JP5552851B2 - Chromatography column and its movable stopper - Google Patents
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Description
本発明は、液体クロマトグラフィー用のカラム(以下、クロマトカラムということがある。)に用いられる可動栓と、この可動栓を用いたクロマトカラムに関する。 The present invention relates to a movable stopper used in a column for liquid chromatography (hereinafter sometimes referred to as a chromatography column), and a chromatography column using the movable stopper.
液体クロマトグラフィーは、天然物や発酵生産物、遺伝子組み替え等による培養生産物、合成反応物中の目的物質を目的の純度、精製速度で分離精製する手段として広く用いられている。 Liquid chromatography is widely used as a means for separating and purifying target substances in natural products, fermentation products, cultured products by gene recombination and the like, and synthesis reaction products at a target purity and purification rate.
従来、液体クロマトグラフィー用カラムへの充填剤の充填は、第10図のような方法により行われている。 Conventionally, packing of a packing material into a column for liquid chromatography has been performed by a method as shown in FIG.
即ち、まず、第10図(a)に示す如く、可動栓1を備えたカラム2を用い、第10図(b)に示す如く、このカラム2に充填剤を溶媒に混合して調製したスラリー3を投入する。そして、第10図(c)に示す如くカラム上部に溶媒流出口を備え、充填剤の流出を防止する多孔板を有した上蓋4を取り付け、可動栓1を押し上げることにより、溶媒を上蓋4の溶媒流出口から押し出し、第10図(d)に示す如く、充填剤の充填層5を加圧形成する。即ち、この可動栓1の移動により、可動栓と反対の側から均一な充填層を積層させてゆき、充填終了後は、この可動栓1による充填層5の加圧を維持する。この充填装置はアクシャルコンプレッション型カラムとして広く知られている。
That is, first, as shown in FIG. 10 (a), a slurry prepared by mixing a
この可動栓とカラムの内周面との間には、密にシールして液体や充填剤が漏れないようにするためのシール構造が設けられている。 A seal structure is provided between the movable stopper and the inner peripheral surface of the column so that the liquid and the packing material are not leaked.
可動栓とカラム内周面との間のシール構造体には、従来、例えばOリングシールや、可動栓が所定位置まで移動した後圧縮空気を抜いてシールするもの(特許第4098342号)などがある。 Conventional seal structures between the movable stopper and the inner peripheral surface of the column include, for example, an O-ring seal and a seal that removes and seals compressed air after the movable stopper has moved to a predetermined position (Japanese Patent No. 4098342). is there.
上記のOリングシールは、Oリングシール部とカラム本体内壁面の間に空隙ができ、この空隙部分からの空気抜きが容易でないばかりでなく、充填剤や液だまりとなり、汚染や精製効率の低下の原因となる。 The O-ring seal has a gap between the O-ring seal part and the inner wall surface of the column body, and not only is it easy to vent air from the gap part, but it also becomes a filler and a liquid pool, resulting in contamination and a reduction in purification efficiency. Cause.
