューブは、分離材を収納する貫通孔を備え、その貫通孔の断面形状は、分離材の断面形状と同じ形状または円状である。

[0027] 分離材は、ガラス質多孔体 (実質的に無機多孔体であり、ガラスおよびガラスセラミタスなどを含む)であり、ゾルーゲル法を用いて形成されたガラス質多孔体、具体的には、ゾルーゲル法を用いて得られる多孔性ゲルや、そのゲルを熱処理して得られる多孔体を用いることができる。たとえば、金属アルコキシド (たとえばアルコキシシラン)やハロゲン化金属を出発材料として公知のゾル—ゲル法によって形成されるガラス質多孔体を用いることができる。なお、分離材は、有機基が結合した金属アルコキシドゃハロゲン化金属を出発材料の 1つとして形成される、有機成分を含むガラス質多孔体であってもよい。

[0028] このガラス質多孔体は、分離能を高めるために、表面が修飾されて、てもよ、。たとえば、ガラス質多孔体の表面に、官能基または有機分子が結合していてもよい (官能基を備える有機分子が結合する場合を含む)。ガラス質多孔体の表面を修飾する官能基または有機分子は、求められる分離能に応じて選択される。それらには、分離材で用いられる公知のものを適用でき、たとえば、へキシル基ゃォクチル基やその他のアルキル基、ォクタデシルシラン、ォクタデシル基、フエ-ル基、トリメチルシリル基、シァノ基、アミノ基を適用できる。

[0029] ガラス質多孔体の典型的な一例は、酸ィ匕ケィ素を主成分 (50質量％以上)とする多孔体であり、たとえば多孔質シリカガラスである。ただし、酸ィ匕ケィ素以外の酸ィ匕物を含むガラス質多孔体 (無機多孔体)や、酸化ケィ素以外の酸化物を主成分とするガラス質多孔体 (無機多孔体)を用いてもょヽ。ゾル—ゲル法で形成されるモノリス型のゲル (ガラス質多孔体）は、多孔度や孔径の制御が比較的容易であり、分離能のばらつきが小さ!/、と!/、う点で好ま、。

[0030] 分離材には、市販されているガラス質多孔体を用いてもよい。また、分離材は、公知のゾル—ゲル法を用いて形成してもよい。たとえば、特開平 6— 265534号公報や特開平 7— 41374号公報に記載されている方法で形成してもよい。これらの方法によれば、円柱状の多孔質シリカガラス (多孔質シリカゲル)を形成することが可能である。

[0031] 分離材には、孔径が比較的大きい貫通孔と、孔径カ、さい細孔とが混在する分離材を用いてもよい。たとえば、特開平 6— 265534号公報に記載の製造方法で製造されるガラス質多孔体、具体的には、孔径が 500nm〜数十/ z m (たとえば 30 /z m) の多数の貫通孔と、孔径が 5ηπ！〜 lOOnmの多数の細孔とが形成されたガラス質多孔体を用いてもよい。このガラス質多孔体の細孔の全容積は、たとえば 0. OOlmV kg〜0. 01m³Zkg (lm³Zt〜： L0m³Zt)の範囲である。

[0032] ガラス質多孔体 (分離材)の分離能は、多孔体の孔の径や、多孔度、比表面積などによって変化する。そのため、求められる分離能に応じて、それらの値が制御される。それらの値は、多孔体の製造条件、特に、ゾルーゲル法の条件を変更することによつて制御できる。

[0033] [カラムの例]

以下、本発明のカラムの一例として、エラストマ一チューブ内に複数の分離材が着脱可能に配置されるカラムについて説明する。

[0034] 本発明のカラムの一例の断面図を図 1に示す。図 1のカラム 10は、エラストマーチューブ 11と、エラストマーチユーブ 11内に配置された 3つの円柱状の分離材 12とを含む。分離材 12は、エラストマ一チューブ 11の貫通孔に押し込まれることによって、ェラストマーチューブ 11内に配置される。そのため、分離材 12は、エラストマーチユーブ 11から容易に取り出せる。エラストマ一チューブ 11の断面図を図 2Aに示し、分離材 12の断面図を図 2Bに示す。

[0035] 図 1には、エラストマ一チューブ 11内に 3個の分離材 12が配置されている例について示したが、本発明はこれに限定されない。エラストマ一チューブ 11内に配置される分離材 12は 1個であってもよいし、 2個以上であってもよい。エラストマーチユーブ 11 内に配置される分離材 12の数を変えることによって、カラムの分離能を変更することが可能である。エラストマ一チューブ 11は、用いられる分離材 12の数に応じて長さを変えてもよい。また、分離材 12の長さの合計に対してエラストマ一チューブが長すぎる場合には、円筒状のスぺーサをエラストマ一チューブ 11内に配置してもよ!/、。

