(57)【要約】得られるクロマトグラムにおいて、フットと呼ばれるピーク形状異常を防止できるクロマトグラフィー用のカラム管を提供する。流体が内部を流通するクロマトグラフィー用のカラム管であって、その流体の流通方向に延在する複数の研磨条痕をその内周面に有する、クロマトグラフィー用のカラム管により解決する。
2018212165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体が内部を流通するクロマトグラフィー用のカラム管であって、その流体の流通方向に延在する複数の研磨条痕をその内周面に有する、クロマトグラフィー用のカラム管。
【請求項２】
流体の流通方向に延在する研磨条痕は、流体の流通方向に対して３０°以下の角度を有して延在するものである、請求項１に記載のクロマトグラフィー用のカラム管。
【請求項３】
流体の流通方向に延在する研磨条痕が、内周面の全面積の９０％以上に存在する、請求項１または２に記載のクロマトグラフィー用のカラム管。
【請求項４】
０．０１〜５０μｍの範囲の深さと、０．０１〜１００μｍの範囲の幅を有する研磨条痕の数の割合が、全研磨条痕に対して７０％以上である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のクロマトグラフィー用のカラム管。
【請求項５】
流体の流通方向に延在する研磨条痕の数が、全研磨条痕の９０％以上である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のクロマトグラフィー用のカラム管。
【請求項６】
内径が０．７〜２００ｍｍである、請求項１〜５のいずれか一項に記載のクロマトグラフィー用のカラム管。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のカラム管と、該カラム管の内部に充填された分離剤とを有する、クロマトグラフィー用カラム。
【請求項８】
該カラム管と流体が流通する配管とを接続するための接続具をさらに備える、請求項７に記載のクロマトグラフィー用カラム。
【請求項９】
高速液体クロマトグラフィー用または超臨界流体クロマトグラフィー用である、請求項７または８に記載のクロマトグラフィー用カラム。
【請求項１０】
管材の内部に、研磨部材を備える研磨軸杆を挿入し、管材を往復動させることで、管材の長軸方向の内周面に研磨条痕を付与する研磨工程を含む、クロマトグラフィー用のカラム管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は新規なクロマトグラフィー用カラム管及びそれを用いたクロマトグラフィー用カラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフや超臨界流体クロマトグラフのようなクロマトグラフは、移動相としての流体中に導入された分離対象成分を分離するための分離剤（固定相）を有するカラム管を備えることが一般的である。
クロマトグラフに用いられてきた従来のカラム管は、その製造過程において、管の内面を研磨しないか、電解研磨のように管の内面を一様に研磨する方向性の無い研磨方法が用いられていたり、管の円周方向でバフ研磨を行う方法で研磨が行われていた。
これらの他に、ホーニング加工という、回転運動と往復運動を複合させた研磨加工により、管材の内周面を研磨する方法も知られていた。
また、カラム管の内周面の表面はできるだけ滑らかにすべきことがこの分野の技術常識であった（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１１９９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記で挙げた、研磨されていない、あるいは既存の方法で研磨された従来のカラム管を用いたクロマトグラフでは、得られるクロマトグラムにおいて、フットと呼ばれるピークの終わり頃に長く続くピーク形状異常が存在した（図１参照）。
この現象は、従来のカラム管を分取用カラムに用いた場合には特に顕著であった。この現象を防止するために、カラム管の両端部に多孔質板状部材のような分散板等を配置することが検討されてきたが、完全な解決には至っていなかった。