特許第4098342号のシール構造は、圧縮媒体で加圧してシール部を後退させて緩めておいて、可動栓をカラム内の所定位置に移動させ、その後、圧縮媒体による加圧を除き、バネの押す作用力によってシール材を押しあてて密閉するものである。この方式では、シールを緩めておいて可動栓を移動させる為、カラム内にあらかじめ充填剤を充填している場合、可動栓を充填層表面に接触させた時、スラリー状の充填剤がシール部とカラム内壁面に毛管現象によって入り込み、シール状態が悪化するだけでなく、できた隙間が液だまりとなり、汚染原因となり、クロマト分離精製効率を低下させる。また、バネの押圧力は、バネ反発力の劣化によって経過時間によって変化し、一定のシール精度を保ちにくい。さらに、充填剤スラリーがシール部とカラム内壁面との間に入り込むことを防止するために、シールを緩めない又はほとんど緩めないで可動栓を移動させる場合、シールの移動が容易でない他、シール材の摩耗が激しく、シール材寿命が短くなり、頻繁に取り換えることが必要になるが、取り換え時期の予測が容易でなく、また、取り換えにかかる時間、労力、シール材費用などのコストが必要になり経済的でない。 The seal structure of Japanese Patent No. 4098342 is pressurized with a compression medium, and the seal portion is retracted and loosened, the movable stopper is moved to a predetermined position in the column, and then the pressure of the spring is removed except for the pressure applied by the compression medium. The sealing material is pressed and sealed by the pressing force. In this method, in order to move the movable stopper after loosening the seal, when the packing is filled in the column in advance, when the movable stopper is brought into contact with the surface of the packed bed, the slurry-like filler is sealed. In addition to entering the inner wall surface of the column due to capillary action, the sealing state deteriorates, and the gap formed becomes a liquid pool, causing contamination and reducing chromatographic separation and purification efficiency. Further, the pressing force of the spring varies with the elapsed time due to deterioration of the spring repulsive force, and it is difficult to maintain a certain sealing accuracy. Furthermore, in order to prevent the filler slurry from entering between the seal part and the inner wall surface of the column, when the movable stopper is moved with little or no loosening of the seal, it is not easy to move the seal. However, it is difficult to predict the replacement time, and the replacement time, labor, and cost of the sealing material are required. Not economical.
本発明は、上記従来の問題点を解決し、液体クロマトグラフィーの操作性、信頼性、経済性、分離精製効率を向上させることができる可動栓と、この可動栓を備えたクロマトカラムを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and provides a movable stopper capable of improving the operability, reliability, economy and separation / purification efficiency of liquid chromatography, and a chromatography column equipped with this movable stopper. For the purpose.
本発明(請求項1)の可動栓は、液体クロマトグラフィーのカラム内に配置される可動栓において、先端部が充填剤に対面し、可動栓の軸心部をカラムの軸心線方向に延在する可動栓コアと、該可動栓コアの先端側の外周に外嵌した環状のスクレーパと、該可動栓コアの基端側が内嵌した凹所を有するベースと、該スクレーパとベースとの間において該可動栓コアの外周を取り巻いている、積層状に配置された複数枚のパッキンと、該可動栓コアをベースの該凹所に押し込む方向に引き付けるための引付手段とを備えてなり、可動栓コアの先端側の外周部にフランジ部が設けられ、前記スクレーパは該フランジ部に係合しており、前記パッキンは、V字の突部が該基端側となるVパッキンであるか、又は内周側が該基端側となるテーパパッキンであることを特徴とするものである。 The movable stopper of the present invention (Claim 1) is a movable stopper disposed in a liquid chromatography column, the tip of the movable stopper faces the packing material, and the axial center of the movable stopper extends in the axial direction of the column. A movable stopper core, an annular scraper externally fitted to the outer periphery of the distal end side of the movable stopper core, a base having a recess in which a proximal end side of the movable stopper core is internally fitted, and between the scraper and the base A plurality of packings arranged around the outer periphery of the movable plug core, and a pulling means for pulling the movable plug core into the recess of the base. A flange portion is provided on the outer peripheral portion on the distal end side of the movable plug core, the scraper is engaged with the flange portion, and the packing is a V packing in which a V-shaped protrusion is the proximal end side. Tapered packing with the inner peripheral side being the base end side It is characterized in that it.
請求項2の可動栓は、請求項1において、該フランジ部は、可動栓コアの先端側ほど拡径した形状となるテーパ面を有しており、該スクレーパの内周面は、該可動栓コアのテーパ面に重なるテーパ面を有していることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a movable plug according to the first aspect, wherein the flange portion has a tapered surface having a diameter enlarged toward the distal end side of the movable plug core, and the inner peripheral surface of the scraper is formed of the movable plug. It has a taper surface that overlaps the taper surface of the core.
