79●高速GPC装置HLC−8320GPCの開発
バイオサイエンス事業部 技術部

佐藤杉本
宮内
作馬
福谷
高橋後藤
柚木古川達
忠則
宏敏
彰俊二
実浩二
健一
瞳

対して、個別に部品交換を実施してユーザ要求に対応１．はじめにしている。そこで、接液部材や脱気部の接ガス部材のGPC（ゲル浸透クロマトグラフィー）システムは見直しを行い、標準仕様で使用可能な溶媒を大幅に拡

高分子試料の分子量及び分子量分布の測定手段として大した。具体的には、バルブ部のゴムパッキンの廃止使用され、バイオサイエンス事業部における液体クロや、デガッサチャンバ材質の耐ハロゲン性の向上、真マトグラフ事業の中心的な製品である。同システムは、空圧力センサの材質変更、サンプラシリンジ部の構造

1972年に世界初の高速GPC装置HLC−801を発売開始変更などが挙げられる。

以来、広く利用され、国内ではトップシェアを維持している。特に近年は高速･高分離が可能なセミミクロ［2］性能

カラム化を進め、現行機種であるHLC−8220GPCはそGPCでは一般的に示差屈折計（以下RIと略す）検出のカラム性能を十分に発揮できる装置として1999年に器が用いられ、本装置でも標準搭載している。RIでは販売開始し、年間100台以上の販売実績を挙げている。

溶質成分の変化に伴う屈折率変化を検出しているが、しかし、対象ポリマーの多様化に伴い使用される溶媒

屈折率は溶媒の温度、密度（送液圧力）、添加剤・混の種類も増加し、特殊溶媒に対して接液材質面での個合溶媒など溶離液の組成変化などでも変化する。よっ別対応が必要であったり、性能の向上が求められたりて、安定したRIベースラインを得るためには、試料のといった要求があがっている。また、国内市場だけで溶出成分以外のこれらの変化を如何に低減するかが問は今後の大幅な販売台数の増加は見込めないが、欧米題となる。このうち、温度に関しては、ポンプ部以降のGPC市場では高性能専用機があまり普及しておらの配管をすべて温調し、かつ温調部の流入側に予熱コず、カラムと一体のシステムとして市場拡大の可能性イルを配置することで、溶媒の温度を安定化させた。

がある。

送液圧力の変化については、RI検出器出口側を装置内そこで、特殊溶媒への対応、ベースライン安定性なで圧力開放し、背圧の変化が発生しにくい構造とした。

ど基本性能の向上、海外各種規格に対応した設計、と次に、溶離液組成変化については、カラムの微小な温いうコンセプトに基づきHLC−8320GPCを開発･商品度変化に起因しているということを実験で確認してい化した。本報告では、その主な仕様、基本性能、及びたため、新機構として二重温調方式を採用し、制御に応用例を報告する。

はカスケード制御を導入した。カラム部の温調性能向２．装置の外観、仕様
装置の外観を図１に、主な仕様を表１に示す。

３．設計のポイント［1］特殊溶媒への対応
現行機種では、主に塩素系溶媒やフッ素系の溶媒に（ 79 ）

図１

装置外観

80

TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.51（2007）

表１デガッサポンプ

ポンプオーブン

オートサンプラ

カラムオーブン

検出器

操作部
紫外吸光検出器（オプション）オプション

HLC−8320GPCの主な仕様

方式
容量方式
流量正確さ
流量精密さ
方式
温調範囲
温度設定正確さ
温度制御精密さ方式
注入範囲
点数
サンプルカップ
再現性
方式
温調範囲
温度設定正確さ
温度制御精密さ方式
セル容量
ノイズレベル
ドリフト
操作キー
設置
方式
光源
波長範囲
ノイズレベル
フローセル
マニュアル注入バルブ
カラムスイッティングバルブ

