セミミクロ化

アセトニトリル不足対策へ

■ 原理

 同じ充てん剤でカラム内径の小さいカラムを使用すると,カラムの(内径)2に応じて移動相消費量を減らせます。内径2mm,長さ150mmのセミミクロカラムと内径4.6mmで同じ長さのコンベンショナルカラムに同質量の試料を注入したとします。移動相線速度を等しくすれば (下図では1.0mL/minと0.2mL/min) カラムの長さは同じですので,成分溶出位置 (保持時間) は同じになり,移動相消費量を1/5に減らせます。セミミクロLCと呼ばれています。

■ メリット

 最近は同じ充填剤を用いた4.6mmI.D.カラムと2mmI.D.のカラムが両方ラインナップされていることが多いです。分離選択性は基本的には同程度(充填の仕方が多少異なるので,パターン等が異なる場合もあります)なので,同様のクロマトが得られる可能性が高いのがセミミクロ化の特長です。

■ 注意点

 但し、セミミクロLCでコンベンショナルカラムと同様の分析結果を得るためには留意点があります。
固定相充填剤が同じものであれば,同じカラム長では移動相流速方向への試料の拡散も同程度となるのでカラム溶出部での成分バンドの幅(右図のaとb)は同じです。bの断面積はaの1/5ですからセル部を通過する試料成分の濃度は両カラムの移動相流量比に対応して5倍,すなわちレスポンスは5倍となります。これを質量感度と呼び,カラム内径が小さいほど増大します。ところがこの効果は試料注入の容量が無視できると仮定した場合の話であり,実際には注入容量の影響がありますので,純粋に同じクロマトグラムを得るためには注入容量もカラム断面積分だけ少なくする必要があります。図の例 (AとC) では1/5ですので注入試料容量は1/5となり,結局レスポンスは等しくなります。これを濃度感度と呼び,カラム内径にかかわらず一定になります。
セミミクロLCでは,後述するようにカラム断面積に応じてカラム外拡散を押さえるため,流路には内径の小さい配管が使われます。UV検出器のフローセルについても細い方が適切ですが,光路長が短くなったり,光路の断面積が小さくなって光量が減るため吸収レスポンスは小さくなります。通常ノイズレベルはあまり変わりませんので感度は低くなる可能性があります。

■ 制約事項

 一方,配管などによるカラム外拡散の影響を抑えることが重要です。
 下図はp-ヒドロキシ安息香酸アルキルエステル4成分をセミミクロLCシステム/コンベンショナルLCシステム (UV検出器セルも含めて) にセミミクロカラムを組み合わせて分析した例です。コンベンショナルLCシステムではカラムサイズに比較してカラム外容量が大きすぎ,理論段数の著しく低下していることがわかります。

配管内径 0.3mmI.D.⇒0.13mmI.D.
グラジエントミキサ 0.5mL (標準最小)⇒100μL(セミミクロミキサ)
検出器セル 8μL⇒2.5μL(セミミクロセル)

 セミミクロカラムを用いる際はカラム外拡散を抑制するためにカラムの内径に合せて,流路の配管,検出器セルのサイズの小さいものをお使い下さい。また,流路全体のサイズダウンに合せてグラジエントミキサも小さいものを使います。 オートインジェクタについても,サンプルの通過する部分の配管内径に配慮します(SIL-20Aシリーズ,SIL-10ADvp,SIL-HTは配管内径は0.13mm)。

 またコンベンショナルLCに比べ,送液ユニットに低流量域での流量正確さや精密さなど送液安定性,オートサンプラについては微量注入時の注入再現性が求められます。 Prominenceシリーズはそのような基本性能を満たしています。キャリーオーバーの影響が相対的に大きくなるため,SIL-20Aのようなクロスコンタミネーション低減対策(直接注入方式,ニードル表面材質,ニードル洗浄,バルブ材質など)されたオートサンプラが望ましいです。

 既存LCシステムが低流量送液や微量試料注入に対応できる場合,セミミクロ化は大きな省溶媒化が期待できます。
 セミミクロカラムをお探しの場合は, 島津ジーエルシーまでお問い合わせください。

HPLC移動相としてよく使われるアセトニトリルが入手困難,流通不足,在庫不足と言われています。溶媒消費量削減するため対策ページです。

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