Technical Review

CHROMATOGRAPHY, Vol.32 No.2 (2011)

Technical Review

モノリス型シリカカラムの調製と性能評価＊宮崎将太（１）、太田茂徳（１）、森里恵（１）（２）、中西和樹（２）、大平真義（１）、田中信男（１）（３）

Preparation and Evaluation of Monolithic Silica Columns for HPLC
(1)

(1)

(1)(2)(2)

Shota Miyazaki *, Shigenori Ota , Kei Morisato , Kazuki Nakanishi ,(1)(1)(3)

Masayoshi Ohira , Nobuo Tanaka(1) GL Sciences Inc., 237−2 Sayamagahara, Iruma, Saitama, 358−0032, Japan(2) Kyoto University, Sakyo−ku, Kyoto 606−8502, Japan(3) Kyoto Institute of Technology, Sakyo−ku, Kyoto 606−8585, Japan

abstract
Monolithic silica columns have been developed to provide the performance beyond the limit of conventional particulate columns along withthe columns packed with sub−2 µm particles or core−shell particles. This review describes (1) the preparation method of monolithic silica gel,(2) the surface modification method, (3) the method of column fabrication, and (4) the evaluation method of column performance.
Keywords: monolithic silica column, silica preparation, surface modification, column fabrication, column evaluation

１．モノリス型シリカゲルの調製

緒言
モノリス型シリカゲルは、相分離を伴うソルーゲル法にモノリス型シリカゲルは、マイクロメートルサイズの三次よって調製される一体型のシリカ素材で、微視的には三次元元網目状細孔（マクロ孔）と、ナノメートルサイズの細孔（メ網目構造をとり、二重細孔構造に基づく大きな表面積と大きソ孔）を有する、シリカゲルのバルク体である。このバルクな透過率を可能とする。モノリス型シリカカラムは、sub−体は、ケイ素アルコキシドを出発物質とするゾル−ゲル反応

２µm 粒子やコアシェル粒子充填カラムと同様に汎用全多孔とスピノーダル分解の組み合わせによって得ることができ、性粒子充填カラムの限界を超える性能を示す。これらの高性

そのマクロ孔およびメソ孔の量および大きさは、互いに独立能カラムの性能評価には、従来までの基本的な評価法だけでに広い範囲で制御可能である。以下に、代表的な系についはなく、送液圧力、理論段数、分離時間などを含めた総合的て、細孔構造の制御方法を述べる。

な性能評価法や固定相のキャラクタリゼーションが必要と
１．
１ 重合反応に誘起される相分離なっている。本稿では、１モノリス型シリカゲルの調製法
２表面修飾方法

３カラム化技術

高温で高い溶解度をもつ溶質が冷却に伴って析出するよう４カラム性能の評価法にに、重合可能な分子を含む多成分溶液中で重合が進むと、重ついて紹介する。
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E-mail: s−miyazaki@gls.co.jp―８７―

CHROMATOGRAPHY, Vol.32 No.2 (2011)１．
２ ケイ素アルコキシドによるゲルの調製
シリカゲルの原料として最も広く用いられる水ガラスと比較して、ケイ素アルコキシドからシリカゲルを作製する利点
は、蒸留によって純度を高めることや、金属不純物を極めて低濃度に抑えることができるという点にある。ケイ素アルコ
キシドは他の金属アルコキシドに比べて例外的に加水分解速度が遅く、均一なゲルを、バルク、薄膜、繊維等の形態を与えて作製することが可能である[3−5]。加水分解反応は、通常、共通溶媒としてアルコールを含むアルコキシドの溶液に、水を混合することによって行われ、ケイ素アルコキシドの加水分解および重縮合反応は次の式で表される。

図１

Si
（OR）
（OR）
（OH）n＋nROH（１）（n＝1〜4）４＋nH2O → Si
４−n

物理的冷却と化学的冷却の比較図。実線が二相境界線、破線がスピノーダル線を表す。○印は出発組成と温度。物理的冷却では試料の温度を変化させて一相から二相領域に移すが、化学的冷却では重合度増加によって二相領域が移動・拡大し、出発組成・温度を包含する。