[0036] エラストマ一チューブ 11内に複数の分離材 12を配置する場合、同種の分離材 12 を配置してもよいし、分離能が異なる複数種の分離材 12を配置してもよい。本発明のカラムでは、熱収縮チューブで分離材を保持する従来のカラムとは異なり、分離材 12 の数や種類を、利用者が目的に応じて簡単に選択することが可能である。ただし、本発明のカラムは、エラストマ一チューブ 11と分離材 12とが予め固定されて、てもよ!/ヽ

[0037] また、図 1には、貫通孔の径がー様であるエラストマ一チューブ 11を示した力貫通孔の径は一様でなくてもよい。たとえば、エラストマ一チューブ 11の貫通孔は、分離材 12を収納するための貫通孔と、分離材 12を収納するためではなく分離対象物を通過させるための細、貫通孔とが連結されたものであってもょ、（図 10参照）。

[0038] 分離材 12の長さ L2 (図 2B参照）の合計は、通常、エラストマ一チューブ 11の通常時の長さ L1よりも短い。たとえば、エラストマ一チューブ 11の中に 3個の分離材 12が配置される場合、 L1は L2の 3倍よりも長い。たとえば、分離材 12の長さの合計に対して、エラストマ一チューブ 11の長さを Omm〜5mm (—例では 0. 2mm〜4mm)長くしてもよい。分離材 12が収納される貫通孔の長さを分離材 12の長さの合計よりも長くすることによって、分離材 12の全体がエラストマ一チューブ 11の貫通孔の内部に配置される。すなわち、分離材 12の端面が、エラストマ一チューブ 11の端面よりも、エラストマーチューブ 11の貫通孔の内部側に配置される。

[0039] エラストマ一チューブ 11のうち、分離材 12が収納される部分の内径 dl (mm)は、分離材 12の径 D2 (mm)とほぼ同じである（図 2Aおよび図 2B参照）。通常、（dl— 1 . 0)≤D2≤(dl + l. 0)であり、たとえば（dl— 0. 3)≤D2≤(dl + 0. 3)であり、たとえば（dl— O. l)≤D2< dlである。

[0040] D2>dlである場合には、エラストマ一チューブ 11の貫通孔を広げながら分離材 1 2をエラストマ一チューブ 11内に配置すればよい。この場合には、エラストマーチユーブ 11内に分離材 12を配置しただけで、分離材 12の外周面とエラストマ一チューブ 1 1の内周面とが密着する。

[0041] 一方、 D2く dlであると、分離材 12をエラストマ一チューブ 11内に配置することが容易になる。本発明のカラムでは、ゴム状弾性を有するチューブを用いているため、後述するハウジング内でチューブを圧縮することによって、チューブの厚さ tを大きくするとともに、エラストマ一チューブ 11の内径 dlを小さくできる。そのため、通常時において D2< dlであっても、ハウジング内において、分離材 12の外周面とエラストマ一チューブ 11の内周面とを密着させることが可能である。

[0042] [カートリッジカラム]

以下、本発明のカートリッジカラムについて説明する。本発明のカートリッジカラムは、クロマトグラフィーに用いられるカラムとそのカラムを保持するためのハウジングとを含む。カラムは、この明細書で述べる本発明のカラムである。上述したように、カラムは、チューブとチューブ内に配置される少なくとも 1つの円柱状の分離材とを含む。その分離材はガラス質多孔体であり、チューブはエラストマ一チューブである。

[0043] 本発明のカートリッジカラムでは、ゴム状弾性を有するチューブで分離材が保持されるため、分離材の表面に凹部が存在しても、その凹部が空隙となることが抑制される。また、クロマトグラフィーを行う際にカラムに高い圧力が加わってエラストマーチューブと分離材との間に空隙が生じても、ゴムの弾性によって空隙が縮小する。そのため、本発明のカートリッジカラムによれば、分離対象物が、分離材の周囲に存在する空隙を通ってリークすることを特に抑制できる。

[0044] ハウジングの材質に特に限定はなぐ適度な強度を有する材料で形成できる。ハウジングは、たとえば、ロックウェル硬度（ASTMD785)、 Rスケールで 15以上の材料で形成してもよい。ハウジングの材料としては、たとえば、ナイロン、ポリフエ-レンサルファイド（PPS)、液晶ポリマ（LCP)、ポリエステル、ポリフエ-レンオキサイド（PPO )、アクリル、ポリプロピレン（PP)、 ABS榭脂、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK)、フッ素榭脂、シリコーン榭脂や、様々な充填剤を配合した榭脂が挙げられる。また、ハウジングの一部または全部は金属で形成されてもよい。

[0045] 本発明のカートリッジカラムにおいて、ハウジングは、エラストマ一チューブの 2つの端面を押圧しながらカラムを保持してもよい。これによつて、エラストマ一チューブと分離材との間に空隙ができることを抑制できる。また、ハウジングは、エラストマーチユーブの 2つの端面と外周面とを押圧しながら前記カラムを保持してもよい。

