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フラクションコレクター

フラクションコレクターは、クロマトグラフィーの溶出液をフラクション(画分)として分取・回収する装置です。検出器のシグナルに連動してピーク単位で集める方法と、時間や容量で機械的に区切る方法を使い分け、プレート・チューブ・ボトルなどの容器に分けて受けます。analytical(分析スケール)からprep(分取スケール)まで、クロマトシステムと連携して目的成分を回収する役割を担います。

ピークベース分取プール判断プレート/チューブ回収analytical/prep両用

用途・特徴

フラクションコレクターは、カラムから溶出してくる液を、ノズル(プローブ)の移動や分岐バルブの切り替えによって複数の容器へ順番に分けて回収する装置です。UV/可視やELSD、質量分析(MS)などの検出器シグナルを受け取り、ピークの立ち上がり・終わりに合わせて開始・停止する「ピークベース(ピークトリガ)分取」と、一定時間ごと・一定容量ごとに区切る「時間/容量ベース分取」を、目的に応じて切り替えて使います。

検出器とコレクターの間には配管・バルブの体積(デッドボリューム)があるため、シグナルが立ってから実際に液が出口に到達するまでに遅れ(フラクション遅延)が生じます。回収開始/停止のタイミングを正しく合わせるには、この遅延体積を流速から見積もって補正する必要があります。近年の機種はRFIDによるラックの自動認識や遅延の自動キャリブレーション機能を備えるものが増えています。

回収後は、各フラクションを分析(再注入や活性測定など)で確認し、目的成分・純度を満たす画分だけをまとめる「プール」を行います。どこからどこまでを1本の製品(プール)とするかの判断(プール判断)は、純度・収量・不純物の混入リスクのトレードオフであり、分取クロマト運用の要になります。

Point
  • ピークベース分取(スロープ/閾値トリガ)で目的ピークだけを狙って集める
  • 時間/容量/ドロップ単位で機械的に区切る分取にも対応する
  • プレート・チューブ・バイアル・ボトルなど複数の容器形式に対応する
  • 検出器(UV・ELSD・MS)シグナルに連動して開始/停止を制御する
  • フラクション遅延体積を補正して回収タイミングを合わせる
  • クロマトシステム(ÄKTA・LC・NGC等)と一体制御・記録できる
  • ボイドや平衡化画分を捨て、必要な画分だけ集めるウィンドウ設定ができる
  • 回収後のプール判断(純度と収量のトレードオフ)が運用上の要点になる

使用方法

基本的には、対象スケールに合う容器・配管を選び、フラクション遅延を補正したうえで分取モードを設定し、溶出に合わせて画分を回収して分析・プールする流れになります。

1分取スケールと容器(プレート/チューブ/ボトル)を選ぶ
2配管・分岐バルブを接続しデッドボリュームを抑える
3検出器とコレクターの遅延体積を補正する
4分取モード(ピーク/時間/容量)を設定する
5トリガ条件(スロープ・閾値・ウィンドウ)を決める
6ボイド・平衡化画分を廃液側へ振り分ける
7溶出に合わせてフラクションを回収する
8各画分を分析し純度・含量を確認する
9目的画分をプール判断でまとめる
10回収量・条件・トレースを記録する
実際の設定は、流速、検出器の種類・感度、配管長・内径、容器の容量と本数、目的成分の溶出幅、許容する純度・収量のバランスによって変わります。粘性の高い溶媒や高流速ではしぶき(スピル)や交差汚染が起きやすく、分岐バルブやスピルフリー設計のノズル、ラック自動認識の活用で再現性を確保します。

ピークベース分取と時間/容量ベース分取はどう使い分ける?