本発明は、得られるクロマトグラムにおいて、フットと呼ばれるピーク形状異常を防止できるクロマトグラフィー用のカラム管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者が鋭意検討した結果、クロマトグラフィー用のカラム管について、その流体の流通方向に延在する複数の研磨条痕をその内周面に有するものが、上記課題を解決できることを見出した。
本発明の実施態様として、以下を挙げることができる。
［１］  流体が内部を流通するクロマトグラフィー用のカラム管であって、流体の流通方向に延在する複数の研磨条痕をその内周面に有する、クロマトグラフィー用のカラム管。
［２］  流体の流通方向に延在する研磨条痕は、流体の流通方向に対して３０°以下の角度を有して延在するものである、請求項１に記載のクロマトグラフィー用のカラム管。
［３］  流体の流通方向に延在する研磨条痕が、内周面の全面積の９０％以上に存在する、請求項１または２に記載のクロマトグラフィー用のカラム管。
［４］  ０．０１〜５０μｍの範囲の深さと、０．０１〜１００μｍの範囲の幅を有する研磨条痕の数の割合が、全研磨条痕に対して７０％以上である、［１］〜［３］のいずれかに記載のクロマトグラフィー用のカラム管。
［５］  流体の流通方向に延在する研磨条痕の数が、全研磨条痕の９０％以上である、［１］〜［４］のいずれかに記載のクロマトグラフィー用のカラム管。
［６］  内径が０．７〜２００ｍｍである、［１］〜［５］のいずれかに記載のクロマトグラフィー用のカラム管。
［７］  ［１］〜［６］のいずれかに記載のカラム管と、該カラム管の内部に充填された分離剤とを有する、クロマトグラフィー用カラム。
［８］  該カラム管と流体が流通する配管とを接続するための接続具をさらに備える、［７］に記載のクロマトグラフィー用カラム。
［９］  高速液体クロマトグラフィー用または超臨界流体クロマトグラフィー用である、［８］に記載のクロマトグラフィー用カラム。
［１０］  管材の内部に、研磨部材を備える研磨軸杆を挿入し、管材を往復動させることで、管材の長軸方向の内周面に研磨条痕を付与する研磨工程を含む、クロマトグラフィー用のカラム管の製造方法。
【発明の効果】
【０００６】
フットと呼ばれるピーク形状異常を防止できるクロマトグラフィー用のカラム管を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】従来のカラム管を用いた場合に見られたピーク形状異常（フット）を示す図である。
【図２】カラム管の流体の流通方向（長軸方向）に延在する研磨条痕の態様を概略的に示す図である。
【図３Ａ】カラム管の内周面に存在する研磨条痕の一態様を示す概略図である。
【図３Ｂ】カラム管の内周面に存在する研磨条痕の別の一態様を示す概略図である。
【図４】カラム管と流体が流通する配管との接続態様の一例を示す図である。
【図５】カラム管と流体が流通する配管との接続態様の別の一例を示す図である。
【図６Ａ】実施例１で作製したカラム管の内周面のＳＥＭ画像（写真）を示す図である（いずれも５００倍）。
【図６Ｂ】実施例２で作製したカラム管の内周面のＳＥＭ画像（写真）を示す図である（５００倍）。
【図６Ｃ】実施例３で作製したカラム管の内周面のＳＥＭ画像（写真）を示す図である（５００倍）。
【図６Ｄ】比較例１で作製したカラム管の内周面のＳＥＭ画像（写真）を示す図である（５００倍）。
【図６Ｅ】比較例２で作製したカラム管の内周面のＳＥＭ画像（写真）を示す図である（５００倍）。
【図７Ａ】実施例１のカラム管を用いて作製したカラムを使用して得たクロマトグラムである。
【図７Ｂ】実施例２のカラム管を用いて作製したカラムを使用して得たクロマトグラムである。
【図７Ｃ】実施例３のカラム管を用いて作製したカラムを使用して得たクロマトグラムである。
【図８Ａ】比較例１のカラム管を用いて作製したカラムを使用して得たクロマトグラムである。
【図８Ｂ】比較例２のカラム管を用いて作製したカラムを使用して得たクロマトグラムである。
【図９】実施例のカラム管を用いて作製したカラムを使用して得た各クロマトグラムの一部を拡大して重ね合わせた図である（図中の７Ａ〜７Ｃは図番に対応する）。