サイズ

真空デガス（間欠運転）
20 or 40mL
パラレル送液（クイックリターン）±2％または±5uLの大きい方±0.2％または±1uLの大きい方
温風循環方式
室温＋10℃〜50℃
±0.5℃
±0.1℃
可変注入
シリンジ計量：1〜1500uL
100点
標準：2ml程度のバイアル数種（セプタム対応）
0.5％以内（10uL以上注入時）
温風循環方式（二重温調）
室温＋10℃〜60℃±0.5℃±0.02℃
デュアルフロー
2.5uL
2.0×10−9 RIU（レスポンス：3s、THF、封入）
1.0×10−7 RIU／1h（THF、1.0ml／min送液時）全ての操作は本体のキーで操作可能
内蔵
ダブルビーム、シングルフローセル方式
重水素ランプ
195〜350nm
2.5×10−5 ABU以下
2uL
なし
8方2位置 切り替えバルブ（電動）680（W）×500（D）×550（H）

上は組成のみならず、温度や圧力を安定させることに用溶媒を低減するという環境への配慮からコンセプトも効果が高い。

を得ている。現行機種からの改良点としては、デガッサチャンバ容量を選択可能とすることでセミミクロカ［3］各種規格への対応

ラム使用時の使用溶媒を低減したこと、セプタムタイ

本装置は欧米を中心とした海外販売を考慮して開発

プのサンプルカップを使用可能として蒸発するガスをしたため、UL、CEマーキング（低電圧指令、EMC指抑えたこと等が環境面への配慮として挙げられる。ま令）に適合した設計としている。また、RoHSに関した、新機能として自動溶媒交換機能を追加したことでて分析用機器は適用除外品となっているが、将来的に呼び水操作を自動化し、ユーザが溶媒に触れる機会を適用される可能性を考慮し、規制材料を使用せずに設大幅に減少させた。

計を行った。WEEE指令に対しても、対象部品をリストアップし、ドキュメントの用意を行っている。
また、海外だけではなく日本でも製薬メーカを中心にFDA 21 CFR Part 11やGLPへの対応が必要となって４．評価結果［1］カラムオーブンの温調性能

おり、ソフトウェアを中心に対応を実施した。

カラムオーブンを40℃設定で温調し、現行機と温調性能を比較した結果を図２に示す。現行機では通常の［4］環境や安全への配慮空気循環方式を用いており、ヒータ熱源のON／OFFがGPCシステムでは、溶離液に有機溶媒を用いる場直接カラム部に伝わるため、温調精密さは0.05℃程度合が多く、当然ながら環境や安全への配慮は十分にすが限界だったのに対し、新方式では0.01℃以下に向上る必要がある。当社の推し進めるセミミクロ化も、使している。これは、カラムを配置する内箱内には特定（ 80 ）東ソー研究・技術報告 第51巻（2007）

室温25℃

81

た結果を図３に示す。溶媒として使用したクロロホル

室温30℃

ムには、安定剤として1％のエタノールが含まれている。それぞれの屈折率nD20が1.45、1.36であり差が大オーブン上部

きいため、カラムの微小な温度変化でも安定剤の濃度現行機変化が発生し、ベースライン変動につながりやすい。

オーブン下部
2.5℃

環境温度を5℃変化させた場合のベースライン変動は新装置 オーブン上部
オーブン下部

既存装置の1／5以下に抑えられる。
［3］再 現 性

図２

ビ ニ ル 系 ポ リ マ ー の 測 定 を 日 内 （ n ＝ 1 0 ）／日 差

カラムオーブン温調性能の確認（n＝5）で行い、結果を表２に示した。日内／日差再の熱源がなく、内箱周囲から伝熱された熱を緩やかな現性とも良好な結果が得られた。分子量値の良好な再風で循環しており、温度変動が抑えられているためで現性を得るためには、前述したRIベースライン安定性ある。同じ理由で、温度分布の大きさも0.6℃からとともに送液の安定性が重要となる。本装置では、現0.05℃に改善されていることを確認した。また、環境

