(57)【要約】【課題】湾曲部を含むクロマトグラフィ用カラムであって、カラム流路全体として分解能を均一化したクロマトグラフィ用カラムを提供する。【解決手段】クロマトグラフィ用カラムは、所定の曲率で湾曲する湾曲部１４ｆを含み、内部を移動相が通過するカラム流路と、カラム流路の内部に配置されるピラー１５とを備える。そして、湾曲部１４ｆの径方向内側領域に配置されるピラー１５の密度は、径方向外側領域に配置されるピラー１５の密度より高くなっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の曲率で湾曲する湾曲部を含み、内部を移動相が通過する流路と、
前記流路の内部に配置されるピラーとを備え、
前記湾曲部の径方向内側領域に配置される前記ピラーの密度は、径方向外側領域に配置される前記ピラーの密度より高くなっている、クロマトグラフィ用カラム。
【請求項２】
前記湾曲部は、一方方向に湾曲する第１湾曲部と、前記第１湾曲部と反対方向に湾曲する第２湾曲部とを含み、
前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とは、同数設けられる、請求項１に記載のクロマトグラフィ用カラム。
【請求項３】
前記流路の側壁は、側壁に接する前記ピラーの中心を通過する、請求項１または２に記載のクロマトグラフィ用カラム。
【請求項４】
一方方向に湾曲する第１湾曲部と、前記第１湾曲部と反対方向に湾曲する第２湾曲部とを含み、内部を移動相が通過する流路と、
前記流路の内部に配置されるピラーとを備え、
前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とは、同数設けられる、クロマトグラフィ用カラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、クロマトグラフィ用カラム、特に小型のクロマトグラフィ用カラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のクロマトグラフィ用カラム１０１は、例えば、特開平７−１１３７９８号公報（特許文献１）に記載されている。図３を参照して、同公報に記載されているクロマトグラフィ用カラム１０１は、上基板１０２と、下基板１０３と、上基板１０２および下基板１０３の間に配置されて両者を貼り合わせるシール部材１０４とを備える積層構造体である。
【０００３】
そして、上基板１０２、下基板１０３、およびシール部材１０４の間に積層構造体の内部を蛇行し、外部に通じる入口１０５ａおよび出口１０５ｂを有する移動相流路１０５が形成されている。また、移動相流路１０５の内部には、複数の固定相（図示省略）が配置されている。
【０００４】
上記構成のクロマトグラフィ用カラム１０１は、複数の成分が混合した移動相を入口１０５ａから注入すると、移動相と固定相との相互作用によって各成分が分離した状態で順番に出口１０５ｂから排出される。
【０００５】
なお、クロマトグラフィの分解能は、カラムの流路長に依存する。すなわち、カラムの流路長が長い程分解能が高くなる。そこで、上記のクロマトグラフィ用カラム１０１では、移動相流路１０５を蛇行させることによって、必要な流路長を確保している。これは、特に小型のクロマトグラフィ用カラム１０１に有利である。
【特許文献１】特開平７−１１３７９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構成のクロマトグラフィ用カラム１０１において、移動相流路１０５は、直線状に延びる直線部と所定の曲率で湾曲する湾曲部１０６とで構成されている。また、湾曲部１０６は、入口１０５ａから注入される移動相の進行方向に対して右方向に湾曲する３箇所の第１の湾曲部１０６ａと、左方向に湾曲する２箇所の第２の湾曲部１０６ｂとを含む。
【０００７】
ここで、湾曲部１０６の径方向内側領域は、径方向外側領域と比較して流路長が短いので、径方向内側領域と径方向外側領域とで分解能にばらつきを生じる。その結果、クロマトグラフィ用カラム１０１全体としての分解能が低下する。
【０００８】
そこで、この発明の目的は、湾曲部を含むクロマトグラフィ用カラムであって、カラム流路全体として分解能を均一化したクロマトグラフィ用カラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るクロマトグラフィ用カラムは、所定の曲率で湾曲する湾曲部を含み、内部を移動相が通過する流路と、流路の内部に配置されるピラーとを備える。そして、湾曲部の径方向内側領域に配置されるピラーの密度は、径方向外側領域に配置されるピラーの密度より高くなっている。
