(57)【要約】【課題】液体クロマトグラフィ用途で移動相を脱気する流動真空脱気ユニット。【解決手段】脱気ユニットは、コンパクトな脱気構成要素内に配置され、比較的平坦で薄い自立式隔膜を含み、それによって薄い隔膜は気体透過性かつ液体不透過性で、移動相を選択的に脱気する。自立式の薄い隔膜が透過し得物質上に配置され、接続した真空源によってこれを通して真空が生成される。特定の実施形態では、自立式隔膜を、溶剤のない熱プロセスで透過性物質に直接に流し込み成形する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔膜脱気システムを作成する方法で、
ａ）第１溶液を形成するため、溶剤中で過フッ化共重合体を溶媒化することと、
ｂ）第１隔膜層を形成するため、前記第１溶液を乾燥させることと、
ｃ）第２溶液を形成するため、溶剤中で追加の量の過フッ化共重合体を溶媒化することと、
ｄ）前記第２溶液をゲル状態まで加熱することと、
ｅ）透過性物質を前記ゲルで被覆することと、
ｆ）前記ゲルが前記第１隔膜層と前記透過性物質の間に配置されるよう、前記第１隔膜層を前記ゲルの上面に押し付けることと、
ｇ）前記第１隔膜層と前記透過性物質との間に機械的接着が生成され、それによって前記透過性物質上に配置された自立式フィルムを形成するよう、前記ゲルを乾燥することとを含む方法。
【請求項２】
前記ゲルを、約２００℃で約２４時間乾燥する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記自立式フィルムは、厚さが約５マイクロメートルと約５００マイクロメートルの間である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ゲルの乾燥に伴う期間の間を通して、前記第１隔膜層を前記ゲルの前記上面に連続的に押し付けることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
脱気装置に自立式隔膜を流し込み成形する方法で、
ａ）溶融した共重合体を生成するため、過フッ化共重合体を、その対応するガラス遷移温度より高い温度まで加熱することと、
ｂ）前記溶融共重合体を透過性物質の上面に配置することと、
ｃ）前記溶融共重合体を冷まして、前記自立式隔膜を形成することとを含む方法。
【請求項６】
前記隔膜を前記透過性物質に機械的に接着するため、前記溶融共重合体を前記透過性物質に押し付けることを含む、請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概ね真空脱気システムに、特にクロマトグラフィ用途で移動相材料を脱気するシステムに関する。本発明は、移動相材料を脱気する方法にも関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの化学用途、特に分析用途は液体の溶剤、反応体などを使用し、溶解ガス、特に空気の存在は望ましくない。このような用途の一例は、高性能液体クロマトグラフィの移動相に関し、溶解ガス、特に酸素は少量でも存在すると、獲得される結果の精度および感度を害することがある。例えば、移動相に溶解した空気は、気泡の形態をとることがあり、気泡は、移動相が検出器を通過するにつれて測定ノイズおよび変動を引き起こす。溶解種が空気中の酸素の場合のように化学的に活性であると、移動相に望ましくない変化または劣化が生じることがある。溶解種の有害な効果は、通常、移動相における種類の相対的濃度に関連する。このような望ましくない種は通常、既知の脱気プロセスによって除去される。それに対応して、個々の移動相における溶解ガス濃度を低下させるために、効率的で効果的な脱気システムを使用することが望ましい。
【０００３】
脱気される液体の加熱または沸騰、減圧環境または真空への材料の暴露、超音波エネルギへの暴露、またはその組合せなど、液体を脱気する幾つかの方法が開発されている。しかし、従来通りに適用された状態では、これらの通常の技術は所望の脱気効率を充分に得られない。
【０００４】
より最近開発された別の技術は、隔膜装置を通した真空脱気である。一般的なこのような用途は、直径が比較的小さく、肉薄の半透性合成ポリマ樹脂材料の管を密閉した室に入れ、減圧または真空状態に保持して使用する。脱気を実行するには、脱気する液体を室に通して流し、それによって気体は管を通過できるが、液体の通過は防止する。用途によっては、様々な液体を脱気するため、比較的平坦な気体透過性隔膜を使用するモジュールを使用している。
【０００５】
