(57)【要約】  繊維で補強された層を含んで成るクロマトグラフ・カラムが記載されている。クロマトグラフ・カラムの製造法およびクロマトグラフ・カラムを使用する方法も記載されている。
2009510449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の壁構造物を具備し、該管状の壁構造物は第１の端、第２の端、該管状の壁構造物の内部に面した内側の壁面、および外側の壁面を含んで成り、該管状の壁構造物は繊維で補強された層を具備していることを特徴とするクロマトグラフ・カラム。
【請求項２】
内側の壁面は不活性材料を含んで成っていることを特徴とする請求項１記載のカラム。
【請求項３】
不活性材料は金属、セラミックス材料、ガラス材料、または重合体材料を含んで成っていることを特徴とする請求項２記載のカラム。
【請求項４】
不活性材料はアルミニウムを含んで成っていることを特徴とする請求項２記載のカラム。
【請求項５】
さらに
管状の壁構造物の第１の端の所にあり、入口の断面の流路区域をもつカラムの入口；および
管状の壁構造物の第２の端の所にあり、出口の断面の流路区域をもつカラムの出口を具備し、
ここで管状の壁構造物はカラムの入口およびカラムの出口の間にある管状の断面の流路区域を有し、該管状の断面の流路区域は入口の断面の流路区域、出口の断面の流路区域、または両方に実質的に等しいことを特徴とする請求項１記載のカラム。
【請求項６】
該管状の断面の流路区域は、入口の断面の流路区域および出口の断面の流路区域の両方に実質的に等しいことを特徴とする請求項５記載のカラム。
【請求項７】
管状の断面の流路区域、入口の断面の流路区域、および出口の断面の流路区域の各々は円形の断面の流路区域を有することを特徴とする請求項６記載のカラム。
【請求項８】
管状の壁構造物は外側の繊維で補強された層および内側の金属層を具備し、該内側の金属層の外側の部分は内側の壁面をつくっていることを特徴とする請求項１記載のカラム。
【請求項９】
内側の金属層はアルミニウムまたはステンレス鋼を含んで成っていることを特徴とする請求項８記載のカラム。
【請求項１０】
外側の繊維で補強された層の表面は内側の金属層の表面と直接接触していることを特徴とする請求項８記載のカラム。
【請求項１１】
管状の壁構造物は外側の繊維で補強された材料のスリーブ、および内側の金属のスリーブを具備し、該内側のスリーブの外側の部分は内側の壁面をつくっていることを特徴とする請求項１記載のカラム。
【請求項１２】
内側のスリーブは内側のスリーブの反対側の端にあるフランジ部分を具備し、該フランジ部分は管状の壁構造物の第１および第２の端をつくっていることを特徴とする請求項１記載のカラム。
【請求項１３】
管状の壁構造物の外側の壁面は連続した表面であり、該管状の壁構造物の外周部の周りに延びていることを特徴とする請求項１記載のカラム。
【請求項１４】
繊維で補強された層は、熱可塑性または熱硬化した樹脂、セラミックスのマトリックス材料、金属または金属酸化物のマトリックス材料、または炭素のマトリックス材料の中に埋め込まれ；該繊維は炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、ポリベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、またはこれらの組み合わせを含んで成っていることを特徴とする請求項１記載のカラム。
【請求項１５】
繊維で補強された層はエポキシ樹脂を含んで成っていることを特徴とする請求項１記載のカラム。
【請求項１６】
さらに管状の壁構造物によって取り囲まれたカラムの空間の内部に堅い支持媒体を具備していることを特徴とする請求項１記載のカラム。
【請求項１７】
該堅い支持媒体は多数の無機性の粒子を含んで成っていることを特徴とする請求項１６記載のカラム。
【請求項１８】
少なくとも１種の検体を潜在的に含む試験試料を分析する方法において、該方法は
試験試料を請求項１６記載のカラムの中に導入する段階を含んで成ることを特徴とする方法。
【請求項１９】
少なくとも１種の検体を潜在的に含む試験試料を分析する方法において、該方法は
堅い支持媒体を含むクロマトグラフ・カラムの中に試験試料を導入し、ここで該堅い支持媒体は多数の無機性の粒子を含んで成り、該クロマトグラフ・カラムは繊維で補強された層を含んで成る管状の壁構造物を具備していることを特徴とする方法。
【請求項２０】
管状の壁構造物の第１の端の所にあり、入口の断面の流路区域をもつカラムの入口；
管状の壁構造物の第２の端の所にあり、出口の断面の流路区域をもつカラムの出口；および