【００１０】
上記構成のように、相対的に流路長の短い径方向内側領域のピラーの密度を密とし、相対的に流路長の長い径方向外側領域ではピラーの密度を疎とすることにより、カラム流路の各湾曲部における分解能を均一化することができる。その結果、分解能の高いクロマトグラフィ用カラムを得ることができる。
【００１１】
好ましくは、湾曲部は、一方方向に湾曲する第１湾曲部と、第１湾曲部と反対方向に湾曲する第２湾曲部とを含む。そして、第１湾曲部と第２湾曲部とは、同数設けられる。このように、移動相が湾曲部の径方向外側領域と径方向内側領域とを同じ数だけ通過するようにしても、カラム流路全体として分解能を均一化することができる。
【００１２】
さらに好ましくは、流路の側壁は、側壁に接するピラーの中心を通過する。溝の側壁に接するピラーの形状または密度が不均一になると、移動相に乱流が生じる。そこで、流路の側壁がピラーの中心を通過するようにすることで、乱流の発生を効果的に抑制することができる。なお、この構成は、湾曲部だけでなく、隣接する湾曲部を相互に接続する直線部に適用しても同様の効果が期待できる。
【００１３】
この発明の他の局面に係るクロマトグラフィ用カラムは、一方方向に湾曲する第１湾曲部と、第１湾曲部と反対方向に湾曲する第２湾曲部とを含み、内部を移動相が通過する流路と、流路の内部に配置されるピラーとを備える。そして、第１湾曲部と第２湾曲部とは、同数設けられる。この方法を単独で採用した場合でも、カラム流路全体としての分解能を均一化することができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、湾曲部を含むクロマトグラフィ用カラムであっても、カラム流路全体として分解能を均一化したクロマトグラフィ用カラムを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１および図２を参照して、この発明の一実施形態に係るクロマトグラフィ用カラム１１を説明する。なお、図１は図２のＩ部の拡大図、図２はクロマトグラフィ用カラム１１の平面図である。
【００１６】
図２を参照して、クロマトグラフィ用カラム１１は、基板の主表面上に複数の成分が混合された試料を注入する注入口１２と、分離した各成分が順番に排出される排出口１３と、注入口１２および排出口１３の間に主表面上を蛇行するカラム流路とを備える。
【００１７】
カラム流路は、主表面上に形成された溝１４と、溝１４の底壁から突出する複数のピラー１５（図２では図示省略）とを含む。このカラム流路は、クロマトグラフィにおいて移動相を各成分に分離するカラムとして機能する。また、ピラー１５はクロマトグラフィにおける固定相として機能する。
【００１８】
また、溝１４は、直線状に延びる複数の直線部１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅと、所定の曲率で湾曲する複数の湾曲部１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉとで構成されている。
【００１９】
上記構成のクロマト検出装置１１において、分析対象の試料は、注入口１２からカラム流路に供給される。カラム流路では、移動相としての試料と固定相としてのピラー１５との相互作用によって試料が複数の成分に分離される。カラム流路で分離された試料は、成分毎に排出口１３から排出され、外部の分析装置によって分析される。
【００２０】
クロマトグラフィは、カラム流路の流路長が長い程分解能が高くなる。しかし、超小型のクロマトグラフィ用カラム１１において、直線部のみで構成されるカラム流路では必要な流路長を確保するのが難しい。そこで、基板上を蛇行するようにカラム流路を形成することにより、必要な流路長を確保している。
【００２１】
ここで、湾曲部１４ｆ〜１４ｉの径方向内側領域と径方向外側領域とでは流路長が異なる。そうすると、湾曲部１４ｆ〜１４ｉを含むカラム流路では、試料の通過する場所によって分解能が異なるという問題が生じる。
【００２２】
そこで、湾曲部１４ｆ〜１４ｉのうち、試料の進行方向に対して右側に湾曲しているものを第１の湾曲部１４ｆ，１４ｈとし、左側に湾曲しているものを第２の湾曲部１４ｇ，１４ｉとすると、第１の湾曲部と第２の湾曲部とを同数設ける。
【００２３】
なお、湾曲部１４ｆ〜１４ｉの曲率半径は全て同一である。また、湾曲部１４ｆ〜１４ｉの中心角は１８０°で同一である。上記構成とすることにより、カラム流路全体として流路長を均一化することができる。その結果、クロマトグラフィ装置としての分解能を均一化することができる。
【００２４】