請求項3の可動栓は、請求項1又は2において、前記可動栓コアの最先端部の外周面を前記スクレーパが囲んでいることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided the movable stopper according to the first or second aspect, wherein the scraper surrounds the outer peripheral surface of the most distal end portion of the movable stopper core.
請求項4の可動栓は、請求項1ないし3のいずれか1項において、前記引付手段は、前記ベースを貫通して前記可動栓コアに螺着されたボルトであることを特徴とするものである。 A movable plug according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that, in any one of the first to third aspects, the attracting means is a bolt that penetrates the base and is screwed to the movable plug core. It is.
請求項5の可動栓は、請求項1ないし3のいずれか1項において、前記引付手段は、ベースの前記凹所の内周面に設けられた雌螺子と、前記スクレーパの基端部の外周面に設けられ、該雌螺子に螺合した雄螺子であることを特徴とするものである。 The movable stopper according to a fifth aspect of the present invention is the movable stopper according to any one of the first to third aspects, wherein the attraction means includes a female screw provided on an inner peripheral surface of the recess of the base and a base end portion of the scraper. It is a male screw provided on the outer peripheral surface and screwed into the female screw.
本発明の液体クロマトグラフィーのカラムは、請求項1ないし5のいずれか1項に記載の可動栓が内部に配置されたものである。
Column of the onset Ming liquid chromatography is one in which movable plug according to any one of
本発明の可動栓及びこの可動栓を備えたクロマトカラムにおいては、可動栓のコアをベースに引き付けることにより、パッキンが拡径方向に膨らむ。このパッキンがカラム内周面に接触することにより可動栓とカラム内周面との間のシールが行われる。本発明では、このシールの安定性が高く、クロマトの分離精製効率が高く、信頼性にも優れる。スクレーパは、カラム内の微粒子や微粒子スラリーが可動栓の外周面とカラム内周面との間に入り込むことを阻止する。 In the movable stopper of the present invention and the chromatographic column equipped with this movable stopper, the packing expands in the diameter-expanding direction by attracting the core of the movable stopper to the base. When the packing comes into contact with the inner peripheral surface of the column, the seal between the movable stopper and the inner peripheral surface of the column is performed. In the present invention, this seal has high stability, high chromatographic separation and purification efficiency, and excellent reliability. The scraper prevents fine particles and fine particle slurry in the column from entering between the outer peripheral surface of the movable stopper and the inner peripheral surface of the column.
請求項2の可動栓にあっては、可動栓コアの先端側ほどスクレーパが薄くなっているため、スクレーパ先端部に液溜まりができにくくなる。また、基端側ほどスクレーパが厚くなっているため、可動栓コアがベースに引き付けられた際に、スクレーパ基端部が確実にパッキンを狭圧することとなる。 In the movable stopper according to the second aspect, since the scraper is thinner toward the distal end side of the movable stopper core, it becomes difficult to collect liquid at the distal end portion of the scraper. Further, since the scraper is thicker toward the base end side, when the movable plug core is attracted to the base, the scraper base end portion surely narrows the packing.
請求項3の可動栓にあっては、可動栓コアの最先端部の外周面をスクレーパが囲んでいるので、可動栓コアの外周面がカラム内周面に直に当ることがない。従って、可動栓コアを金属など高硬度材料で構成しても、カラム内周面が可動栓コアと接触して傷つくことがない。 In the movable stopper according to claim 3, since the scraper surrounds the outer peripheral surface of the distal end portion of the movable stopper core, the outer peripheral surface of the movable stopper core does not directly contact the inner peripheral surface of the column. Therefore, even if the movable stopper core is made of a hard material such as metal, the inner peripheral surface of the column does not come into contact with the movable stopper core and is not damaged.
可動栓コアをベース側に引き付ける手段は、ボルトであってもよく、可動栓コアとベースとの螺着であってもよい。 The means for pulling the movable plug core toward the base may be a bolt, or may be screwed between the movable plug core and the base.