カラムの入口およびカラムの出口の間に延び、管状の断面の流路区域をもつ管状の壁構造物を具備し、該管状の断面の流路区域は該管状の壁構造物の長さに沿って実質的に一定であり、且つ入口の断面の流路区域、出口の断面の流路区域、または両方に実質的に等しく；ここで
該管状の壁構造物は
外側の繊維で補強された層；および
内側の金属層を具備している
ことを特徴とするクロマトグラフ・カラム。
【発明の詳細な説明】
【研究分野】
【０００１】
本発明はクロマトグラフのカラム、クロマトグラフのカラムを製造する方法、およびクロマトグラフのカラムの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
クロマトグラフの業界においては、高圧の用途に耐えることができ、しかも取り扱いの目的に対しては比較的軽量なクロマトグラフのカラムが必要とされている。
【本発明の開示】
【０００３】
本発明の概要
本発明においては、繊維で補強された材料からつくられた新規のクロマトグラフ用カラムを開発することによって上記の困難および問題に対するいくつかの点が解決される。本発明の例示的な一具体化例においては、クロマトグラフのカラムは、第１の端、第２の端、管状の壁構造物の内部に面した内側の壁面、および一つの外側の壁面を有する管状の壁構造物を具備し、ここで管状の壁構造物は繊維で補強された層を含んで成っている。
【０００４】
本発明の他の具体化例においては、クロマトグラフ・カラムは該カラムの第１の端の所にある入口の断面の流路区域を有するカラムの入口；該第１の端の反対側にあるカラムの第２の端の所にある出口の断面の流路区域をもったカラムの出口；およびカラムの入口およびカラムの出口の間に延びた管状の壁構造物を具備し、該管状の構造体は（ｉ）管状の壁構造物の長さに沿って実質的に一定であり且つ入り口の断面の流路区域、出口の断面の流路区域、またはその両方に実質的に等しい長さをもった管状の断面の流路区域を有し、（ｉｉ）繊維で補強された外側の層、および金属、セラミックス、ガラス、または重合体の層を含んで成る内側の層を具備している。
【０００５】
また本発明はクロマトグラフ・カラムを製造する方法に関する。一例示的な具体化例においては、クロマトグラフ・カラムを製造する方法は、不活性材料を含んで成る第１のスリーブをつくり、第１のスリーブの外側の表面を繊維で補強された層で取り囲む方法を含んで成っている。
【０００６】
本発明はさらにクロマトグラフ・カラムを使用する方法に関する。クロマトグラフ・カラムを使用する例示的な一方法においては、該方法は少なくとも一つの検体を潜在的に含む試験試料を分析する方法を含んで成り、ここで該方法は堅い支持媒体を含むクロマトグラフ・カラムの中に試験試料を導入する方法であり、またここで該堅い支持媒体は多数の無機性の粒子、有機性の粒子、多孔性の単一体、またはクロマトグラフ法に使用される他の静止相を含んで成り、該クロマトグラフ・カラムは繊維で補強された層を具備した管状の壁構造物を含んで成っている。
【０００７】
本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、具体化例に関する下記の詳細な説明および添付特許請求の範囲を概観した後に明らかになるであろう。
【０００８】
本発明の詳細な説明
本発明の原理の理解を促すために、下記に特定の具体化例を説明し、またこの特定の具体化例の説明には特定の言葉を用いることにする。しかし、これらの特定の言葉を使用することによって本発明の範囲を限定する意図はないことを理解されたい。これらの言葉は、本発明が関与する当業界の通常の専門家にとって普通に考えられると思われるような、下記に説明された本発明の原理の代替、さらなる変更、およびさらなる応用を意図するものである。
【０００９】
本発明は繊維で補強された層を含んで成るクロマトグラフ・カラムに関する。さらに本発明は繊維で補強された層を含んで成るクロマトグラフ・カラムの製造法、並びに繊維で補強された層を含んで成るクロマトグラフ・カラムの使用法に関する。本発明のクロマトグラフ・カラムの一例を図１に示す。
【００１０】
図１に示されているように、この例のクロマトグラフ・カラム１０は第１の端１１；第２の端１２；第１の端１１と第２の端１２の間に延びた管状の壁構造物１３；第１の端にあるカラムの入口１４；および第２の端にあるカラムの出口１５を備えている。またこの例のクロマトグラフ・カラム１０は第１の端１１および第２の端１２の所にそれぞれフランジ１６および１７を具備している。フランジ１６および１７はこの例のクロマトグラフ・カラム１０を第１の端１１および第２の端１２の所で装置の他の機素に連結するのに用いることができる。図１の線Ａ−Ａに沿って見た場合の、この例のクロマトグラフ・カラム１０の断面図を図２に示す。