フラクションコレクターの分取モードは、検出器シグナルに連動してピーク単位で集める方法と、時間や容量で機械的に区切る方法に大別されます。目的成分の挙動と検出のしやすさで使い分けます。

結論

実務では両者を併用することも多く、目的ピーク区間はピークトリガ、その前後は時間/容量で区切る、といった組み合わせ設定が使われます。

区切りの基準

一定時間・一定容量・一定ドロップ数で機械的に区切る

検出器シグナルのスロープ・閾値(ピーク)に連動して区切る

検出器の要否

検出器がなくても運用できる

UV・ELSD・MSなどの検出シグナルが前提になる

向く場面

未知試料の網羅回収、検出しにくい成分、プロファイル取得

目的ピークが明確な精製、純度優先の分取

容器・溶媒の使用

目的外の画分も多く取りがちで容器・溶媒を消費しやすい

必要なピークだけ集め、容器・溶媒を節約しやすい

純度の傾向

1画分に複数成分が混じりやすく、後段のプール判断が重要

ピーク境界で切るため目的成分の純度を確保しやすい

ベースライン変動への弱さ

シグナルに依存しないため変動の影響を受けにくい

ドリフトやノイズで誤トリガしやすく閾値設定の調整が要る

遅延補正の影響

遅延補正なしでも運用しやすい

フラクション遅延の補正がずれると取りこぼし・混入が出る

代表的な使い方

SEC・分画スクリーニング、活性画分探索

アフィニティ・IEX溶出ピークの回収、分取HPLC

主な分取モードと特徴

フラクションコレクターが備える代表的な分取モードと、その特徴・注意点を整理します。

分取モード区切り条件向く用途注意点
ピーク(スロープ)シグナルの傾き変化でピーク開始/終了を判定ピーク形状が明確な精製ノイズ・ショルダーで誤判定しやすい
ピーク(閾値)設定したmV/AU閾値を超えた区間を回収高さが安定したピーク回収ベースラインドリフトで閾値調整が要る
時間一定時間ごとに容器を切り替えプロファイル取得、未知試料目的外画分が増えやすい
容量一定容量ごとに切り替え(流量計連動)容量を揃えたい分画流速変動で容量がぶれる
ドロップ規定ドロップ数で切り替え低流速・少量分取溶媒の表面張力で1滴量が変わる
時間窓(ウィンドウ)指定時間帯のみ回収/廃棄を切替ボイドや平衡化画分の除去保持時間のずれで窓設定がずれる

回収容器・ラック形式と使いどころ

回収する容器の形式は、スケールと後工程(分析・濃縮)に合わせて選びます。

容器形式目安スケール主な使いどころ
マイクロプレート(96/384)数十µL〜数mL分析スケール、ハイスループットな分画スクリーニング
チューブ(試験管)数mL〜十数mL汎用の分画回収、活性画分探索
バイアル1〜数mL分取HPLC、再分析・MS確認用の小容量回収
ボトル数十mL〜数百mLprepスケールの主要ピーク回収
カーボイ/大容量数L規模パイロット・製造寄りのスケールアップ回収

トラブルと確認ポイント

分取で起こりやすい不具合と、確認すべき箇所をまとめます。

事象考えられる原因確認・対処
目的成分の取りこぼしフラクション遅延の補正不足遅延体積を流速から再計算し補正・キャリブレーション
画分への混入・交差汚染配管デッドボリューム、しぶき(スピル)配管短縮、分岐バルブ・スピルフリーノズルの活用
誤トリガ(不要画分回収)ベースラインドリフト、ノイズ閾値・スロープ感度の見直し、ウィンドウ併用
回収容量のばらつき流速変動、ドロップ量変化流量計連動の容量モード、流速安定化
プール後の純度不足プール境界の取り方境界画分を個別分析し、純度と収量で境界を再設定