しかし、今日までに開発されたシステムは、それに伴う幾つかの問題および制限を有する。例えば、このようなシステムは通常、このようなシステムの脱気効率が比較的低いので、所望のレベルの脱気を獲得するために比較的大きくする必要がある。平坦な隔膜の用途では、今日までに提示されているシステムは、製造時および使用時の両方で隔膜の支持を補助する支持タイプの構造を必要とする。このような支持構造は、脱気構成要素の複雑さおよび費用を増大させ、さらに使用時に破損しやすい追加の部品を導入することになる。さらに、このような隔膜に一般的に使用する材料は、制限された気体透過性の特徴を有し、それによって十分な脱気機能を提供するには角膜は厚さが約１０マイクロメータ未満であることが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、コンパクトで平坦な隔膜脱気装置を使用することにより非常に効率的な方法で液体を脱気する脱気システムを提供することが、本発明の主な目的である。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、液体クロマトグラフィの環境で使用するコンパクトな脱気システムを提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる目的は、自立式で比較的平坦な隔膜を使用するコンパクトな脱気システムを提供することである。
【０００９】
本発明のさらなる目的は、脱気効率を向上させる脱気隔膜材料を使用するコンパクトな脱気システムを提供することである。
【００１０】
本発明の別の目的は、隔膜を流し込み成形して、コンパクトな脱気システムの多孔性支持構造に取り付ける方法を提供することである。このような隔膜／フィルム構造は自立式フィルム構造を構成する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明により、液体クロマトグラフィ用途で様々な移動相の脱気効率を向上させるため、コンパクトな脱気構成要素内の比較的平坦な隔膜を使用する改良型の流動脱気システムが提供される。このような改良型の脱気手段は、コンパクトな脱気構成要素内に自立式の薄い隔膜を形成することによって達成され、この隔膜は気体透過性および液体不透過性である。このような効率は、改良型の隔膜材料の使用によってさらに獲得され、これはＴＥＦＬＯＮ  ＡＦ（登録商標）などの過フッ化共重合体であることが好ましい。このような共重合体を使用することにより、典型的な脱気性能を維持するか、または改善しても、隔膜の厚さを増加することが可能であることが判明している。このような発明により達成される特定の利点は、このような自立式隔膜の耐久性向上、さらに脱気構成要素内で薄い隔膜を支持する別個の支持構造を含む必要がないことである。このような改良点は、脱気性能を低下させたり、妥協したりすることなく達成される。
【００１２】
本発明の脱気システムの１つの実施形態は、自身内に脱気室を有する脱気構成要素を含み、室は自立式フィルムによって第１および第２部分に分割され、フィルムは気体透過性かつ液体不透過性であることが好ましい。脱気構成要素は、さらに、第１部分と流体連絡する流体入口および出口通路を含む。脱気構成要素の第２部分は、真空源からアクセス可能であることが好ましい。自立式フィルムは厚さが約５マイクロメートルと約５００マイクロメートルの間であることが好ましく、厚さが約１０マイクロメートルと約１２５マイクロメートルであることがさらに好ましい。フィルムはＴＥＦＬＯＮ  ＡＦ（登録商標）などの過フッ化共重合体を備えることが好ましい。脱気構成要素は、フィルムに隣接し、フィルムと真空源との間に配置された第２部分に透過性拡散層を含むことが好ましい。好ましい実施形態では、自立式フィルムは少なくとも部分的に拡散層に付着し、拡散層は複合ポリマ材料であることが好ましい。
【００１３】
本発明の別の態様では、自立式フィルムは可フッ化共重合体をゲルまたは溶融相まで加熱し、脱気室に流し込み成形して、その後に自立式フィルムを形成するよう冷ます熱プロセスによって形成することが好ましい。加熱した可フッ化共重合体を拡散層に直接流し込み成形し、その後に冷まして、拡散層に少なくとも部分的に付着した自立式フィルムを形成することが最も好ましい。
【００１４】
本発明の追加の態様は、過フッ化共重合体を適切な溶剤で溶媒化し、その後に脱気室に流し込み成形して、乾燥し、拡散層に少なくとも部分的に付着した自立式フィルムを形成する溶剤結合プロセスによって自立式フィルムを形成することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の脱気構成要素の断面図である。
【図２】図１に示す脱気構成要素のハウジングの断面図である。