【００１１】
図２に示されているように、この例のクロマトグラフ・カラム１０の管状の壁構造物１３は二つの異なった層、即ち外側の壁面２５をつくる外側の層２１、および内側の壁面２３をつくる内側の層２２を具備している。この例示的な具体化例においては、外側の層２１および内側の層２２は中間の面２４に沿って互いに直接接触している。例示的な一具体化例においては、外側の層２１が繊維で補強された層を含んでいるのに対し、内側の層２２は不活性材料、例えばアルミナ、ステンレス鋼、ガラス、セラミックスまたは重合体材料を含んで成っている。
【００１２】
図１〜２に示されているように、本発明のクロマトグラフ・カラムは多数の機素を含んで成っていることができる。可能な機素および種々の形状の説明を下記に示す。
【００１３】
Ｉ．クロマトグラフ・カラムの機素および形状
本発明のクロマトグラフ・カラムは一つまたはそれ以上の下記の機素を具備している。
【００１４】
Ａ．クロマトグラフ・カラムの機素
１．管状の壁構造物
本発明のクロマトグラフ・カラムは、一つまたはそれ以上の繊維で補強された層、例えば図１〜２に示す例のクロマトグラフ・カラム１０の外側の層２１を有する管状の壁構造物を備えている。管状の壁構造物はまた下記に示されるような他の層も備えている。
【００１５】
ａ．繊維で補強された層
管状の壁構造物は一つまたはそれ以上の繊維で補強された層を含んで成っている。各繊維で補強された層は下記に説明するような繊維およびマトリックス材料を含んで成っている。
【００１６】
ｉ．繊維
管状の壁構造物は１種またはそれ以上のタイプの繊維を含んで成っている。繊維で補強された層に使用するのに適した繊維には、これだけには限定されないが、炭素のトウ（または繊維）（グラファイトのトウまたは繊維を含む）；アラミド繊維、例えばＫＥＶＬＡＲ（Ｒ）およびＮＯＭＥＸ（Ｒ）；ファイバーガラス繊維を含むガラスの繊維；ポリベンズオキサゾール（ＰＢＯ）繊維；金属の針金；石英繊維；セラミックス繊維；他の重合体の糸、繊維またはフィラメント；またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。炭素のトウはポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）または炭素のトウから誘導されるピッチである。
【００１７】
繊維は単一の繊維またはトウの成分、繊維含有層、または多数の繊維含有層として存在し、ここで一つまたはそれ以上の層は連続繊維および／または不連続繊維（繊維の長さが例えば約１００ｍｍ以下、典型的には約１０ｍｍ以下のステープル長の繊維または切断された繊維）を含んでいる。適当な繊維含有層には、これだけには限定されないが、織物繊維布、不織布、編物繊維布、メッシュ状の材料、繊維の一方向の配列（ａｒｒａｙ）、または任意のこれらの組み合わせが含まれる。各繊維含有層は１種またはそれ以上の上記のタイプの繊維を含んで成っていることができる。多数の繊維含有層を使用する具体化例においては、各繊維含有層は１種またはそれ以上の上記タイプの繊維を含んで成っていることができる。それに代わるものとして多数の繊維含有層を使用する具体化例においては、１種またはそれ以上の繊維含有層は第１のタイプの繊維を含んで成ることができ、他方他の繊維含有層は第１のタイプの繊維と異なった第２のタイプの繊維を含んで成っていることができる。
【００１８】
本発明の一具体化例においては、繊維はマトリックス材料の内部にある単一繊維またはトウとして存在しており、これを予め芯（例えば内部スリーブ）の周りに巻き付けておき、後で熱硬化的に硬化させる（ｃｕｒｅ）（例えばマトリックス材料が熱硬化性樹脂系を含んでいる場合）か、または熱可塑的に硬化させる（ｈａｒｄｅｎ）（マトリックス材料が熱可塑性樹脂系を含んで成っている場合）。
【００１９】
他の具体化例においては、繊維は織物繊維布または繊維の一方向の配列として存在しており、これを前以てマトリックス材料の内部で芯（例えば内部スリーブ）の周りに巻き付けておき、後で熱硬化的にまたは熱可塑的に硬化させる。この具体化例において織物繊維布または繊維の一方向の配列は、管状の壁構造物の長さ方向に関し一つまたはそれ以上の方向に繊維が配向するように配置される。例えば、織物繊維布または繊維の一方向の配列は、管状の壁構造物の長さ方向に関し下記のような一つまたはそれ以上の方向に繊維が配向するように配置されていることができる：即ち０°の繊維の配向（即ち管状の構造体の長さ方向に沿った方向に繊維が配向している）、９０°の繊維の配向、±４５°の繊維の配向、±１５°の繊維の配向、またはこれらの任意の組み合わせ。このような繊維の配向は米国特許第４，９７１，８４６号に記載されている。この特許の主題は引用によりその全文が本明細書に包含される。
