(57)【要約】【課題】クロマトグラフ用の分離カラムに関し、大量のサンプルの成分分離を良好に達成するとともに安価に製造される技術を提供する。【解決手段】移動相Ｍ及び固定相３０に対する親和力の差を利用してサンプルＳを成分Ｅに分離するクロマトグラフに用いる分離カラム１０において、固定相３０は、サンプルＳが通過すると成分分離の機能を発揮する流路３２が表面に設けられている担体シートを、巻回したものであり、さらには分割された一対の巻軸３５を中心にして担体シート３１が巻回していることを特徴とする。【選択図】図１
2009281797.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動相及び固定相に対する親和力の差を利用してサンプルを成分分離するクロマトグラフに用いる分離カラムであって、
前記固定相は、前記サンプルが通過すると前記成分分離の機能を発揮する流路が表面に設けられている担体シートを、巻回したものであることを特徴とするクロマトグラフ用の分離カラム。
【請求項２】
前記固定相の中心には、巻回する前記担体シートの始端部を狭持する分割された一対の巻軸が配置されることを特徴とする請求項１に記載のクロマトグラフ用の分離カラム。
【請求項３】
前記担体シートの表面に設けられている前記流路は、その表面に刻設されたものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクロマトグラフ用の分離カラム。
【請求項４】
前記担体シートの表面に設けられている前記流路は、その表面に設けられた畝の斜面により形成されるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクロマトグラフ用の分離カラム。
【請求項５】
前記担体シートの表面に設けられている前記流路は、その表面に設けられた複数の突起により形成されるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のクロマトグラフ用の分離カラム。
【請求項６】
前記固定相の側周面には、巻装シートを巻回してなる管状体が配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のクロマトグラフ用の分離カラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クロマトグラフ用の分離カラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クロマトグラフ装置において一般に使用されるカラムとして、パックドカラム(充てんカラム)と、キャピラリーカラム(毛細管カラム)が挙げられる（例えば、特許文献１，２）。
このパックドカラムは、内径が大きいことにより比較的大量のサンプルを処理できるという利点を有する。しかしその反面、カラムに充填された充填剤の隙間をサンプルが流れる原理上、カラム内径が大きくなるにつれ内部の流れ分布が不均一化し検出信号がブロードピークになる欠点がある。このために、サンプルの成分分離が不十分となり検出信号におけるピーク分解能が低下する問題がある。
【０００３】
一方で、キャピラリーカラムは、カラム内径が小さいことにより内部におけるサンプルの流れ分布が均一化し検出信号がシャープピークになる利点を有する。しかしその反面、パックドカラムに比較して流せるサンプルが少量であるために、ごく微量のサンプルしか取り扱えない欠点がある。
つまり、取り扱いサンプルが微量であることは、サンプル秤量に高い正確性が求められたり、カラム内に極微量のサンプルしか導入されないようにするスプリッターをクロマトグラフ装置に設けたり、検出信号の感度が低下したりする問題がある。
【特許文献１】特開平４−２４７５５７号公報（図２）
【特許文献２】特開平５−２８８７１６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような、パックドカラム及びキャピラリーカラムがそれぞれ有する欠点を補い利点を両立させる方法として、複数本のキャピラリーカラムを束ねてカラムを形成する方法が提案され、既に一部で製品化されている。しかし、そのように形成したカラムは、導入したサンプルをキャピラリーカラムの中空部分に通過させるため、その外周側を通過しないようにするシール機能を充実させる必要がある。
