特開 2025-2571 クロマトグラフィー用カラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025002571

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】クロマトグラフィー用カラム

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/60 20060101AFI20241226BHJP

   G01N 30/02 20060101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

G01N30/60 G

G01N30/60 B

G01N30/02 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023102832

(22)【出願日】2023-06-22

(71)【出願人】

【識別番号】390030188

【氏名又は名称】ジーエルサイエンス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100063842

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 三雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118119

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 大典

(72)【発明者】

【氏名】田原 峰雄

(72)【発明者】

【氏名】平松 由香

(72)【発明者】

【氏名】菊池 くるみ

(72)【発明者】

【氏名】松山 勇太

(57)【要約】

【課題】クロマトグラフィー分析において、クロマトグラム上で溶出の時間にかかわらず、対称性のよいピークを得ると共に、理論段数を高くすることを目的とする。
【解決手段】カラム出口側に、流量制御板又は流量制御溝を備えたジョイントで構成される流量制御機構が設置されているクロマトグラフィー用カラム。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

カラム内の出口側に流量制御機構を備えていることを特徴とするクロマトグラフィー用カラム。

【請求項2】

カラム内の出口側に流量制御機構を備えると共に、前記カラム内の入口側に拡散機構を備えていることを特徴とするクロマトグラフィー用カラム。

【請求項3】

カラム内の出口側に流量制御機構を備えると共に、前記カラム内の入口側に拡散機構を備え、前記カラム内の入口側空間容積が、前記カラム内の出口側空間容積よりも小さいことを特徴とするクロマトグラフィー用カラム。

【請求項4】

カラム内の出口側に流量制御機構を備えると共に、前記カラム内の入口側に拡散機構を備え、前記カラム内の出口側空間容積と、前記カラム内の入口側空間容積の合算空間容積が、システム空間容積の１０分の１未満であることを特徴とするクロマトグラフィー用カラム。

【請求項5】

カラム内の出口側に流量制御機構を備えると共に、前記カラム内の入口側に拡散機構を備え、前記カラム内の入口側空間容積が、前記カラム内の出口側空間容積よりも小さく、前記入口側空間容積と前記出口側空間容積の合算空間容積が、システム空間容積の１０分の１未満であることを特徴とするクロマトグラフィー用カラム。

【請求項6】

前記流量制御機構は、流量制御板又は流量制御溝を備えたジョイントを備えて構成されていることを特徴とする請求項１から５のうち何れか１項に記載のクロマトグラフィー用カラム。

【請求項7】

前記クロマトグラフィー用カラムが、液体クロマトグラフィー用分取カラム、液体クロマトグラフィー用セミミクロカラム、液体クロマトグラフィー用分析カラム、超臨界クロマトグラフィー用分取カラム、超臨界クロマトグラフィー用セミミクロカラム、又は、超臨界クロマトグラフィー用分析カラムから選択されるカラムであることを特徴とする請求項１から５のうち何れか１項に記載のクロマトグラフィー用カラム。

【請求項8】

請求項１から５のうち何れか１項に記載のクロマトグラフィー用カラムを備えたことを特徴とするクロマトグラフ。

【請求項9】

請求項６に記載のクロマトグラフィー用カラムを備えたことを特徴とするクロマトグラフ。

【請求項10】

前記クロマトグラフは液体クロマトグラフ又は超臨界クロマトグラフであることを特徴とする請求項８に記載のクロマトグラフ。

【請求項11】

前記クロマトグラフは液体クロマトグラフ又は超臨界クロマトグラフであることを特徴とする請求項９に記載のクロマトグラフ。

【請求項12】

請求項１から５のうち何れか１項に記載のクロマトグラフィー用カラムを用いてクロマトグラフィー分析をすることを特徴とするクロマトグラフィー分析方法。

【請求項13】

請求項６に記載のクロマトグラフィー用カラムを用いてクロマトグラフィー分析をすることを特徴とするクロマトグラフィー分析方法。

【請求項14】

前記クロマトグラフィーは液体クロマトグラフィー又は超臨界クロマトグラフィーであることを特徴とする請求項１２に記載のクロマトグラフィー分析方法。

【請求項15】

前記クロマトグラフィーは液体クロマトグラフィー又は超臨界クロマトグラフィーであることを特徴とする請求項１３に記載のクロマトグラフィー分析方法。

【請求項16】

請求項１から５のうち何れか１項に記載のクロマトグラフィー用カラムを用いてクロマトグラフィー分析をすることを特徴とするクロマトグラムのピーク形状の改善方法。

【請求項17】

請求項６に記載のクロマトグラフィー用カラムを用いてクロマトグラフィー分析をすることを特徴とするクロマトグラムのピーク形状の改善方法。

【請求項18】

前記ピーク形状の改善がピークの裾テーリングの抑制であることを特徴とする請求項１６に記載のクロマトグラムのピーク形状の改善方法。

【請求項19】

前記ピーク形状の改善がピークの裾テーリングの抑制であることを特徴とする請求項１７に記載のクロマトグラムのピーク形状の改善方法。

【請求項20】

カラム内の出口側に流量制御機構を設置することを特徴とするクロマトグラフィー用カラムの製造方法。

【請求項21】

カラム内の出口側に流量制御機構を設置すると共に、カラム内の入口側に拡散機構を設置することを特徴とするクロマトグラフィー用カラムの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クロマトグラフィー用カラムに関し、詳しくは、クロマトグラフィー用カラムのカラム内出入口部分の構成に関し、特に、液体クロマトグラフィー、ガスクロマトグラフィー、超臨界クロマトグラフィーに用いるカラムのカラム内出入口部分の構成に関する。

