JPS5970963A - Method of filling narrow diameter particle column and column - Google Patents
Method of filling narrow diameter particle column and columnInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、クロマトグラフィのカラムを充填するだめの
方法及びその結果物に関する。特に、液体クロマトグラ
フィ（ＬＣ）又はガスクロマトグラフィ（ＧＣ）に使用
する狭径のカラムを微粒子で充填するための方法及びそ
の結果物に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method of packing a chromatography column and its resultant. In particular, it relates to a method and the resultant product for packing narrow diameter columns used in liquid chromatography (LC) or gas chromatography (GC) with fine particles.
高性能液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）における高効
率の溶媒利用のために、そしてガスクロマトグラフィ（
ＧＣ）における高いカラム効率のために、クロマトグラ
フィの傾向は高圧で小径のカラムへと移ってきた。さら
に、より大きな分離能力を得る望みも長いカラムの使用
によって実現ｕＪ能になった。これらの発展の結果とし
て、ＬＣにおいで示針の移動溶媒を用いて又はＧＣにお
いて最短の分析時間で、複雑な混合物を効率的に分離す
ることができる。これらの発展についての議論が、Ｆ、
Ｊ、Ｙａｎｇの「溶融シリカ狭径微粒子充填カラムの高
性能液体り０７トグラフイＪ （Ｆｕｓｅｄ−８ｉｌｉ
ｃａＮａｒｒｏｗ−Ｂｏｒｅ Ｍｌｃｒｏｐａｒｔｌｃ
ｌｅ−Ｐａｃｋｅｄ−Ｃｏｌｕｍｎ Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒ
ｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｉｑｕｌｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇ
ｒａｐｈｙ、 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｈｒｏｍａｔｏ
ｇｒａｐｈｙ 、 ２３６巻、２６５頁（１９８２年
））においてなされている。これらの発展の結果として
、新しいクロマトグラフィ装置及びより強力なりロマト
グラフイ技術がもたらされた。For highly efficient solvent utilization in high performance liquid chromatography (HPLC) and gas chromatography (
Due to high column efficiencies in GC), the chromatographic trend has shifted towards high pressure and small diameter columns. Furthermore, the desire to obtain greater separation power has also been realized through the use of longer columns. As a result of these developments, complex mixtures can be efficiently separated using moving solvent indicators in LC or with minimal analysis times in GC. A discussion of these developments can be found in F.
J. Yang, “High performance liquid lithography of fused silica narrow particle packed column 07
caNarrow-Bore Mlcropartlc
le-Packed-Column High-Per
formation Liquld Chromatog
raphy, Journal of Chromato
graphy, vol. 236, p. 265 (1982)). These developments have resulted in new chromatographic equipment and more powerful chromatographic techniques.
ＧＣにおいては狭径開放管状カラム（米国特許第４，２
９３，４１５号参照）を用いて最高の分離及び分析速度
が得られた一方、ＬＣにおいては主として狭径の微粒子
充填カラムを用いて最高の分離が得られた。このＬＣに
おける好結果は、長く狭径のカラムに小さな粒子（例え
ば、１０μｍ以下）を効率的に充填できるという事実に
よるものである。In GC, narrow diameter open tubular columns (U.S. Pat. No. 4,2
93,415), while in LC the best separations were obtained primarily using narrow diameter, particulate packed columns. This success in LC is due to the fact that long, narrow diameter columns can be efficiently packed with small particles (eg, 10 μm or less).
ＧＣの発展に比較してのＨＰＬＣの発展につい°ての議
論が、Ｆ、 Ｊ、 Ｙａｎｇの「狭径微粒子充填カラム
ＨＰＬＣＪ （Ｉ（ａｒｒｏｗ−Ｂｏｒｅ Ｍｌｃｒｏ
ｐａｒｔｌｃｌｅ −ＰａｃｋｅｄＣｏｌｕｍｎ Ｈｉ
ｇｈ −Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｈ
ｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ。A discussion of the evolution of HPLC compared to the evolution of GC can be found in F. J. Yang, ``Narrow-Bore Microparticle Column
partlcle -PackedColumn Hi
gh-Performance Liquid Ch
romatography.
Ｊ 、 Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ 、第６回国除
液体カラムクロマトグラフィ会Ｍ、１９８２）になされ
ている。J, Chromatography, 6th National Liquid Column Chromatography Society M, 1982).
１（Ｐ Ｌ Ｃ及びＧＣにおいて狭径微粒子充填カラム
は優れた性能を示すので、そのよりなカラムを充填する
ために満足のいくカラム、充填剤及び充填技術の発展が
望まれる。カラムを充填する旧式の重力作用方式は、狭
径カラムのために満足のいくものではなかった。狭径カ
ラムを充填するだめの技術の１つに、通常のガラスカラ
ムを充填してからカラムを引いて径を狭くする技術があ
る。ＬＣの固定相が現場で結合される。Ｍ、 ＰＶｉｏ
ｖｏｔｏｎｙ等のＰａｃｋｅｄ Ｍｉｃｒｏｃａｐｉｌ
ｌａｒｙ Ｃｏｌｕｍｎｓ ｉｎ Ｈｌｇｈ Ｐｅｒｆ
ｏｒｍａｎｃｅＬｉｑｕｉｄ Ｃｈｒｏｍｎｔｏｇｒａ
ｐｈｙ （Ａｎａｌ、 Ｃｈｅｍ、 ５０ ２７１（１
９７８））を参照されたい。この技術で形成された結果
物は、粒子寸法に対する′カラム径の比が低い（約２〜
３の範囲）という点で通常の充填済みカラムと異なる。1 (PLC and GC) Narrow-diameter fine-particle-packed columns show excellent performance, so it is desirable to develop satisfactory columns, packing materials, and packing techniques to pack such columns. Packing columns The old gravity action method was unsatisfactory for narrow diameter columns. One technique for packing narrow diameter columns was to pack a regular glass column and then pull the column to reduce the diameter. There are techniques to narrow the LC stationary phase to be bonded in situ.M, PVio
Packed Microcapil such as votony
lary Columns in HLgh Perf
ormanceLiquid Chromtogra
phy (Anal, Chem, 50 271 (1
978)). The results formed with this technique have a low column diameter to particle size ratio (approximately 2 to
It differs from a normal packed column in that it has a range of 3).
この方法に伴う不利点は、比較的大きな粒子寸法のだめ
に充填済み毛細管カラムの性能が、５μｍ粒子で充填さ
れた４〜５ ｍｍ径の在来カラムに比べ著しく劣るとい
うことである。A disadvantage with this method is that the performance of prepacked capillary columns with relatively large particle sizes is significantly inferior to conventional columns of 4-5 mm diameter packed with 5 μm particles.
この方法では、詰まりのために３０μｎｔ以下の寸法の
粒子は充填できず、一様充填は困難である。With this method, particles with a size of 30 μnt or less cannot be filled due to clogging, and uniform packing is difficult.
カラム内径が粒子寸法に近づいてきたので微粒子で狭径
のカラムを充填するのが徐々に困難になってきた。それ
によりカラムの非一様充填及び詰まりが生じ、その結果
溶媒流に対して高抵抗となる。It has become increasingly difficult to pack narrow diameter columns with fine particles as the column internal diameter approaches the particle size. This results in non-uniform packing and clogging of the column, resulting in high resistance to solvent flow.
カラム長が長くなるにつれて問題は悪化する。The problem worsens as the column length increases.
４〜５ ｍｍ内仔のＬＣカラムを充填する他のカラム充
填方法が知られている。それは、平衡密度ス多り一充填
法を含む。Ｒ，Ｅ、 ＭａｊｏｒｓのＡｎａ ｌ 、
Ｃｈｅｍ。Other column packing methods are known for packing LC columns within 4-5 mm. It includes an equilibrium density many-one packing method. R, E, Majors' Anal,
Chem.