このために、製造コストが上昇する課題の解消が困難である。よって実用面に照らし、複数本のキャピラリーカラムを束ねて形成したカラムが、ユーザ要求を十分に満足させるレベルで、前記した欠点を克服し二つの利点を両立させた機能を実現させたとはいえない問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決することを課題とし、大量のサンプルの成分分離を良好に達成するとともに安価に製造されるクロマトグラフ用の分離カラム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】
【０００６】
本発明は、前記した課題を解決するために、移動相及び固定相に対する親和力の差を利用してサンプルを成分分離するクロマトグラフに用いる分離カラムにおいて、前記固定相は、前記サンプルが通過すると前記成分分離の機能を発揮する流路が表面に設けられている担体シートを、巻回したものであることを特徴とする。
【０００７】
このように発明が構成されることにより、前記分離カラムにおいてサンプルが通過する複数の流路は、それらを束ねるための特別な工程を経ることなく、担体シートを巻回するだけの簡略化した構造で実現される。そして流路は、キャピラリーカラムに相当し、サンプルが均一化した流れ分布で通過することを可能にする。さらに、この流路は、サンプルの流れ方向に対する垂直面の断面積の設定自由度が大きく、流動抵抗を小さくして大量の試料が流れるようにすることができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、大量のサンプルの成分分離を良好に達成するとともに安価に製造されるクロマトグラフ用の分離カラムが提供される。これにより、クロマトグラフ装置の構造の簡略化とサンプルの成分分析の高感度化と高分解能化とが同時に達成されることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
分離カラム１０は、図１（ａ）の全体斜視図に示されるように、移動相Ｍ及びサンプルＳを導入し分離された成分Ｅを導出する配管１１（１１Ａ，１１Ｂ）に連結する連結部２０（２０Ａ，２０Ｂ）と、固定相３０を内部に収容する管状体４０とから構成されている。このように構成される分離カラム１０は、クロマトグラフにおいて移動相Ｍ及び固定相３０に対する親和力の差を利用してサンプルＳを成分Ｅに分離するものである。
【００１０】
ここでクロマトグラフとは、直列に繋がる配管１１の上流に移動相Ｍを連続的に送出する送出手段を設け、その下流にサンプルＳの注入手段を設け、その次に恒温装置により温度一定に保持された分離カラム１０でサンプルＳを成分Ｅに分離した後に、最下流に設けられる検出手段により成分検出し、検出されたピークの分離パターンから成分Ｅの定性及び定量を行う分析手法である。
ここで、クロマトグラフは、サンプルＳが液体のものであれば移動相Ｍとして極性溶媒である溶離液が用いられる液クロ装置（ＬＣ）と通称され、サンプルＳが気体のものであれば移動相ＭとしてＨｅ等のキャリアガスが用いられるガスクロ装置（ＧＣ）と通称される。
【００１１】
連結部２０は、図１（ｂ）に分離カラム１０の端部が拡大され部分的に切断された断面が示されるように、キャップ２１と、シール部材２２と、ワッシャ２３（２３Ａ，２３Ｂ）、支承ナット２４とから構成されている。
このように構成される連結部２０は、配管１１の先端を分離カラム１０の一端に固定させるとともに、配管１１Ａにより移送された移動相Ｍ及びサンプルＳを漏洩することなく固定相３０の端面に導いて、分離された成分Ｅを固定相３０の反対側端面から配管１１Ｂの先端に漏洩することなく導くものである。
【００１２】
キャップ２１は、配管１１の先端が接続されてサンプルが導入又は導出する導出入孔２１ａが設けられ、その内周面には、支承ナット２４の外周面と螺合する螺旋溝が設けられている。このように構成されるキャップ２１は、管状体４０の一端の開口を塞ぐとともに、配管１１の先端及び固定相３０の端面の位置を固定するものである。
【００１３】
支承ナット２４は、管状体４０を貫通し、その外周面には、キャップ２１の内周面と螺合する螺旋溝が設けられている。このように構成される支承ナット２４は、キャップ２１に螺合する回転量に応じて、狭持するシール部材２２を圧縮するものである。
これにより、シール部材２２は、管状体４０の半径方向に大きく歪んで、管状体４０の外周面とキャップ２１の内周面とを、弾性的に押圧し隙間無く密着させるものである。
