クロマトグラフィーの原理や種類、機器の選び方をズバッと紹介!!

クロマトグラフィーとは、化学や分析などの仕事をしている人にとってはなじみの分析方法です。
しかし、日常生活ではほとんど使われないため、知らない方も多いでしょう。
しかし、身近な自然現象の中にもクロマトグラフィーの仕組みに共通するものも少なくありません。
そこで、今回はクロマトグラフィーの方法や計測機器の使い方、原理、必要とする場所などについてご紹介しましょう。

  1. クロマトグラフィーの基礎知識
  2. クロマトグラフィーを行える装置について
  3. クロマトグラフィーを行う機器の購入方法や選び方
  4. クロマトグラフィーにかんするよくある質問

「自分は使わないけれど職場で機器使うので、知識が必要」という方もいると思います。
また、クロマトグラフィーを行える機器は膨大なので、勉強が大変と悩んでいる方も少なくないのです。
この記事を読めば、クロマトグラフィーの種類や測定器の使い方だけでなく、選び方や中古市場の状況なども分かるでしょう。
職場でクロマトグラフィーを行っているという方や、機器の購入を任されてしまったという人は、ぜひこの記事を読んでみてくださいね。


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1.クロマトグラフィーの基礎知識

最初に、クロマトグラフィーとはどのような分析方法かということをご説明しましょう。
あまり聞きなれない名称ですが、意外と使われているところはたくさんあるのです。

1-1.クロマトグラフィーって何?

クロマトグラフィーとは、ロシアの植物学者ミハイル・ツヴェットが発明した、物質を分離・精製する技法の総称です。
ちなみに、クロマトグラフィーを行える機器を「クロマトグラフ」といいます。
世の中にある物質のほとんどが、複数のものが混じり合っているのです。
それを分離させて「この物質にはこんな物質が、このくらいの割合で入っていた」と分析する必要は、以外と多いもの。
また、クロマトグラフィーを行うことによって、物質や空間の安全性や逆に有害性も分かります。
現在、クロマトグラフィーは化学、薬学、医学だけでなく、環境学や工学の分野でも盛んに行われているのです。

1-2.クロマトグラフィーの原理

物質は、それぞれ大きさや吸着力・電荷・質量・疎水性などが違います。
クロマトグラフィーはその違いを利用して物質を分離していくのです。
身近な例をあげてみましょう。
長い間雨ざらしになっていたものの色が変化したり、模様がついたりしたのを見たことがある方もいると思います。
これは、天然のクロマトグラフィー。
雨が時間をかけて、親水性の高い物質を洗い流してしまったため、水に強い物質だけが残った結果なのです。
クロマトグラフィーは、それを人工的に短時間で行います。

1-3.クロマトグラフィーの種類の一例

ガスクロマトグラフィー 

物質の揮発性を利用した方法。最も歴史が古く、気体と液体に物質を分離できるので、ガスの測定にも向く。
ランニングコストが安価で優れた検出器が多いという特性がある。

液体クロマトグラフィー 

タンパク質、糖など水に溶ける物質を分離する方法。
高速液体クロマトグラフィーが現在の主流だが、中高圧液体クロマトグラフィーもある。
なお、ガスクトマトグラフィーや、液体クロマトグラフィーは移動相による分離方法。

固定支持層による分類 

カラムクロマトグラフィーは固定相(複数のものが混じり合った物質)を管の中に充填して分離する方法。
大量の試料をあつかえる。一方、薄層クロマトグラフィーは平面に固定相を塗布して測定を行う。
ペーパークロマトグラフィーもこの一種である。

分離手法によるクロマトグラフィーの一例

イオン交換クロマトグラフィー、酸性雨や水質の測定に使われるイオン交換樹脂を固定相として用いる分析方法。
サイズ排除クロマトグラフィー ふるいの原理で原子のサイズが違う物質同士を分離する。
このほかにも、ゲル濾過クロマトグラフィー、吸着クロマトグラフィー、ゲル濾過クロマトグラフィーがあります。

2.クロマトグラフィーを行える装置について

この項では、クロマトグラフィーを行える装置であるクロマトグラフについてご紹介します。
いったいどのような装置があるのでしょうか?

2-1.クロマトグラフィーが行える装置とは?