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
第1図(a)は第1の実施の形態に係る可動栓の軸心線方向の断面図、同(b)はこの可動栓の先端部に多孔質板を装着した状態の断面図、同(c)は同(a)のC部の拡大図である。 FIG. 1 (a) is a sectional view in the axial center direction of the movable stopper according to the first embodiment, and FIG. 1 (b) is a sectional view of a state in which a porous plate is attached to the tip of the movable stopper. (C) is the enlarged view of the C section of the same (a).
この可動栓10は、可動栓コア20、スクレーパ30、ベース40、Vパッキン50等を備えている。この可動栓10は、先端側(図の上端側)がカラム内の充填剤に接するように配置される。可動栓コア20は、可動栓10の先端から軸心線方向に延在する略々円柱状体よりなる。この可動栓コア20の中間から基端側(図の下端側)にかけては、等径の円柱部21(第1図(c))である。この円柱部21よりも上側はフランジ部22である。
The movable stopper 10 includes a
このフランジ部22の下面は、上方ほど拡径するテーパ面22aとなっている。フランジ部22には、該テーパ面22aに引き続いて、先端側に円筒状外周面22bが設けられている。可動栓コア20の上端面には浅い円形の凹所23が設けられ、この凹所23の側周面の上部側には拡径段部24が形成されている。この段部24に係合することにより、多孔質板25が該可動栓コア20の先端面に装着され、多孔質板25と凹所23底面との間に、液の分配供給又は収集排出用の空室が形成される。
The lower surface of the
凹所23の底面の中心部から可動栓コア20の底面の中心部にまで貫通するように液の供給又は排出用の連通孔26が設けられている。
A
可動栓コア20の底面には、後述のボルト60が螺合する雌螺子穴27が可動栓10の軸心線と平行方向に設けられている。
A
スクレーパ30は、このフランジ部22の外周に嵌合した環状部材である。スクレーパ30の外周面は等径の円筒面よりなる。スクレーパ30の内周面は、前記テーパ面22aと重なるテーパ面31と、このテーパ面31の上端に連なる円筒面32とからなる。この円筒面32に対しフランジ部22の円筒状外周面22bが係合する。スクレーパ30の底面は、可動栓10の軸心線に対し垂直となっている。
The
ベース40は、略円柱形状のものであるが、上面中央には可動栓コア20の下部が内嵌する凹部41が設けられている。この凹部41の底面からベース40の底面にまで環通する液流通孔42が設けられている。この実施の形態では、ベース40にボルト60の挿通孔43が設けられている。
Although the
Vパッキン50は、スクレーパ30とベース40との間において可動栓コア20を周回するように設けられている。なお、複数枚のVパッキン50が積層状に配置されている。Vパッキン50の積層体とスクレーパ30との間、及び該積層体とベース40との間にそれぞれパッキンアダプタ51,52が介在されている。
The V packing 50 is provided so as to go around the
ボルト60は、挿通孔43を通って雌螺子穴27にねじ込まれている。ボルト60の頭部がベース40の底面に当接した後、さらにボルト60を回転させることにより、可動栓コア20がベース40側に引き付けられ、Vパッキン50がスクレーパ30とベース40との間で挟圧されて拡径方向に膨出する。このVパッキン50がクロマトグラフィー用カラムの内周面に当接することにより、可動栓10とカラムの内周面とのシールが行われる。
The