４４ １７２２．１７２３（１９７２）及びＬＣカラム
についてのＪ、 Ｊ、 ＫｌｒｋｌａｎｄのＪ 、 Ｃ
ｈｒｏｍａｔｏｇｒ 、 Ｓｃ ｌ 、 ９２０（３，
２０７（１９７１） を参照されたい。そしてその方
法は、ＧＣカラムとともに用いられた在来の高圧力空気
圧縮乾燥分離法充填法を含む。５００ミクロン以下の内
径を有するような小さな径のカラムの場合には、粒子を
スラリー内に組入れてそのスラリーをカラムを通して流
すことが知られている。スラリー充填法は代表的に次の
工程によって達成される。カラムを通してスラリーを流
す工程、流れを止める工程、液体を排出する工程及びカ
ラム内に存在する粒子を保持する工程である。44 1722.1723 (1972) and J, J, Klrkland J, C on LC columns.
hromatogr, Sc l, 920 (3,
207 (1971). The method then includes a conventional high pressure air compression dry separation packing method used with a GC column. For small diameter columns, such as those having an internal diameter of 500 microns or less, it is known to incorporate the particles into a slurry and run the slurry through the column. The slurry filling method is typically accomplished by the following steps. These steps include flowing the slurry through the column, stopping the flow, draining the liquid, and retaining particles present in the column.
この技術の研究によって、充填速度とカラム寸法との間
の関係が評価された。例えば、Ｙ、 Ｋａｔｏ等のＰａ
ｃｋｉｎｇ ｏｆ Ｔｏｙｏｐｅａｒｌ Ｃｏｌｕｍｎ
Ｆｏｒ Ｇｅｔ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ（Ｊ、Ｃｈｒ
ｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ 、 ２０５巻１８５頁１９８
１゜２０６巻１３５頁１９８１）を参照されたい。そし
てケ゛ル濾過のためのカラムを充填するためにシＬ１可
変流、速をイ１６う半一定出力充填が好適であることが
示きれた。イ５１１えば、Ｙ、Ｋａｔｏ等のＰａｃｋｉ
ｎｇ ｏｆＴｏｙｏｐｅａｒｌ Ｃｏ１ｕｒｎｎｓ Ｆ
ｏｒ Ｇｅｌ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ 、 １１１ ＋
Ｓｅｍ１−Ｃｏｎ５ｔａｎｔ Ｐｒｅｇｓｕｒｅ Ｐａ
ｃｋｉｎｇ （Ｊ、Ｃｈｒｏｍａｔｏ −ｇｒａｐｈｙ
、 ２０８巻７１頁１９８ ］、 ）を参照されたい
。A study of this technology evaluated the relationship between packing rate and column dimensions. For example, Pa of Y, Kato et al.
ccking of Toyopearl Column
For Get Filtration (J, Chr.
omatography, vol. 205, p. 185, 198
1. Vol. 206, p. 135, 1981). It has been shown that semi-constant power packing with variable flow rate and speed is suitable for packing columns for cell filtration. For example, Packi such as Y, Kato, etc.
ng ofToyopearl Colourns F
or Gel Filtration, 111 +
Sem1-Con5tant Pregsure Pa
cking (J, Chromato-graphy
, Vol. 208, p. 71, 198], ).
Ｄ 、Ｉ ｓ ｈ ｌ ｌ ％のＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎ
ｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒＭｌｎｉａｔ
ｕｒｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ−Ｐｅｒｆｏｒｍ
ａｎｃｅ ＬｉｑｕｉｄＣｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ
（Ｊ、 Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ 、 １４４
巻１５７頁１９７７）においては、内径０．５ ｍｍ、
外径１，０關のＰＴＦＥ管でつくられたツノラムがスラ
リー充填技術によって調整された。最終的に要求される
カラムよりも何倍も長いカラムが選択された。D, Is h l l %Developmen
to of Technique forMlniat
Urization of High-Perform
ance Liquid Chromatography
(J, Chromatography, 144
Vol. 157, p. 1977), the inner diameter was 0.5 mm;
A tube made of PTFE tube with an outer diameter of 1.0 mm was prepared by slurry filling technology. A column was selected that was many times longer than the column ultimately required.
固定相が、小さなボトル内に用意されたスラリーとして
の適切な溶媒内に懸濁される。２５０マイクロリツトル
の気密シリンジがチューブ（管）に接続されて、スラリ
ー調整に用いられた溶媒で充満される。チューブの下端
がスラリー内に浸漬され、シリンジがマイクロフィーダ
ーに付着され、そしてフィーダーの手動又は電気作動に
よってチューブの上端寸でスラリーが吸引された。そこ
でチューブの下端が小量の石英綿で緊密に栓をされ、充
填剤が漏出するのを停止させた。マイクロフィーダーは
溶媒を放出するために手動で又は電気的に作動された。The stationary phase is suspended in a suitable solvent as a slurry provided in a small bottle. A 250 microliter airtight syringe is connected to the tubing and filled with the solvent used to prepare the slurry. The lower end of the tube was dipped into the slurry, a syringe was attached to the microfeeder, and the slurry was aspirated at the upper end of the tube by manual or electrical actuation of the feeder. The lower end of the tube was then tightly plugged with a small amount of quartz wool to stop the filler from escaping. The microfeeder was activated manually or electrically to release the solvent.
結果としてのカラムは、充填分離床の貧弱な安定性を有
し、高速及び高いカラム入口圧力で容易に変形されてし
まう。これらは、高圧液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ
）には適さない。The resulting column has the poor stability of a packed separation bed and is easily deformed at high speeds and high column inlet pressures. These are high pressure liquid chromatography (HPLC)
) is not suitable for
本発明の一目的は、溶融シリカ、ガラス、ステンレス轡
スチール、ガラスラインドステンレス・スチールの材料
から選択した狭径で高効率のカラムを充填する方法を提
供することである。One object of the present invention is to provide a method for packing narrow diameter, high efficiency columns selected from the following materials: fused silica, glass, stainless steel, glass-lined stainless steel.
本発明の他の目的は、液体クロマトグラフィのためには
３μｍ〜１０μｍそしてガスクロマトグラフィのために
は３μｍ〜１００μｍの範囲の径を有する微粒子をもっ
て、狭径クロマトグラフィカラムを長さに沿って一様に
充填する方法を提供することである。Another object of the invention is to uniformly pack a narrow diameter chromatography column along its length with microparticles having a diameter ranging from 3 μm to 10 μm for liquid chromatography and from 3 μm to 100 μm for gas chromatography. The goal is to provide a method to do so.
本発明の仙、の目的は、一様に低い多孔度及び安定な充
填分離床を有し、微粒子で充填された狭径のクロマトグ
ラフィカラムを提供することであるつ本発明の他の目的
は、注入器に接続するための端部と、最適のカラム効率
及び充填分離法安定性をもたらす検出器インターフェー
スに接続するための端部とを有するカラムを提供するこ
とであるつ〔発明○概要〕
狭径クロマトグラフィカラムを充填するだめの方法がも
たらされる。５００μｍ以下の内径の可続性カラムが選
択される。移動溶媒及び特定寸法の粒子からのスラリー
が貯槽内で形成される。液体クロマトグラフィの場合に
は粒子寸法範囲は３μｂ
場合には３μｍ〜１００μｍである。端部制限器がカラ
ムの端部に位置されて、移動溶媒の流れを許しかつカラ
ムからの粒子の通過を制限する。貯（曹がカラムに何店
さ）ｔ、スラリーがカラ人中に圧力下で流される。２段
階圧力順序が用いられる。Another object of the invention is to provide a narrow diameter chromatography column packed with fine particles having uniformly low porosity and a stable packed separation bed. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a column having an end for connecting to an injector and an end for connecting to a detector interface that provides optimum column efficiency and packing separation method stability. An alternative method for packing diameter chromatography columns is provided. A fusible column with an internal diameter of 500 μm or less is selected. A slurry of mobile solvent and particles of a specific size is formed within the reservoir. In the case of liquid chromatography, the particle size range is 3 μm to 100 μm. An end restrictor is located at the end of the column to allow flow of mobile solvent and restrict passage of particles from the column. When the slurry is stored in the column, the slurry is flowed under pressure into the column. A two-step pressure sequence is used.
最初に粒子の分離床を充満・形成し、次に分離床を一様
に圧縮する。このように、初期圧力が初期的期間（好適
には１０分間以下）の間維持される。First, a separated bed of particles is filled and formed, and then the separated bed is uniformly compressed. In this way, the initial pressure is maintained for an initial period of time (preferably no more than 10 minutes).
第２の期間の間に、初期的圧力から最大圧力まで昇圧さ
れる。結果物たるカラムは安定であり、単位長あたりに
高い段数を有する緩く充填されたカラムとなる。During the second period, the initial pressure is increased to the maximum pressure. The resulting column is a stable, loosely packed column with a high number of plates per unit length.