【背景技術】

【0002】

クロマトグラフィーは、混合物である試料をクロマトグラフに注入し、気体、液体、超臨界流体である移動相に合流させて、充填剤等の固定相を内在するカラムに流し入れ、固定相との相互作用によって、成分毎に分離、検出する分析法である。このようなクロマトグラフィーは、化学工業、食品、環境、医薬等の分野において、試料に含まれる特定の成分の量を知るために広く使用されている。

【0003】

そして、クロマトグラフィー用カラムに充填された充填剤等で構成される固定相と試料成分間での相互作用を再現良く生じさせるためには、混合物である試料をカラム内の固定相に均一に導入する必要がある。

【0004】

ここで、液体クロマトグラフィーにおいては、注入された分析対象試料溶液は、移動相の送液ラインに合流して配管を通して、液体クロマトグラフィー用カラムに導入される。そして、カラム前の配管内での試料の拡散が大きいと、カラムへの注入時に試料が前後に広がってしまうために、細くて短い配管が用いられている。しかし、このような構成であると、配管がカラム断面に対して細くなり、試料がカラムの中心に導入され、カラム内で、カラムの中心部分の試料が先に進み、カラムの外側ほど遅れて進むことになる。そして、試料はそのままカラム内を移動しながらより広がっていくので、極端に遅れる場合には、クロマトグラムのピークがスプリットしたり、テーリングしたりピーク形状が悪くなる。そのため、本来であれば、試料がカラム内を、カラム断面、言い換えれば、送液方向に直行する方向の断面の同一平面上に位置して進むことが望ましい。

【0005】

そのため、従来から高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）用カラムは、カラム内の入口側に、ジョイントとフィルターの間に空間、所謂ざぐりを設けて、試料がカラムの断面方向へ均一に広がり、同時に前進するように構成している。

【0006】

しかし、ざぐりを形成した場合であっても、カラム入口側に接続された配管内径に対して、カラム内径が大きい分取カラム等の場合、特に多量の試料をカラム内に導入すると、試料がカラムの断面方向へ完全には均一に広がることが出来ずに、試料が送液方向に不均一に分布することとなり、カラム断面の中心部の成分濃度が高くなり、又、中心部から離れて外側になるほど、移動の速度が遅くなり、カラムの断面の中心部の試料が先に進んでいってしまう。カラム内では充填剤が最密充填されているので、配管内に比べて試料バンドの広がりは抑えられるが、カラムへの注入直後に生じた中心部の試料が先に進んでいる状態は改善されずに、そのままカラム出口から溶出される。そのため、カラムの断面の中心部の試料が先に溶出し、周りの部分の試料は遅れて溶出するので、クロマトグラムのピーク形状は、大きくテーリングし、次のピークと重なる部分が生じる恐れもあり、又、極端に遅れる場合には、ピークが割れてしまうこともあった。

【0007】

しかし、クロマトグラフィーの目的は成分毎の分離であるので、出来る限り対称性の良いピークが得られることが求められる。

【0008】

そのため、ざぐり以外にも、試料をカラム断面に均一に広げるための様々な技術が提案されている。例えば、カラムの入口側の中心部分に、ボールを設けて、中心部分の移動を制限する方法、カラムの入口側に邪魔板を設けて、試料を断面方向に拡散する方法、カラムの入口側に透過拡散板を設ける方法、カラムの入口側に多孔質体と拡散板を組み合わせて設置し、流れを制限しながら試料を拡散させる方法、カラムの入口側に設けた多段の空間を通して徐々に広げる方法、カラムの入口側に開口部又は複数の小孔を備えた２枚の円板を積層して拡散機構を構成する方法、カラムの入口側に、フィルターに薄膜を形成させて、中心の流れを制限して試料を外周方向に広げる方法等が提案されている。

【0009】

特に、拡散が遅い液体を移動相とする比較的カラム内径が大きい液体クロマトグラフィー用分取カラムでは、注入された混合物である試料を、カラムの断面方向に、均一に拡散させるために、分散板を入口側のナット又はジョイントとフィルター間に設けることが行われている。尚、入口側の分散板の設置に加えて、断面方向に拡散した試料を集めて溶出させるために、出口側にも同じ分散板が設置される構成も提案されている（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】実開昭６２－７１５６０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかし、従来の技術は、基本的には、カラムへの試料導入側における構成、技術であり、その構成をカラム内の入口側であって、カラム内の固定相の上流側である入口部に設けることが必要となる。具体的には、カラム内の入口部には、ざぐり、邪魔板、分散板、拡散板、多段構造体等の拡散機構を設置することになるので、カラム内の入口部に、大きな空間が生じてしまい、所謂デッドボリュームが生じてしまう。クロマトグラム上で溶出の遅いピークは、カラム内の入口側のデッドボリュームの影響を受け難いので、対称性のよいピークが得られるが、溶出の早いピークでは、カラム内の入口側のデッドボリュームの影響により、試料バンドが広がり、ピーク形状が悪くなり、テーリングし、理論段数が低下するという問題点があった。