[0046] 本発明のカートリッジカラムでは、ハウジング内において、エラストマ一チューブがその中心軸の方向に圧縮されてもょ、。中心軸の方向に圧縮されたエラストマーチューブは、その内径が通常時よりも小さくなる。その結果、チューブと分離材との密着性が高まる。ハウジング内においてエラストマ一チューブの圧縮可能な長さは、通常時のエラストマ一チューブの長さの 0. 1%〜50% (たとえば 1. 5%〜25%)であってもよい。

[0047] 本発明のカートリッジカラムにおいて、エラストマ一チューブ内に配置される分離材の長さ（分離材の中心軸方向における長さ）の合計が、エラストマ一チューブの長さ（エラストマ一チューブの中心軸方向における長さ）よりも短くてもよい。この構成では、エラストマ一チューブをその中心軸の方向に圧縮してエラストマ一チューブの内径を小さくすることが可能である。エラストマ一チューブの長さから、エラストマ一チューブ内の分離材の長さの合計を引いた長さは、通常時のエラストマ一チューブの長さの 0

. 1%〜50% (たとえば 1. 5%〜25%)であってもよい。

[0048] なお、分離材の長さの合計が、エラストマ一チューブの長さよりも長くても、 O—リングを用いたりハウジングの形状を工夫したりしてエラストマ一チューブの端面のみを押圧することができる場合には、エラストマ一チューブを圧縮することが可能である。

[0049] 本発明のカートリッジカラムにおいて、ハウジングは、チューブが嵌合する円柱状の孔であって深さがチューブの長さよりも短ヽ孔が形成された保持部材と、保持部材から突出しているチューブの端面を保持部材側に押圧する押圧面とを含んでもよい。

[0050] 本発明のカートリッジカラムにおいては、ハウジング内に、複数のカラムが配置されてもよい。

[0051] 本発明のカートリッジカラムにおいて、ハウジングは、カラムが内部に配置される円筒状のホルダを含み、ホルダが分割可能であってもよい。長手方向に分割可能なホルダを用いることによって、カラム（エラストマ一チューブ）が長い場合でも、ホルダ内にカラムを容易に配置できる。

[0052] 本発明のカートリッジカラムにおいて、ハウジングは、エラストマ一チューブの端面を押圧するように移動可能な押圧部材を含み、この押圧部材がエラストマ一チューブの端面に対して回転することなく移動可能であってもよい。押圧部材がエラストマーチュ一ブの端面に対して回転することなく移動可能に設けられて、るので、カラムをハウジング内に配置する際にエラストマ一チューブが回転して捩れることがない。このため、エラストマ一チューブの内部に配置された分離材の破損を抑制できる。このような構成の場合、例えば、ハウジングは、押圧部材の移動時に押圧部材がエラストマ一チューブの端面に対して回転することを抑制するための回転抑制手段をさらに含んでいてもよい。例えば、ハウジングがカラムを内部に収納するホルダを含んでいる場合、回転抑制手段は、例えば、押圧部材側に設けられる嵌合部とホルダ側に設けられる嵌合部とによって実現可能である。押圧部材側の嵌合部とホルダ側の嵌合部とが嵌め合わされる構成とすれば、ホルダに対する押圧部材の回転が抑制されるので、押圧部材がエラストマ一チューブに対して回転することなく移動可能となる。

[0053] [カートリッジカラムの一例]

本発明のカートリッジカラムの一例の断面図を図 3に示す。図 3のカートリッジカラム 30は、カラム 10と、ハウジング 40とを含む。カラム 10は、図 1に示したカラムである。ハウジング 40は、ホルダ 41と、 2つのキャップ 42と、フィルタ 43とを含む。図 4に、キヤップ 42、分離材 12、エラストマ一チューブ 11、およびホルダ 41の斜視図を示す。フィルタ 43は、浮遊物等の不純物を取り除くためのものである。なお、フィルタ 43は状況に応じて省略してもよい。

[0054] ホルダ 41およびキャップ 42は、通常、金属ゃ榭脂（たとえばフッ素榭脂）などの硬い材料カゝらなる。ホルダ 41は、円筒状の形状を有し、その内周面にはネジ溝が形成されている。

[0055] キャップ (保持部材) 42は、ホルダ 41のネジ溝に嵌合するネジ山が形成された円柱部 42aを備える。円柱部 42aには、円柱状の孔 42hが形成されている。円柱状の孔 4 2hの底面 42bには、フィルタ 43が配置される。なお、フィルタ 43の周囲に、 O—リングが配置されてもよい。 O—リングには、フッ素榭脂ゃシリコーン榭脂等の、耐薬品性が高、榭脂からなるものが使用されることが多、。