選定チェックリスト

用途・スケール・連携先を踏まえて、フラクションコレクター選定時に確認しておきたい項目です。

対応スケールanalytical(µL〜mL)かprep(mL〜L)か、最大流速は用途に足りるか
最大流速対応流速(例: 〜50/125/200 mL/min)が分取スケールに合うか
容器・ラック形式プレート/チューブ/バイアル/ボトルの混載やラック自動認識(RFID)の可否
分取モードピーク(スロープ/閾値)・時間・容量・ドロップ・ウィンドウの対応範囲
検出器連携UV・ELSD・MSなどのシグナル入力やMSトリガ分取に対応するか
遅延補正フラクション遅延の自動キャリブレーション機能の有無
クロマトシステム連携ÄKTA・LC・NGC等との一体制御・データ統合が可能か
交差汚染対策分岐バルブ、スピルフリー設計、デッドボリュームの小ささ
容器収容数1ランで必要な本数・画分数を収容できるか、コレクター連結の可否
ソフト・記録メソッド設定、トレース記録、監査証跡・データ完全性への対応
設置・環境設置スペース、フューム対応(密閉ベイ)、溶媒適合性
保守・消耗品ノズル・チューブ・ラック等の入手性とメンテ頻度

使用される工程

フラクションコレクターは、目的成分を分けて回収する必要がある精製・分析の各場面で使われます。

分取クロマト精製

クロマト溶出から目的ピークを回収し、純度・収量を満たす画分を得ます。

主な用途
  • 目的ピーク回収
  • 純度確保
  • prepスケール

プール判断・ポリッシュ

境界画分を分析し、純度と収量のバランスでプール範囲を決めます。

主な用途
  • 境界画分評価
  • プール範囲
  • 純度/収量

アフィニティ溶出回収

Protein A等の溶出ピークを回収し、目的タンパク質を集めます。

主な用途
  • 溶出ピーク
  • 目的タンパク質
  • アフィニティ

イオン交換ポリッシング

IEXの勾配溶出から、不純物を分けて目的成分の画分を回収します。

主な用途
  • 勾配溶出
  • 不純物分離
  • IEX

SEC分画スクリーニング

サイズ分離で得た画分を集め、凝集体やモノマーを分けて確認します。

主な用途
  • サイズ分離
  • 画分回収
  • 凝集体確認

分取HPLC(低分子・ペプチド)

分取HPLCの溶出から目的化合物のピークを回収し、純品を得ます。

主な用途
  • 分取HPLC
  • 化合物精製
  • 純品取得

MS連動分取

MSシグナルで目的質量のピークを判定し、狙った成分を回収します。

主な用途
  • MSトリガ
  • 目的質量
  • 選択回収

活性画分の探索

時間/容量で網羅回収し、各画分の活性や成分を測って当たりを探します。

主な用途
  • 網羅回収
  • 活性測定
  • 画分探索

メソッド開発・スケールアップ

分取条件やプール基準を検討し、分析から分取スケールへ展開します。

主な用途
  • 条件検討
  • プール基準
  • スケールアップ

使用されるモダリティー

フラクションコレクターは、クロマト精製で目的成分を分けて回収するモダリティーで使われます。

抗体医薬
関連度中〜高
アフィニティ溶出回収IEXポリッシング画分凝集体分画
Protein AやIEX溶出ピークの回収、純度を満たす画分のプール判断に使われる。
Fc融合・組換えタンパク質
関連度中〜高
クロマト精製の画分回収ポリッシュ工程
アフィニティ・IEX・SECの溶出画分を回収し、目的タンパク質を集める。
低分子(分取クロマト)
関連度中〜高
分取HPLC/フラッシュ精製ピーク回収
分取HPLCやフラッシュクロマトで目的化合物のピークを集める主要用途。
核酸(オリゴ)
関連度
オリゴ精製の画分回収IP-RP/IEX分取
合成オリゴの精製で、目的長の画分を分けて回収するのに使われる。
ペプチド・各種
関連度
分取HPLCでのペプチド精製天然物・代謝物の分取
ペプチドや天然物・代謝物などの分取精製でピーク画分を回収する。

メーカー製品

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