【0012】

そのため、従来では、大口径の液体クロマトグラフィー用分取カラムや精製カラムの使用時には、クロマトグラム上で溶出の早いピークのピーク形状は諦めていた。又、大口径のカラムは、１回あたりの分析時間の早い、ファーストＬＣ用カラム（ファーストカラム）には使用することが出来なかった。

【0013】

このように、カラムへの導入試料をカラムの断面方向に均一に導入することと、カラム内での試料バンドの広がりを抑制することは相反することであった。

【0014】

一方、分析の高速化、高分離化、試料の微量化により、カラム内での試料バンドの広がりを小さくし、クロマトグラムのピークをシャープにする要求が高まっている。尚、カラム内での試料バンドの広がりは、以下の式、σcol² =σ_jointi ² +σ_filteri ² +σ_sp ²+σ_pspace ²+σ_jointo ² +σ_filtero ²のように、入口ジョイント内拡散、入口フィルター内拡散、固定相内拡散、固定相間空間内拡散（充填剤間空間内拡散）、出口ジョイント内拡散、出口フィルター内拡散を合算したものになる。

【0015】

そこで、本発明は、クロマトグラフィー分析において、導入試料をカラム内で断面方向に拡散させて均一に導入すると共に、カラム内での試料バンドの広がりを抑制することを目的とする。

【0016】

又、クロマトグラフィー分析において、クロマトグラム上で溶出の時間にかかわらず、対称性のよいピークを得ると共に、理論段数を高くすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

以上のような課題を解決するための手段としての本発明は、カラム内の出口側、詳しくはカラム内の固定相の下流側である出口部に流量制御機構が設けられたカラムである。

【0018】

具体的には、カラム内の出口側に流量制御機構を備えているクロマトグラフィー用カラムである。

【0019】

又、カラム内の出口側に流量制御機構を備えると共に、前記カラム内の入口側に拡散機構を備えているクロマトグラフィー用カラムである。

【0020】

又、カラム内の出口側に流量制御機構を備えると共に、前記カラム内の入口側に拡散機構を備え、前記カラム内の入口側空間容積が、前記カラム内の出口側空間容積よりも小さいクロマトグラフィー用カラムである。

【0021】

又、カラム内の出口側に流量制御機構を備えると共に、前記カラム内の入口側に拡散機構を備え、前記カラム内の出口側空間容積と、前記カラム内の入口側空間容積の合算空間容積が、システム空間容積の１０分の１未満であるクロマトグラフィー用カラムである。

【0022】

又、カラム内の出口側に流量制御機構を備えると共に、前記カラム内の入口側に拡散機構を備え、前記カラム内の入口側空間容積が、前記カラム内の出口側空間容積よりも小さく、前記入口側空間容積と前記出口側空間容積の合算空間容積が、システム空間容積の１０分の１未満であるクロマトグラフィー用カラムである。

【0023】

又、上記のクロマトグラフィー用カラムにおいて、前記流量制御機構は、流量制御板又は流量制御溝を備えたジョイントを備えて構成されているクロマトグラフィー用カラムである。

【0024】

又、上記のクロマトグラフィー用カラムが、液体クロマトグラフィー用分取カラム、液体クロマトグラフィー用セミミクロカラム、液体クロマトグラフィー用分析カラム、超臨界クロマトグラフィー用分取カラム、超臨界クロマトグラフィー用セミミクロカラム、又は、超臨界クロマトグラフィー用分析カラムから選択されるカラムであるクロマトグラフィー用カラムである。

【0025】

又、上記のクロマトグラフィー用カラムを備えたことを特徴とするクロマトグラフである。

【0026】

又、上記のクロマトグラフは液体クロマトグラフ又は超臨界クロマトグラフであるクロマトグラフである。

【0027】

又、上記のクロマトグラフィー用カラムを用いてクロマトグラフィー分析をするクロマトグラフィー分析方法である。

【0028】

又、上記クロマトグラフィーは液体クロマトグラフィー又は超臨界クロマトグラフィーであるクロマトグラフィー分析方法である。

【0029】

又、上記のクロマトグラフィー用カラムを用いてクロマトグラフィー分析をするクロマトグラムのピーク形状の改善方法である。

【0030】

又、上記ピーク形状の改善がピークの裾テーリングの抑制であるクロマトグラムのピーク形状の改善方法である。

【0031】

又、カラム内の出口側に流量制御機構を設置するクロマトグラフィー用カラムの製造方法である。

【0032】

又、カラム内の出口側に流量制御機構を設置すると共に、カラム内の入口側に拡散機構を設置するクロマトグラフィー用カラムの製造方法である。

【発明の効果】

【0033】

以上のような本発明によれば、カラムの出口側、詳しくはカラムの下流側の出口部に流量制御機構を設けることにより、カラム内、特にカラム内の中心部分の流量、流速を制御、抑制することで、中心に導入された試料も、断面方向に、均一に移動させると共に、カラム内での試料バンドの広がりを抑制することが可能となり、そして、クロマトグラム上で溶出の早いピークでも対称性の良いカラムを得ることが可能となり、溶出の早い成分でもテーリングの無い対称性のよいシャープなピークが得られ、分離分析の精度を高めることが出来るようになった。

