HPLC Waters/Agilent/Shimadzu/UPLC 1969-2026（エイチピーエルシー）
HPLC High-Performance Liquid Chromatography 1969-2026 (差別化: 分析化学機器軸)。Csaba Horváth Yale 1965-1968 World First HPLC Pump+Column・Jim Waters 1958 Waters Associates→Waters Corporation USA Massachusetts (Liquid Chromatograph LC Module 1 1969+ALC-100+M6000A・Acquity UPLC 2004 1.7μm Sub-2-micron Particle・1200bar・Premier 2020・Industry Top Share)・Agilent Technologies USA 2014年HP分離 (HP 1090A 1983+1100 Series 1996+1200 Series 2006+1290 Infinity 2009 1300bar・Bio-inert MP35N+Diode Array Detector DAD)・Shimadzu 島津製作所 1875 京都 (Nexera UHPLC LC-30/40/50・LCMS-2050+8060+9050単四重極/三連四重極+QTOF・国産Top・¥¥¥¥¥¥¥/¥10M+ Lab規模)・Thermo Fisher Scientific Vanquish UHPLC+Dionex (UltiMate 3000+Vanquish Horizon 1500bar・Acclaim Column)・Agilent InfinityLab 1290 II・Knauer Smartline+AZURA・Hitachi+Tosoh+JASCO+Japan Spectroscopic・Column: C18 ODS (Octadecyl・Reverse Phase Industry Standard・Phenomenex Kinetex Core-Shell+Waters BEH+Agilent Eclipse Plus+Shimadzu Shim-pack Velox)・Detector: UV-Vis 190-400nm+DAD Diode Array+Fluorescence FLD+Refractive Index RI+ELSD Evaporative Light Scattering+CAD Charged Aerosol+MS Mass Spec Hyphenated・Mobile Phase: Acetonitrile+Methanol+Water+Buffer 0.1% Formic Acid・Gradient Elution+Isocratic・SFC Supercritical Fluid (CO2+Methanol)・GPC/SEC Gel Permeation Polymer・Ion Chromatography Dionex Conductivity Detector・¥¥¥¥¥¥-¥¥¥¥¥¥¥¥/Acquity Premier ¥30M+、2026年Waters Acquity Premier+Agilent 1290 Infinity II+Shimadzu Nexera+Thermo Vanquish主流。
概要
1969年に初めて実用化された高性能液体クロマトグラフィ（HPLC）は、化学分析の基盤技術として確立し、以降の数十年で分離性能、検出感度、操作性が飛躍的に向上してきました。Waters、Agilent、Shimadzu などの主要メーカーは、それぞれ独自の設計哲学と技術革新を通じて、UPLC（超高速液体クロマトグラフィ）へと進化させました。2025–2026年現在、業界はデータ解析の自動化、マイクロフルイディクスとの統合、そして高圧・高分解能化に重点を置いています。
主な特徴・仕組み
| 特色 | 説明 |
|---|---|
| 高圧設計 | 1200 bar まで対応し、1.7 µm 粒径のカラムを安定走行。 |
| 高速分離 | 1 min で 20 分の従来分離を実現。 |
| 多機能検出 | UV‑Vis (190–400 nm)、DAD、FLD、RI、ELSD、CAD、MS（ESI、APCI、QTOF）。 |
| モバイルフェーズ | アセトニトリル、メタノール、水、0.1 % フォルミン酸バッファー。 |
| サンプル前処理 | SPE、バイオインナート・デバイス、マイクロフルイディクスチップ。 |
| データ統合 | LabWare、Chromeleon、OpenLab、Thermo Scientific Chromeleon 7.0。 |
| エネルギー効率 | 低流量（0.1–0.5 mL min⁻¹）で消費電力を抑制。 |
| 自動化 | 24 h 連続走行、サンプルローダー、オンラインフローサンプリング。 |
| 安全性 | オートパイロット・圧力制御、サンプル温度制御。 |
| 拡張性 | モジュール式設計でカラム、検出器、データシステムを自由に組み合わせ可。 |
UPLC の核となるのは、従来の 5 µm 粒径より 3 倍小さい 1.7 µm 粒径を採用したカラムと、1200 bar まで耐えるポリエチレンテレフタレート（PET）・ポリプロピレン（PP）製のシステムボディです。これにより、分離時間を 1/10 以内に短縮しつつ、ピーク幅を 3 倍に狭めることが可能です。
具体例・対応製品
| 製品名 | 型番 | 主なスペック | 代表的な用途 |
|---|---|---|---|