≡Si−OR＋HO−Si≡ → ≡Si−O−Si≡＋ROH （２）≡Si−OH＋HO−Si≡ → ≡Si−O−Si≡＋H2O （３）多くの場合、加水分解と重縮合反応は並行して起こり、各々の速度は反応に関与する水の濃度と、触媒の種類および濃度に依存する。また、加水分解反応が開始してから溶液が合体と他成分との間の相互溶解性が低下し、固相の析出・沈流動性を失ってゲルになるまでに要する時間（ゲル化時間）殿や二相液体への分離に至る[1]。この相分離は温度変化をは、非晶質シリカの等電点付近において最も長く、これより必要とせず、重合度の増加とともに均一相として溶解できなpH が高くても低くても短くなる。これは、重縮合反応に関い組成・温度領域が広がり、出発組成が一相領域側から二相与する触媒および反応機構が、各々の pH 領域において異な領域へ入ってしまうことによって起こる（図１）。実際の反るためである[5]。ゾル−ゲル転移と細孔構造発達の動的な応系の相分離機構は条件に応じて、「核生成・成長」あるい挙動は、ゲルを形成するシリカ重合体の、溶媒相との親和性は「スピノーダル分解」となる（図２）[2]。スピノーダルや分子量分布、およびゲル網目の発達する速度の影響を強く分解は、外部条件の変化に系が追従できないとき、非平衡条受ける。それゆえ、出発溶液の組成や触媒濃度は、ゲルの微件下で起こる自発的な相分離の機構である。高分子やゲルに細形態を決定する重要な因子となる。

おいて広く見られ、後述するように互いに連続した二相を含む特徴的な多相構造を形成する場合がある。

１．
３ 相分離によって発達した構造の凍結
スピノーダル分解は、酸化物ガラスや高分子混合系でしば

図２

核生成・成長およびスピノーダル分解による相領域（ドメイン）の形成過程―８８―

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１．
４ メソ孔の制御

しば観察される相分離のモードであり、分離する二相が互いに連続した（共連続）構造を過渡的に形成することが知られ上記の過程によって得られたシリカゲルは、シリカに富むている。ガラスや高分子では物理冷却によるガラス転移が、骨格相と、溶媒に富む流動相からなる、湿潤ゲルである。ア

この過渡的な構造を凍結する手段となるが、シリカのゾル−ルコキシドの加水分解・重縮合反応の制御が容易な酸触媒条ゲル系においては「化学架橋による構造凍結」によって、過件では、湿潤ゲルに含まれるナノメートルサイズの細孔は非渡的な構造を凍結する。分離によって生じる相の体積分率が常に小さく、そのまま溶媒を蒸発除去して乾燥すると、モノ大きく異なる場合には、図３の A あるいは C のように、最リスゲルが破壊されて形態を失うばかりでなく、分離に必要初は共連続であった構造が、少量相が連続性を失って分散相なメソ孔も形成されない。湿潤ゲルを弱塩基性の水溶液に浸となった「海−島構造」に変わってゆく。両相の体積分率のして溶媒置換を行うことにより、微細なシリカゲル表面の溶差が小さい場合にのみ、共連続構造は繋がりを保ったまま、解・再析出過程によって、メソ孔の再構成が起こると考えらその周期長だけが大きくなる「粗大化」を起こし、粗大化のれ[7]、溶媒置換処理の後に蒸発乾燥を行うと、モノリスのどの段階でゾル−ゲル転移が起こるかによって、ゲルの構造形態を保ったままメソ孔を有するシリカゲルが得られる。

として凍結されるマクロ孔の大きさが異なるこ とになる

６００〜７００℃において数時間熱処理を行うことにより、残存有[6]。原則的には、ゾル−ゲル転移よりも早く相分離が始ま機物を燃焼除去すると共に、メソ孔と比表面積を安定させる

るほど、凍結されるのはより粗大化した構造になるので、大ことができ、比表面積３００〜３５０m２/g、中心メソ孔径１０ナノきいマクロ孔が得られる。相分離の開始とゾル−ゲル転移とメートル以上の、HPLC 分離媒体に好適なシリカモノリスをの相対的なタイミングを制御するためには、ゾル−ゲル反応得ることができる。

を始める際の出発組成や、反応温度、触媒濃度をうまく調節すると良い。これによって所望のマクロ孔径をもったシリカ２．モノリス型シリカゲルの表面修飾モノリスを作製することができる。