【0034】

又、カラムの出口側、詳しくは出口部に流量制御機構を設けることにより、カラム内で試料が固定相に均一に流れるようになり、カラムの入口側に拡散板や分散板等の分散機構を設置しなくても、クロマトグラムでシャープな対称性の良いピークが得られるようになった。又、カラムの入口側に拡散板や分散板等の分散機構を設置しないことにより、デッドボリュームが減少するので、特に溶出の早い成分でも、クロマトグラムで対称性の良いピークが得られ、高分離が出来るようになった。更に、カラムの入口側のデッドボリュームが無くなり、デッドボリュームの影響を受けやすい微粒子による高速分析カラムや液体よりも拡散し易くデッドボリュームの影響を受けやすくなる超臨界クロマトグラフィー用カラム、内径の細いセミミクロカラム、ガスクロマトグラフィー用カラム等としても使用出来るようになった。

【0035】

又、カラムの入口側の拡散板や分散板等の分散機構によるデッドボリュームを、出口側に設置した流量制御機構の空間容積より小さくすることにより、カラム全体に対する試料バンドの広がりを抑えることが可能となった。更に、カラムの入口側に分散機構を設置することにより、移動相と混じりの悪い試料液や試料液を多量注入する場合でも、クロマトグラム上で対称性の良いピークを得ると共に、理論段数を高くすることが可能になった。

【0036】

又、インジェクターから検出器セルまでの空間ボリューム（以下、「システム空間容積」ともいう。）に対して、カラムの入口側空間容積と出口側空間容積の合算容積を１０分の１未満にすることで、クロマトグラムのピーク形状に顕著に影響を与えることが無くなった。システム空間容積は、インジェクター内部空間容積、配管ジョイント内部空間容積、カラム内部空間容積、検出器セル内空間容積の合計の容積であり、一般的に固定相である充填剤に保持されない成分の保持時間に流速を乗じたV0（ホールドアップボリューム）を代用することが出来る。尚、カラム内部空間容積は、カラムの入口側空間容積と出口側空間容積を含み、入口ジョイント内、入口フィルター内、固定相内、固定相間空間内、出口フィルター内、出口ジョイント内の各空間内容積から成る。

【図面の簡単な説明】

【0037】

【図1】本発明一実施例断面図

【図2】本発明一実施例分解斜視図

【図3】流量制御板を備えた本発明一実施例部分図

【図4】流量制御溝を備えたジョイントを備えた本発明一実施例部分図

【図5】本発明他実施例断面図

【図6】本発明他実施例分解斜視図

【図7】本発明他実施例分解斜視図

【図8】本発明他実施例断面図

【図9】本発明他実施例分解斜視図

【図10】本発明他実施例断面図

【図11】本発明他実施例分解斜視図

【図12】流量制御板の実施例正面図

【図13】本発明実施例１のクロマトグラム

【図14】本発明実施例１のピーク対称性をプロットしたグラフ図

【図15】本発明実施例２のクロマトグラム

【図16】本発明実施例２のピーク対称性をプロットしたグラフ図

【図17】本発明実施例３のクロマトグラム

【図18】本発明実施例３のピーク対称性をプロットしたグラフ図

【図19】本発明実施例３の理論段数をプロットしたグラフ図

【図20】本発明実施例４のクロマトグラム

【図21】本発明実施例４のピーク対称性をプロットしたグラフ図

【図22】本発明実施例４の理論段数をプロットしたグラフ図

【図23】本発明実施例５のクロマトグラム

【図24】本発明実施例５のピーク対称性をプロットしたグラフ図

【図25】本発明実施例５の理論段数をプロットしたグラフ図

【図26】本発明実施例６のクロマトグラム

【図27】本発明実施例７のクロマトグラム

【図28】本発明実施例７のピーク対称性をプロットしたグラフ図

【図29】本発明実施例７の理論段数をプロットしたグラフ図

【図30】本発明実施例８のクロマトグラム

【図31】本発明実施例８のピーク対称性をプロットしたグラフ図

【図32】本発明実施例８の理論段数をプロットしたグラフ図

【図33】本発明実施例９のクロマトグラム

【発明を実施するための形態】

【0038】

本発明のクロマトグラフィー用カラムは、カラム内の出口側、詳しくはカラム内の固定相の下流側である出口部に流量制御機構を備えている。以下本発明の実施の形態を図を参照して説明する。尚、カラム内の出口側とは、カラム内の固定相より下流側を意味し、カラム内の入口側とは、カラム内の固定相より上流側を意味する。

【0039】

本発明のクロマトグラフィー用カラム（以下単に「カラム」ともいう。）１は、図１及び図２に示すように、カラム１内の出口部２２に、カラム１内、特にカラム１内の中心部分の、試料を含む移動相の流量、流速を制御、抑制するための流量制御機構３が設置されている。又、本発明のクロマトグラフィー用カラムは、図１０及び図１１に示すように、カラム１５内の出口部２２に流量制御機構３が設置され、カラム１５内の入口側であって、カラム１５内の固定相の上流側である入口部２１には試料をカラム１５の断面方向に、均一に拡散させるための拡散機構４が設置されている。