カラムを充填する際の最大の目標は、カラムの長さ方向
及び横断方向の両方向に沿っての充填剤の再現可能な一
様分布をイ０ることである。そういう一様に充填された
カラムは、高い分１ｔｉｌｉ能力を有して高速分析に用
いられる傾向にある。前述のように、重力作用による乾
式充填法及びスラリー充填法が用いられてきた。カラム
径が小さくなってきているので（例えば５０Ｃ＋ｚ１ｍ
以下）、再現可能に充填することは次第に困難になって
きプこ。在来のスラリー充填法が用いられるときには、
壁効果によって一様性が貧弱になってしまう、５μｍ以
下の微粒子が特に充填困難であり、結果として低い多孔
度及び非一様充填密度が生ずる。The primary goal when packing a column is to have a reproducible uniform distribution of the packing material along both the length and transverse directions of the column. Such uniformly packed columns tend to have high minute capacity and are used for high speed analysis. As previously mentioned, gravity dry filling and slurry filling methods have been used. Since the column diameter is becoming smaller (for example, 50C+z1m
(below), it has become increasingly difficult to fill reproducibly. When conventional slurry filling methods are used,
Particularly difficult to fill are particles smaller than 5 μm, where wall effects lead to poor uniformity, resulting in low porosity and non-uniform packing density.
ＨＰ Ｌ Ｃのための内径の狭い（狭径）微粒子カラム
の発展における、カラムの種々の分類を第１表に示す８
各種類のものは、それぞれ独自の範囲のカラム内径、粒
子寸法及び流速を有している。毛細管カラムは、製作困
難ではあるが、小量の充填剤しか必要とせず、又、小量
の溶媒で足りるので操作が経済的である。狭径カラムを
充填するに際し、カラムの全長にわたって一様に充填す
ることが必要である。さらにカラムに沿ったどの位置に
おいても緊密に充填しすぎることは）Ｉａりなければな
らない。In the development of narrow internal diameter (narrow diameter) particulate columns for HPLC, the various classifications of columns are shown in Table 1.8 Each type has its own range of column internal diameter, particle size, and flow rate. have. Capillary columns, although difficult to fabricate, are economical to operate because they require only a small amount of packing material and a small amount of solvent. When packing narrow diameter columns, it is necessary to pack them uniformly over the entire length of the column. Additionally, packing too tightly at any point along the column must be avoided.
そうしないと、緊密充填部分が、操作中にカラムを通過
する移動溶媒の流速を過度に制限してし１５っ加えて、
高効率分離のために、カラムの径に沿って充填密度を一
様にすることが望まれる。不発明の方法に従って充填し
たカラムの特性は、以下の通りである。Otherwise, the close packing may unduly restrict the flow rate of mobile solvent through the column during operation.
For high efficiency separation, it is desirable to have a uniform packing density along the diameter of the column. The properties of the column packed according to the method of the invention are as follows.
（ａ） 長くて狭径のカラムが、３μｍ程度の粒子で
効率的に充填される。(a) A long, narrow diameter column is efficiently packed with particles on the order of 3 μm.
（ｂ） これらのカラムは、効率的分離を可能にする
ために、多孔度が十分に低い。(b) These columns have sufficiently low porosity to allow efficient separation.
（ｃ） 一様で安定な粒子分布によって、カラムは高
い流速（０１〜２０μｍ７ｍｍ ）で操作することがで
きる。(c) The uniform and stable particle distribution allows the column to be operated at high flow rates (01-20 μm 7 mm).
本発明の方法の好適実施例において、５００μｍ以下の
範囲の内径のカラムが、溶融シリカ、ガラス、ステンレ
ス中スチール又ハｔｒ−ｙスライント争ステンレス・ス
チール等の材料から選択される。In a preferred embodiment of the method of the invention, the column is selected from materials such as fused silica, glass, stainless steel or slanted stainless steel.
このカラムは、第１図に示す型のスラリー貯槽設備へと
」結される。溶融シリカ毛管１１から成る狭径カラム１
０が、ステンレス拳スチール管１３へと挿入される。ス
チール管１３の一端は結合器１２内にはまり込不、他端
は結合器１６内にはまり込んで、フェルール１５により
適所に保持される。さらにスラリー貯槽１７が、結合器
１６内に挿入され、かつ結合器２０を通じてボン７″Ｐ
（図示せず）に連通している。かくしてカラム１０の端
部は、玉チール管１３を通じてスラリー貯槽１７の底部
との隣接関係に置かれる。貯槽１７の壁１９の下方部分
は、結合器１６の内壁１４と面接触するように形状づけ
られる。第１図に示す好適実施例において、結合器１６
の内壁は漏斗形状であって、壁１９の下方部分も同様な
漏斗形状である。This column is connected to a slurry storage facility of the type shown in FIG. Narrow diameter column 1 consisting of fused silica capillary 11
0 is inserted into the stainless steel tube 13. One end of the steel tube 13 fits into the coupler 12 and the other end fits into the coupler 16 and is held in place by the ferrule 15. Furthermore, a slurry reservoir 17 is inserted into the combiner 16 and is passed through the combiner 20 to the bong 7''P.
(not shown). The end of the column 10 is thus placed in adjacent relationship with the bottom of the slurry reservoir 17 through the ball tube 13. The lower portion of the wall 19 of the reservoir 17 is shaped to be in surface contact with the inner wall 14 of the coupler 16. In the preferred embodiment shown in FIG.
The inner wall of the wall 19 has a funnel shape, and the lower part of the wall 19 has a similar funnel shape.
端部において壁１９がスチール管１３の上方端に当接す
る。故に毛管１１の上方端はスラリー１８にのみ連通し
で、充填中にスラリーがカラム１０の端部に滑らかに流
れる。図示のように、漏斗形状の底部の径はカラム１０
の内径程度であることが好ましく、それによってドア効
果による流れのインピーダンスが回避され、充填中にス
ラリーがカラム１０の端部へと一様に流れる。At the end, a wall 19 abuts the upper end of the steel tube 13. The upper end of capillary tube 11 thus communicates only with slurry 18, which flows smoothly to the end of column 10 during filling. As shown in the figure, the diameter of the bottom of the funnel shape is column 10.
is preferably on the order of the inner diameter of the column 10, thereby avoiding flow impedance due to door effects and allowing the slurry to flow uniformly to the ends of the column 10 during packing.
充填過程の際に、粒子制限器がカラムの下流端に連結さ
れる。以下に述べるように、又第４ａ〜４８図の写真に
示すように、粒子制限器によって一様に低い多孔度の充
填を得ることができる。上述したイシイの研究に対して
、高圧下のスラリー中の粒子の流れはカラムの端部で停
止し、粒子が捕捉されて、分離床内で一様に充填される
。充填過程中に、制限器は背圧をもたらし、溶媒はカラ
ム端部から流出することができ、カラム中に充填材料が
保持される。代表的には充填材料の径は、ＬＣに対して
は３〜１０μｍ、Ｇｃに対しては３〜１００μ〃Ｌの範
囲である。During the packing process, a particle restrictor is connected to the downstream end of the column. As discussed below and as shown in the photographs of FIGS. 4a-48, uniformly low porosity packings can be obtained with particle restrictors. In contrast to the above-mentioned Ishii study, the flow of particles in the slurry under high pressure is stopped at the end of the column, and the particles are trapped and packed uniformly within the separation bed. During the packing process, the restrictor provides back pressure, allowing solvent to flow out the end of the column and retaining the packing material in the column. Typically the diameter of the filler material ranges from 3 to 10 μm for LC and from 3 to 100 μL for Gc.
粒子制限器は、種々の形状をとることができる。Particle restrictors can take a variety of shapes.