この可動栓10にあっては、カラム挿入前のスクレーパ30の外径をカラムの内径と等しいか、それよりもごく僅か大きいものとし、スクレーパ30の外周面をカラムの内周面に押し付けるようにするのが好ましい。具体的にはカラムの内径をd1とし、スクレーパ30の外径(直径)をd2とした場合、d2−d1が0よりも大きく且つd1の3%以下特に2%以下とりわけ1%以下であることが好ましい。スクレーパ30の材料としては、フッ素化樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレンや、部分フッ素化樹脂、例えば、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニルやフッ素化樹脂共重合体、例えば、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体、エチレン−四フッ素化エチレン共重合体などが好ましい。これらの他、フッ素化樹脂、部分フッ素化樹脂、フッ素化樹脂共重合体で被覆したゴムや、フッ素ゴム、EPDMなども適用できる。
In this movable stopper 10, the outer diameter of the
上記のスクレーパ30及びフランジ部22のテーパ面31,22aのテーパ角θ(第1図(c)参照)は5°以上90°未満特に15〜60°程度であることが好ましい。可動栓コア20の円筒状外周面22b及びスクレーパ30の円筒面32の高さhはカラムの内径d1の1/400以上特に1/250以上であることが好ましい。また、hは20mm以下、特に10mm以下であることが好ましい。スクレーパ30の円筒面32部分の肉厚tはd2の1/15以下、特に1/20以下が好ましい。
The taper angle θ (see FIG. 1 (c)) of the tapered surfaces 31 and 22a of the
可動栓コア20の材料は、ステンレス、チタン、ハステロイなどの耐食性金属が好ましいが、フッ素樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、アクリル、メチルペンテンなどの合成樹脂であってもよい。
The material of the
パッキン50の積層枚数は2枚以上、特に4〜8枚程度が好適である。パッキンの材料としては、フッ素樹脂、フッ素ゴム、EPDM、フッ素樹脂被覆合成ゴムなどが好適であるが、これに限定されない。
The number of the stacked
ベース40の好ましい材料としては、可動栓コア20と同様のものが例示されるが、これに限定されない。ベース40の外径はカラムの内径d1よりも小さいことが好ましく、またパッキンアダプタ52の内径と外径の中間値以上であることが好ましい。
A preferable material of the
この実施の形態では、可動栓コア20のフランジ部22の円筒状外周面22bの外周をスクレーパ30の円筒面32が取り巻いており、可動栓コア20がカラム内周面に直当りしない。このため、カラム内周面の傷付きが防止される。また、スクレーパ30の外周面がカラム内周面に密着することにより、スクレーパ30とカラム内周面との間に充填剤や液が侵入せず、液溜りも生じない。この結果、精製分離効率が向上する。
In this embodiment, the
この可動栓10が内挿されたクロマトカラムにあっては、液が孔42,26及び多孔板25を通ってカラム内に導入又はカラムから流出する。カラム内の充填剤が可動栓10とカラム内周面との間に入り込まないので、クロマト分離精製効率が高い。
In the chromatographic column in which the movable stopper 10 is inserted, the liquid is introduced into or out of the column through the
この可動栓10にあっては、ボルト60を外してベース40と可動栓コア20とを分離することにより、Vパッキン50を容易に交換することができる。
In this movable stopper 10, the V packing 50 can be easily replaced by removing the
第2図〜第8図を参照して第2〜第8の実施の形態に係る可動栓について説明する。 The movable stopper according to the second to eighth embodiments will be described with reference to FIGS.