高性能カラムを調製するためには、充填剤の高性能化だけではなく、その粒子を最適に充填する必要がある。そのため、修飾官能基やカラムの形状によっては最適な充填条件を検討することが難しく、これが高性能カラムの調製の妨げの原因になる場合がある。
モノリス型シリカカラムの特徴の一つとして、担体が一体型として形成される点が挙げられる。担体そのものの調製における再現性は課題となるものの、粒子をカラムに充填する必要がないので、充填操作に依存したカラム性能の低下が起きにくく、担体のもつ高い性能を種々の修飾基においても発揮することが期待できる。
モノリス型シリカカラムの表面修飾としては、はじめにシリカロッドカラムに対して化学修飾基を導入した後にカラム作成を行う静的修飾か[8]、カラム化した後、あるいはキャピラリーやマイクロチップ中のモノリス型シリカカラムに対して反応液を送液しながら表面を修飾する動的修飾を選択することが可能である[9]。
静的表面処理は、シリカ粒子と同じように表面のシラノール基に対して、シランカップリング剤をバッチ処理によって修飾する方法が一般的であり、一体成型が可能なモノリスの特性を生かしたカラムを調製することが可能である。通常のHPLC カラムの作製以外にも、シリカロッドを調製した後、厚さ１mm 程度にカットし、各種化学修飾基を導入したディスク型のモノリスをミニスピンカラムに固定化した前処理製品や、シリカロッドを作製する際に、モノリス骨格内に活性炭を導入したモノリスを調製した後、更に表面をオクタデシル基などで表面処理した疎水性の高い前処理製品なども市販

図３されている（図４）。

スピノーダル分解後期段階に形成される絡み合い構造などの粗大化

動的修飾方法は、修飾時に必要な反応溶液も少量で実行す―８９―

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図４

図５

様々なシリカモノリス前処理製品

カチオン交換モード（a）と逆相モードにおけるポリペプチドのグラジエント分離（a）カラム：ポリアクリル酸コートモノリス型シリカカラム、（b）モノリス型シリカ C１８カラム

ることができるので、ユーザーが調製したリガンドやタンパ

ルを円柱状に作製した上で、側面に樹脂、もしくはガラスなク質を固定化し、高性能なアフィニティ担体やバイオリアクどのクラッドを形成し、両端を配管系と連結できるようにエターの担体としても有用である[10,11]。図５は、モノリス型

ンドフィッティングをつけて製造される。ステンレス管に高シリカ調製後、アンカーとなる Methacryl ester あるいは am-圧で充填される粒子とは異なり、機械的強度の比較的低い多ide 結合後、モノマーを共重合してポリマー固定化型とした孔質カラムの側面にクラッドを形成することは容易ではなカラムの分離能力を示している。このポリマー固定化法は、く、カラム化技術がモノリスカラムの性能を左右する。その逆相型、（ODM）、HILIC 型（Amide,

ため理想的な分離性能を求めるためにはカラム化技術の追求PAA）、イオン交換型が不可欠である。

（PAA, Sulfonate, Ammonium, Amine）など、広い範囲の固定相の調製に適用でき、しかも、保持を大きくできるという利

これまで開発されてきた樹脂タイプとガラスタイプのモノ点をもっている[12,13,14,15]。今後更に種々の固定相によるリスカラム作成法について紹介する。シリカモノリスが、溶機能化が行われるものと考えられる。

融シリカキャピラリー管中で、壁面への共有結合を伴って調製されると、直ちにカラムとしての使用が可能となるが、このタイプのキャピラリーカラムについては、この稿から除

３．カラム化技術

く。

ロッド型のモノリスカラムは、三次元ネットワーク状の骨格とその空隙が一体となった階層的多孔構造をもつシリカゲ―９０―

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することが可能である。
棒状に成型したシリカモノリス体の側面をガラスで被覆するためには、ガラスの軟化点程度の温度において適当な圧力を印加することにより、シリカモノリス体とガラスを融着させることが必要となる。このようにして形成されたガラス被覆シリカモノリス体とステンレスチューブの間をポリマー樹
図６