[0056] 孔 42hには、カラム 10のエラストマ一チューブ 11が嵌め込まれる。孔 42hの底面 4 2b (フィルタ 43の表面を含む）は、エラストマ一チューブ 11の端面 l ieをエラストマ一チューブ 11の中央に向力つて押圧する押圧面として機能する。すなわち、本例においては、 2つのキャップ 42のうち一方のキャップが保持部材として機能し、他方のキヤップに設けられた孔 42hの底面 42bが押圧面として機能する。また、孔 42hの側壁 4 2sは、エラストマ一チューブ 11の外周面 1 lpを押圧する面となる。

[0057] また、キャップ 42には、分離対象物が導入される導入口 42eが形成されている。導入口 42eには、ネジ溝が形成されている。分離対象物は、導入口 42eからフィルタ 43 を通って分離材 12に到達する。

[0058] 孔 42hの内径 Dh (mm)は、エラストマ一チューブ 11の通常時の外径 D1 (図 2A参照）と同程度である。通常、 Dh— 2. 0≤Dl≤Dh+ 2. 0であり、たとえば Dh— 1. 0 ≤Dl < Dhである。通常時において Dl < Dhであっても、使用時にはエラストマーチユーブ 11の厚さ tが大きくなるため、エラストマ一チューブ 11の外径 D1が大きくなつてエラストマ一チューブ 11の外周面と孔 42hの側壁とが密着する。

[0059] カートリッジカラム 30では、エラストマ一チューブ 11の 2つの端面を押圧する 2つの押圧面 (底面 42b)間の距離を、エラストマ一チューブ 11の長さ L1よりも短くすることによってエラストマ一チューブ 11を圧縮する。そのため、カートリッジカラム 30は、 2つの押圧面間の距離を L1よりも短くできるように構成される。

[0060] 図 3のカートリッジカラム 30では、孔 42hの深さ Lh(mm)は、エラストマ一チューブ 1 1の長さ LI (mm)の半分未満である。たとえば、 2Lh— 5. 0≤L1く 2Lhであってもよい。深さ Lhが長さ L1の半分未満である場合、キャップ 42をホルダ 41に締め込んで 2 つのキャップ 42の孔 42hの底面間の距離が L1に等しくなつたときに、 2つのキャップ 42間には隙間が存在する（図 5参照)。この隙間が減少するようにさらにキャップ 42を締め込むと、エラストマ一チューブ 11の長さ L1が短くなるとともに厚さ tが厚くなる。そのため、キャップ 42を締め込むにつれて、孔 42hの壁面とエラストマ一チューブ 11の外周面との間、および、エラストマ一チューブ 11の内周面と分離材 12の外周面との間が強い力で密着する。また、孔 42hの底面 42bと、エラストマ一チューブ 11の端面 l ieとの間も強い力で密着する。このように、本発明のカートリッジカラムでは、キヤップ 42を締め込むことによって、エラストマ一チューブ 11と分離材 12との間などを分離対象物が通過することを抑制できる。

[0061] なお、ハウジング 40は、エラストマ一チューブ 11の外周面の全体を保持する必要はなぐ一部が保持されていなくてもよい。たとえば、図 5に示すように、エラストマ一チューブ 11の中央部の外周面が保持されて、なくてもょ、。

[0062] また、エラストマ一チューブ 11の 2つの端面を押圧する 2つの押圧面間の距離を短くする方法に特に限定はなぐ本発明のカートリッジカラムで用いられるハウジングは、エラストマ一チューブの 2つの端面 (好ましくはさらに外周面）を押圧しながらカラムを保持できる構造である限り、様々な形状'構成とすることが可能である。たとえば、ホルダ 41の一端を、貫通孔が形成された押圧面とし、 1つのキャップ 42のみでエラストマーチューブ 11を圧縮してもよ、。 [0063] [カラムおよびカートリッジカラムの他の例]

以下、本発明のカラムとして、 1つのエラストマ一チューブ内に分離材が 1つのみ着脱可能に配置されるカラムの一例について説明する。そのようなカラムの一例の上面図を図 6Aに示し、図 6Aの線 VIb—VIbにおける断面図を図 6Bに示す。

[0064] 図 6Aのカラム 10aは、エラストマ一チューブ 11と、エラストマ一チューブ 11内に配置される分離材 12とを含む。エラストマ一チューブ 11および分離材 12は、上述したものと同様である。ただし、この例では、エラストマ一チューブ 11の長さ L1 (図 2A参照）が、分離材 12の長さ L2 (図 2B参照）とほぼ同じである力、 L2よりもわずかに長い