【図３】図１に示した脱気構成要素の一部の拡大断面図である。
【図４】図１に示した脱気構成要素の代替実施形態の拡大断面図である。
【図５】本発明の自立式隔膜を形成する方法を表す流れ図である。
【図６】図１に示した脱気構成要素の上面図である。
【図７】図１に示した脱気構成要素の底面図である。
【図８】本発明のさらなる実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、以上で列挙した目的および利点を、本発明により表される他の目的、特徴および利点と併せて、本発明で可能な様々な形状を表すよう意図された添付図面に関して説明する詳細な実施形態に関して提示する。本発明の他の実施形態および態様は、当業者の把握するところであると認識される。
【００１７】
次に参照文字により図面を参照し、最初に図１を参照すると、脱気構成要素１０が図示されている。脱気構成要素１０は、高性能液体クロマトグラフィ装置に使用するよう構成することが好ましい。脱気構成要素１０は、自身を通って延在する複数の固定孔１４を有するハウジング１２を含むことが好ましい。ハウジング１２は上面１６、および概ね対向する下面１８を含む。固定孔１４は上面１６と下面１８との間に延在し、それによってハウジング１２を通って延在する開放通路を形成することが好ましい。
【００１８】
ハウジング１２は図２でさらに容易に見ることができ、これはハウジングのみを示す。図２に示すように、下面１８の一部が上面１６に向かって窪んでいる。このような窪んだ部分２０は上面２１を含み、この面２１はほぼ下面１８と平行であることが好ましく、前記窪んだ部分２０はハウジング１２の中心に配置される。好ましい実施形態では、ハウジング１２は、さらに、ハウジング１２を通して移動相を移送する入口通路２２および出口通路２４を含む。入口および出口通路２２、２４は、ハウジング１２の上面１６と窪んだ部分２０との間に延在することが好ましい。図２に示すように、入口および出口通路２２、２４は窪んだ部分２０の距離を有する区間に隔置されることが好ましい。入口および出口通路２２、２４は、自身内で流体移送管コネクタを受ける個々のねじ部分２３、２５を含むことができる。
【００１９】
ハウジング１２は、ステンレス鋼などの不活性で耐久性がある材料から作成することが好ましい。しかし、ハウジング１２の作成には、このような特徴を呈する他の材料も使用することができる。
【００２０】
図１に戻ると、挿入部分３０がハウジング１２の窪んだ部分２０に配置される。挿入部分３０の側面３２は、窪んだ部分２０の側面２６と対面する関係であることが好ましい。挿入部分３０は下面３４および上面３６を含むことが好ましく、上面３６は窪んだ部分３８を含むことが好ましい。幾つかの実施形態では、上面３６は窪んだ部分２０の上面２１に隣接するが、そこから隔置され、したがって上面２１と上面３６の間にギャップ４６が存在する。他の実施形態では、上面３６は、窪んだ部分２０の上面２１にほぼ近接している。したがって図１に示すように、脱気室４７は、窪んだ部分２０の上面２１と窪んだ部分３８の下面４０との間に形成される。
【００２１】
挿入部分３０は、さらに、自身を通って延在する真空通路４２を含むことが好ましく、それによって真空通路４２は下面３４と窪んだ部分３８の下面４０との間に延在する。真空通路４２は、真空アダプタ５０を受けるサイズおよび形状であることが好ましく、真空アダプタは動作可能な状態で真空ポンプ（図示せず）に接続することが好ましい。
【００２２】
挿入部分３０は、ステンレス鋼などの不活性で耐久性がある材料から作成することが好ましい。しかし、挿入部分３０にはこのような特徴を呈する他の材料も使用することができる。
【００２３】
脱気構成要素１０は、挿入部分３０の窪んだ部分３８に配置された拡散部材５２も含むことが好ましい。好ましい実施形態では、拡散部材５２は窪んだ部分３８の下面４０に密着し、ほぼ窪んだ部分３８の断面にわたって延在する。したがって、拡散部材５２はギャップ４６と真空通路４２との間に拡散層を形成する。
【００２４】
拡散部材５２は多孔性で、様々な多孔性材料から作成することが好ましい。特定の実施形態では、拡散部材５２は複合ポリマ材料から作成され、焼結ＰＥＥＫとＰＴＦＥテフロン（登録商標）などの過フッ化共重合体との複合体であることが最も好ましい。他の実施形態では、拡散部材５２は様々なセラミックス、金属またはガラスから作成することができる。好ましい実施形態では、拡散部材５２の個々の断面積のうち約５０パーセントが気体透過性である。
【００２５】