行機種と同様にポンプ部を温調したうえで、ポンプ部温度を5℃変化させた場合、現行機ではカラム付近のに供給される液温を一定にするための予熱コイルの追温度が0.5℃変化しているのに対し、新方式では0.05℃加、個体差の出にくいチェック弁の構造変更、圧力補に改善されている。現行方式でも測定点は常に設定温正制御方法の見直しなどの効果が出ている。

度になるよう温調制御を行っている。しかし、オーブン内の温度分布が大きいため、環境温度が変化した場

表２

日内／日差再現性

合にカラムが配置される部分の実温の変化が大きかっ
Mn
Mw
CV％
平均値
CV％
平均値
0.19730123
１日目 13948（n＝10） 1.122
0.18530124
1.142
２日目
13622
0.131
30241
0.773
３日目
13836
0.151
30233
0.821
４日目
13969
0.150
30260
1.372
５日目
14191
0.222
30196
日差
13913（n＝5） 1.492
Mn：数平均分子量Mw ：重量平均分子量
カラム：TSKgel SuperMultiporeHZ−M（φ4.6mmI.D×15cm×2）
溶離液：THF
流速 ：0.35mL／min
注入量：10uL
試料 ：Vinyl chloride／vinyl acetate／vinyl alcohol
terpolymer

た。それに対して、新方式ではカスケード制御を導入し、カラム付近の温度が設定温度になるよう制御を行うため、環境温度が変化した場合の影響が低減されている。
［2］RIベースラインの安定性
本装置のベースライン安定性を、現行機種と比較し

［mV］
2.000

1.000
HLC−8220GPC［4］装置間差0.000本装置の販売開始にあたり、装置のみだけではなく、HLC−8320GPC

直線性の高いSuperMultiporeカラムと、調製誤差の出にくい標準試料キットPStQuickを組み合わせること−1.000で、ユーザに対してより安定した分子量測定結果を提−2.000供することも重要であると考えている。そこで、装置
220.000

240.000［分］260.000

溶離液 ：クロロホルム
カラム ：SuperHZM−M（φ4.6×15cm）
流速：0.35mL／min
温度：40℃
環境温度：5℃／10min

4台でビニル系ポリマーの測定を行ったところ、表３に示した通りMｗ値で装置間のばらつきとしてCV0.4％程度が得られた。
［5］応 用 例

図３

RIベースライン安定性

応用例として、エピコート及びセルロースの測定例（ 81 ）

82

TOSOH Research ＆ Technology Review Vol.51（2007）

表３装置間差５．ま と め

MwMn
装置A13802（n＝10） 29770
29821
B1374729814
C1364130041
13632
D0.4080.605
CV％
Mn：数平均分子量Mw ：重量平均分子量
カラム：TSKgel SuperMultiporeHZ−M（φ4.6mmI.D×15cm×2）
溶離液：THF
流速 ：0.35mL／min
注入量：10uL
試料 ：Vinyl chloride／vinyl acetate／vinyl alcohol
terpolymer

0510

2007年9月発売のHLC−8320GPCは、優れた安定性と再現性が得られるGPCシステムである。同時に販売するカラムや標準試料キットと併せて、国内ユーザの新しいニーズに応えるとともに、海外市場進出へのフラッグシップとなることが期待される。

15カラム：TSKgel SuperMultiporeHZ−M（4.6mmI.D×15cm×2）
溶離液：THF
流 速：0.35mL／min
注入量：10uL
試 料：E1004（エピコート）

図４0

測定例１51015カラム：TSKgel SuperHZM−M（6.0mmI.D×15cm×2）
流 量：0.6mL／min
溶離液：クロロホルム
注入量：10uL
試 料：Cellulose triacetate

図５

測定例２を図４、図５に示す。他にも、これまでの実績から使用例の多い溶媒やカラム系で測定を行い、GPCシステムとしての適性を確認した。

（ 82 ）