[0065] カラム 10aを用いたカートリッジカラムの一例の分解断面図を図 7に示す。図 7の力ートリッジカラム 70は、カラム 10aと、カラム 10aを保持するハウジングとを含む。ハウジングは、円筒状のホルダ 71と、ホルダ 71の両端に締め込まれる 2つのキャップ 72と、 2つの O—リング 73とを備える。ホルダ 71の内部には、 1つ以上のカラム 10aが配置される。ホルダ 71の内部には、 1つ以上のカラム 10aと、 1つ以上のスぺーサとが配置されてもよい。この場合のスぺーサの外径は、エラストマ一チューブ 11の外径とほぼ同じであり、スぺーサの中央部には貫通孔が形成されている。

[0066] ホルダ 71の内周面には、ネジ溝が形成されている。ホルダ 71の内径は、カラム 10a の外径と同程度かやや大き、。

[0067] キャップ 72には、分離対象物が通過する貫通孔 72hが形成されている。キャップ 7 2は、ホルダ 71のネジ溝に嵌合するネジ山が形成された円柱部 72aを備える。円柱部 72aの端面には、 O—リング 73が配置される環状の溝が形成されている。 O—リング 73とエラストマ一チューブ 11の端面 l ieとは、エラストマ一チューブ 11の内径 dl 以上で外径 D1以下である径を有する円環状の部分で接触する。このため、キャップ 72を締め込んで O—リング 73でエラストマ一チューブ 11の 2つの端面 l ieを押圧することによって、 O—リング 73の部分、および、エラストマ一チューブ 11とそれに隣接するエラストマ一チューブ 11との間で、分離対象物がリークすることを防止できる。

[0068] キャップ内において分離対象物がそのまま通過する領域 (たとえば貫通孔 72h)の体積は、できるだけ少ないことが好ましい。貫通孔 72hの直径は、通常、 0. lmn！〜 1 . Omm (たとえば 0. 2mm〜0. 5mm)である。

[0069] また、分離材全体に分離対象物が浸透するように、分離材に面する貫通孔 (キヤップの貫通孔）の終端力 Sラッパ状に広がって、てもよ、。ラッパ状に広がって、る部分の長さは、通常、 0. lmm〜l. Omm (たとえば 0. 2mm〜0. 5mm)である。キャップおよびホルダに形成される溝のピッチは、通常 2mm以下（たとえば 1. 5mm以下）である。

[0070] なお、エラストマ一チューブ 11の外径とホルダ 71の内径との間に差がある場合には、その差を埋めるためのスぺーサを用いてもよい。そのようなスぺーサを備えるカラム 10aの上面図を図 6Cに示し、図 6Cの線 VId—VIdにおける断面図を図 6Dに示す。スぺーサ 61は、カラム 10aの外周部に配置される。スぺーサ 61の内径は、エラストマーチューブ 11の外径とほぼ同じである。

[0071] [カートリッジカラムのその他の例]

以下、本発明のカートリッジカラムとして、分離可能なホルダによってエラストマーチユーブ 11の外周面が保持されるカートリッジカラムの一例を説明する。このカートリツジカラム 80のホルダの一例の分解斜視図を図 8Aに示す。また、ホルダの他の例の分解斜視図を図 8Bに示し、図 8Bのホルダを組み立てたときの斜視図を図 8Cに示す

[0072] 図 8Aのホルダ 81および図 8Bのホルダ 85は、円筒状のホルダの中心軸に沿った断面でホルダが分割されるようになっており、また、分割される 2つのホルダは、固定手段によって互いに固定されるようになって!/、る。

[0073] 図 8Aのホルダ 81は、ホルダ 82とホルダ 83とカゝらなる。ホルダ 82は、鉤状の部分を備える突起 82aを固定手段として含む。ホルダ 83には、固定手段として孔 83aが形成されており、孔 83aは突起 82aを係止する。突起 82aが孔 83aによって係止されること〖こよって、ホルダ 82とホルダ 83と力互い〖こ固定され、円筒状のホルダ 81となる。ホルダ 81の外周面には、ネジ山が形成されて!ヽる。

[0074] 図 8Bのホルダ 85は、ホルダ 86とホルダ 87と力らなる。ホルダ 86は突起 86aを固定手段として含む。ホルダ 87には、固定手段として、突起 86aに対応する孔 87aが形成されている。突起 86aが孔 87aに挿入されてホルダ 86とホルダ 87とが固定される。図 8Bのホルダ 86では、複数の突起 86aが、中心軸に対して非対称に形成されている。このような構成によれば、誤った方向に組み立てることを防止できる。図 8Cに示されるように、ホルダ 87の一部には、平坦な切り欠き部 87bが形成されている。図示はされていないが、ホルダ 86にも、同様の切り欠き部が形成されている。キャップを締めたり緩めたりする際に、この切り欠き部をスパナで保持することによってホルダを固定できる。

[0075] ホルダ 81を用いたカートリッジカラム 80の分解断面図を図 9に示す。カートリッジ力ラム 80は、ホルダ 81 (ホルダ 82および 83)と、ホルダ 81内に配置されるカラム 10と、 2つのキャップ 84とを含む。カラムは、上述した本発明のカラムであり、エラストマーチユーブ 11および分離材 12を含む。