脱気構成要素１０は、ハウジング１２の窪んだ部分２０に挿入部分３０を固定する固定フランジ６０を含むことが好ましい。固定フランジ６０は、自身内の挿入部分３０の切欠き部分３３を受ける中心口を含むことが好ましい。固定フランジ６０は上面６２を含み、上面６２は挿入部分３０の切欠き表面３５に密着した状態で固定することができる。固定フランジ６０は自身内の固定締め付け具８０を受けるため、自身を通って延在する固定口６４も含むことが好ましい。締め付け具８０は固定フランジ６０をハウジング１２の上面１６に向かって配向し、それによって挿入部分３０を窪んだ部分２０内に固定するよう作用する。
【００２６】
本発明は、挿入部分３０を窪んだ部分２０内に固定する幾つかの固定技術も想定する。このような技術は、挿入部分３０に固定フランジを設け、自身内に形成された固定口を通して締め付け具８０を受けることを含む。外部固定手段を設けて、ハウジング１２の窪んだ部分２０内に挿入部分３０を固定してもよい。
【００２７】
図１および図２に示すように、窪んだ部分２０の上面２１に突起２８を形成する。このような突起２８は、窪んだ部分２０に固定されながら、挿入部分３０／拡散部材５２との組合せが上方向に動作するのに対して止め具として作用する。したがって、突起２８が窪んだ部分２０の上面２１から延在する程度は、ギャップ４６の厚さの結果である。ギャップ４６は、入口通路２２と出口通路２４の間で流体の流れが一様に分布するため空間を提供するような寸法であることが好ましい。しかし、ギャップ４６は、液体の比較的薄い層のみがそれを通過できるよう、比較的狭いことが好ましい。ギャップ４６は、厚さが約５０マイクロメートルと約１０００マイクロメートルであることが好ましく、厚さが約５０マイクロメートルと５００マイクロメートルの間であることがさらに好ましい。
【００２８】
図３でより容易に見られるように、脱気構成要素１０はさらに、突起２８と窪んだ部分３８内の拡散部材５２との間に配置された薄い隔膜９０を含む。好ましい実施形態では、薄い隔膜９０は自立式隔膜であり、それによって隔膜９０を形成または維持するために支持構造が必要ない。
【００２９】
隔膜９０は気体透過性で、液体不透過性であり、拡散部材５２の上面５４に配置して、ギャップ４６を流れる液体を選択的に脱気できることが好ましい。個々の流体中の気体は、真空ポンプによって生成された負圧によって、気体透過性隔膜９０を通して大量の流体から選択的に引き出すことができる。真空ポンプは、多孔性拡散部材５２を通して負圧を生成し、したがって隔膜９０を通して気体を選択的に引き出すことができる。
【００３０】
隔膜９０は、多様な材料から作成することができ、これは気体透過性で液体不透過性の薄いフィルムとして流し込み成形してよい。しかし、特に好ましい実施形態では、隔膜９０は過フッ化共重合体であり、ＴＥＦＬＯＮ  ＡＦ（登録商標）であることが最も好ましい。ＴＥＦＬＯＮ  ＡＦ（登録商標）が隔膜９０に好ましい材料であるのは、優れた透過性の特徴によるものであり、これによって非常に厚い隔膜も所望の脱気性能を維持することができる。隔膜９０は約５マイクロメートルと約５００マイクロメートルの間であることが好ましく、約１０マイクロメートルと約１２５マイクロメートルの間の厚さであることがさらに好ましい。このような厚さを有する隔膜９０は、今日使用されている通常、約１０マイクロメートル以下の厚さのフィルムと同様の良好または優れた脱気性能を呈する。また、このような隔膜９０は、ピンホールがほぼない状態で流し込み成形し、液体不透過性の特徴を保持できることが好ましい。
【００３１】
本発明の隔膜９０は、拡散部材５２の上面５４上に自立式実体として流し込み整形することが好ましい。したがって、隔膜９０は、別個の支持構造を使用せずに脱気構成要素１０内に形成し、維持することができる。このような自立式の特徴の結果、隔膜９０は、真空ポンプの偏差または移動相の流れの変動による構成要素１０の圧力変動から影響を受けにくい。
【００３２】
特定の実施形態では、１平方インチ（６．４５ｃｍ2）当たり約１４ポンド（６３５６ｇ）の負圧を生成するよう真空ポンプを設定することができ、この圧力で隔膜９０を拡散部材５２の上面５４に引きつける。このような実施形態では、拡散部材５２は、個々の孔の間に、上面５４に沿って十分な表面積が存在し、したがって隔膜９０を損傷する危険が最小になるよう構成する。このような損傷の危険をさらに小さくするために、隔膜９０は、所望の脱気性能のレベルを維持して、厚くすることができる。
【００３３】
好ましい実施形態では、隔膜９０は少なくとも部分的に拡散部材５２の上面５４に付着させる。このような実施形態では、隔膜９０の一部が拡散部材５２に機械的に接着される。このような機械的接着は、接着剤を使用せずに達成することが好ましい。
【００３４】