【0040】

従って、本発明のカラムは、図１及び図２に示すように、カラム１内の出口部２２のみに流量制御機構３が設置される一方、カラム１内の入口部２１には拡散機構が設置されていない構成と、図１０及び図１１に示すように、カラム１１内の入口部２１に拡散機構４が設置されると共に出口部２２に流量制御機構３が設置されている構成とがある。

【0041】

図１及び図２に示すように、カラム１の出口部２２は、カラム１内の出口側であって、下流側のフィルター５２より下流側で下流側のジョイント６２の出口孔６２１より上流側の部分、即ち、下流側のフィルター５２と下流側のジョイント６２の出口孔６２１間の部分で構成することが出来、カラム１の入口部２１は、カラム１内の入口側であって、上流側のフィルター５１より上流側で上流側のジョイント６１の入口孔６１１より下流側の部分、即ち、上流側のフィルター５１と上流側のジョイント６１の入口孔６１１間の部分で構成することが出来る。

【0042】

カラム１内の出口部の流量制御機構３の構成は、特に限定されないが、クロマトグラムの各ピークの対称性は１．５未満であればよく、好ましくは１．２５以下がよく、理論段数は、充填剤種に応じて、基準値を満たせば良く、例えば、ＯＤＳシリカゲル充填カラムでは、３μｍ、５μｍの粒子に対して、それぞれ１５万段／ｍ、６８０００段／ｍ以上の理論段数が得られればよい。

【0043】

流量制御機構３がカラム１内の出口部２２に設置されて、カラム１内、特にカラム１内の中心部分の流量、流速を制御、抑制することにより、カラム１の固定相の上流部分において、試料の流れ方向の拡散は、断面のどの部分に対しても均一となり、カラム断面のどの部分でも均一の流量が得られるようになり、試料が均一にカラムベッド（充填剤で構成される層）に導かれることになる。そのため、クロマトグラム上で溶出の早いピークでもテーリングの無い、シャープなピークが得られる。

【0044】

流量制御機構の構造は、カラムのフィルター種、ジョイント構造等に応じて構成することが出来、これに限定されないが、流量制御機構は、図３に示すように、ジョイント６２の底面６２０に設置される流量制御板３１、又は、図４に示すように、底面６３０に流量制御溝３２を備えたジョイント６３で構成することが出来る。又、拡散機構はざぐり、邪魔板、透過拡散板、多孔質体と拡散板の組み合わせ、カラム内の入口側の多段空間、開口部又は複数の小孔を備えた２枚の円板の積層、分散板、拡散板等の公知の構成、部材を用いて構成することが出来る。

【0045】

ここで、カラム１は、ナット７１，７２、液体を導入するためのジョイント６１，６２、充填剤を止めるためのフィルター５１，５２、管本体７０、流量制御機構３を備えて構成されており、ジョイント６１，６２は、ナット７１，７２と分離して構成されたナット分離型を使用しているが、図５及び図６に示すように、カラム１２は、ジョイントがナットと一体的に構成されているナット一体型ジョイント７１０，７２０等を使用することが出来る。

【0046】

次に、本発明のクロマトグラフィー用カラムの構成を具体的に説明する。カラム１は、カラム１内の出口部２２のみに流量制御機構３を備える構成で、図１及び図２に示すように、上流側のナット７１、上流側のジョイント６１、上流側のフィルター５１、管本体７０、下流側のフィルター５２、下流側のジョイント６２、下流側のフィルター５２と下流側のジョイント６２間、即ち出口部２２に設置される流量制御用機構３としての流量制御板３１、下流側のナット７２を備えて構成されている。尚、上流側のジョイント６１にはざぐり等の拡散機構は設けられていない。

【0047】

又、カラム１２は、カラム１２内の出口部２２のみに流量制御機構３を備える構成で、図５及び図６に示すように、上流側のナット一体型ジョイント７１０、上流側のフィルター５１、管本体７０、下流側のフィルター５２、流量制御機構３を備えた下流側のナット一体型ジョイント７２０を備えて構成されている。下流側のナット一体型ジョイント７２０の底面６３０には流量制御機構３としての流量制御溝３２が構成されている。尚、上流側のナット一体型ジョイント７１０にはざぐり等の拡散機構は設けられていない。

【0048】

又、カラム１３は、カラム１３内の出口部２２のみに流量制御機構を備える構成で、図７に示すように、図５及び図６に示すカラム１２の、流量制御溝３２が構成されたナット一体型ジョイントを替えた構成で、上流側のナット一体型ジョイント７１０、上流側のフィルター５１、管本体７０、下流側のフィルター５２、下流側のナット一体型ジョイント７２０、下流側のフィルター５２と下流側のナット一体型ジョイント７２０間に設置される流量制御機構３としての流量制御板３１を備えて構成されている。尚、上流側のナット一体型ジョイント７１０にはざぐり等の拡散機構は設けられていない。

【0049】

更に、カラム１４は、図８及び図９に示すように、図１及び図２に示すカラム１の、下流側のジョイント６２及び流量制御板３１に替えて、図４に示すような流量制御機構３としての流量制御溝３２を備えたジョイント６３を設置して構成されている。

【0050】

又、カラム１５は、カラム１５内の出口部２２に流量制御機構３を備えると共に、入口部２１に拡散機構４を備える構成で、図１０及び図１１に示すように、上流側のナット７１、上流側のジョイント６１、上流側のフィルター５１、上流側のジョイント６１と上流側のフィルター５１間、即ち入口部２１に設置される拡散機構４としての拡散板４１、管本体７０、下流側のフィルター５２、下流側のジョイント６２、下流側のフィルター５２と下流側のジョイント６２間、即ち出口部２２に設置される流量制御機構３としての流量制御板３１、下流側のナット７２を備えて構成されている。