【図１０】実施例及び比較例のカラム管を用いて作製したカラムを使用して得た各クロマトグラムの一部を拡大して重ね合わせた図である（図中の７Ｂ，８Ａ，８Ｂは図番に対応する）。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明のクロマトグラフィー用のカラム管（単にカラム管ともいう）は、その流体の流通方向に延在する複数の研磨条痕をその内周面に有する。
本明細書において、研磨条痕とは、機械的研磨により生じる筋状の研磨痕である。
研磨条痕一本の深さとして０．０１〜５０μｍ、好ましくは０．０５〜２０μｍ、さらに好ましくは０．１〜５μｍを挙げることができる。
また、研磨条痕一本の幅として、０．０１〜１００μｍ、好ましくは０．０２〜８０μｍ、さらに好ましくは０．０３〜５０μｍを挙げることができる。
本発明のカラム管の内周面には、０．０１〜５０μｍの範囲の深さと、０．０１〜１００μｍの範囲の幅を有する研磨条痕の数の割合が、全研磨条痕に対して７０％以上である態様を挙げることができる。この割合は、好ましくは８０％以上であり、さらに好ましくは８５％以上である。この割合や、研磨条痕の幅及び深さは、カラム管の内周面を研磨する際に用いる研磨部材の粗さや、研磨時間を調整することで調整できる。
適切な幅や深さを有する研磨条痕がカラム管の内周面に高い割合で存在することで、本発明の効果の発現に寄与する。
なお、研磨条痕の深さと幅については、カラム管の内周面を非接触表面・層断面形状計測システムにより撮影し、その画像を付属のコンピュータにより処理することで得ることができる。
【０００９】
本発明のカラム管の内周面には、研磨条痕がカラム管の流体の流通方向（カラム管の外径よりも流体の流通方向の長さが大きい場合は長軸方向、あるいは単に縦方向ともいう）に沿って延在している。この研磨条痕については、カラム管の流体の流通方向と平行（角度０°）に延在しているものだけではなく、カラム管の流体の流通方向から見て３０°以下の角度を有して延在するものについても、「流体の流通方向に沿って延在している」に該当するものとする。
この流体の流通方向から見た角度については、２０°以下であることがより好ましく、１０°以下であることがさらに好ましい。これらを概略的に図２に示した。
【００１０】
本発明のクロマトグラフィー用のカラム管において、流体の流通方向に延在する研磨条痕は、カラム管の内周面の全面積の９０％以上に存在することが好ましい。このような割合で研磨条痕がカラム管の内周面に存在することで、本発明の効果の取得に寄与する。この割合については、９３％以上であることがより好ましく、９５％以上がさらに好ましい。
これを概略的に示したのが、図３Ａである。図３Ａでは、流体の流通方向に延在する研磨条痕を研磨条痕１として示している。
なお、本明細書において、カラム管の流体の流通方向に延在する研磨条痕が存在する面積を求める際には、内周面の任意の３点における０．２μｍ四方の観察を行ったときに、上記の研磨条痕の数が１本以上の場合に、その０.２μｍ四方には研磨条痕が存在すると定義する。
また、本発明のクロマトグラフィー用のカラム管において、流体の流通方向に延在する研磨条痕の数は、流体の流通方向に延在していない研磨条痕を含めた全ての研磨条痕に対して、９０％以上であることが好ましく、９３％以上であることがより好ましい。
これを概略的に示したのが、図３Ｂである。図３Ｂでは、流体の流通方向に延在する研磨条痕が研磨条痕１として示され、流体の流通方向とは異なる方向に延在する（流体の流通方向に対して３０°より大きい角度を有して存在している）研磨条痕２が存在する態様が示されている。
本発明のカラム管の製造工程では、カラム管の流体の流通方向に延在する研磨条痕のみだけではなく、稀にそれ以外の方向を有する研磨条痕が混在することもある。本発明では、できるだけそのような研磨条痕が少ないことが望ましい。
【００１１】
本明細書において、クロマトグラフィーとしては高速液体クロマトグラフィーや超臨界流体クロマトグラフィーを挙げることができる。
カラム管を構成する材料としては、ステンレスやポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を挙げることができる。
これらの材料から構成される管材は常法によって製造されたものを用いることができる。