次に、図１を参照して、湾曲部１４ｆに配置されているピラー１５は不均一に分布している。具体的には、流路長の短い径方向内側領域に配置されるピラー１５の密度は高く、流路長の長い径方向外側領域に配置されるピラー１５の密度は低い。
【００２５】
クロマトグラフィの分解能は、カラム流路の流路長だけでなく固定相としてのピラー１５の密度の影響をも受ける。そこで、相対的に流路長の短い径方向内側領域のピラー１５の密度を密とし、相対的に流路長の長い径方向外側領域ではピラー１５の密度を疎とすることにより、カラム流路の各湾曲部１４ｆ〜１４ｉにおける分解能をそれぞれ均一化することができる。
【００２６】
なお、図１に示す実施形態においては、径方向外側に向かってピラー１５の密度を連続的に低くした例を示したが、これに限ることなく、湾曲部１５を径方向に複数の領域に区分して、領域毎の密度を異ならせてもよい。
【００２７】
上述したように、カラム流路の分解能を均一化する方法は、第１の湾曲部１４ｆ，１４ｈと第２の湾曲部１４ｇ，１４ｉとを同数設ける方法と、各湾曲部１４ｆ〜１４ｉにおけるピラー１５の密度を異ならせる方法とがある。そして、これらのうちのいずれか一方のみを採用すれば、所定の効果を得ることができる。
【００２８】
しかし、ピラー１５の密度を異ならせることによって各湾曲部１４ｆ〜１４ｉにおける分解能を完全に均一化するのは、設計コストおよび製造コスト等の観点から困難である。また、カラム流路を流れる試料の種類や流速等によってもピラー１５の理想的な配置は変化するので、この方法のみによってあらゆる試料に対応するのは困難である。
【００２９】
一方、第１の湾曲部１４ｆ，１４ｈと第２の湾曲部１４ｇ，１４ｉを同数設ける方法は、カラム流路を流れる試料が層流であることを前提としている。すなわち、第１の湾曲部１４ｆ，１４ｈの径方向外側の壁面に沿って流れる試料は、第２の湾曲部１４ｇ，１４ｉの径方向内側の壁面に沿って流れることが必要となる。
【００３０】
そこで、図１および図２に示したようなカラム流路は、第１の湾曲部１４ｆ，１４ｈと第２の湾曲部１４ｇ，１４ｉとでピラー１５の配置形態が同じであれば、各湾曲部１４ｆ〜１４ｉにおけるピラー１５の配置が理想的な状態でなくとも、カラム流路全体として分解能を均一化することができる。その結果、設計コストおよび製造コストを低減することができる。また、各湾曲部１４ｆ〜１４ｉそれぞれにおいてある程度分解能が均一化されているので、カラム流路の内部で乱流を生じても分解能が大きく低下することはない。これにより、分解能が高度に均一化されたカラム流路を得ることができる。
【００３１】
さらに、カラム流路の側壁は、側壁に接するピラー１５の中心を通過する。側壁に接するピラー１５の形状が不均一になると、側壁周辺を通過する試料の流れに乱流が生じる。そこで、上記構成とすることで、側壁に接するピラー１５の形状を統一し、乱流の発生を効果的に抑制することができる。なお、この構成は、湾曲部１４ｆ〜１４ｉだけでなく、隣接する湾曲部１４ｆ〜１４ｉを相互に接続する直線部１４ａ〜１４ｅに適用しても同様の効果が期待できる。また、図１では説明のためにピラー１５が側壁を跨ぐように図示されているが、現実には、ピラー１５の側壁を超える部分は存在しないものとする。
【００３２】
この発明の一実施形態に係るクロマト検出装置１１は、検出対象となる試料（移動相）が液体の場合であっても、気体の場合であっても使用することができる。また、この発明は、超小型のクロマト検出装置に採用することにより、より高い効果が期待できる。しかし、中型および大型のクロマト検出装置への適用を排除するものではない。
【００３３】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
この発明は、クロマトグラフィ用カラムに有利に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図２のＩの部分の拡大図である。
【図２】この発明の一実施形態に係るクロマトグラフィ用カラムを示す平面図である。
【図３】従来のクロマトグラフィ用カラムを示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１１  クロマトグラフィ用カラム、１２  注入口、１３  排出口、１４  溝、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ  直線部、１４ｆ，１４ｇ，１４ｈ，１４ｉ  湾曲部、１５  ピラー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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