物質を分離する測定器や装置は、世の中にたくさんあります。
一例をあげると遠心分離機や、ろ過機。身近なところではふるいもクロマトグラフィーを行える装置のひとつなのです。
ですから、これ一台あればどんなクロマトグラフィーも行える、という測定器はありません。
分離をする機器、その分離の状態を確認する機器、さらに、その分離の状態の変化を測定する機器が必要になります。
ですから、クロマトグラフィーを行うには、通常複数の機器が存在するのです。

2-2.パソコンと連動するソフトもある

クロマトグラフィーは、結果だけ見て終わりというわけではありません。
分析結果の推移を記録したり、分離をしていく過程の数値を記録していったりする必要もあるでしょう。
ですから、アナログデータをデジタル化するソフトウエアなども存在します。長期にわたるクロマトグラフィーを行う場合や、月ごとの変化を知りたいという場合に使うと便利です。
パソコンにデータを入れておけば、外部とのやり取りも簡単になるでしょう。

2-3.クロマトグラフが必要な場所とは

クロマトグラフィーは、行う場所によってそれぞれ求められる精度が違います。
混じっている物質の性質がにかよっていたり、原子や分子の大きさが近かったりするほど分離は難しいでしょう。
また、より細かい物質に分離をしたいほど、精密機器が必要です。
一方、大気の測定のように屋外で行う場合は、大がかりな機器は使えません。
花粉測定などは携帯できる機器で行うでしょう。
ですから、目的や使う場所に合わせた機器選びが大切になってきます。

3.クロマトグラフィーを行う機器の購入方法や選び方

この項では、クロマトグラフィーを行う機器の購入方法や選び方をご紹介します。
いったいどのように選べばよいのでしょうか?
また、注意点などもご紹介していきます。

3-1.機器を購入する前に行うこと

前述したように、クロマトグラフィーは非常に多種類の分析方法です。
分析する物質や精度、分析の仕方によって必要な機器がまるで変わってきます。
ですから、分析する物質や方法、頻度、記録の方法などをすべてはっきりさせてから購入しましょう。
「これ一台あればどんなクロマトグラフィーも完璧」という機器はありません。

3-2.購入か、レンタルか

クロマトグラフィーを行える機器は、値段に幅があります。
安価なものもありますが高価なものは数百万円もするでしょう。
特に、細かい分析に必要な機器などは高価です。
そこで、レンタルも視野に入れましょう。
「1回だけクロマトグラフィーを行いたい」ということはめったにありませんが、一括購入するよりは安く済みます。
また、メンテナンスもメーカーが行ってくれますので、簡単です。

3-3.メーカー選び

測定機器を製造、販売している会社ならばだいたいクロマトグラフィーが行える機器を取り扱っているでしょう。
また、アナログデータをデジタルデータに変換する機器は、パソコンソフトを開発する業者が取り扱っているところが多いのです。
中国製の製品もたくさん出回っていますが、やはり精度からいえば国産の方が上でしょう。

3-4.中古市場について

測定機器は、中古市場ができあがっています。
特に、高価な測定機器は丁寧に使われているため、古いものでも値段がつきやすいでしょう。
ただし、パソコンソフトはあまり年数がたつとOSに対応できなくなってしまいます。
そのため、パソコンソフトの寿命は長くて5年程度と考えてください。
さらに、丁寧に使ってきた測定機器は専門の業者に買い取ってもらえる可能性が高いでしょう。
インターネットを検索すれば、専門の業者はすぐに見つかります。
また、メーカーによっては古い機器を下取りしてくれるところもあるでしょう。
ただ処分するだけでなく、リサイクル可能でしたらぜひ行ってみてください。

3-5.インターネットオークションを利用する際の注意点

今は、インターネットオークションでも中古の測定器が販売されています。
業者を通さず買い手と売り手が直接交渉すれば、それだけ安価に購入できるでしょう。
しかし、このような測定器はメンテナンスがされていません。
ですから、一見すると問題ないように思えても使っているうちに不具合が起こる可能性もあるでしょう。
そのため、あまり状態が古いものなどは利用しない方がよいですね。
また、自分が出品する場合は、年式と状態、そして不具合がある場合は正確にそれを記しましょう。
写真入りで出品した方がより入札されやすくなります。

4.クロマトグラフィーにかんするよくある質問

Q.購入を希望する機器が多すぎて、収拾がつきません。どうしましょう?

A.「これがないと分析ができない」というものを優先して購入していくとよいですね。

Q.同じような測定機器でも値段に幅があるのはなぜでしょうか?

A.より精密で高度な分析ができる機器ほど値段は高くなります。

Q.メーカーの選び方で注意点はあるでしょうか?

A.すでに出入りのメーカーがいるならば、そこに必要な機器がないか尋ねてみてください。メンテナンスなども出しやすくなるでしょう。

Q.アナログデータをデジタルデータに変換するとはどういうことですか?

A.パソコン内にデータを取り込み、加工や分析、さらにほかのパソコンとやり取りできるようにすることになります。

Q.業者にできるだけ高く買ってもらうコツは何でしょうか?

A.丁寧に取り扱い、査定前に外側だけでもきれいにしておくとよいですね。

まとめ

いかがでしたか?今回はクロマトグラフィーにかんすることをご紹介しました。
クロマトグラフィー自体は分析方法ですが、それを行う機器はたくさんあります。
購入の際は、下調べを入念の行ってからにしましょう。