【0051】

尚、図示はしないが、図１０及び図１１に示すカラム１５の分離されたナット及びジョイントに替えて、ナット一体型ジョイントで構成することとしてもよい。更に、図示はしないが、図１０及び図１１に示すカラム１５のジョイント及び流量制御板に替えて、底面に流量制御溝が構成されたジョイントで構成することとしてもよい。更に、図示はしないが、図１０及び図１１に示すカラム１５のナット、ジョイント及び流量制御板に替えて、底面に流量制御溝が構成されたナット一体型ジョイントで構成することとしてもよい。又、図示はしないが、拡散板に替えて、或いは拡散板と共にざぐりを設けた構成としてもよい。

【0052】

流量制御板３１は、カラム１内の下流方向への流れを制御、抑制すると共に流れを出口へ誘導する板体であり、図３によく示すように、円形の板体の中央部に、下流側のジョイント６２の出口孔６２１と連通する貫通孔３１０を有すると共に、貫通孔３１０に連通する流路３１１が、貫通孔３１０から外方に放射状に構成されている。流路３１１は板体を貫通する構成とするが、板体の上流側面に形成された板体を貫通しない溝で構成してもよい。又、図示はしないが、下流側のジョイントの出口孔と連通する貫通孔は板体の中央部以外に、１個又は２個以上設ける構成としてもよい。流量制御溝３２を備えた下流側のジョイント６３は、カラム内の下流方向への流れを制御、抑制すると共に流れを出口へ誘導するジョイントであり、図４によく示すように、ジョイント６３の底面６３０には、出口孔６２１に連通する流路としての溝３２が、出口孔６２１から外方に放射状に形成されている。

【0053】

一方、拡散板４１は、試料をカラムの断面方向に拡散させるためのプレートである。

【0054】

流量制御板３１は、下流側のジョイント６２の底面６２０に設置するが、ざぐりが構成されているジョイントを用いる場合には、ざぐりに嵌め込んで設置し、ざぐりをなくすと共に流量制御機構を設置することが出来る。流量制御板の厚さは特に限定されないが、０．１～１０ｍｍとすることが出来る。

【0055】

流量制御機構３において、流量制御板３１の流路３１１の構成は、ジョイント６２の出口孔６２１と連通する貫通孔３１０に連通すれば特に限定されず、又、流量制御溝３２の構成は、ジョイント６３の出口孔６２１に連通すれば特に限定されない。流量制御板３１で説明すると、図１２に示すように、中央から放射状に枝分かれした形状が好ましく、又、対称であることが好ましい。又、流路は、図１２（ａ）に示すように、曲線状でもよく、図１２（ｂ）や図１２（ｃ）に示すように、直線状でもよい。又、図１２（ａ）や図１２（ｂ）に示すように、１本の流路から２本に枝分かれしてもよく、図１２（ｃ）に示すように、３本以上に枝分かれしてもよい。

【0056】

又、流量制御機構は、図示はしないが、流量制御板を複数枚組み合わせた構成、流量制御板と流量制御溝を備えたジョイントを組み合わせた構成としてもよい。

【0057】

流量制御板及び流量制御溝を備えたジョイントの材質は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等のＨＰＬＣに用いる溶離液耐性のある樹脂やステンレス、チタンなどの腐食性が少ない金属など、従来からＨＰＬＣによく用いられている材質が好ましい。又、金属製の場合は、表面不活性化処理などを施してもよい。又、入口側に設置する流量制御板及び流量制御溝を備えたジョイントの材質は、耐圧のあるＰＥＥＫや金属等が好ましい。

【0058】

流量制御板及び流量制御溝を備えたジョイントの作製方法は、エッチング加工、レーザー加工、旋盤加工等製品として採用することが出来る現実的な方法であれば、限定されない。

【0059】

流量制御板及び流量制御溝を備えたジョイントの接液表面をきれいにするために、脱脂処理、超音波洗浄処理、減圧乾燥などを行うことが好ましい。油脂の残存や、加工残渣が表面に残存すると、試料がその部分に吸着するからである。又、角などのバリも吸着要因となるので、面取りをすることが好ましく、必要に応じて、０．５以上のＣ面取り加工を施すことがより好ましい。

【0060】

ＨＰＬＣ分析において、試料成分の溶解液は、初期移動相が推奨されており、試料を初期移動相で溶解した場合や、溶媒含む試料の注入量がシステム空間容積の１％程度以下の少ない注入量の場合では、出口側のみに流量制御機構を設けてカラム内の流量制御を行うだけで十分である。しかし、試料が初期移動相と混ざりが悪い場合や溶媒含む試料の注入量がシステム空間容積の１％以上と注入量が多い場合では、注入された試料を十分に初期移動相と混ぜ合わせてから、カラムベッド（充填剤で構成される層）に導入する必要が生じる。そのために、出口側での流量制御に加えて、試料溶液と移動相を良く混ぜるために、カラム入口側に、拡散機構を設置することとしてもよい。

