化学物質評価研究機構製カラム

L-columnシリーズについて

カラム内径の特徴と選択

カラム内径を細くすると、移動相使用量の削減ができます。

カラム内径と移動相流速

Table 1：カラム内径と移動相流速及び使用量

カラム内径を変えても、移動相の線速度が等しければ、保持時間や分離度は変わりません。
Table 1に線速度を合わせたときの流速の例を示します。内径を細くすると、分析からカラム洗浄や移動相置換を含めた一連の溶媒使用量が削減できます。

カラム内径と注入量の関係

Fig.1 カラム内径と注入量による理論段数の比較

Fig.2 注入量とピーク形状

注入量が多くなると理論段数が低下します。カラム内径が細いほどその影響が大きくなります（Fig.1）。これは注入量が同じ場合、内径が細くなるにつれて試料のバンド幅が広くなるためです。注入量を断面積に応じて変えるとピーク形状を変えずに同じ感度が得られます（Fig.2）。
注入量が変えられない場合は、試料溶媒を移動相と同じ、又は移動相より極性を高くすることで、試料溶媒の影響を抑えることができます。

粒子径と移動相流速

Fig.2 各粒子径のvan Deemter プロット

理論段数は移動相流速の影響を受けます。
Fig.2 は各粒子径のvan Deemter プロットです。理論段高が小さいほど、より高理論段数となります。
内径2.1 mmにおいて、5μmカラムでは、0.2～0.4 mL/minで最大理論段数が得られ、2μmカラムでは0.4～0.8 mL/minで最大理論段数が得られます。このように粒子径が小さいほど、流速を早くしたときの理論段数の低下が小さいので、2μmカラムは高流速での使用に適しています。

カラム圧力

Fig.3 各粒子径のカラム圧力と有機溶媒比率

粒子径が小さくなると、カラム圧力が高くなります（Table 1）。
Fig.3 では、粒子径ごとに、有機溶媒比率とカラム圧力をプロットしました。メタノール比率が50％付近でカラム圧力は最大になります。

カラム内径によるデッドボリュームの影響

Fig.3 カラム内径によるデッドボリュームの影響

カラム内径を細くすると、内径4.6 mmでは問題とならなかったLCシステムのデッドボリューム※1がピーク形状に影響し、理論段数が低下します、このときインジェクターから検出器までの試料拡散の原因となる箇所を変更します。Fig.3に汎用システムで内径を細くしたときの配管とセル容量による理論段数の変化を示しました。汎用LCでも使用できるといわれる内径3.0 mmでも適切なシステムに変更しないと、カラム性能が得られないことが分かります。
グラジエント分析では、流速に合わせてグラジエントの時間を変更します。二液が混合されるミキサー部分からカラム出口を通過する時間を同じにすることで、内径を変えても同じ分離挙動が得られます。これは、粒子径を変えてカラム長さを短くしたり、流速を変えたときでも同様です。

※1　インジェクター、配管及びUV検出器のフローセルの容量