第２ａ図に示すように、ワイヤ２８がカラム２５の端部
から」二へと挿入される。カラム２５は、その長さに沿
って外方保護被覆２６を有する。ワイヤ挿入体２８の径
はカラム２５の内径よシもわずかに小さく、そのため環
状開口部２９を介して溶媒がカラムから流出することが
できる。環状開口部２９０寸法は、カラム充填粒子２７
が通過できないほど十分に小さい。本発明の方法に従っ
てカラムが完全に充填された彼に、ワイヤが除去されて
多孔性の栓が挿着される。栓に要求されることは、移動
溶媒がそこを流通し、しかも粒子はカラム本体内に永久
的に制限されるということである。As shown in Figure 2a, a wire 28 is inserted from the end of the column 25 into the second. Column 25 has an outer protective covering 26 along its length. The diameter of the wire insert 28 is also slightly smaller than the inner diameter of the column 25 so that solvent can exit the column via the annular opening 29. The annular opening 290 dimensions are similar to the column packing particles 27
small enough that it cannot pass through. Once the column is completely filled according to the method of the invention, the wire is removed and a porous stopper is inserted. The requirements of the stopper are that the mobile solvent will flow through it, yet the particles will be permanently confined within the column body.
第２の型の流れ制限器を第２ｂ図に示す。カラム２５の
内径とほぼ等しい外径を有する厚壁の溶融シリカのカラ
ム３０が、中央に小さな中空部３２を設けている。カラ
ム３０は、カラム２５内に挿入され、その端部へ固着さ
れる。溶媒はカラム３゜の中心中空部３２を流通するが
、充填粒子２７は中央中空部３２が狭いためにカラム３
ｏの外への流出が禁じられる。第３の型の制限器を第２
ｃ図に示す。カラム２５が連結管３３内に挿入される。A second type of flow restrictor is shown in Figure 2b. A thick-walled fused silica column 30 having an outer diameter approximately equal to the inner diameter of column 25 is provided with a small central cavity 32 . Column 30 is inserted into column 25 and secured to its end. The solvent flows through the central hollow part 32 of the column 3°, but the packed particles 27 flow through the central hollow part 32 of the column 3 because the central hollow part 32 is narrow.
The outflow of o is prohibited. The third type of restrictor is
Shown in Figure c. Column 25 is inserted into connecting pipe 33 .
連結管３３は、内径がカラム２５の外径にほぼ同寸法で
あり、例えばＴｅｆｌｏｎ■管である。栓挿入体３１が
カラム２５の端部に押しつけられている。The connecting pipe 33 has an inner diameter approximately equal to the outer diameter of the column 25, and is, for example, a Teflon pipe. A plug insert 31 is pressed against the end of the column 25.
カラム又は管３４が、検出器中間物として挿入体３１に
連結されている。栓挿入体３１を貫通する開口部は十分
に狭く、粒子２７の通過を防止する。A column or tube 34 is connected to the insert 31 as a detector intermediate. The opening through the plug insert 31 is sufficiently narrow to prevent particles 27 from passing through.
第２ｃ図の栓挿入体３１の代わりに、第２ｄ図に示すよ
うにカラム３７内にワイヤ３９が挿入され−Ｃも良い。Instead of the plug insert 31 of FIG. 2c, a wire 39 may be inserted into the column 37 as shown in FIG. 2d.
他の型の制限器を第２ｅ図に示す。これは、上述のどの
形状にも応用可能な変形例である。先ず、カラム端部又
は端部制限器３１． （又は他の何れかの形状の制限器
）との」、７ｇ界部分に、大寸法の粒子３５が充填され
る。この大寸法の粒子３５は、猿状開［］部（第２ ａ
、２ａ図）、カラムの内径（第２’ｂ図）又は栓挿入体
の中央（ｊ４０ｔｔ（（（第２ｃ図）を通過できないよ
うに十分大きく選ぶ。Another type of restrictor is shown in Figure 2e. This is a variation that can be applied to any of the shapes described above. First, the column end or end restrictor 31. (or any other shape of restrictor), the large sized particles 35 are filled in the 7g interface. This large-sized particle 35 has a monkey-shaped opening (second a).
, Fig. 2a), the inner diameter of the column (Fig. 2'b) or the center of the stopper insert (j40tt ((Fig. 2c)).
次にカラムの作業部位を構成する小さな粒子が本発明の
方法に従ってカラム内に流し込１れ、カラム全長を充填
する。小粒子は、大粒子の層によって効呆的に停止され
る。長いカラムを充填するのに用いる制限器ｔ、ｉ：
、短いカラム（例えば、４ ｔｙｎ Ｘ２ ｍｍ 、
］、 Ｏｔｔｍ粒子の充填済みカラム）であっても良い
。充填が完了した後に、カラム制限器が除去されて、永
久制限器が適当に嵌合される。The small particles that make up the working area of the column are then flushed into the column according to the method of the invention, filling the entire length of the column. Small particles are effectively stopped by a layer of large particles. Restrictors t,i used to pack long columns:
, short columns (e.g. 4 tyn X2 mm,
], a column packed with Ottm particles). After filling is complete, the column restrictor is removed and the permanent restrictor is fitted in place.
スラリー貯槽Ｖよ、メタノール又はアセトンなどの溶媒
中の高濃度（２０楚（粒子／体積）以上）の充填剤で好
適に満たされる。貯槽の上端は在来の結合器２０によっ
て高圧ポンプに接続され、充填中の移動相としての圧力
下の溶媒を供給する。The slurry storage tank V is preferably filled with a high concentration (greater than 20 particles/volume) of filler in a solvent such as methanol or acetone. The upper end of the reservoir is connected by a conventional coupler 20 to a high pressure pump, supplying the solvent under pressure as the mobile phase during filling.
貯槽Ｊ７及びカラム１０の配置を第１図に示す。The arrangement of storage tank J7 and column 10 is shown in FIG.
この場合には下方充填である。好適には上方充填モード
において力シム１０が貯槽１７の上方に位置きれる。そ
れにより、微粒子が貯槽内に沈殿して非一様に充填する
ということがなくなる。貯槽内のスラリーの一様充填を
保証するために攪拌することが好ましい。攪拌ケよ、好
適には超音波手段（図示せず）などの非接触手段によっ
て達成される。貯槽内のスラリーは、初期的充填圧力へ
と加圧される。初期的貯槽圧力は、（ＬＬ）カラム長、
（ｂ）カジカ内径及び粒子寸法に依存する。５０Ｌｙｎ
又はそれ以上の初期長を有するカラムのための圧力が第
■表に従って選択される。In this case, it is a downward filling. Preferably, the force shim 10 is positioned above the reservoir 17 in the top filling mode. This eliminates the possibility of fine particles settling into the storage tank and filling it non-uniformly. Stirring is preferred to ensure uniform filling of the slurry within the reservoir. Stirring is preferably accomplished by non-contact means such as ultrasonic means (not shown). The slurry in the reservoir is pressurized to an initial fill pressure. The initial reservoir pressure is (LL) column length,
(b) Depends on Sculpin internal diameter and particle size. 50Lyn
Pressures for columns with an initial length of 100 mL or more are selected according to Table 1.