隔膜９０の材料は、多様なプロセスで拡散部材５２に流し込み成形することができる。特定の実施形態では、ＴＥＦＬＯＮ  ＡＦ（登録商標）２４００は、Ausimont PFS-1などの適切な溶剤中でＴＥＦＬＯＮ  ＡＦ（登録商標）を溶媒化し、その後に約２００℃で溶液を乾燥させることにより、フィルムとして流し込み成形する。次に、冷却してＴＥＦＬＯＮ  ＡＦ（登録商標）を自立式隔膜する。
【００３５】
ＴＥＦＬＯＮ  ＡＦ（登録商標）の追加の量が、Ausimont PFS-1などの溶剤中で過飽和し、ゲル状態（約４０℃）まで加熱される。ゲルはその後、拡散部材５２で被覆される。流し込み成形フィルムをゲルに押し付けて保持することが好ましく、それによってゲルが流し込み成形フィルムに付着し、拡散部材５２に少なくとも部分的に浸透する。浸透したゲルは、拡散部材５２に機械的に接着することが好ましい。次に、溶媒化する溶液を２００℃で２４時間気化させ、過フッ化共重合体の被覆を拡散部材５２上に残し、これに機械的に接着する。所望の厚さの隔膜９０を形成するため、このようなプロセスを所望だけ繰り返す。
【００３６】
隔膜９０は、過フッ化共重合体をそのガラス遷移温度（Ｔg）より上まで加熱し、その後に溶融した共重合体を拡散部材５２の上面５４に押し付けることによっても形成することができる。次に、溶融した共重合体を冷まして隔膜９０を形成する。
【００３７】
好ましい実施形態では、隔膜は、隔膜材料の一部が拡散部材５２の個々の孔内で拡散部材５２と機械的に接着し、その間の接着程度を向上させるよう、ゲルまたはスラリの状態である間に拡散部材５２に押し付けることができる。好ましい実施形態では、隔膜９０の１つの連続面は、隔膜９０および拡散部材５２の気体透過性の特徴に悪影響を及ぼさないよう、少なくとも部分的に拡散部材５２に付着することが好ましい。隔膜９０を拡散部材５２に付着させる特定の利点は、脱気構成要素１０内で圧力変動状態に暴露した場合でも、隔膜９０の耐久性が向上することである。
【００３８】
本発明の別の実施形態が図４に図示され、ここで窪んだ部分２０の上面２１から延在する突起２９が、入口および出口通路２２、２４の外側に形成され、したがって突起２９は、挿入部分３０をハウジング１２内に固定した場合に、挿入部分３０の上面３６と突き当たることにより、止め具として作用する。
【００３９】
図８に示すさらなる実施形態では、隔膜９０の外側部分９２が、突起２９と挿入部分３０の上面３６との間に配置される。したがって、挿入部分３０およびハウジング１２と隔膜９０との液体が漏れない好ましい密封を、外側部分９２で達成することができる。
【００４０】
図５の流れ図に反映されるように、本発明の脱気構成要素１０を形成する好ましい方法は、隔膜９０として使用する所望のポリマを溶融またはゲル状態（約４０℃）まで加熱し、その後にこのようなゲルを拡散部材５２の上面５４に直接流し込み成形する。別個に流し込み成形したポリマの隔膜をゲル層に押し付けて、約２００℃に約２４時間保持する。次に、挿入部分３０の上面３６と窪んだ部分２０の上面２１との間にギャップ４６が生成されるよう、挿入部分３０をハウジング１２に固定する。
【００４１】
図６は、脱気構成要素１０の上面図、特にハウジング１２の上面図を表す。図７は脱気構成要素１０の底面図であり、固定フランジ６０およびそれで保持された挿入部分３０を示す。
【００４２】
特許の法律に合致するため、および必要に応じて、新規の原理を適用し、本発明の実施形態を構築して、使用するために必要な情報を当業者に提供するため、本明細書では本発明について非常に詳細に説明してきた。しかし、本発明は、明確に異なる器具によって実行することができ、本発明自体の範囲から逸脱することなく、様々な変更を達成できることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４３】
１０  脱気構成要素
１２  ハウジング
１４  内腔
１６  上面
１８  下面
２０  窪んだ部分
２１  上面
２２  入口通路
２３  ねじ部分
２４  出口通路
２５  ねじ部分
２８  突起
２９  突起
３０  挿入部分
３２  側面
３３  切欠き部分
３４  下面
３５  切欠き表面
３６  上面
３８  窪んだ部分
４２  真空通路
４６  ギャップ
４７  脱気室
５２  拡散部材
５４  上面
６０  固定フランジ
６４  固定口
８０  締め付け具
９０  隔膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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