例えば、管材がステンレスである場合、まず素管となるシームレスパイプを準備し、常法の光輝焼鈍（bright annealing）処理を行ってＢＡ管を得る。次に、このシームレスのＢＡ管の先端をすぼめて、ダイスと呼ばれる成形部材を通して引き抜くことで、カラム管用の管材を得ることができる。
カラム管がステンレスで構成されている場合、上記の工程を経て得られた管材に対して、通常の表面処理、例えば電解研磨や化学研磨が行われているものを、本発明のカラム管の製造に供してもよい。
管材がＰＥＥＫから構成されものである場合、その管材は市販されているものを用いることができる。
【００１２】
本発明のクロマトグラフィー用のカラム管の内径については、通常のクロマトグラフィーで用いられている範囲を採用することができる。例えば、分析用あるいは分取用などの目的に応じて０．７〜２００ｍｍの範囲で適宜設定することができる。上限の内径については、７０ｍｍを挙げることもでき、５０ｍｍを挙げることもできる。これらの範囲において、例えば、０．７ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍ、４．６ｍｍ、６．０ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、３０ｍｍ、５０ｍｍ、１００ｍｍ、１５０ｍｍ、または２００ｍｍを具体的に例示できる。
本発明のクロマトグラフィー用のカラム管の長さについては、クロマトグラフィーで用いられるカラム管と同じ長さを採用することができる。例えば分析用あるいは分取用などの目的に応じて、５０ｍｍ未満のものであってもよいし、５０ｍｍ以上１００ｍｍ未満であってもよいし、１００ｍｍ以上２５０ｍｍ未満のものであってもよいし、２５０ｍｍ以上のものであってもよい。
【００１３】
本発明のカラム管の内部に目的物質の分離剤を充填したものは、液体クロマトグラフィーや超臨界流体クロマトグラフィーなどのクロマトグラフィー用カラムを構成するカラム本体として利用することができる。
本発明のカラム管の内部に充填する分離剤としては特に制限されず、例えばサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）に用いられる分離剤、イオン交換クロマトグラフィー（アニオン交換、カチオン交換）に用いられる分離剤、吸着クロマトグラフィーに用いられる分離剤、分配（逆相）クロマトグラフィーに用いられる分離剤、光学異性体用の分離剤、内面逆相タイプの分離剤を挙げることができる。
これらの分離剤は粒子状のものであることが好ましく、その粒子径としては、通常１〜２０μｍのものを用いることができる。
【００１４】
本発明のカラム管は、上記の通り、分離剤を内部に充填することで、クロマトグラフィー用カラムとして機能する。上記の分離剤をカラム管の内部に充填する方法については制限されず、例えばスラリー法を用いることができる。
クロマトグラフィー用カラムは、移動相となる流体が流通する配管と、分離剤が内部に重点されたカラム管（カラム本体）とを接続するための接続具を、カラム管の両端部に備えている態様を挙げることができる。または、カートリッジ式カラムのように、分離剤が充填されたカラム管の両端にフィルターが装着され、接続具を有さない態様を挙げることもできる。
以下、図４及び５を参照して、カラム管の両端部に接続具を備える例について説明する。図４及び５はそれぞれ代表する一例を示すものであり、これらに限定されるものではない。
図４は、カラム管３の両端部の外側表面について特に加工を行わずそのままで使用する一例の一部を拡大して示すものである。カラム管３の両端部に備えられる接続具７は、カラム管３の両端部に嵌め込まれたフェラル５を介してナット４と螺合して固定化されるものである。
図４で示されるように、接続具７の内部にはフィルター６が備えられていてもよい。図４の態様において、カラム本体と流体が流通する配管とを接続させる場合には、配管を通した押しねじ８を接続具７にねじ込むことで、接続することができる。
【００１５】