[0076] キャップ 84には、円筒状の凹部 84hが形成されており、その凹部 84hの内周面には、ホルダ 81のネジ山と嵌合するネジ溝が形成されている。ホルダ 81の内部にカラム 10を配置し、ホルダ 81の両端をキャップ 84で締めると、凹部 84hの底面 84bによつてエラストマ一チューブ 11の両端が押圧され、エラストマ一チューブ 11と底面 84b とが密着する。このようにして、カートリッジカラム 30と同様に、分離対象物がリークすることを抑 ff¾できる。

[0077] カートリッジカラム 80では、ホルダ 81が分離可能であるため、エラストマ一チューブ 11が長、場合や複数のカラムを用いる場合でも、カラムをホルダ 81内にセットすることが容易である。このカートリッジカラムは、ホルダ内に配置されるカラムの長さ (複数のカラムが配置される場合にはそれらの合計の長さ）が 40mm以上（たとえば 90mm 以上)である場合に、特に有効である。

[0078] [カートリッジカラムのその他の例]

以下、本発明のカートリッジカラムとして、エラストマ一チューブの端面を押圧するように移動可能な押圧部材を備え、この押圧部材がエラストマ一チューブの端面に対して回転することなく移動可能であるカートリッジカラムの一例を説明する。このカートリッジカラム 120の分解斜視図を図 12に示す。

[0079] このカートリッジカラム 120は、カラム 10と、ハウジングとを含む。カラム 10は、上述した本発明のカラムであり、エラストマ一チューブ 11および分離材 12を含む（図 1参照。）。ハウジングは、内部にカラム 10が配置される円筒状のホルダ 121と、ホルダ 1 21の両端にはめこまれる第 1のキャップ 122と、第 1のキャップ 122の外側からホルダ 121の両端にネジ止めされる第 2のキャップ 123と、を含む。ハウジングは、さらに、ホルダ 121とカラム 10との間に配置されるスぺーサ 124と、第 1のキャップ 122とカラム 1 0との間に配置される O—リング 125とを含む。なお、ホルダ 121の内径がカラム 10の外径と同程度かやや大き、程度である場合は、スぺーサ 124を設ける必要はな、。

[0080] ホルダ 121の外周面には、ネジ山が形成されている。ホルダ 121の内径は、スぺーサ 124の外形と同程度かやや大きい。ホルダ 121は、その両端部に回転抑制手段としての突起 121aを含む。

[0081] 第 1のキャップ 122は、ホルダ 121の内部に挿入される円柱状の挿入部 122bを備えている。挿入部 122bの端面には O—リング 125が配置される環状の溝が形成されており、この溝に O—リング 125が配置される。第 1のキャップ 122および O—リング 1 25は、エラストマ一チューブの端面を押圧するように移動可能である。第 1のキャップ 122および第 2のキャップ 123がホルダ 121に装着される際、第 1のキャップ 122および O—リング 125はエラストマ一チューブの端面を押圧するように移動して、この端面を押圧する。すなわち、第 1のキャップ 122および O—リング 125が押圧部材として機能する。第 1のキャップ 122には、さらに、回転抑制手段としての切り欠き 122aが設けられている。この切り欠き 122aは、第 1のキャップ 122がホルダ 121にはめこまれた際に、ホルダ 121の突起 121aに嵌合するように形成されている。突起 121aと切り欠き 122aとが嵌合することによってホルダ 121に対する第 1のキャップ 122の回転が抑制されるため、ホルダ 121の内部に配置されたエラストマ一チューブの端面に対して第 1のキャップが回転することを抑制できる。これにより、第 2のキャップ 123をホルダ 121にネジ止めする際、エラストマ一チューブがホルダ 121の内部で回転して長手方向に沿って捩れることがないため、エラストマ一チューブの内部に配置された分離材の破損を抑制できる。第 1のキャップ 122には、さらに、分離対象物が導入される導入口 122cが形成されている。

[0082] 第 2のキャップ 123には円柱状の凹部 123aが形成されており、その底面には、分離対象物を第 1のキャップ 122の導入口 122cに導入するための貫通孔 123bが形成されている。凹部 123aの内周面には、ホルダ 121のネジ山と嵌合するネジ溝が形成されている。第 2のキャップ 123がホルダ 121に装着された状態において、第 1のキヤップ 122のヘッド部分が凹部 123aに収納される。

[0083] ホルダ 121の両端に第 1のキャップ 122をはめこみ、その外側から第 2のキャップ 12 3をホルダ 121にネジ止めすることによって、第 1のキャップ 122および O—リング 125 とエラストマ一チューブの端面とが密着するので、図 7に示すカートリッジカラム 70と同様に、分離対象物がリークすることを抑制できる。