【0061】

尚、カラム内の出口側に流量制御機構を備えると共に入口側に拡散機構を備える構成等の場合、カラム内の入口側の入口側空間容積が、カラム内の出口側の出口側空間容積より大きいと、入口側空間容積による拡散の影響で、出口側に設置された流量制御機構の効果が弱められ、入口側空間容積のほうが小さい場合と比較して、ピーク形状が悪くなるので、入口側空間容積が出口側空間容積よりも小さいことが好ましい。更に、バラツキ誤差を考慮すると、入口側空間容積は、出口側空間容積の８０％以下であることがより好ましい。ここで、入口側空間容積は、カラム内の入口側における入口側オリフィスから充填剤を固定するためのフィルターまでの合計容積、即ち、入口側オリフィスの空間部の容積、ざぐりや拡散板等の拡散機構の空間部の容積及び上流側フィルターの空間部の容積を含む合計容積であり、出口側空間容積は、カラム内の出口側における充填剤を固定するための下流側フィルターから出口側オリフィスまでの合計容積、即ち、下流側フィルターの空間部の容積、流量制御機構の空間部の容積、ざぐり等の空間部の容積及び出口側オリフィスの空間部の容積を含む合計容積である。尚、入口側オリフィスの空間部又は出口側オリフィスの空間部は、入口孔６１１又は出口孔６２１の空間に配管接続のためのオシネやフェラル等が挿入された際の残りの空間である。

【0062】

又、入口側空間容積と出口側空間容積の合計空間容積は、システム空間容積の１０％未満にすることが好ましい。システム空間容積に占める合計空間容積の割合が増えると、その容積に比例して、ピーク幅が広がり、理論段数が下がってしまい、分離度が悪くなり、定量に影響してしまうからであり、更に、定量のバラツキを、好ましい１０％未満に抑えるためには、システム空間容積に占める合計空間容積の割合を１０％未満にする必要があるためである。

【0063】

近年、分析時間の短縮が出来ることから、粒子径の小さい充填剤をショートカラムに充填したファーストカラムの需要が急速に増加している。しかし、カラムの入口側に分散板等の分散機構を設置する方法は、分析時間が短いファーストカラムには適用できない。一方、本発明の出口側のみに流量制御機構を設ける構成は、カラムの入口側に空間が生じないので、ファーストカラムに最適である。

【0064】

又、内径１０ｍｍ以上の断面積の大きいカラムは、試料が断面方向に均一に流れにくいため、多量に入れられる試料成分の影響や注入毎の圧力ショックの影響を受けて、ピーク形状が悪くなり、理論段数が悪くなることが多い。特に、ショートカラムでは、カラムが劣化し易くなる。しかし、本発明を用いると、カラム断面に対して均一に試料成分が導入されるので、注入量や圧力ショックの入口ベッドへの影響は少なくなる。

【0065】

尚、本発明のクロマトグラフィー用カラムは、これらに限定されないが、液体クロマトグラフィー用分取カラム、液体クロマトグラフィー用セミミクロカラム、液体クロマトグラフィー用分析カラム、超臨界クロマトグラフィー用分取カラム、超臨界クロマトグラフィー用セミミクロカラム、超臨界クロマトグラフィー用分析カラムとして用いることが出来る。

【0066】

又、図示はしないが、本発明のクロマトグラフィー用カラムを備えてクロマトグラフを構成することが出来る。そして、本発明のクロマトグラフィー用カラムを備えたクロマトグラフは、これらに限定されないが、液体クロマトグラフ又は超臨界クロマトグラフであってもよい。

【0067】

又、本発明のクロマトグラフィー用カラムを用いて、公知の方法、装置を用いてクロマトグラフィー分析をすることが出来る。そして、本発明のクロマトグラフィー用カラムを用いたクロマトグラフィー分析は、これらに限定されないが、液体クロマトグラフィー又は超臨界クロマトグラフィーであってもよい。このような本発明のクロマトグラフィー用カラムを用いたクロマトグラフィー分析は、クロマトグラムのピーク形状の改善方法、ピークの裾テーリングの抑制方法として用いることが出来る。

【0068】

本発明のクロマトグラフィー用カラムは、公知のカラムの製造方法を用いると共に、図１及び２に示すように、カラム１内の出口側に流量制御機構３を設置して、又は図１０及び１１に示すように、カラム１５内の出口側に流量制御機構３を設置すると共に、カラム１５内の入口側に拡散機構４を設置して製造することが出来る。

【実施例0069】

ＯＤＳゲル（ＯＤＳ Ａ 充填剤 表面積４５０ｍ^２／ｇ 細孔径１０ｎｍ カーボン量１５％）を、内径２０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのステンレスカラムに充填したＨＰＬＣカラムを用いてＨＰＬＣ分析を行った。実施例１として、出口側にのみ流量制御機構３としての流量制御板３１を備えた、図１及び図２に示す、出口側流量制御機構３（３１）を備えたカラム１（システム空間容積：４３．８ｍＬ）と、比較例１として、入口側にざぐり等の拡散機構を備えず、出口側に流量制御機構を設けないカラム（システムシステム空間容積：４２．４ｍＬ）とをクロマトグラムの結果で評価比較した。