一方、図５はカラム管９の両端部の外側表面にねじを切る加工を施した一例の一部を拡大した図である。図５の接続具１０には、その一端にカラム管９の端部のねじ部分と螺合するねじ溝と、反対側の端部に押しねじ８と螺合するねじ溝が設けられている。また、図４と同様に接続具９にはフィルター６が設けられていてもよい。図５の態様において、カラム本体と流体が流通する配管とを接続させる場合には、カラム管９に螺合した接続具１０に、配管を通した押しねじ８をねじ込むことで、接続することができる。
【００１６】
＜カラム管の製造方法＞
本発明のカラム管を製造する方法は、原料となる管材の内部に、研磨部材を備える研磨軸杆を挿入して管材を往復動させることで、管材の長軸方向の内周面に研磨条痕を付与する研磨工程を含む。
原料とする管材については、上記で説明したステンレスやＰＥＥＫなどを材料とするカラム管用の管材を用いることができる。上記工程に供される管材の長さは１ｍ程度を挙げることができるがこれに限定されない。また、原料とする管材については、電解研磨や化学研磨などの表面処理が行われたものでもよい。
研磨軸杆が有する研磨部材については特に制限されず、表面に研磨剤を有するバフなどを挙げることができる。
管材を往復動させる際の条件についても、内周面に付与する研磨条痕が上記で説明した所定のものになるようにすれば特に制限はない。
【００１７】
上記の工程を行わせる装置として、例えば実開昭５６−１２１５５３号公報に記載されたものを挙げることができる。当該文献に記載された装置では、上記の研磨軸杆が固定され、内周面が研磨される管材を往復動させる機構が備えられている。ただし、この装置では、管材をその周方向に回動させる機構を必須としており、また、研磨軸杆を管材の周方向に回転させることも記載されている。そして、管材をその周方向に回動させながら長手方向に往復動させることが明記されており、この装置はホーニング加工を行わせるものである。
管材を単純に往復動させてその内周面を研磨する、つまり管材の長軸方向のみの内面を研磨して長軸方向に研磨条痕を内周面に付与するという思想は上記文献には記載されていない。
また、上記の文献では、管材の内周面を平滑に仕上げる必要性が記載されており、本発明の思想とは明らかに異なる。
本発明のカラム管の製造方法には、上記の研磨工程の後に、カラムの用途に応じて適切な長さに切断する工程、得られたカラム管にねじ切り工程等を施す切削加工工程、その後、製品として適切な状態にするための洗浄等の仕上げ工程等が、含まれていてもよい。
【実施例】
【００１８】
以下、実施例を示すが、本発明はこれらの例に限定されない。【００１９】
＜実施例１〜３＞
市販品のステンレス製のカラム管（内径２０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ）を準備した。
先端に研磨部材（サンドペーパーを張り付けたそろばん玉）を有する研磨軸杆を備える研磨装置を用い、前記研磨軸杆を前記のステンレス製のカラム管の内部に挿入するとともに往復動させることで、ステンレス製のカラム管の内周面に研磨条痕を付与したカラム管を作製し、長さ２５０ｍｍに切断した。
上記の操作により、カラム管の内周面の研磨条痕は、カラム管の長手方向（流体の流通方向）に沿って形成された（縦研磨）。
サンドペーパーの表面粗さを変えて３種類のカラム管を作製した（実施例１：♯３００、実施例２：♯４００、実施例３：♯６００）。実施例１〜３の各カラム管の内周面を走査型電子顕微鏡で撮影した写真をそれぞれ図６Ａ〜６Ｃに示す（５００倍）。【００２０】
実施例１〜３で得られた各カラム管について、カラム管の長軸方向に延在する研磨条痕は、カラム管の内周面の全面積に対して約９５％以上（実施例１）、約９５％以上（実施例２）、約９５％以上（実施例３）であった。
また、０．０１〜５０μｍの範囲の深さと、０．０１〜１００μｍの範囲の幅を有する研磨条痕の数の割合が、全研磨条痕に対して約９５％以上（実施例１）、約９５％以上（実施例２）、約９５％以上（実施例３）であった。
長軸方向に延在する研磨条痕の数が、全研磨条痕の約９５％以上（実施例１）、約９５％以上（実施例２）、約９５％以上（実施例３）であった。【００２１】
＜比較例１＞
実施例１で準備した市販品のステンレス製のカラム管に対して、上記の研磨装置の研磨軸杆を挿入した後、その挿入方向に対して直行する方向（ステンレス管の周方向）に回転させることで、ステンレス製のカラム管の内周面に研磨条痕を付与したカラム管を作製した。