【００２０】
多くの市販の繊維を本発明に使用することができる。適当な繊維には、これだけには限定されないが、Ｔｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（日本、東京）から市販されているＴ７００、Ｔ１００またはＴ８００という商標の炭素のトウまたは繊維、Ｈｅｘｃｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｔａｍｆｏｒｄ、米国、コネチカット州）から市販されているＩＭ７という名称の炭素のトウまたは繊維、ＤｕＰｏｎｔ社（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、米国、デラウェア州）から市販されているＫＥＶＬＡＲ（Ｒ）繊維、Ｔｏｙｏｂｏ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．（日本、大阪）からＺＹＬＯＮ（Ｒ）の商標名で市販されているＰＢＯ繊維、ＰＰＧ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ（Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇ、米国フィラデルフィア州）を含む多くの繊維製造会社から市販されているＳ−ｇｌａｓｓ繊維が含まれる。本発明の望ましい一具体化例においては、繊維はＴｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（日本、東京）製のＴ７００ＳＣ炭素繊維である。
【００２１】
ｉｉ．  マトリックス材料
繊維は多様な種類のマトリックス材料の中に埋め込まれている。適当なマトリックスには、これだけには限定されないが、熱可塑性樹脂材料、熱硬化可能な樹脂材料、金属または金属酸化物、セラミックス、および炭素材料を含む無機マトリックス材料が含まれる。例示的な一具体化例においては、繊維で補強された層は熱可塑性および／または熱硬化可能なまたは熱硬化した樹脂材料を含んで成っている。
【００２２】
適当な熱可塑性材料には、これだけには限定されないが、ポリアミド、例えばナイロン；ポリオレフィン、例えばポリプロピレン；ポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）重合体；スチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）重合体；ポリエーテルスルフィド（ＰＥＳ）；ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）；ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）；およびポリアリールエーテルケトン（ＰＥＥＫ，ＰＥＫ）が含まれる。適当な熱硬化可能な樹脂材料には、これだけには限定されないが、エポキシド、ビニルエーテル、ポリエステル、およびフェノール樹脂が含まれる。
【００２３】
適当な無機性のマトリックス材料には、これだけには限定されないが、金属または金属酸化物、セラミックス、および炭素材料が含まれる。適当な金属材料には、これだけには限定されないが、米国特許第５，９３６，８６１号明細書；同第５，４６８，３５８号明細書；同第４，６５５，３８４号明細書；および同第４，３０５，４４９号明細書に記載された金属および金属酸化物が含まれる。これらの特許の主題は引用により本明細書にその全文が包含される。適当なセラミックス材料には、これだけには限定されないが、米国特許第５，５８９，１１５号明細書および同第５，４３６，０４２号明細書に記載されたセラミックス材料が含まれる。これらの特許の主題は引用により本明細書にその全文が包含される。適当な炭素材料には、これだけには限定されないが、米国特許第５，００９，８２３号明細書、同第４，９２７，３４５号明細書および同第４，３５７，３０５号明細書に記載された炭素材料が含まれる。これらの特許の主題は引用により本明細書にその全文が包含される。
【００２４】
本発明の望ましい一具体化例においては、マトリックス材料は熱硬化可能なまたは熱硬化したエポキシ樹脂を含んで成っている。本発明には多くの市販のエポキシ樹脂系を使用することができる。適当なエポキシ樹脂系には、これだけには限定されないが、Ｈｅｘｃｅｌ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｔａｍｆｏｒｄ，米国、コネチカット州）製のエポキシ樹脂系ＨＸ１６１０−１，Ｍ２１，および８５５２、Ｔｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（東京、日本）製のエポキシ樹脂系が含まれる。本発明の望ましい一具体化例においては、マトリックスは無水物の硬化剤（例えばヘキサヒドロメチルフタル酸無水物（ＨＭＰＡ）またはメチルテトラヒドロフタル酸無水物（ＭＴＨＰＡ））を含むビスフェノール−Ａエポキシ樹脂系を含んで成っている。