[0084] なお、本発明のカートリッジカラムのハウジングに設けられる押圧部材は、上記の例に限定されず、エラストマ一チューブの端面を押圧するように移動可能であって、力つ、エラストマ一チューブの端面に対して回転することなく移動可能に設けられてヽる部材であれば、どのような構成であってもよい。また、回転抑制手段も、上記の例に限定されず、押圧部材の移動時に、エラストマ一チューブの端面に対して押圧部材が回転することを抑制できる手段であれば、どのような構成であってもよい。例えば、図 12に示す例とは逆に、第 1のキャップ 122側に突起を設け、ホルダ 121側に切り欠きを設けてもよい。また、例えば、第 1のキャップ 122の挿入部 122bに突起または溝等の嵌合部を回転抑制手段として設け、この嵌合部がホルダ 121内に挿入された際にホルダ 121の内部に形成された回転抑制手段としての嵌合部と嵌合するようにしてもよい。

[0085] [カラムおよびカートリッジカラムのその他の例]

なお、上記のカラムの例において、エラストマ一チューブ 11と分離材 12とは着脱できないように一体となっていてもよい。このようなカラムは、分離材 12の外周面に液状のエラストマ一を塗布して乾燥 (必要な場合にはさらに硬化）させることによって形成できる。分離材 12に塗布されたエラストマ一力エラストマ一チューブとなる。このようなカラムは、図 7に示したカートリッジカラムに特に適している。このカラムにおいて、エラストマ一チューブ 11内に配置される分離材 12の数は、 1つであってもよ、し複数であってもよい。

[0086] また、上記の例にぉ、てはハウジングの外形が円柱状である場合を示した力ハウジングの外形は他の形状、たとえば角柱状などであってもよ、。 [0087] また、本発明のカラムでは、本発明の効果が得られる限り、分離材の周囲が、ゴム状弾性を有さない他の部材、たとえば硬化性榭脂 (UV硬化性榭脂、接着剤、フッ素系榭脂、シリコーン系コーティング剤)等で補強されていてもよい。なお、ゴム状弾性を有さない材料によって分離材の周囲が被覆されている場合でも、その周囲をゴムチューブで覆うことによって、熱収縮チューブ等と分離材との間でリークが起こることを抑制できる。

実施例

[0088] 以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。

[0089] まず、エラストマ一チューブと、図 3に示したハウジングとを用意した。エラストマーチユーブは、タイガースポリマー株式会社製のフッ素ゴム（商品名：フッソゴムイタ:硬度 A/78 (Hs80)をカ卩ェして作製した。形成したエラストマ一チューブの断面図を図 1 0に示す。図 10のエラストマ一チューブ 101には、分離材が収納される貫通孔 lOlh と、分離材が収納されない貫通孔 101tとが連結された貫通孔が形成されている。ェラストマーチューブ 101の全体の長さは 19mmであり、外径 Dl = 8. 9mmであり、分離材が収納される部分の長さ Ll = 18. 2mm,分離材が収納される部分の内径 dl = 3. 25mm,貫通孔 101tの内径 d' = lmmとした。また、分離材が収納される部分の厚さ tl = 2. 83mmとした。

[0090] 本発明のカラムの分離材として、ジーエルサイエンス株式会社から発売されているモノリスタイプのシリカ多孔体（MonoFas)を用いることができる。たとえば、ジーエルサイエンス株式会社の DNA精製キット I (MonoFas)に用いられて!/、るモノリスタイプのシリカ多孔体には、平均径が約 15 mの多数の貫通孔と、平均径が約 lOnmの多数の細孔とが形成されている。この実施例では、このシリカ多孔体と同等のシリカ多孔体を用いた。 1つの分離材の長さ L2 = 2. 8〜3. Ommとし、径 D2 = 3. 2〜3. 4m mとした。この分離材を 6個、エラストマ一チューブ内に配置した。 6個の分離材の長さの合計は、 18mmであった。

[0091] また、キャップの孔（図 3の孔 42h)の深さ Lh= 7. 5mmとし、孔の径 Dh= 9mmとした。

[0092] このカートリッジカラムを組み立て、液体クロマトグラフィーを行った。移動相にはへキサン（98体積⁰ /₀)とイソプロピルアルコール（2体積⁰ /₀)との混合液を用い、流量は 0 . 5mLZ分または 0. 2mLZ分とした。分離対象物は、トルエンと、 2, 6—ジ-トロトルェンと、 1, 2—ジニトロベンゼンとの混合物とした。対象物は、波長 210nmの紫外線を用いて検出した。流量が 0. 5mLZ分のときの検出結果を図 11Aに示し、流量が 0. 2mLZ分であるときの検出結果を図 11Bに示す。図 11Aおよび図 11Bに示すように、本発明のカートリッジカラムを用いることによって、トルエン /2, 6—ジ-トロトルェンと 1, 2—ジニトロベンゼンとを分離して検出できた。