【0070】

ＨＰＬＣ分析条件は、
移動相 ６５％アセトニトリル
流量 ２０ｍＬ／ｍｉｎ
カラム温度 ４０℃
検出 ＵＶ２５４ｎｍで、
試料 ピーク１ ウラシル、ピーク２ アセトフェノン、ピーク３ ベンゼン、ピーク４ トルエン、ピーク５ ナフタレンの混合試料
試料注入量 １２０μＬ

【0071】

結果のクロマトグラムを図１３に示す。又、各ピークの保持時間に対して、縦軸にピーク対称性をプロットしたグラフ図を図１４に示す。ピーク対称性は、１．００が左右対称ピークとなり、理想で、１．５未満であれば、一般的に使用できるカラムと考えられる。比較例１では、図１３（ｂ）及び図１４に示すように、保持時間の早いピークほど、ピーク対称性が大きくなり、テーリングしていることがわかる。実際のクロマトグラムでも、従来カラムの２本目のピークの裾テーリングが確認できる。一方、本発明の実施例１では、出口側に流量制御機構を設置するだけで、図１３（ａ）及び図１４に示すように、１本目のピーク対称性が、１．７８から１．１９に、２本目のピーク対称性が、１．５９から１．１０に改善されており、本発明の方法では、実際のクロマトグラム上でも、２本目のピーク裾のテーリングが無くなり、大きく改善されている。本発明の実施例１のカラムでは、出口側に、流量制御機構を設けることで、カラムのシステム空間容積が、１．４ｍＬ増えているが、入口側空間容積と出口側空間容積の合算空間容積はシステム空間容積に対して、６％であり、１０％未満の問題のない範囲であることが分かる。

【実施例0072】

ＯＤＳゲル（ＯＤＳ Ｂ 充填剤表面積３５０ｍ^２／ｇ 細孔径１０ｎｍ カーボン量８％）を、内径２０ｍｍ、長さ２５０ｍｍのステンレスカラムに充填したＨＰＬＣカラムを用いてＨＰＬＣ分析を行った。実施例２－１として、出口側にのみ流量制御機構３としての流量制御板３１を備えた、図１及び図２に示すカラム１（システム空間容積：４０．３ｍＬ 入口側空間容積と出口側空間容積の合算空間容積：１．３４ｍＬ 合算空間容積／システム空間容積：３．３％）を用い、実施例２－２として、入口側に拡散機構４としての拡散板４１を備えると共に、出口側に流量制御機構３としての流量制御板３１を備えた、図１０及び図１１に示すカラム１５（システム空間容積：４０．３４ｍＬ 入口側空間容積と出口側空間容積の合算空間容積：１．３８ｍＬ 合算空間容積／システム空間容積：３．４％、出口側空間容積に対する入口側空間容積比率８６％）を用い、比較例２として、入口側と出口側に拡散機構としての拡散板を備えたカラム（システム空間容積 ３８．５ｍＬ）とをクロマトグラムの結果で評価比較した。

【0073】

ＨＰＬＣ分析条件は、
移動相 ６５％アセトニトリル
流量 ２０ｍＬ／ｍｉｎ
カラム温度 ４０℃
検出 ＵＶ２５４ｎｍで、
試料 ピーク１ ウラシル、ピーク２ アセトフェノン、ピーク３ ベンゼン、ピーク４ トルエン、ピーク５ ナフタレンの混合試料
注入量 １２０μＬ

【0074】

本発明の実施例２－１は、カラム内の入口側には拡散板を設置せず、出口に体積１４０μＬの流量制御板を設置した本発明の新規分取カラムを用いた分析例である。本発明の実施例２－２は、カラム内の入口側に体積４０μＬの拡散板を設置し、さらに出口側には、実施例２－１と同じ流量制御板を設置した本発明の分取カラムを用いた分析例である。

【0075】

結果のクロマトグラムを図１５に示す。又、各ピークの保持時間に対して、縦軸にピーク対称性をプロットしたグラフ図を図１６に示す。溶出時間にピーク対称性をプロットした評価方法が、カラムの評価として正しく、ピーク対称性は、１．００が左右対称ピークとなり、理想で、メーカーによって異なるが、一般的には、ピーク対称性が１．５未満であれば、一般的に使用できるカラムと考えられる。本発明では、さらに良い、ピーク対称性１．２５以下を目標とした。本発明の出口側に流量制御板及び入口側に拡散機構４としての拡散板を設けた実施例２－２では、図１５（ｂ）及び図１６に示すように、保持時間２分のピーク対称性が１．２まで改善され、本発明の出口側にのみ流量制御板を設けた実施例２－１では、図１５（ａ）及び図１６に示すように、１．１７まで改善された。

【0076】

又、比較例１では、図１３（ｂ）及び図１４に示すように、一番溶出の早いピーク１の対称性は１．７８であったが、比較例２では、図１５（ｃ）及び図１６に示すように、対称性は１．４５になり、拡散板を入口側に設置する構成でも、設置されない構成に比べればピーク対称性が良くなることは確認できた。

【0077】

又、入口側に拡散機構を設けても、入口側空間容積が出口側空間容積より小さい場合には、入口側に拡散機構を設けず、出口側のみに流量制御機構を設けた構成と同程度の性能が得られることが確認できた。又、実施例１と実施例２を比較することで、充填剤種が変わっても同じ効果が得られ、本発明は、様々なカラムを用いた液体クロマトグラフィーに採用できることが証明された。