【００２５】
本発明の望ましい一具体化例においては、繊維で補強された樹脂層はエポキシ樹脂のマトリックスの内部に、織物繊維布または繊維の一方向の配列（炭素またはグラファイトの繊維またはトウ）を含むプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）を含んで成っている。この具体化例においては、エポキシ樹脂は硬化可能なＢ−段階のエポキシ樹脂であり、これをさらに熱および／または圧力をかけてさらに熱硬化的に硬化させることができる。予めつくられた内側の層状構造物の周りにプリプレグを包み、次いで硬化させて熱硬化した状態にすることができる。
【００２６】
本発明の繊維で補強された層は典型的には約５〜約９５重量％の繊維、および約９５〜約５重量％の少なくとも１種のマトリックス材料を含んで成り、ここで重量％は繊維で補強された層の全重量に基づいている。さらに典型的には本発明の繊維で補強された層は約４０〜約８０重量％の繊維、および約６０〜約２０重量％の少なくとも１種のマトリックスを含んで成り、ここで重量％は繊維で補強された層の全重量に基づいている。望ましい一具体化例においては、繊維で補強された層は約６０重量％の繊維、および約４０重量％のマトリックス材料、例えばエポキシ樹脂を含んで成り、ここで重量％は繊維で補強された層の全重量に基づいている。
【００２７】
各繊維で補強された層は、与えられたクロマトグラフ・カラムの要求（即ち圧力容量、直径、高さなど）に依存して変化する平均の層の厚さをもっていることができる。典型的には、繊維で補強された層はそれぞれ約１．０〜約５０ｍｍの平均の層の厚さをもっている。望ましい一具体化例においては、繊維で補強された層はそれぞれ約１．０〜約１６ｍｍの平均の層の厚さをもっている。
【００２８】
ｂ．他の層
管状の壁構造物は上記の繊維で補強された層の他に一つまたはそれ以上の層をもっていることができる。
【００２９】
ｉ．内側の表面層
望ましい一具体化例においては、管状の壁構造物は内側の表面層を具備している。典型的には内側の表面層は繊維で補強された層とは異なった材料を含んで成り、さらに典型的には不活性材料を含んで成っている。適当な不活性材料には、これだけには限定されないが、金属、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、およびチタン；重合体材料、例えばポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）；硼珪酸塩ガラスを含むガラス；およびセラミックス材料が含まれる。本発明の例示的な一具体化例においては、内側の表面層はアルミニウムおよびステンレス鋼から選ばれる金属を含んで成っている。本発明の例示的なさらに他の具体化例においては、内側の表面層は６０６１−Ｔ６アルミニウムまたは３１６Ｌステンレス鋼を含んで成っている。
【００３０】
上記の繊維で補強された層と同様に、内側の表面層は与えられたクロマトグラフ・カラムの要求に依存して変化する平均の層の厚さをもっていることができる。典型的には、内側の表面層の平均の層の厚さは約０．５〜約５０ｍｍである。望ましい一具体化例においては内側の表面層は約１．０〜１６ｍｍの平均の層の厚さをもっている。
【００３１】
ｉｉ．他の層
管状の壁構造物は繊維で補強された層および内部表面層の他に一つまたはそれ以上のさらに他の層を具備していることができる。このさらに他の層には、これだけには限定されないが、外部表面の被覆層；繊維で補強された層と任意の他の層との間の結合層（例えば結合を補強するための）；またはこれらの組み合わせが含まれる。これらの他の層を作るのに適した材料には、これだけには限定されないが、熱可塑性重合体材料；熱硬化可能なまたは熱硬化した材料、例えばエポキシ樹脂；エラストマー材料；任意の金属；およびセラミックス材料が含まれる。またこれらの他の層はカラムの管の機械的強度をさらに増加させるのに使用することができる。
【００３２】
例示的な一具体化例においては、管状の壁構造物はさらに外壁のガラス層を具備している。この具体化例においては、外壁のガラス層はラベルを収納し、衝撃および摩耗に対する付加的な抵抗性を与え、或いはその両方を行うために使用することができる。典型的には、この外側のガラス層は約０．１〜約１．０ｍｍの平均の層の厚さをもっている。