このように、シール部材２２が、管状体４０の外周面とキャップ２１の内周面とを密着させることにより、両者が機械的に一体化するとともに、両者の隙間から移動相Ｍ及びサンプルＳが漏洩することを抑制する。
【００１４】
ワッシャ２３（２３Ａ，２３Ｂ）は、環状の第１ワッシャ２３Ａと、第２ワッシャ２３Ｂとであり、同じく環状のシール部材２２の両端面に均等に当接してこれを狭持する。そして、第１ワッシャ２３Ａは、管状体４０の縁部分に架かるような断面Ｌ字形状を有し、反対側の端面がキャップ２１の内底面に当接するように構成されている。また第２ワッシャ２３Ｂは、支承ナット２４の縁部分に当接するとともに、回動する支承ナット２４に対し第２ワッシャ２３Ｂの端面が支承ナット２４の縁部分に摺接するように構成されている。
【００１５】
なお、連結部２０は、前記した構成に限定されることなく、配管１１と管状体４０とを接続することができる公知の異径継手を適宜採用することができる。
【００１６】
固定相３０は、図２（ａ）にその展開図が示されるように、流路３２が表面に設けられている担体シート３１を、図２（ｂ）に示すように巻軸３５を中心にして巻回したものである。このように構成される固定相３０は、片側の端面から導入したサンプルＳ（図１参照）を流路３２に通過させることによりこのサンプルＳを成分分離させて反対側の端面から導出するものである。
これにより、サンプルＳが通過する複数の流路３２は、それらを束ねるための特別な工程を経ることなく、担体シート３１を巻回するだけで形成されることになる。そして、分離カラム１０（図１参照）は、簡略化した構造で、通過するサンプルＳを、流れ分布の均一性を維持しつつ成分分離する。
【００１７】
担体シート３１の寸法は、厚さが数十μｍから数ｍｍ程度であり、サンプルＳの流れ方向の幅が分離カラム１０の長さに対応する数ｃｍから数十ｃｍであり、これに垂直な方向の幅は、巻き上がった状態の太さが数ｍｍから数ｃｍになる程度の長さに調節する。
そして担体シート３１は、材質として、巻き付け作業が容易であって、サンプルＳ（図１参照）や移動相Ｍに対して耐腐食性があり、不活性であり、測定時やコンディショニング時の温度変化により変質せず、サンプルＳや移動相Ｍを容易に透過させない特性を備えることが望ましく、樹脂、金属及びカーボン繊維などを適宜採用することができる。
また担体シート３１にサンプルＳの成分分離機能を持たせる方法としては、その材質自体に成分分離機能を具備しているものを選択する場合の他、担体シート３１の表面を成分分離機能を具備する薄膜でコーティングしても良い。そのようなコーティングするタイミングとしては、担体シート３１を巻回する前でも良いし、巻回した後でも良い。
【００１８】
巻軸３５は、分割された一対のものが担体シート３１の始端部を狭持し、これを中心軸として担体シート３１を巻回させることにより固定相３０の中心に配置される。
この巻軸３５の断面形状は、特に限定されないが、担体シート３１を挟んだ状態で円形断面であることが望ましい。これにより、巻軸３５と担体シート３１とを接着させる必要性もなく、巻回した後の固定相３０の断面を円形形状にして管状体４０への組み込みが容易になる。ただし巻軸３５の形状は特に限定はなく、特に分割されている必要もなく、担体シート３１を巻回するための軸として細い棒状のものであれば適宜用いることができる。
【００１９】
また巻軸３５の材質は、製造工程において作業上支障の無い程度の強度があり、サンプルＳや移動相Ｍに対して耐腐食性があり、不活性であり、測定時やコンディショニング時の温度変化により変質しない物であれば特に限定なく用いることができ、樹脂や金属などが望ましい。
そして巻軸３５の寸法は、担体シート３１を巻回する際の作業性と、成形後の分離カラム１０の省スペース性とを考慮して、太さが１ｍｍ程度から数ｍｍ程度であることが望ましく、長さが、担体シート３１のサンプルＳの流れ方向の幅と同等程度であることが望ましい。
【００２０】
流路３２は、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）として三種類の実施例が示されるように、担体シート３１の表面に設けられ、サンプルＳが通過すると成分分離させる機能を発揮するものである。
図３（ａ）に示される流路３２Ａ（３２）は、担体シート３１Ａの表面に断面がＶ字状に刻設されており、その両端が固定相３０（図１参照）の両端面に開口する溝形状となっている。この流路３２の断面の寸法（溝深さ、最大幅）は数μｍから数百μｍ程度が望ましく、その間隔(ピッチ)は巻回された後の固定相３０が所望の流動抵抗を示すように自由に設定される。