| Waters Acquity UPLC M-Class | M-Class | 1200 bar, 1.7 µm, 0.5 mL min⁻¹, 40 °C, 190–400 nm DAD | 薬物代謝、環境サンプル |
| Waters Acquity Premier | Premier | 1200 bar, 1.7 µm, 0.4 mL min⁻¹, 45 °C, 190–400 nm DAD | バイオマーカー解析 |
| Agilent 1290 Infinity II | 1290 II | 1200 bar, 1.7 µm, 0.5 mL min⁻¹, 45 °C, 190–400 nm DAD, MS interface | 薬物動態、食品安全 |
| Shimadzu Nexera UPLC | Nexera UPLC | 1200 bar, 1.7 µm, 0.5 mL min⁻¹, 40 °C, 190–400 nm DAD, QTOF MS | 分析化学、材料科学 |
| Thermo Vanquish Horizon | Vanquish Horizon | 1200 bar, 1.7 µm, 0.5 mL min⁻¹, 45 °C, 190–400 nm DAD, ESI‑MS | バイオ医薬品、環境分析 |
数値スペック（代表例）
- 最大圧力：1200 bar
- カラム粒径：1.7 µm
- 流量範囲：0.1–1.0 mL min⁻¹
- カラム温度：20–60 °C
- 検出波長範囲：190–400 nm
- 1 min で 20 分相当分離
- 最高フロー速度：1.5 mL min⁻¹（低圧モード）
- 1 µL サンプル容量で 1 min 走行
- 連続走行時間：24 h
- データ取得速度：0.5 Hz
選び方・注意点
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圧力耐性
- 1.7 µm カラムを使用する場合は 1200 bar 以上の圧力が必要。
- 低圧設計（600 bar）では粒径を 3 µm に限定する必要がある。
-
検出器の選択
- 分析対象が可視域に吸収しない場合は DAD だけでなく、FLD や MS を併用。
- 高感度が必要な場合は ESI‑MS とのハイブリッドを検討。
-
サンプル前処理
- 複雑行列（血液、土壌）では SPE かマイクロフルイディクス前処理が必須。
- オンラインフローサンプリングを採用するとサンプルロスが減少。
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データ解析
- 2025 年以降は AI ベースのピーク検出・定量が主流。
- ソフトウェアはクラウド連携が可能なものを選ぶと長期保守が楽。
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コスト対効果
- 初期投資は高いが、1 µL サンプルで 1 min 走行できるため、長期的には試料費と時間を削減。
- メンテナンスはカラム交換頻度を減らすことでコストを抑制。
関連用語との違い
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HPLC（High‑Performance Liquid Chromatography）
- 1.7 µm 以前は 5 µm 粒径で 600 bar までの圧力が主流。
- 分離時間は 20–30 min 程度。
-
UPLC（Ultra‑Performance Liquid Chromatography）
- 1.7 µm 粒径、1200 bar 以上で 1–5 min で分離。
- 高速化と高分解能を両立。
-
SFC（Supercritical Fluid Chromatography）
- CO₂ を移動相に使用。
- 有機溶媒使用量が少ないが、分離性は特定の化合物に限定。
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GPC/SEC（Gel Permeation / Size Exclusion Chromatography）
- 分子量に基づく分離。
- 低分解能で、化学構造の情報は得られない。
よくある質問 (FAQ)
-
Q: UPLC で 1.7 µm カラムを使用すると圧力が高くなりすぎるのでは？
A: 現在の UPLC システムは 1200 bar まで耐える設計で、カラムポート、バルブ、ポンプは全て高圧対応。圧力センサーでリアルタイム監視が可能。 -
Q: 低流量での分析は検出感度に影響しますか？
A: 低流量（0.1–0.3 mL min⁻¹）ではピーク幅が狭まり、検出感度は向上。逆に高流量ではピークが広がり感度が低下。 -
Q: 2026 年の最新トレンドは何ですか？
A: ① AI 解析による自動ピーク検出・定量 ② マイクロフルイディクスと連携したオンラインサンプリング ③ 高圧・高温での分離性能向上 ④ クラウドベースのデータ管理と共有 ⑤ バイオ医薬品の大規模バッチ分析に特化したハイブリッド MS システム。
まとめ
1969 年に登場した HPLC は、Waters、Agilent、Shimadzu などの主要メーカーが 2025–2026 年に向けて UPLC へと進化させました。1200 bar まで耐える高圧設計と 1.7 µm 粒径のカラムにより、従来の 20–30 min の分離時間を 1–5 min に短縮。多機能検出器と AI 解析の組み合わせは、医薬品・環境・食品・材料といった多岐にわたる分野で高感度・高速分析を実現しています。選定時は圧力耐性、検出器、サンプル前処理、データ解析環境を総合的に評価し、長期的なコストパフォーマンスを見極めることが重要です。