第2図の可動栓11は、可動栓コア20の代わりに、下部外周面に雄螺子28が刻接された可動栓コア20Aを用い、ベース40の代わりに、凹部41の内周面に雌螺子44が刻接されたベース40Aを用い、該雄螺子28と雌螺子44とを螺合させることにより、可動栓コア20Aをベース40A側に引き付けるよう構成したものである。
The
ボルト60、ボルト挿通孔43、及び雌螺子穴27は設けられていない。第2図のその他の構成は第1図と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
The
第3図の可動栓12では、スクレーパ30の代わりに、テーパ面31の下端に引き続いて円筒状内周面33が設けられたスクレーパ30Aを用いている。その他の構成は第1図と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
In the
第4図の可動栓13は、第2図の可動栓11においてスクレーパ30の代わりに第3図のものと同様のスクレーパ30Aを用いたものである。その他の構成は第2図と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
The
第5図の可動栓14は、Vパッキン50の代わりにテーパパッキン70を複数枚積層したものである。テーパパッキン70は、上下両面がテーパ面となったパッキンであり、その材料としてはVパッキン50と同様のものが用いられる。また、このテーパパッキン積層体の上下にパッキンアダプタ71,72が配置されている。その他の構成は第1図と同様であり、同一符号は同一部分を示している。
The
第6図、第7図及び第8図の可動栓15,16,17は、それぞれ、第2図、第3図及び第4図の可動栓11,12,13においてテーパパッキン70及びパッキンアダプタ71,72を用いたものであり、その他の構成は第2図、第3図及び第4図と同様であり、同一符号は同一部分を示している。これらの第2図〜第8図の可動栓11〜17によっても可動栓10と同様の効果が得られる。
The movable plugs 15, 16, and 17 shown in FIGS. 6, 7, and 8 are the taper packing 70 and packing
第9図の可動栓18は、第3図の可動栓13において、ボルト60に皿バネ53を複数枚装着したものである。皿バネ53は、皿の凸部と凸部、または凹部と凹部が向き合うように重ねることにより、ボルト60の接続に弾力性が生じる。それにより、Vパッキン50やスクレーパ30に外力が生じたとき、Vパッキン50だけでなく、皿バネ53が収縮したり、伸びたりして、ボルト60の締めつけの程度が調節されて、Vパッキン50とカラム内壁面との間に漏れが生じることなく、かつ、Vパッキン50やスクレーパ30の劣化を軽減できる。第9図では、8枚の皿バネ53が設置されているが、枚数に制限はなく、2〜12枚とするのが好ましい。皿バネ53はボルト60により可動栓コア20をベース40に引き付ける態様であれば適用可能であり、第1図、第3図、第7図の態様においても適用できる。
A
第1図〜第9図において、スクレーパ30、30Aとパッキンアダプタ51、71は一体に成形されていてもよい。そうすることにより、スクレーパ30,30Aとパッキンアダプタ51,71との間に液だまりができることがなく好ましい。
1 to 9, the
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。 The above-described embodiment is an example of the present invention, and the present invention may be configured other than illustrated.
10〜17 可動栓
20,20A 可動栓コア
30,30A スクレーパ
40,40A ベース
50,70 パッキン
60 ボルト
10-17
Claims (9)
先端部が充填剤に対面し、可動栓の軸心部をカラムの軸心線方向に延在する可動栓コアと、
該可動栓コアの先端側の外周に外嵌した環状のスクレーパと、
該可動栓コアの基端側が内嵌した凹所を有するベースと、
該スクレーパとベースとの間において該可動栓コアの外周を取り巻いている、積層状に配置された複数枚のパッキンと、
該可動栓コアをベースの該凹所に押し込む方向に引き付けるための引付手段と
を備えてなり、
可動栓コアの先端側の外周部にフランジ部が設けられ、前記スクレーパは該フランジ部に係合しており、
前記パッキンは、V字の突部が該基端側となるVパッキンであるか、又は内周側が該基端側となるテーパパッキンであることを特徴とする可動栓。 In a movable stopper placed in a liquid chromatography column,
A movable plug core with the tip facing the packing material and extending the axial center of the movable plug in the axial direction of the column;
An annular scraper fitted around the outer periphery of the distal end side of the movable plug core;
A base having a recess in which the proximal end side of the movable plug core is fitted,
A plurality of packings arranged in a stack , surrounding the outer periphery of the movable plug core between the scraper and the base;
A pulling means for pulling the movable plug core in a direction of pushing into the recess of the base;
A flange portion is provided on the outer peripheral portion on the distal end side of the movable plug core, and the scraper is engaged with the flange portion ,
The movable plug , wherein the packing is a V-packing having a V-shaped projecting portion on the base end side, or a taper packing having an inner peripheral side on the base end side .
該スクレーパの内周面は、該可動栓コアのテーパ面に重なるテーパ面を有していることを特徴とする可動栓。 In claim 1, the flange portion has a tapered surface having a shape with a diameter expanded toward the distal end side of the movable plug core.
The movable stopper characterized in that the inner peripheral surface of the scraper has a tapered surface overlapping the tapered surface of the movable stopper core.
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