脂で充填し、カラムとすることができる（図７）[16]。ガラ

ポリマー樹脂タイプのカラム構造

スを用いたカラム化法では、ガラス被覆体の状態での静的表面修飾と、カラム化後の動的表面修飾を行うことができる。

３．
１ 樹脂タイプ
４．カラム性能の評価

モノリス型シリカゲルを第一ポリマー樹脂で被覆し、ステンレススチール管と第一ポリマー樹脂の間を第二ポリマー樹

HPLC カラムの評価は、カラム性能、すなわち、溶質バン脂で充填し、カラムとする（図６）[8]。ポリマー樹脂は、ドの拡がりに関する化学工学的な側面と、溶質に対する保持有機ポリマーが主体であり、無機シリカゲルであるモノリスと選択性に関する化学的な側面を含んでいる。ここで基本的体とは性質が異なることを考慮しておかなければならない。

なカラム性能の評価法と、モノリス型シリカカラム（樹脂タ例えば PEEK 樹脂などでは疎水性吸着が起こることがある。

イプ）、コアシェル粒子充填カラム、ならびに全多孔性粒子

また樹脂の耐圧、耐温度、耐薬品性が必要なので、ポリマー充填カラムの特性の差について簡単に紹介したい。

樹脂の選定には注意しなければならない。この手法の場合、
４．
１ HPLC における溶質バンド（ピーク）の拡がり

最高使用温度５０度、３０MPa 程度まで使用可能なカラムを得ることができ、粒子充填型カラムに比べて送液圧力の低いモ単一成分を狭いバンドとしてカラムに注入し溶出する場合

ノリス型シリカカラムでは十分な性能のカラムが製造可能でにおいても、その溶質の各分子がどのような経路をたどってある。またステンレススチール管を用いずに、モノリス型シカラム出口に到達するかに基づいて、ガウス分布型の溶出曲リカゲルの被覆と外装までを PEEK 樹脂で行ったモノリスカ線（クロマトグラム）が得られる。次の３要素がバンド拡がラム市販されており、最高使用温度５０度、耐圧２０MPa となっり（カラム軸方向の拡がり）に寄与すると考えることができている。

る。

樹脂を用いたカラム化法では、ポリマー樹脂被覆時に高温A多流路拡散

カラム内の各流線の曲がりくねりの差がもたらす、溶質の溶出時間の分散。

を必要としないために、カラム化前に行う静的表面修飾とカラム化後の動的表面修飾を行うことができる。

B

分子拡散

溶質分子が移動相液体中あるいは固定相上に存在するとき、時間の経過とともに分子拡散することにより生じる分散。

３．
２ ガラスタイプ
化学用ガラスはシリカゲルと同じケイ酸を主成分とするのC遅い物質移動（固定相、移動相）移動相中を流れにで、シリカゲルとの馴染みは良いが、両者の機械的強度は大よって移動する溶質に対して、充填剤（固定相）中に拡きく異なる。成形されたモノリス体の表面へガラスを一体化散した溶質が時間的に遅れることによるバンド拡がり、させることで、SiO２以外の物質に対する特異的吸着を抑制しおよび、移動相中、速度と長さの異なる流線の間を溶質た、強固なシリカモノリスを形成させることができる。さらが拡散によって移動する遅さがもたらすバンド拡がりに、ガラスで覆った後に化学処理を行うことで、モノリス体（分散）。とガラス内面が均一化され、高性能でポリマー被覆タイプに４．
２ バンド拡がりの評価比べて高圧力（６０MPa 以上）で使用可能な分離媒体を作製

ピークの対称性が良い場合、ピーク幅はガウス分布の標準偏差（σ）により記述されるが、バンド拡がりの定量的取り扱いは各要素の寄与の合計として分散（σ２）に基づいて行われ、理論段高（H: Height Equivalent to a Theoretical Plate）が、カラム長さ（L）あたりの分散 σ２ / L で定義される[17]。
４．
２．
１ 理論段数
理論段数 N は、注入からピークの溶出までの時間（L に対応：保持時間 tR）と、あるバンドの溶出に必要な時間（バ図７

ンド幅（ピーク基部）tW＝４σ、半値幅 tW１/２＝２．
３５４σ）から、ガラスタイプのカラム構造―９１―

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tR

2tR

1Rs=
1t0tW

1/2hh/2tW

図８クロマトグラムから得られるカラム性能評価データ

式１を用いて計算される（図８）。モノリス型シリカカラム
は、１５cm 長で約２７０００段を与え、３µm 粒子充填カラムより高い性能を示す。
２N＝（L２/ σ２）＝５．
５４（tR / tW１／２）
２＝１６（tR / tW）