５０ ０．５ ５０５０
０．３ １５０５０
０．２ ３００５０ ０．１
４００２００ ０５
２００２００ ０．３ ３
００２００ ０．２ ４００２
０（１０，１５００
初期圧力が達成されると、スラリーＶよりう人中へと流
れ始める。貯槽圧力及び流量は、１ｏ分以内の間初期圧
力に維持される。次に初期圧力がら段階的に又は線形的
に、５０〜５００気圧の範囲から２゛００〜８００気圧
へと圧力上昇される。所定期間の間、初期圧力が維持さ
れる。そして所定期間圧力が上昇し、最大圧力の作動中
に移動相溶媒が流れ、１位子が流されカラ人中に充填さ
れる。初期圧力が絣持さ九る期間の最初において、流速
は約Ｉｃｅ／分に近い。カラムが充填剤で満たされたと
きに１１、流速ｔよ徐々に減少する。２段階圧力順序（
初期圧力、次に最大圧力）によって、分離床を一様に形
成することができ、圧縮圧力が最大圧力に関連した圧縮
レベルまで漸近的に近づく。２段階圧力Ｊｌｉ？序によ
って一様性が得られる。何故ならば分離床が乱れのない
低い圧力で形成され、その後粒子が適所に落ち着いたと
きに完全圧縮が達成される。もし最初に最大圧力を用い
ると、結果としてカラムの長さに沿って非一様性が生じ
てしまう。１０〜３０分間の最大圧力での動作の後に、
Ｉ？ポンプ止められ、カラム内の圧力が段階的又は線形
的に徐々に減少さｈる。圧力減少が緩やかであるので、
充」１１剤を追い出すような著しい後ろ向きの力Ｖ」、
ない。次にカラム１ｏば、管１３がら取外され、スラリ
ー貯槽１７がら離脱する。充填済みの分離床Ｑ」１、ク
ロマトグラフ分析に有用なようにカラムを阜備するため
、クロマトグラフ溶媒で浄化される。50 0.5 5050
0.3 15050
0.2 30050 0.1
400200 05
200200 0.3 3
00200 0.2 4002
0 (10,1500) Once the initial pressure is achieved, the slurry V begins to flow into the cavity. The reservoir pressure and flow rate are maintained at the initial pressure for less than 10 min. The initial pressure is then gradually increased. or linearly, the pressure is increased from the range of 50 to 500 atm to 2,00 to 800 atm.The initial pressure is maintained for a predetermined period of time.The pressure is then increased for a predetermined period of time until the maximum pressure is activated. The mobile phase solvent flows through the column, and the 1st column is flushed and packed into the column.At the beginning of the period when the initial pressure is maintained, the flow rate is close to about Ice/min.The column is filled with packing material. When 11, the flow rate gradually decreases as t.Two-step pressure sequence (
(initial pressure, then maximum pressure) allows the separation bed to be formed uniformly, with the compression pressure asymptotically approaching the compression level associated with the maximum pressure. 2-step pressure Jli? Uniformity is achieved through order. Full compaction is achieved because the separation bed is formed at low pressure without turbulence and then the particles settle in place. If maximum pressure is used initially, non-uniformity will result along the length of the column. After 10-30 minutes of operation at maximum pressure,
I? The pump is stopped and the pressure in the column is gradually reduced stepwise or linearly. Since the pressure decrease is gradual,
``A significant backward force that drives out the 11th agent V'',
do not have. Next, the column 1o is removed from the tube 13 and separated from the slurry storage tank 17. The packed separation bed Q'1 is purified with chromatographic solvent to prepare the column for use in chromatographic analysis.
カラムを充填するために、いくぶん濃密で短いカラム長
及び高い初期圧力を用込ても良い。初期的乱流があれば
導入されるところの非一様性によって、高い初期圧力の
限界が創成される。第■表に従って選択された初期的開
始圧力を除いては、同一の方法で本発明の方法が実施さ
れる。A somewhat denser, shorter column length and higher initial pressure may be used to pack the column. The non-uniformity introduced by any initial turbulence creates a high initial pressure limit. The process of the invention is carried out in the same way, except for the initial starting pressure selected according to Table 1.
２５ ０．５ ３０（１２５０，３
４００
２５０，２５００
２５０，１６００
５００，５４００
５００，３５００
５００，２７００
５００，１８００
このような高い初期圧力で充填することができるのは、
短いカラムだけである。何故ならば、そういう高い初期
圧力で充填されたカラムは濃密になり、カラムの最後の
長さ増分で移動溶媒の流れが妨害されるからである。25 0.5 30 (1250,3
400 250,2500 250,1600 500,5400 500,3500 500,2700 500,1800 It is possible to fill with such a high initial pressure.
Only short columns. This is because columns packed at such high initial pressures become dense and the flow of mobile solvent is impeded in the final length increments of the column.
第■表に従った本発明の方法により充填されたカラムは
、低い流れ抵抗を有する。流れ抵抗因子は、５０〜４０
０の範囲で得られ、以下のφで決定される。Columns packed by the method of the invention according to Table 1 have low flow resistance. Flow resistance factor is 50-40
It is obtained in the range of 0 and determined by the following φ.
ｄ；Δｐ φ ＝□−−− Ｕη Ｌ ここに、ｄ、−粒子寸法 Δｐ−カラムを横切る圧力勾配 Ｕ −腺形移動溶媒流速 η −移動溶媒の粘性 Ｌ 二カラム長、である。d;Δp φ=□−−− Uη L Here, d, - particle size Δp - pressure gradient across the column U - Glandular transfer solvent flow rate η - Viscosity of mobile solvent L is two column length.
この結果物は、０．５以上の多孔度を有し、緩く充填さ
れたカラムとして分類される。ＬＣカラムのためには、
例えば３〜１０μｍの小さな粒子が好適な充填剤である
。ＧＣカラムのためには、３〜１００μｍの範囲の粒子
が好適である。第４ａ〜４ｄ図に示すように結果物は、
カラムの全長及び径に沿って実質的に一様な多孔度ｒ有
する。第４１〕及び４ Ｃｌ：／、ｌ ＆：ｕ１、ｌ’
１ＺＸ０．３ｍｍ内径でめり３１１ｎ（の粒子で充ｊｊ
ｔ Ｌ、たカラムの入口端の粒子分布を走査型電子顕微
鏡（ＳＥＭ）で見たものである。これらの図によれば、
ツノラム〜１面の中心部と壁伺近とでは粒子分布に著し
い相違がないことがわかる。The resultant has a porosity of 0.5 or greater and is classified as a loosely packed column. For the LC column,
Small particles, for example 3-10 μm, are suitable fillers. For GC columns, particles in the range 3-100 μm are suitable. As shown in Figures 4a-4d, the resultant is:
The column has a substantially uniform porosity r along its entire length and diameter. 41] and 4 Cl:/, l &: u1, l'
1Z x 0.3mm inner diameter and filled with particles of 311n
The particle distribution at the inlet end of the column was observed using a scanning electron microscope (SEM). According to these figures,
It can be seen that there is no significant difference in the particle distribution between the center of the surface of Tsunoram~1 and the area near the wall.
カラム径にわたっての一様な粒子分布が明白である。第
４ｄ及び４８図は、カラムの出口端にυける粒子分布を
走査型電子顕微鏡（Ｓ Ｅ Ｍ ）で見たものである。A uniform particle distribution across the column diameter is evident. Figures 4d and 48 are scanning electron microscopy (SEM) views of the particle distribution at the outlet end of the column.
ＳＥＭ図によれば、カラム端におけるカラム径に沿った
粒子分布及び粒子寸法は同じでちることがわかる。ぞし
て、第４ａ〜ｂ図と第４ｃ〜ｄ図とに示された粒子分布
の密度及び一様性をづ同じである。このことは、カラム
の長さに沿っての充填の一様性を示している。第４ａ図
の全断面図にＪ：りこの一様性か確証される。この一様
性は、在来の方法で充填されだカラムのものと対照的で
ある。在来の方法においては、カラムの壁が大きな粒子
により大きな引張力を及Ｉ了すので、大きな粒子が壁に
沿って集群する傾向がある。本発りＪによるこの一様性
は、非常に有利である。何故ならば、試料分析中に余分
なバンド拡大効果が起こらず、カラムは高効率になるか
らである。５０ｃｍ以上のカラム長さに対しては、そう
いう緩充填カラムが好まれる。それらは、クロマトグラ
フ分析の実行中に、移動溶媒の０．１〜２ｏマイクＣＩ
ＩＪットル／分の程度の都合良い流速を可能ならしめ
るからである。多孔度が高かったとしても、充填剤は使
用中に固められているわけではない。このことは、カラ
ムが高圧で作動されても小断面のために分離床に適用さ
れる全てのカは小さいことによる。そういうカラムによ
って高速分析が可能になる。高圧・高流速が得られるか
らである。長いカラムがＬＣのために３μｍ以下の粒子
で充填できるので、非常に高い分離能力が得られる。The SEM diagram shows that the particle distribution and particle size along the column diameter at the column end are the same. Therefore, the density and uniformity of the particle distribution shown in Figures 4a-b and 4c-d are the same. This indicates uniformity of packing along the length of the column. The full cross-sectional view of FIG. 4a confirms the uniformity of the ridges. This uniformity is in contrast to that of conventionally packed columns. In conventional methods, large particles tend to cluster along the walls because the walls of the column exert a greater tensile force on larger particles. This uniformity due to the present J is very advantageous. This is because no extra band broadening effects occur during sample analysis and the column becomes highly efficient. For column lengths of 50 cm or more, such loosely packed columns are preferred. They range from 0.1 to 2 o Mic CI of the mobile solvent during the performance of chromatographic analysis.
This is because it allows convenient flow rates on the order of IJ liter/min. Even if the porosity is high, the filler is not consolidated during use. This is because even though the column is operated at high pressure, due to the small cross section the total force applied to the separation bed is small. Such columns enable high-speed analysis. This is because high pressure and high flow rate can be obtained. Very high separation capacities are obtained because long columns can be packed with sub-3 μm particles for LC.