上記の操作により、カラム管の内周面の研磨条痕は、カラム管の周方向（流体の流通方向と直交する方向）に沿って形成された（横研磨）。比較例１のカラム管の内周面を走査型電子顕微鏡で撮影した写真を図６Ｄに示す（５００倍）。【００２２】
＜比較例２＞
実施例１で準備した市販品のステンレス製のカラム管に対して、上記の研磨装置の研磨軸杆を挿入した後、その挿入方向に対して直行する方向（ステンレス管の周方向）に回転させるとともに、その挿入方向に往復動させることで、ステンレス製のカラム管の内周面に研磨条痕を付与したカラム管を作製した。
上記の操作により、カラム管の内周面の研磨条痕は、カラム管の流体の流通方向（長手方向）及び周方向に対して斜めに形成された（ホーニング加工）。比較例２のカラム管の内周面を走査型電子顕微鏡で撮影した写真を図６Ｅに示す（５００倍）。【００２３】
また、各カラム管の内周面のＳＥＭ画像から、研磨条痕の深さと幅について測定を行った。その結果を表１に示す。【００２４】
【表１】
2018212165.tif 000003
【００２５】
＜高速液体クロマトグラフィー用カラムの作製＞
上記で作製した各カラム管を、高速液体クロマトグラフィー用の分離剤を充填するためのカラム本体として採用した。
上記のカラム本体の内部に分離剤として（ＣＨＩＲＡＬＣＥＬ ＯＪ−Ｈ、粒径：５μｍ）をスラリー法によって充填し、カラム本体の両端部（液体流入口と液体流出口）に、フェラルとナットを配置した後、前記ナットと螺合する端部接続具を前記ナットに螺合させることで、高速液体クロマトグラフィー用カラムを作製した。【００２６】
＜分離試験＞
前記で作製した各カラムを用いて、高速液体クロマトグラフィーによりテストサンプル（ｔｒａｎｓ−Ｓｔｉｌｂｅｎｅ ｏｘｉｄｅ）を分離する試験を行った。
高速液体クロマトグラフィーの条件は以下の通りである。
溶離液：ｎ−ヘキサン／２−プロパノール＝９０／１０
流速：６．０ｍＬ／ｍｉｎ．
カラム温度：２５℃
検出器：２５４ｎｍ【００２７】
＜分離結果＞
作製した高速液体クロマトグラフィー用の各カラムを用いてサンプルの分離を行い、得られたクロマトグラムを図７と８に示す。図７は実施例１〜３で作製したカラム管を用いたカラムについてのものであり、図８は比較例１及び２で作製したカラム管を用いたカラムについてのものである。
また、得られた各クロマトグラムについて、ピークエンド部分のフットの程度を比較するために、各クロマトグラムを重ね合わせ、ピークスタートとピークエンドが拡大されるように表示した図を図９と図１０に示す。
図９の結果から、実施例で作製したカラム管をカラム本体として用いた７Ａ〜７Ｃでは、ピークエンドの部分にフットが生じていなかった。これに対し、比較例で作製したカラム管をカラム本体として用いた８Ａと８Ｂでは、ピークエンド部分にフットが生じていることが確認された（図１０）。
【図１】
2018212165.tif 000004
【図２】
2018212165.tif 000005
【図３Ａ】
2018212165.tif 000006
【図３Ｂ】
2018212165.tif 000007
【図４】
2018212165.tif 000008
【図５】
2018212165.tif 000009
【図６Ａ】
2018212165.tif 000010
【図６Ｂ】
2018212165.tif 000011
【図６Ｃ】
2018212165.tif 000012
【図６Ｄ】
2018212165.tif 000013
【図６Ｅ】
2018212165.tif 000014
【図７Ａ】
2018212165.tif 000015
【図７Ｂ】
2018212165.tif 000016
【図７Ｃ】
2018212165.tif 000017
【図８Ａ】
2018212165.tif 000018
【図８Ｂ】
2018212165.tif 000019
【図９】
2018212165.tif 000020
【図１０】
2018212165.tif 000021
【国際調査報告】
2018212165.tif 000022
2018212165.tif 000023
2018212165.tif 000024
2018212165.tif 000025