⑩ カラム内径について
カラム内径について
1. カラム内径および各種パラメーター
下表にカラム内径と、標準流速、使用装置、配管内径、用途、4.6 mm l.D. カラムとの面積比、推奨粒子径を、一覧にまとめました。最も使用されているカラム内径 4.6 mm からスケールアップ、スケールダウンされる場合の、サンプル負荷量、消費溶媒の概算などにご利用いただけます。
| 内径（mm I.D.） | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.6 | 10 | 20 | 28 | 50 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 標準流速（mL/min） | 0.05 | 0.2 | 0.4 | 1.0 | 5.0 | 19 | 37 | 118 |
| 検出器 セル・インジェクター |
セミミクロ用 | 分析用 | 分取用 | |||||
| 配管内径（mm） | 0.05 | 0.1 | 0.2 ～ 0.3 | 1.0 | ||||
| 用途 | 省溶媒 / LC-MS | 標準装置 で省溶媒 |
標準 | 分取（小） | 分取（中） | 分取（大） | 分取 （特大） |
|
| 4.6 mm I.D. との面積比 |
0.05 | 0.19 | 0.43 | 1.00 | 4.73 | 18.90 | 37.05 | 118.15 |
| 推奨粒子径（µm） | 3 or 5 | 5 | 15 以上 | |||||
2. スケールダウン例（セミミクロ化）
内径 4.6 mm カラムから内径の小さなカラムにスケールダウンする場合（カラム長は同じ）、移動相の流速とサンプルの注入量は、カラムの断面積に比例させます。内径 3.0 mm カラムは従来の装置を変更することなく高感度、省溶媒を実現します。内径 2.0 mm、1.0 mm カラムは HPLC 装置の配管、インジェクター、検出器のセルなどをセミミクロ用に変更することにより、さらに高感度となり微量成分の分析が可能となります。
| カラムサイズ | 4.6 mm I.D. × 150 mm | 3.0 mm I.D. × 150 mm | 2.0 mm I.D. × 150 mm | 1.0 mm I.D. × 150 mm |
|---|---|---|---|---|
| クロマトグラム |  |
 |
 |
 |
| 標準流速（mL/min） | 1.0 | 0.4 | 0.2 | 0.05 |
| 分析圧力（MPa） | 3.4 | 3.6 | 3.8 | 3.6 |
| サンプル注入量 (µL) |
1.0 | 0.4 | 0.2 | 0.05 |
| 検出器 セル・インジェクター |
分析用 | セミミクロ用 | ||
| 検出器感度（AUFS） | 0.08 | 0.04 | ||
| 配管内径（mm） | 0.25 | 0.10 | 0.05 | |
| Conditions | |||
|---|---|---|---|
| Column | COSMOSIL 5C18-MS-II | Sample |
|
| Mobile phase | Acetonitrile / H2O = 70 / 30 | ||
| Temperature | 30℃ | ||
| Detection | UV 254 nm | ||
3. スケールアップ例（分取＊精製へ）
内径 4.6 mm カラムから内径の大きなカラムにスケールアップされる場合（カラム長は同じ）、移動相の流速とサンプルの注入量は、カラムの断面積に比例させます。
＊分取とは、分析カラムで分離した後、サンプルの成分のうちの一成分を取り出すことを言います。分取カラムは内径が大きく、一回に処理できる量を増やすことができます。
| カラムサイズ | 4.6 mm I.D. × 250 mm | 10 mm I.D. × 250 mm | 20 mm I.D. × 250 mm |
|---|---|---|---|
| クロマトグラム |  |
 |
 |
| 標準流速（mL/min） | 1.0 | 5.0 | 18.9 |
| 分析圧力（MPa） | 5.5 | 5.9 | 5.8 |
| サンプル注入量(µL) | 125 | 625 | 2,500 |
| 検出器 セル・インジェクター |
分析用 | 分取用 | |
| 配管内径（mm） | 0.25 | 1.0 | |
| Conditions | |||
|---|---|---|---|
| Column | COSMOSIL 5SL-II | Detection | UV 254 nm |
| Mobile phase | Ethyl Acetate / Ethanol = 4 / 1 | Sample | Triton X-100 |
| Temperature | 30℃ | ||
Triton はユニオン・カーバイド・コーポレーションの登録商標です。
4. 粒子径の比較
5 µm の粒子を 15 µm に変更することにより、理論段数（N）は 1/3、圧力は 1/9（いずれも理論値）になります。
下の例のようにサンプルを少量注入した場合、5 µm と 15 µm では理論段数に大差がありますが、サンプルを大量に注入した場合にはほとんど差はなくなります。そのため内径 28 mm 以上のカラムを使用し分取される場合は、圧力の低い 15 µm の充填剤を推奨しています。
| 5C18-AR-II N＝23,000  |
注入量＝1 µL | 15C18-AR-II N＝5,500  |
 |
|
|
N=2,800 |
注入量＝100 µL | N=2,200 |
N=4. Naphthalene のピークの理論段数
| Conditions | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Column size | 4.6 mm I.D. × 250 mm | Pressure | 5C18-AR-II：10.9 MPa 15C18-AR-II：1.8 MPa |
||
| Mobile phase | Methanol / H2O = 70 / 30 | ||||
| Flow rate | 1.0 mL/min | Sample |
|
||
| Temperature | 30℃ | ||||
| Detection | UV 254 nm | ||||
Core-Shell カラムから全多孔性分取カラムへの移行
1. スケールアップ COSMOCORE 2.6Cholester から COSMOSIL Cholester へ
UHPLC 条件から HPLC 条件へ変更
| カラム | COSMOCORE 2.6Cholester | COSMOSIL Cholester |
|---|---|---|
| シリカゲル | Core-Shell 型シリカゲル | 全多孔性球状シリカゲル |
| 平均粒子径（µm） | 2.6 | 5 |
| 平均細孔径（nm） | 9 | 12 |
| 比表面積（m2/g） | 150 | 300 |
| 化学結合基 | コレステリル基 | |
| カラムサイズ | 2.1 mm I.D. × 100 mm | 4.6 mm I.D. × 250 mm |
| 装置 | UHPLC | HPLC |
| 標準流速（mL/min） | 0.4 | 1.0 |
| 配管内径（mm） | 0.1 | 0.25 |
UHPLC から HPLC へ
UHPLC 条件から HPLC 条件へ変更する場合、同等程度の分離性能で移行することができます。コスモコア 2.6Cholester（内径 2.1 mm）からコスモシール Cholester（内径 4.6 mm）に変更する場合、注入量を 5 倍以上に増やすことにより、適した条件で移行することができます。
| Conditions | |||
|---|---|---|---|
| Column | － | Temperature | 40℃ |
| Mobile phase | Methanol | Detection | UV 280 nm |
| Flow rate |
(2.1 mm I.D.) 0.4 mL/min (4.6 mm I.D.) 1.0 mL/min |
Sample |
|
2. 最大負荷量の決定
内径の大きなカラムでのスケールアップを行う前に、分析カラムで注入量を徐々に増やし、最も分取効率の高いサンプル負荷量を決定します。その後スケールアップ例に従って分取サイズに移行します。
| Conditions | |||
|---|---|---|---|
| Column | － | Sample |
|
| Mobile phase | Methanol | ||
| Flow rate | 1.0 mL/min | ||
| Temperature | 40℃ | ||
| Detection | UV 280 nm | ||