なお、流路３２の断面形状は特に限定されず矩形であってもよく、またその方向も、図面では分離カラム１０の長手方向に対し平行なものが例示されているが、このように限定される必要はなく、その長手方向に対し螺旋状に設けられる場合もある。
【００２１】
図３（ｂ）に示される流路３２Ｂ（３２）は、担体シート３１Ｂの表面に設けられた畝３６が対向する担体シート３１の裏面に当接した結果その斜面により閉じられた空間により形成されている。この流路３２の断面形状及び溝方向については、図示されたものに限定されないが、前記した図３（ａ）の流路３２Ａついてした記載から自明に導かれる範囲での変形が可能である。
【００２２】
図３（ｃ）に示される流路３２Ｃ（３２）は、担体シート３１Ｃの表面に設けられた複数の突起３７が対向する担体シート３１の裏面に当接した結果生じた一定間隔の空間により形成されている。この複数の突起３７の大きさ、形状、密度については、所望の流動抵抗を示すように自由に設定され、一般に大きさ及び密度は小さい方が流路３２Ｃの断面積が大きくなり流動抵抗を小さくするのに寄与するが、度を越すと当接の結果生じる一定間隔の空間が潰れてしまい逆効果になる。
【００２３】
以上説明した流路３２は、複数本のキャピラリーカラムを束ねた構造に相当し、サンプルＳを、均一化した流れ分布で通過させることになる。そしてこの流路３２は、サンプルＳの流れ方向に対する垂直断面を広く設定することが容易であるために、流動抵抗が小さく大量のサンプルＳを流すことができる。
【００２４】
管状体４０は、図４（ａ）（ｂ）として二種類の実施例が示されるように、固定相３０の側周面を取り囲むようにして配置されるものであって、当該部分における分離カラム１０の機械的強度を確保するものである。
【００２５】
図４（ａ）に示される管状体４０は、円筒部材４０Ａであって、その内部の円筒空間に巻回された固定相３０が挿入される。
図４（ｂ）に示される管状体４０は、巻装シート４０Ｂであって、巻回された固定相３０が、さらにこの巻装シート４０Ｂにより巻回される。この巻装シート４０Ｂは、作業性の観点から数十μｍ程度の厚さのものを数回から数十回にわたり巻回して管状体４０を形成することが望ましい。
これにより、固定相３０の側周面に管状体４０の内側面を密着させて設けることができるので、管状体４０はサンプルＳや移動相Ｍに接触することがほとんどない。
また、巻回された巻装シート４０Ｂの終端は、その巻回が解けないように、側周面に接着させたり管状体４０の外周をバンドで縛ったりするなどして固定する必要がある。
さらに、分離カラム１０に導入される移動相Ｍの液圧により、固定相３０が変形しないように固定相３０を内側又は外側から支持する支持部材が設けられる場合もある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は本発明に係る分離カラムの実施形態を示す全体斜視図であり、（ｂ）はこの分離カラムの端部を拡大して示す部分断面図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は分離カラムの固定相の部分を展開させた展開図である。
【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）はそれぞれ、担体シートの表面に設けられている流路の実施例を示す図である。
【図４】（ａ）は固定相の側周面に配置される管状体の実施例を示す分離図であり、（ｂ）は他の実施例を示す展開図である。
【符号の説明】
【００２７】
１０    分離カラム
１１，１１Ａ，１１Ｂ  配管
２０    連結部
２１    キャップ
２１ａ  導出入孔
２２    シール部材
２３，２３Ａ，２３Ｂ  ワッシャ
２４    支承ナット
３０    固定相
３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ  担体シート
３２，３２Ａ，３２Ｂ，３２Ｃ  流路
３５    巻軸
３６    畝
３７    突起
４０，４０Ａ  円筒部材（管状体）
４０，４０Ｂ  巻装シート（管状体）
Ｅ      分離成分
Ｍ      移動相
Ｓ      サンプル
【図１】
2009281797.tif 000003
【図２】
2009281797.tif 000004
【図３】
2009281797.tif 000005
【図４】
2009281797.tif 000006