従来技術のカラムと本発明にょるカラムとの注目すべき
比較のいくつかを第■表に示す。Some notable comparisons between prior art columns and columns according to the present invention are shown in Table 2.
第 ＩＶ 表
特 徴 従来技術 本発明カラム段数
２０，０００〜３０，０００ ２００，０００（４
，６ｍｍ内径、２５ｃｒｎ） （３００μｍ内径、２
ｍ）ピーク容ｆ４ ５０ １
５０〜２００溶媒利用 ｌ（・０７分
２μｔ／分試料寸法 １ｍ９１０７
１ｇ
５７〜３７６μｍの範囲の内径及び２ｍの長さを有する
溶融シリカ管が、本発明の充填法を用いて、３５及び１
０μｍのＣＩ８固定相化学結合型（ｂｏｎｄｅｄ−ｐｈ
ａｓｅ ）粒子で充填される。狭径カラムに充填する前
に、逆相オクタデシルシロキザンが微粒子シリカに化学
結合される。移動相は、アインクラティツク（ｌ５ｏｃ
ｒａｔｉｃ ）条件の下での７０対３ｏのア七トニ）
ｌ）ルー水であった。カラムの分離能力を第５図のＶａ
ｎ Ｄｅｅｍｔｅｒプロットに示す。第５図は、球状３
μｍのＣ１１ｌ結合シリカ粒子で充填したカラム（１ｍ
Ｘ３：３ａμｍ内径）についてのものである。流速の効
果が著しくないことがわかる。０．３〜１．６ ｒｔａ
ｎ ７秒の範囲の流速に対して、カラム効率は充填分Ｐ
ｉｉｆ：床の一様性のために高い値に維持されている。Table IV Features Prior art Number of columns of the present invention
20,000-30,000 200,000 (4
, 6mm inner diameter, 25crn) (300μm inner diameter, 2
m) Peak volume f4 50 1
50-200 using solvent l(・07 minutes
2μt/min sample size 1m9107
1 g fused silica tubes with internal diameters ranging from 57 to 376 μm and lengths of 2 m were prepared using the filling method of the present invention.
0 μm CI8 stationary phase chemically bonded-ph
ase) filled with particles. Reversed phase octadecylsiloxane is chemically bonded to the particulate silica before packing into the narrow diameter column. The mobile phase was Einkratik (l5oc)
(ratic) 70-3o under conditions)
l) It was roux water. The separation capacity of the column is determined by Va in Figure 5.
n Deemter plot. Figure 5 shows spherical 3
Column packed with μm C11l-bonded silica particles (1 m
X3: 3 a μm inner diameter). It can be seen that the effect of flow velocity is not significant. 0.3~1.6 rta
For flow rates in the range of n 7 seconds, the column efficiency is
iif: kept high for bed uniformity.
調べ／こ流速範囲において、全カラム段数は１１０，０
００を超えた。これは、在来カラムの２０．０（１０の
カラム段数と比較すべきである。In this flow rate range, the total number of column stages is 110,0.
It exceeded 00. This should be compared to 20.0 (10 column stages) of a conventional column.
本発明の方法の結果物たるカラムの分離能力を、第６及
び７図のクロマトグラムで示す。第６図は、本発明の方
法に従って３１１ｍＣ，８結合逆相シリカ粒子を用いて
充填した３２０μｍ ｘ２ｍ溶融シリカカラムによって
、多環状芳香族炭化水素の混同物を分＃ｉ＆ Ｌだもの
である。移動溶媒は７０係アセトニ） ＩＪル：水であ
り、流速は１．８μｔ／分であった。２ｍカラムの場合
に、ピレン（ｐｙｒｅｎｅ ）に対して測定した全カラ
ム段数（ｋ’＝１０のとき）は、１４４．０００段であ
った。これ才で３ μｍ Ｃ，８カラムについて１４４
，０００段の全効率を有する単一カラムをよ、報告され
ていなかった。第６図は、小さな粒子で長いカラムを充
填するだめの充填技術の効率の良さを実証した。第７図
は、本発明の方法に従って３μｍ逆相結合シリカ粒子を
用いて充填しだ３２０μｍｘ１メートルの溶融ノリシカ
ラムによって、米国環境保僧庁優先汚染物の被ン）−ゼ
核酸（ＰＮＡ）を分離したものである。移φ１１溶媒は
７０％のアセトニトリル：水であり、（Ａｔ、速は０９
μｌ／分であった。ＰＮＡ混合物の基綜が得られ）（二
ことに四−意されたい。牛デに、ベンゾ（ａ）アントラ
センとアインクラテイノク（１ｓｏｃｒａｔｌｃ ）逆
相系でＱよ薯通隠れてし甘うクリセン（ｃｈｒｙｓｅｎ
ｅ ）との分離にＵ−意されたい。微粒子で充填した長
い狭径のツノラムの、１７９合試料に７１する利点及び
溶媒節約の１１１点（・、Ｖ明白である。The separation capacity of the column resulting from the method of the invention is illustrated in the chromatograms of FIGS. 6 and 7. FIG. 6 shows the separation of polycyclic aromatic hydrocarbon contaminants by a 320 μm x 2 m fused silica column packed with 311 mC, 8-bonded reverse phase silica particles according to the method of the present invention. The mobile solvent was 70% acetonate, water, and the flow rate was 1.8 μt/min. In the case of a 2 m column, the total number of column plates measured for pyrene (when k'=10) was 144.000 plates. 3 μm C, 144 for 8 columns
A single column with a total efficiency of ,000 plates has not been reported. FIG. 6 demonstrates the efficiency of the tank packing technique for packing long columns with small particles. Figure 7 shows the separation of PNA, a US Environmental Protection Agency priority pollutant, by a 320 μm x 1 meter fused column packed with 3 μm reverse-phase bonded silica particles according to the method of the present invention. It is something. The transfer φ11 solvent was 70% acetonitrile:water, (At, speed was 09
It was μl/min. The basis of the PNA mixture was obtained) (secondly, it should be noted that in a reversed-phase system with benzo(a) anthracene and 1 socratlc), the amount of chrysene hidden in the Q chrysen
Please note the separation from e). The advantages and solvent savings of long narrow-diameter tuberams filled with microparticles in 179 combined samples are evident.
狭径の微粒子充ｔ（の液体及びガスクロマトグラフィの
だめのカラム制料は、以下の材料から選択可能である。Column materials for liquid and gas chromatography vessels with narrow diameter particles can be selected from the following materials:
浴融シリカ、ガラス、ステンレス・スチール及Ｕ ｉｆ
ラスラインドスデンレス・スチールである。月料に要
求いれること（ｒよ、不活性であること、及び必要な狭
径に成形可能であることである。好適には狭径に成形さ
れた利科り、１、小体ｉＪＩを占めるように長くても螺
旋状になり得るようｉ］撓性である。さらに、材料ｉ、
ｔ ′Ｉｔ適には滑らかな内方表面を治し、壁効果を示
さない。溶融シリカが好適な材料であることがわかった
。それは、溶融シリカの内方壁の極めて高度の滑らかさ
及びその壁を通しての熱７３ｙ逸性による。熱散逸性の
ために、カラムを横切っての著しい熱勾配はない。溶融
シリカバ、フレームベース検出器、マス・ス４クトログ
ラフ及びフーリエ変換赤外検出計等の検出器に直接界面
するためにも、理想的である。流速が、これらの検出器
の流量要求に合致しているからである。本発明の方法に
従って充填されたカラムは、約５００μｍよりも小さな
内径を有する。液体クロマトグラフィの場合には、１０
μｍ以下の粒子寸法及び１０ｃｒｎ以上の長さを有する
。ガスクロマトグラフィの場合には、１００μｍ以下の
粒子寸法を有する。粒子は物理的に被覆することもでき
、がス、液体、ｒル又はイオン交換クロマトグラフィに
対して有用な何れかの型の相に結合しても良い。Bath fused silica, glass, stainless steel and U if
This is Ruslindsdenless Steel. Requirements for the monthly fee (r, be inert, and be able to be molded to the required narrow diameter. Preferably, the molded to narrow diameter, 1. Occupy the small body iJI. It is flexible so that it can be spiral even if it is long.Furthermore, the material i,
It preferably cures a smooth inner surface and exhibits no wall effect. Fused silica has been found to be a suitable material. This is due to the extremely high degree of smoothness of the fused silica inner wall and the heat dissipation through that wall. Due to heat dissipation, there is no significant thermal gradient across the column. It is also ideal for direct interfacing to detectors such as fused silica, flame-based detectors, mass spectrographs, and Fourier transform infrared detectors. This is because the flow rate matches the flow requirements of these detectors. Columns packed according to the method of the invention have an inner diameter of less than about 500 μm. In the case of liquid chromatography, 10
It has a particle size of less than μm and a length of more than 10 crn. In the case of gas chromatography, it has a particle size of less than 100 μm. The particles can also be physically coated or bound to gas, liquid, liquid, or any type of phase useful for ion exchange chromatography.