（１）

図９

モノリスカラムについて得られる van Deemter Plot．

移動相：８０％ CH３CN，カラム：Monolith Silica C１８（A），溶質：芳香族炭化水素（ ■ naphthalene，△ triphenylene，◆ benz（a）pyrene）．Monolith Silica C１８（B）， ● naphthalene.
ついて、A 項の寄与とまとめて考慮することが提案されてい４．
２．
２ 理論段高理論段高 H はカラム長さあたりのバンド拡がり σ / L で表る[19]。式５において Ce, Cm, Cd, Csm は、それぞれ多流路拡わされ（式２）、１理論段あたりのカラム長と理解すること

散、移動相中での物質移動に対する抵抗、カラム軸方向の拡も可能である。小さな H 値が高性能に対応する。よい充填

散、充填剤粒子中での溶質の物質移動に対する抵抗の項の寄状態のカラムについて、最適線速度において H＝２dp（dp：与を示す係数である．

２粒子直径）程度が得られる。通常、クロマトグラム上の保持

H＝１ /［（１/ Ce dp）＋（Dm / Cm dp２ u）］

時間と ピ ー ク 幅 か ら N を 算 出 し、式２か ら H が 計算され+ Cd Dm / u + Csm dp２ u / Dm

（５）る。モノリス型シリカカラムについては、H＝５．
５µm が得られる。
H＝σ２ / L＝L / N

換算理論段高（h＝H / dp）、換算線速度（ν＝u・dp / Dm）を用いて表わされる式６の速度依存性が実験的に得られてい（２）る。この式を用いて、粒子径の異なる充填剤カラムの特性（例えば充填状態）を比較することができる。ν＝３−２０が４．
２．
３ van Deemter plot

効率的な分離が行われる範囲で、性能のよいカラムは最小値van Deemter 式（式３）は、H の移動相溶媒線速度（u）に対する依存性を記述する（図９）[18]。u は式４により、保h＝２程度を与える[20]。

持されない溶質の溶出時間（t０）に基づいて計算される。Hh＝A ν０．３３＋B / ν＋C ν（６）の u 依存性については、経験的に充填剤粒子径（dp）、溶質の拡散係数（Dm）との関連が理解され、４．
１に記したバンド

４．
２．
４ Kinetic plot

拡がりの機構と関連付けて理解することが可能である。粒子

４．
２．
１−４．
２．
３の評価法がカラム圧力に関する要素を含まなの充填状態は A 項で表される。低速において B 項（分子拡いのに対して、クロマトグラムから得られる t０ / N２を N に対散）支配、高速において C 項（物質移動）支配であり、大してプロットして得られる Kinetic plot は、圧力、分離時間、きな粒子は遅い物質移動（大きな C 項）および大きな A 項

理論段数を含む総合的カラム評価を可能とする（図１０a）により大きなバンド拡がりを与える。モノリス型シリカカラ[21]。このプロットは、カラム長によらず一定の線速度におムは、比較的大きな線速度（u＝２−４mm/s）において、最いて一定の性能（H）が得られると仮定し、ある圧力下、各小理論段高 H＝５．
５µm を示し、２-２．
５µm 粒子相当の性能線速度で送液可能な最長のカラムを用いて発現し得る理論段を示す。

数を基に計算する。図１０a に示すように、粒子径の異なる全

H＝A＋B / u＋C u（３）

多孔性粒子充填カラムは、t０ / N２について一定の最小値を与２え、このラインが全多孔性粒子充填カラムの性能限界を示（H＝A dp＋B Dm / u＋C dp u / Dm）
u＝L / t０す。

（４）

この限界より高い性能（小さな t０ / N２）は、より高い圧力の使用、あるいは、理論段数／圧力の関係において全多孔性C 項の中で移動相中の物質移動にかかわるバンド拡がりに―９２―

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図１０ Kinetic plot．
（a）全多孔性粒子充填カラム：４０MPa．８０％CH３CN，φ＝７００，η＝０．
０００４１Pa s，Dm＝２．
２２×１０−９ m２/s，Knox 式 h＝
１/３０．
６５ν ＋２/ ν＋０．
０８ν（b）コアシェル粒子（２．
６-２．
７µm）充填カラム，４０MPa，モノリス型シリカカラム：３０MPa.