[0093] 一方、比較のために、分離材を FEPからなる熱収縮チューブ (ペンニット一株式会社製、製品名：ペンチューブ)）に入れて熱収縮チューブを熱で収縮させ、これをさらに榭脂製の筒に挿入してカラムを作製した。この比較例のカラムを用いて上記と同様の方法で液体クロマトグラフィーを行ったところ、測定開始初期の段階で大きな単一のピークが観察され、それ以外のピークが観察されな力つた。この単一のピークは、移動相および測定対象物が分離材を通らずにカラム内でリークしたために観察されたものと考えられる。このように、熱収縮チューブを用いた場合には、リークが発生して正常に測定できない場合があった。

[0094] 以上、本発明の実施形態について例を挙げて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の技術的思想に基づいて他の実施形態に適用できる。

[0095] 別の観点では、本発明は、円柱状（円盤状を含む)の分離材 (分離能を有すればよぐガラス質多孔体に限定されない）と、分離材を収納するエラストマ一チューブとを含むカラムに適用可能である。このエラストマ一チューブは、分離材を収納する貫通孔を備え、その貫通孔の断面形状は、分離材の断面形状と同じ形状または円状である。

産業上の利用可能性

[0096] 本発明は、クロマトグラフィーに適用できる。本発明のカラムおよびカートリッジカラムは、たとえば、液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィーおよび分離分析、ならびにそれらの装置に用いることができる。本発明のカラムおよびカートリッジカラムによれば、様々な物質、たとえばタンパク質やペプチドといった有機化合物を分離することが可能である。

Claims

請求の範囲

[I] クロマトグラフィーに用いられるカラムであって、

チューブと前記チューブ内に配置される少なくとも 1つの円柱状の分離材とを含み前記分離材がガラス質多孔体であり、

前記チューブがエラストマ一のチューブであるカラム。

[2] 前記チューブがゴムチューブである請求項 1に記載のカラム。

[3] 前記チューブ力 Sフッ素ゴム力もなる請求項 2に記載のカラム。

[4] 前記分離材と前記チューブとが着脱できな!/、ように一体となって、る請求項 1に記載のカラム。

[5] 前記分離材が、着脱可能なように前記チューブ内に配置される請求項 1に記載のカラム。

[6] 複数個の前記分離材が前記チューブ内に配置可能である請求項 5に記載のカラム

[7] 前記分離材がゾル—ゲル法によって形成されたガラス質多孔体である請求項 1〖こ記載のカラム。

[8] 前記ガラス質多孔体の表面が修飾されて！ヽる請求項 1に記載のカラム。

[9] クロマトグラフィーに用いられるカラムと前記カラムを保持するためのハウジングとを含むカートリッジカラムであって、

前記カラムは、チューブと前記チューブ内に配置される少なくとも 1つの円柱状の分離材とを含み、

前記分離材がガラス質多孔体であり、

前記チューブがエラストマ一のチューブであるカートリッジカラム。

[10] 前記チューブがゴムチューブである請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[II] 前記チューブがフッ素ゴム力もなる請求項 10に記載のカートリッジカラム。

[12] 前記ハウジングは、前記チューブの 2つの端面を押圧しながら前記カラムを保持する請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[13] 前記ハウジングは、前記チューブの 2つの端面と外周面とを押圧しながら前記カラムを保持する請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[14] 前記ハウジング内において、前記チューブがその中心軸の方向に圧縮される請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[15] 前記ハウジングは、前記チューブが嵌合する円柱状の孔であって深さが前記チューブの長さよりも短い孔が形成された保持部材と、前記保持部材力突出している前記チューブの端面を前記保持部材側に押圧する押圧面とを含む請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[16] 前記分離材と前記チューブとが着脱できな!/、ように一体となって、る請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[17] 前記分離材が、着脱可能なように前記チューブ内に配置される請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[18] 複数個の前記分離材が前記チューブ内に配置可能である請求項 17に記載のカートリッジカラム。

[19] 前記ハウジング内に、複数の前記カラムが配置される請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[20] 前記ハウジングは、前記カラムが内部に配置される円筒状のホルダを含み、

前記ホルダが分割可能である請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[21] 前記分離材がゾルーゲル法によって形成されたガラス質多孔体である請求項 9〖こ記載のカートリッジカラム。

[22] 前記ガラス質多孔体の表面が修飾されている請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[23] 前記ハウジングは、前記チューブの端面を押圧するように移動可能な押圧部材を含み、

前記押圧部材は、前記チューブの端面に対して回転することなく移動可能である請求項 9に記載のカートリッジカラム。

[24] 前記ハウジングは、前記押圧部材の移動時に前記押圧部材が前記チューブの端面に対して回転することを抑制するための回転抑制手段をさらに含む請求項 23に記載のカートリッジカラム。