第１図は、本発明の方法に従って狭径クロマトグラフィ
カラムを充填するだめの取イ」を示す断面図である。
第２ａ〜２ Ｑ １（ｆｆｌ ｋ＋、、本発明の方法ヴ
こ従って充填す几る狭径クロマトグラフィカラムの端：
’：ｔｌ、に使用される端部嵌合物のいくつかの変形例
の側ｔｉｅｒ面図である。
第３）−４（１′：ｔ１本発明のカラ伝充填方法を説明
するフローチャートである。
第４ａ〜４０図はう゛べて、３／１ｍ 粒止で充填し
た溶融シリカカラム（１ｍ×内径０＋ ：”＋ ｍｍ
）の断面の写真の複製図である。
第４ａ図は、カラム全蘭面−，＜２．６ＸＩＯ”倍で表
している。
第４ ｂ図は、ｉＪラム人ロソｉ！ｊ ＶＣおりる中心
付近の部分的断面をＳＥＭにより２．４ＸＩＯ３倍で表
している。
第４Ｃ図は、カラム入口端における壁目近の部分的断面
をＳＥＭにより２．４． Ｘ １０３倍でνでしている
。
第４Ｌｄ図は、カラム出口端におけ２）壁付近のと１１
公的断面をＳＥＭにより１．’ｉ’ Ｘ １０”倍で表
している。
第４θ図は、第４ｄ図と同様であるが、２．４×１０３
倍で表している。
第５図は、３μｍＯ□８固定相化学結合型粒子で充填し
た内径３３０μｍ の狭径微粒子充填カラム（７） Ｖ
ａｎ Ｄθｅｍｔｅｒ 性能プロット図である。試験化
合第６図は、多環状芳香族炭化水素の混合物の分離を示
すクロマトグラムである。
第７図は、３２０μｍｘ１ｍの３ ｔｔｍ Ｃ，８逆相
カラムを用いた、米国環境保循庁優先汚染物のベントー
ゼ核酸の分離を示すクロマトグラムである。
〔主要符号の説明〕
１０・・・狭仔カラム
１１・・溶融ノリ力毛管
１２．１６．２０・結合器
１３・・・ステンレス・スチール管
１４・・内壁
１５・・フェルール
１７・・スラリー貯（曹
１８・スラリー
１９・壁
２０・・・結合器
２５・・・カラム
２６・・・保護被覆
２７・・・充填粒子
２８・・・ワイヤ
２９・・・環状開口部
３０・・・カラム
３１・・・栓挿入体
３２・・・中空部
３３・・・連結管
３５・・・粒子
３７・・・カラム
３９・・・ワイヤ
特許出願人 パリアン・アソゾエイッ・インコーポレ
イテッド
ＦＩＧ、３
ＦＩＧ、４ａ
ＦＩＧ、４ｃ
ＦＩＧ、４ｂ
ＦｉＧ、４ｄ
ＦＩＧ、４ｅ
ＦＩＧ、６
→
ｔＲ，ｈｒ
ＦＩＧ、７
ｔ、、ＭＩＮFIG. 1 is a cross-sectional view of a reservoir for packing a narrow diameter chromatography column according to the method of the present invention. 2a-2 Q 1 (ffl k+, end of narrow diameter chromatography column packed according to the method of the invention:
FIG. 12 is a side tier view of some variations of end fittings used in tl. Fig. 3)-4(1':t1) is a flowchart for explaining the method of filling a silica column according to the present invention. Figs. :”+mm
) is a reproduction of a photograph of a cross section. Figure 4a shows the column total area -, <2.6 Figure 4C shows a partial cross-section near the wall at the column inlet end using SEM at a magnification of 2.4. ) near the wall and 11
1. The official cross section was taken by SEM. 'i' x 10'' times. Figure 4θ is the same as Figure 4d, but with 2.4 x 103
It is expressed in times. Figure 5 shows a narrow particle packed column (7) with an inner diameter of 330 μm packed with 3 μmO□8 stationary phase chemically bonded particles.
FIG. 3 is a Dθemter performance plot diagram. Test Compounds Figure 6 is a chromatogram showing the separation of a mixture of polycyclic aromatic hydrocarbons. FIG. 7 is a chromatogram showing the separation of bentose nucleic acid, a US Environmental Protection Agency priority contaminant, using a 320 μm x 1 m 3 ttm C,8 reverse phase column. [Explanation of main symbols] 10... Narrow column 11... Melting glue capillary tube 12. 16. 20. Coupler 13... Stainless steel tube 14... Inner wall 15... Ferrule 17... Slurry storage ( Coal 18, slurry 19, wall 20...coupler 25...column 26...protective coating 27...filling particles 28...wire 29...annular opening 30...column 31... - Plug insert 32...Hollow part 33...Connecting tube 35...Particle 37...Column 39...Wire Patent applicant Parian AssoA Inc. FIG, 3 FIG, 4a FIG, 4c FIG , 4b Fig, 4d FIG, 4e FIG, 6 → tR, hr FIG, 7 t,, MIN
Claims (1)
ａ）〜ｄ）から成る方法： ａ）５００１ｔｌｎ以下の内径を有する可撓性のカラム
を選択する段階； ｂ）移動溶媒の流れを許しかつ充填剤の通過を制限する
端部制限器をもって、前記カラムの出口端の栓をする段
階； Ｃ）移動溶媒及び充填剤からスラリーを調整する段階；
並びに ｄ）以下の工程＋Ｕ）〜ａ３）に従う圧力の下で前記カ
ラムを通して前記スラリーを流す段階；ｄｌ）初期圧力
を印加して、初期的期間の間前記初期圧力を維持する工
程； ｄｌ）前記初期圧力から最大圧力まで昇圧する工程；及
び ｄ３）第２の期間の間前記最大圧力を維持する工程。 ２、特許８１７求の範囲第１項に記載されたガスクロマ
トグラフィのための狭径カラムのスラリー充填力法であ
って： 前記スラリー調整段階が、移動溶媒と３μｍ〜１００μ
ｍの範囲の径を有する粒子から成る充填剤とからスラリ
ーを調整うる段階である、ところの方法。 ３、 Ｉｒ！ｊ許請求の範囲第１項に記載された液体
クロマトグラフィのための狭径カラムのスラリー充填方
法であって： 前記スラリー調整段階が、移動溶媒と３１１ｍ〜ｌＯμ
ｍの範囲の径を有する粒子から成る充填剤とからスラリ
ーを調整する段階である、ところの方法。 ４、特許請求の範囲第２又は３項に記載されだ狭径カラ
ムのスラリー充填方法であって：前記の初期圧力を印加
して維持する工程が、以下の表から選択した初期圧力を
印加して１０分間以下の初期的期間の間前記初期圧力を
４’４’Ｑ持する工程から成る、ところの方法； カラム長（、ｃｒｎ） カラム内径（隅） 初
期圧力（ａｔｍ）５０ ０．５
５０５（１０，３１５０ ５００，２３００ ５００，１４００ ２０００，５２００ ２０００，３３００ ２０００，２４００ ２０００，１５００ ５、特許請求の範囲第４項に記載された狭径カラムのス
ラリー充填方法であって： 前記の最大圧力を維持する工程が、１０分間以上の期間
の間最大圧カを維持する工程である、ところの方法。 ６、特許請求の範囲第４項に記載された狭径カラムのス
ラリー充填方法であってニ スラリ−調整段階の後、圧力下で前記カラムを通して前
記スラリーを流す段階の前に、スラリーを攪拌する段階
が付加されたところの方法。 ７、 特許請求の範囲第６項に記載された狭径カラムの
スラリー充填方法であって： 前記のスラリー攪拌段階が、前記のスラリーを超音波で
攪拌する段階から成る、ところの方法。 ８、特許請求の範囲第１項に記載された狭径カラムのス
ラリー充填方法であって： 前記のカラム出口端の栓をする段階が、移動溶媒の流れ
をｒ「シかつ充填剤の通過を制限する狭径管をもって前
記カラムの出口端の栓をする段階である、ところの方法
。 ９．０ ｉ？’「請求の範囲第１項に記載された狭径カ
ラムのスラリー充填方法であって： 前記のカラム出口端の栓をする段階が、ワイヤをもって
前記カラムの出口端の栓をする段階であり、それにより
、移動溶媒の流れを許しかつ充填剤の通過を制限するよ
うな環状通路が前記ワイヤとカラムとの間に形成される
、ところの方法。 １０、 特許６１〜求の範囲第１項に記載された狭径
カラムのスラリー充填方法であって： 前記のカラム出口端の栓をする段階が、前記カラムの端
部を覆ってスリーブを適用する工程：及び 前記スリーブ内に狭径の栓を挿入して前記カラムの端部
に隣接させる工程； から成る、ところの方法。 １１、 特許請求の範囲第１項に記載された狭径カラ
ムのスラリー充填方法であって： 前記のカラム出口端の栓をする段階が、以下の工程から
成る方法： 前記カラムの端部を覆ってスリーブを適用する工程； 前記スリーブ内に延長カラムを挿入して前記カラムの端
部との隣接関係におく工程；及び前記延長カラムの端部
へと針状物を挿入する工程； から成る、ところの方法。 １２、特許請求の範囲第８〜１１項の何れかに記載され
た狭径カラムのスラリー充填方法であって：前記カラム
を通して前記スラリーを流す段階の前、前記カラムの出
口端の栓をする段階の後に、以下の段階を含む方法： 前記カラムあっち前記端部制限器近接する部分に、前記
充填剤の組成粒子よりも大径の粒子の集群を設定し、以
て前記充填剤のだめの停止層を形成する段階。 １３ 特許請求の範囲第１項に記載された狭径カラム
のスラリー充填方法であって： 前記の回線性カラムを選択する段階が、溶融シリカ、ス
テンレス・スチール又はガラスラインド・ステンレス・
スチールの拐オ」から可撓性カラムを選択する段階から
成る、ところの方法。 １４ 特許請求の範［２［１第１３項に記載された狭
径カラムのスラリー充填方法であって： 前記のカラム選択段階が、５０Ｃｒｎ以上の長さの溶融
シリカの可撓性カラムを選択する段階から成る、ところ
の方法。 １５ 特許請求の範囲第４項に記載τきれた狭径カラ
ムのスラリー充填方法であって： 前記の第２の期間の間前記最大圧力を維持する］二程の
後に、前記カラム内の前記スラリーの圧力を徐々に減圧
していく段階を含む方法。 １６、％許請求の範囲第１〜１５項に記載された何れか
の方法に従って製造された狭径充填済みカラム。 １７、以下の段階ａ）〜ｄ）に従って製造されだ狭径充
填済みカラム： ａ）５００μｍ以下の内径を有する可撓性のカラムを選
択する段階； ｂ）移動溶媒の流れを許しかつ充填剤の通過を制限する
端部制限器をもって、前記力・ラムの出１」端の栓をす
る段階； Ｃ）移動溶媒及び充填剤からスラリーを調整する段階；
並びに ｄ）以下の工程ｄ１）〜ｄ３）に従う圧力の下で前記カ
ラムを通して前記スラリーを流す段階：ｄｌ）初期圧力
を印加して、初期的期間の間前記初期圧力を維持する工
程； ｄ２）前記初期圧力から最大圧力まで昇圧する工程；及