【００３３】
例示的なさらに他の具体化例においては、管状の壁構造物はさらに、補強された化学的抵抗性を賦与するための、該管状の壁構造物の外側の表面上に被覆された最も外側の透明な被覆材料を具備していることができる。例えばこの透明な被覆材料は、繊維で補強された層、外壁のガラス層、或いは任意の他の層の上に被覆されていることができる。この透明な被覆材料は、これだけには限定されないがポリウレタン材料を含む任意の透明な被覆材料を含んで成っていることができる。典型的には透明な被覆層は約０．０１〜約０．５ｍｍの平均の層の厚さをもっている。
【００３４】
それぞれの付加的な他の層はこれらの他の層の目的に依存して変化する平均の層の厚さをもっていることができる。典型的には、それぞれの他の付加的な層は該付加的な層のタイプ（例えば材料であるか組成物であるか）、機能、および管状の壁構造物の中における位置に依存して約０．１〜約２５０ｍｍの平均の層の厚さをもっている。
【００３５】
２．フランジ
本発明のクロマトグラフ・カラムは、図１〜２に示されているような例示的なクロマトグラフ・カラム１０のフランジ１６および１７のようなフランジを、管状の壁構造物の片側または両側に一つまたはそれ以上具備していることができる。フランジは、クロマトグラフ装置の他の機素、例えばシール、フィルター、端のキャップなどにクロマトグラフ・カラムを連結するのに使用することができる。
【００３６】
本発明の一具体化例においては、フランジは管状の壁構造物をつくるのに用いるための一つまたはそれ以上の層の一体となった部分としてつくられる。例えば本発明の一具体化例においては、フランジは管状の壁構造物の内側の層の延長部分であることができる。このような形状が図１〜２の例示的なクロマトグラフ・カラム１０に示されている。他の具体化例においては、或る与えられたフランジは管状の壁構造物の内側の層および外側の層の延長部分であることができる。
【００３７】
本発明の他の具体化例においては、フランジは端のキャップまたは他の機素の一体となった部分であり、これは該管状の壁構造物から分離しており且つ該管状の壁構造物と連結することができる。この具体化例においては、端のキャップまたは他の機素は、機械的な固定材、例えば管状の壁構造物の外側の表面および端のキャップまたは他の機素の内側の表面にある対応する組になったネジにより、管状の壁構造物に連結することができる。またフランジは接着剤または熔接により一つまたはそれ以上の層に連結することができる。
【００３８】
各フランジはさらに、該フランジを任意の装置の他の機素に連結できるような一つまたはそれ以上の構造的な特徴をもっていることができる。適当な構造的な特徴には、これだけには限定されないが、フランジの表面から延びたボルト、フランジの内部にあるネジ穴、パイプネジ、圧縮嵌め合い、リューアー（ｌｅｕｒ）連結器などが含まれる。
【００３９】
３．分離媒体
本発明のクロマトグラフ・カラムはさらにクロマトグラフ・カラムに使用するのに適した分離媒体を具備していることができる。図３には分離媒体３１を含む例示的なカラム３０の断面図が示されている。図３に示されているように、分離媒体３１は管状の壁構造物３２、並びにフランジ３３および３４によって収納されたカラムの容積３８の少なくとも一部の内部に位置していることができる。この特定の具体化例においては、ピストン３５はカラムの容積３８の内部において分離媒体３１の位置を制限するのにも用いられる。
【００４０】
クロマトグラフ・カラムに使用される任意の分離媒体を本発明に使用することができる。適当なタイプの分離媒体には、これだけには限定されないが、堅い支持担体、例えば米国特許第６，８０２，９６６号明細書に記載された無機性の粒子が含まれる。この特許は引用により全文が本明細書に包含される。他の適当な媒体には、これだけには限定されないが、有機または無機性の膜、および無機または有機性の単一体が含まれる。
【００４１】
本発明の例示的な一具体化例においては、クロマトグラフ・カラムは管状の壁構造物によって取り囲まれたカラムの空間の内部に堅い支持媒体を具備している。この堅い支持媒体は上記の特許に記載されているような多数の有機または無機性の粒子、例えばシリカ、アルミナ、ポリスチレン、ポリメタクリレートを含んで成っていることができる。
【００４２】
４．ピストン
本発明のクロマトグラフ・カラムはさらに、図３に示された例示的なピストン３５のような、管状の壁構造物の内部を動き得るピストンを具備している。このピストンは充填材料をクロマトグラフ・カラムの内部で適切な位置に保持するのに使用することができる。このピストンは内側の管の中で上下に動き、時に応じて起こり得る充填材料の容積の変化を相殺する。図３に示された例示的なピストン３５のようなピストンを使用するクロマトグラフ・カラムの説明は米国特許第５，９５１，８７３号明細書に記載されている。この特許は引用によりその全文が本明細書に包含される。