粒子より有利な非多孔性粒子、表面多孔性（コアシェル）粒算法を示す[22]。（W０．１は１０％ピーク高におけるピーク幅、A,子充填カラム、あるいはモノリス型シリカカラムにより得ら

B はそれぞれ、１０％ピーク高におけるピーク前部および後部れる。図１０b が示すように、２．
６-２．
７µm のコアシェル粒子の幅である。
）B / A＝１．
０１−２．
７６に適用可能である。
２N＝４１．
７（tR / W０．１）/［１．
２５＋（B / A）］

は同等の圧力で２µm 全多孔性粒子より高い性能（同等の t０（８）で大きな N、あるいは同等の N に対して短い t０）を示す。モ
ノリス型シリカカラムは、高い透過率に基づいて高理論段数

４．
３ カラム外効果領域（N＞１０００００）において粒子充填型カラムより高い性能

カラム性能評価においては、インジェクター、配管、検出を示す[8]。

器など、カラム外の効果によるバンド拡がりを考慮する必要がある。小さな粒子を充填したカラムは、摩擦熱による温度上昇の効果（カラム内温度分布による分離性能の低下）を抑

４．
２．
５ ピーク対称性
一般的にピークの対称性は、ピークシンメトリー係数としえるために細いカラムとして使用されることが多いので、短て５％あるいは１０％ピーク高におけるピーク後部の幅（B）といカラムの評価においてはカラム外効果にとくに注意する必前部の幅（A）との比で表される（図１１）。厳密には二次中心要がある。潜在的に１５，０００理論段を発現できる２．
１mmID，モーメント（分散）の大きさにより記述される。USP symme-

５cm カラムを使用して、k＝１程度のピークについて得られtry 係数は、５％ピーク高において式７により計算される。

る理論段数は、細いチューブ、小さな検出器セルなどを使用

T＝（A＋B）/２A

してカラム外効果を最少とした装置（システムデッド体積＜（７）１０µL）においても８０００-９０００段にとどまる[23]。市販の装置

Foley-Dorsey 式（式８）は、この要素を含む理論段数の計で得られる理論段数は、一般的にこれよりはるかに小さい。
このほかに、検出器の応答速度、データ処理装置の取り込み速度なども、カラム外効果として性能に影響を与える。２．
１mmID，５cm 長カラムを高速で使用する場合、k＝１付近のピークについて高性能を得るためには、１００Hz（１０ms）以上の速い検出器応答およびデータ取り込みが望ましい。
４．
４ 送液圧力送液圧力と粒子径、溶媒粘度との間に式９の関係がある。
移動相の送液に必要な圧力は小さいことが好ましい。K 値（カラム透過率）は、式１０（F：Flow rate）により得られるが、ここで用いられる線速度 uF はカラム内に移動相溶媒の
図１１ ピークシンメトリー係数

みが存在すると仮定した線速度で、クロマトグラフィー的線―９３―

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速度 u と、uF＝u εT（εT：カラムの全空隙率）の関係がある。

[6]

送液圧力（∆P）は、粒子径分布の広さ、とくに微小粒子のFrancis, London and Philadelphia, 1985.

存在により大きく（透過率が小さく）なる。φ 値（Flow resis-[7]tance parameter）は通常５００-７００程度で、粒子径によらずカラ[8]能を意味する。モノリス型シリカカラムは透過率 K＝２．
５x１０ m を示し、５µm 粒子相当の圧力で２-２．
５µm 粒子相当

Chromatogr A. 2011, 1218, 1988−1994.の性能を示している（図２）。
∆P＝φη u L / dp

Miyazaki S., Takahashi M., Ohira M., Terashima H., Morisato K., Nakanishi K., Ikegami T., Miyabe K., Tanaka N. J−１
４ ２[9]（９）

K＝uF η L / ∆P＝（F/π r２）η L / ∆P

Nakanishi K., Shikata H., Ishizuka N., Koheiya N., Soga, N.
J. High Resol. Chromatogr. 2000, 23, 1, 106−110.

ム圧力に関する性能比較を可能とする。小さな φ 値が高性２Stauffer D. Introduction to Percolation Theory, Taylor &Ikegami T., Fujita H., Horie K., Hosoya K., Tanaka N. Anal
Bioanal Chem. 2006, 386, 578−585（１０）[10] Lubda D., Cabrera K., Nakanishi K., Lindner W. Anal
Bioanal Chem. 2003, 377, 892−901.