び ｄ３）第２の期間の間前記最大圧力を維持する工程。[Claims] 1. A method for filling a narrow diameter column with slurry, comprising the following steps a) to d): a) selecting a flexible column having an internal diameter of 5001 tln or less; b) plugging the outlet end of the column with an end restrictor to allow flow of mobile solvent and restrict passage of packing material; C) preparing a slurry from mobile solvent and packing material;
and d) flowing the slurry through the column under pressure according to steps +U) to a3); dl) applying an initial pressure and maintaining said initial pressure for an initial period; dl) said increasing the pressure from an initial pressure to a maximum pressure; and d3) maintaining said maximum pressure for a second period. 2. Scope of Patent No. 817 Requested Scope A slurry packing force method for a narrow diameter column for gas chromatography described in item 1, wherein the slurry preparation step includes a transfer solvent and a 3 μm to 100 μm
and a filler comprising particles having a diameter in the range of m. 3. Ir! A method for filling a slurry in a narrow-diameter column for liquid chromatography as claimed in claim 1, wherein the slurry preparation step comprises mixing a mobile solvent with a
and a filler comprising particles having a diameter in the range of m. 4. A method for filling a narrow diameter column with slurry according to claim 2 or 3, wherein the step of applying and maintaining the initial pressure includes applying an initial pressure selected from the table below. Column length (crn) Column inner diameter (corner) Initial pressure (atm) 50 0.5
505 (10,3150 500,2300 500,1400 2000,5200 2000,3300 2000,2400 2000,1500 5, A narrow diameter column slurry filling method as described in claim 4, wherein: A method in which the step of maintaining pressure is a step of maintaining a maximum pressure for a period of 10 minutes or more. 6. A method for filling a narrow diameter column with slurry as set forth in claim 4. 7. After the slurry conditioning step and before the step of flowing the slurry through the column under pressure, the step of agitating the slurry is added. 7. A method for filling a slurry in a narrow diameter column, wherein: the slurry stirring step comprises the step of stirring the slurry with ultrasonic waves. 8. A narrow diameter column according to claim 1. A slurry filling method, wherein: plugging the column outlet end includes plugging the column outlet end with a narrow diameter tube that restricts the flow of mobile solvent and restricts the passage of packing material. 9.0 i?''The method for filling a slurry in a narrow diameter column as set forth in claim 1, wherein the step of plugging the outlet end of the column includes plugging the outlet end of the column, thereby forming an annular passageway between the wire and the column to permit flow of mobile solvent and restrict passage of packing material. 10. A method for filling a narrow diameter column with slurry as described in item 1 of Patent No. 61, wherein the step of plugging the column outlet end includes applying a sleeve over the end of the column. and inserting a narrow-diameter plug into the sleeve so as to be adjacent to the end of the column. 11. A narrow-diameter column slurry according to claim 1. A method of packing, wherein plugging the column outlet end comprises: applying a sleeve over the end of the column; inserting an extension column into the sleeve to 12. A method according to any one of claims 8 to 11, comprising the steps of: placing a needle in an adjacent relationship with an end of the column; and inserting a needle into the end of the extension column. A method for filling a narrow diameter column with slurry, as described in , comprising: before flowing the slurry through the column and after plugging the outlet end of the column: setting a collection of particles having a larger diameter than the constituent particles of the filler in a portion adjacent to the end restrictor, thereby forming a stop layer of the filler reservoir; 13. A method for filling a narrow diameter column with slurry according to claim 1, wherein the step of selecting the linear column comprises fused silica, stainless steel or glass-lined stainless steel.
The method consists of selecting a flexible column from a steel column. 14 Claim [2[1] The method for filling a slurry in a narrow diameter column according to paragraph 13, wherein: the column selection step selects a flexible column of fused silica having a length of 50 Crn or more. A method consisting of steps. 15. A method for filling a slurry in a narrow diameter column with τ as set forth in claim 4, wherein: after maintaining the maximum pressure during the second period, the slurry in the column is A method that includes steps of gradually reducing the pressure of 16.% A narrow-diameter packed column manufactured according to any of the methods described in claims 1 to 15. 17. A narrow-diameter packed column manufactured according to steps a) to d) of: a) selecting a flexible column with an internal diameter of 500 μm or less; b) allowing the flow of mobile solvent and of the packing material. plugging the output end of the force ram with an end restrictor to restrict passage; C) preparing a slurry from mobile solvent and filler;
and d) flowing said slurry through said column under pressure according to steps d1) to d3) of: dl) applying an initial pressure and maintaining said initial pressure for an initial period; d2) said increasing the pressure from an initial pressure to a maximum pressure; and d3) maintaining said maximum pressure for a second period.
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