【００４３】
５．バネ
また本発明のクロマトグラフ・カラムは、図３に示された例示的なカラム３０の壁構造物３２の内部に位置しているバネ３６のような一つまたはそれ以上のバネを具備していることができる。バネ３６は管状の壁構造物３２の内部でピストン３５を動かし、例えば充填ベッドの粒子が膨潤、または収縮、或いは再配列をするのに応じて起こり得る充填材料の容積の変化を相殺するのに使用することができる。図３に示された例示的なバネ３６のようなバネ・アセンブリーを使用するクロマトグラフ・カラムの説明は米国特許第５，９５１，８７３号明細書に記載されている。この特許は引用によりその全文が本明細書に包含される。
【００４４】
６．ネジ付きのスペーサー
本発明のクロマトグラフ・カラムはさらに、図３に示されている例示的なスペーサー３７のようなネジ付きのスペーサーを具備している。スペーサー３７は例示的なカラム３０のフランジ３４を通って管状の壁構造物３２の端３９の内部に位置している。スペーサー３７はバネ３６を圧縮し、管状の壁構造物３２の内部でピストン３５に圧力をかけるのに用いることができる。バネ３７は内部の機素（例えば案内管、ピストン、バネのワッシャーおよび分離媒体）をカラムの内部に固定するのに用いることができる。図３に示された例示的なスペーサー３７のようなネジ付きのスペーサーを使用するクロマトグラフ・カラムの説明は米国特許第５，９５１，８７３号明細書に記載されている（上記米国特許第５，９５１，８７３号明細書における上部バネ係合部材５６参照）。この特許は引用によりその全文が本明細書に包含される。
【００４５】
Ｂ．クロマトグラフ・カラムの形状
本発明のクロマトグラフ・カラムは下記に示すような多様な大きさ、形、および配置をもっていることができる。
【００４６】
１．管状の壁構造物の断面の形
図１〜２に示されている例示的なクロマトグラフ・カラム１０に図示されているように、本発明のカラムは該カラムの第１の端（例えば第１の端１１）の所にカラムの入口（例えばカラムの入口１４）、およびカラムの第２の端（例えば第２の端１２）の所にカラムの出口（例えばカラムの出口１５）をもっている。カラムの入口はカラムの長さ方向に垂直な面内において入口の断面の流路区域を有し、他方カラムの出口はやはりカラムの長さ方向に垂直な面内において出口の断面の流路区域を有している。また管状の壁構造物は、カラムの入口とカラムの出口の間の管状の壁構造物の長さに沿った多数の点の所で、カラムの長さに垂直な面内において管状の断面の流路区域をもっている。
【００４７】
本発明の例示的な一具体化例においては、管状の断面の流路区域は入口の断面の流路区域、出口の断面の流路区域、または両方に実質的に等しい。本発明の例示的なさらに他の具体化例においては、管状の断面の流路区域は入口の断面の流路区域および出口の断面の流路区域の両方に実質的に等しい。
【００４８】
管状の断面の流路区域、入口の断面の流路区域および出口の断面の流路区域は、任意所望の断面の形状をもっていることができる。適当な断面の形状には、これだけには限定されないが、円形、矩形、正方形、五角形、三角形、および六角形の形状が含まれる。望ましい一具体化例においては、管状の断面の流路区域、入口の断面の流路区域および出口の断面の流路区域の各々は円形の断面の流路区域をもっている。
【００４９】
２．カラムの寸法
本発明のクロマトグラフ・カラムはそれの使用法に依存して多様な大きさをもっていることができる。例えば、本発明のクロマトグラフ・カラムは任意の高さ（本明細書においてはまたカラムの長さとして参照される）をもっていることができるが、カラムは典型的には全体的な高さが約３ｍである。或る具体化例においては、本発明のクロマトグラフ・カラムは約５０ｍｍ〜約１．０ｍの範囲の高さ（または長さ）をもっている。
【００５０】
また本発明のクロマトグラフ・カラムは、カラムの要求（例えば圧力容量）に依存して変化する管状の壁構造物の全体としての厚さをもっていることができる。典型的には本発明のクロマトグラフ・カラムは管状の壁構造物の全体としての厚さが最高約５００ｍｍである。或る具体化例においては、本発明のクロマトグラフ・カラムの管状の壁構造物の全体としての厚さは約１０ｍｍ〜約２００ｍｍの範囲にある。
【００５１】