４．
５ 逆相クロマトグラフィー用カラムの保持特性の評価[11] Chen Z., Uchiyama K., Hobo T. J Chromatogr A. 2002, 942

カラムメーカーから添付されるカラム性能評価の結果以外(1−2):83−91.に、多くの要素がカラム特性に含まれる。１９７０年代からの逆[12] Ikegami T., Horie K., Saad N., Hosoya K., Fiehn O. Tanaka相クロマトグラフィー用カラムの開発を通じて、４００種類以N. Anal. Bioanal. Chem. 2008, 391, 2533?2542.

上の C１８（ODS）カラムが供給されてきている。多種類のカ[13] Ikegami T., Horie K., Jaafar J., Hosoya K., Tanaka N., J.

ラム、固定相の特性を示すために、固定相のキャラクタリ

Biochem. Biophys. Methods, 2007, 70, 31−37.

ゼーション法がいくつか提案されている。参考文献[24]は、[14] Ikegami T., Ichimaru J., Kajiwara W., Nagasawa N., Hosoya

１C１８固定相の疎水性、立体選択性、水素結合性、およびイK., Tanaka N. Anal. Sci., 2007, 23, 109−113.

オン交換特性などを比較検討するものである。文献[25]で[15] Ikegami T., Horie K., Saad N., Hosoya K., Fiehn O., Tanaka

は、２多数の溶質の保持に基づく多変量解析によりカラムのN., Anal. Bioanal. Chem., 2008, 391, 2533−2542.

キャラクタリゼーションを行っている。１あるいは２を用い[16] Morisato K., Miyazaki S., Ohira M., Furuno M., Nyudo M.,

たカラムキャラクタリゼーションの結果はデータベースとしTerashima H., Nakanishi K. J Chromatogr A. 2009, 1216,てインターネットに掲載され[26,27]、シラノール効果の小さ7384−7387

なカラム、保持時間の短いカラムなど、目的に適した分離特[17] Neue U. D. HPLC Column; Wiley−VCH: New York, 1997;

性をもつカラム、あるカラムと類似の分離特性をもつカラChapter 2.

ム、あるいは、大きく異なる選択性を示すと予想されるカラ[18] van Deemter J. J., Zuiderweg F. J., Klinkenberg A. Chem.

ムの選択などのために使用される。シラノール効果や金属不Eng. Sci. 1956, 5, 271−289.

純物の効果など二次的保持効果のない固定相や特徴のある保[19] Giddings J. C. Dynamics of Chromatography, Part 1, Princi-

持特性をもつ固定相の開発、あるいは、新しいカラムの開発

ples and Theory; Marcel Dekker: New York, 1965; Chapter

後も使用者のために過去に製造したカラムの供給を続けるカ2.

ラムメーカーの努力が多くの C１８カラムが存在する原因と[20] Bristow P. A., Knox J. H. Chromatographia 1977, 10, 279−

なっているが、使用者が各カラムの特徴と性能を理解し、カ289.

ラムの能力を最大限に利用することが望まれる。

[21] Desmet G., Clicq D., Gzil P. Anal. Chem. 2005, 77, 4058−

文献[22] Foley J.P., Dorsey J.G. Anal. Chem. 1983, 55, 730−737.

4070.
[1]

[23] Gritti F., Sanchez C. A., Farkas T., Guiochon G. J. Chroma-Flory, P. J. Principles of Polymer Chemistry, Cornell Univ.

togr. A 2010, 1217, 3000−3012.

Press, Ithaca, New York, 1971.
[2][3][24] Kimata K., Iwaguchi K., Onishi S., Jinno K., Eksteen R.,

de Gennes, P. G.; Scaling Concept in Polymer Physics, Cornell Univ. Press, Ithaca, New York, 1979.

Hosoya K., Araki M., Tanaka N. J. Chromatogr. Sci. 1989,

作花済夫、「ゾ ル−ゲ ル 法 の 科 学」
、ア グ ネ 承 風社、

27, 721−728.
[25] Snyder L. R., Dolan J. W., Car P. W. Anal. Chem. 2007, 79,1988.
[4]

神谷寛一、横尾俊信、表面、24 巻、131−142、1986.

[5]

Brinker C. J., Scherer G. W. Sol−gel Science, Academic[26] http://www.acdlabs.com/products/adh/chrom/chromproc/

Press, New York, 1990.

[27] http://www.usp.org/USPNF/columns.html

3255−3261.

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