上記のように、本発明のクロマトグラフ・カラムは管状の断面の流路区域、入口の断面の流路区域および出口の断面の流路区域をもっている。各管状の断面の流路区域、入口の断面の流路区域および出口の断面の流路区域は、与えられたカラムの用途に依存して大きさを変えることができる。典型的には管状の断面の流路区域、入口の断面の流路区域および出口の断面の流路区域は、それぞれ独立に最高約６５０，０００ｍｍ２である。或る具体化例においては、管状の断面の流路区域、入口の断面の流路区域および出口の断面の流路区域は、それぞれ独立に約４０〜約１５０，０００ｍｍ２の範囲にある。
【００５２】
３．圧力容量
本発明のクロマトグラフ・カラムは、与えられたカラムの用途に依存して変化する内部圧力に耐えるために、上記の材料からつくられる。典型的には本発明のクロマトグラフ・カラムは最高約１５，０００ｐｓｉｇの圧力容量をもつようにつくられる。或る具体化例においては、本発明のクロマトグラフ・カラムは約５００〜約５，０００ｐｓｉｇの範囲の圧力容量をもつようにつくられる。
【００５３】
ＩＩ．クロマトグラフ・カラムの製造方法
また本発明は、少なくとも一つの繊維で補強された層を有するクロマトグラフ・カラムの製造法に関する。例示的な一つの方法におけるクロマトグラフ・カラムの製造法は、不活性材料を含んで成る第１のスリーブをつくり、第１のスリーブの外側の表面を繊維で補強された層で取り囲む方法を含んで成っている。このような方法は図４を参照して説明することができる。
【００５４】
図４に示されているように、例示的なクロマトグラフ・カラム４０は不活性材料、例えば内側の表面４４および外側のスリーブ表面４３をもったアルミニウムを含んで成る予備成形された第１のスリーブ３１を具備している。例示的な繊維で補強されたテープ（例えば一方向の繊維のテープ）またはプリプレグ４５を第１のスリーブ４１の外側のスリーブ表面４３の上に巻き付けることができる。例示的な繊維で補強されたテープまたはプリプレグ４５を外側のスリーブの表面４３の上に巻き付け、例示的なクロマトグラフ・カラム４０に所望の程度の構造的な強度を与えるような所望の層の厚さをもつ繊維で補強された樹脂層４２をつくることができる。得られる管状の壁構造物の外側の壁の表面が、管状の壁構造物の外側の周囲の周りに延びている連続表面であることが望ましい（図１に示された例示的なクロマトグラフ・カラム１０および図４に示された例示的なクロマトグラフ・カラム４０に示されているように）。
【００５５】
例示的な一具体化例においては、予めつくられた第１のスリーブ４１はステンレス鋼のスリーブを含んで成り、繊維で補強された層４２の表面がスリーブの外側の表面４３に直接接触している。この例示的な具体化例においては、予めつくられた第１のスリーブ４１の外側の部分は例示的なクロマトグラフ・カラム４０の内側の壁面をつくっている。
【００５６】
図４には示されていないが、予めつくられた第１のスリーブ４１はさらに、予めつくられた第１のスリーブ４１の反対側の端にフランジの部分を具備していることができ（図１に示された例示的なクロマトグラフ・カラム１０のフランジ１６および１７のように）、これらのフランジ部分は得られる管状の壁構造物の第１および第２の端をつくっている。
【００５７】
別の具体化例においては、クロマトグラフ・カラムを製造する方法は一時的なマンドレルまたはスリーブの上に繊維で補強された層をつくり、次いでこの一時的なマンドレルまたはスリーブを取り外して繊維で補強された層を得る方法を含んで成っている。この具体化例においては、種々の工程段階により他の層を繊維で補強された層と組み合わせることができる。適当な工程段階には、これだけには限定されないが，繊維で補強された層の表面の上に材料を化学的にまたは蒸気により沈澱させる方法；繊維で補強された層の表面に材料を沈澱させる任意の溶液被覆法；および別の方法として内側または外側のスリーブをつくり、次いでこの内側または外側のスリーブを繊維で補強された層と組み合わせる方法が含まれる。
【００５８】
さらに他の具体化例においては、クロマトグラフ・カラムを製造する方法は成形工程または他の熱加工工程を介して繊維で補強された層をつくる方法を含んで成っている。繊維で補強された層は成形工程において別につくるか、或いは単一の成形工程の間で一つまたはそれ以上の他の層と同時につくることができる。
【００５９】
本発明のクロマトグラフ・カラムの管状の壁構造物をつくる他の方法は、米国特許第５，９３６，８６１号明細書；同第５，４６８，３５８号明細書；同第４，６５５，３８４号明細書；同第４，３０５，４４９号明細書；同第５，５８９，１１５号明細書；同第５，４３６，０４２号明細書；同第５，００９，８２３号明細書；同第４，９２７，３４５号明細書；および同第４，３５７，３０５号明細書に記載されているような繊維で補強された複合材料をつくる一つまたはそれ以上の方法段階を含んで成っていることができる。これらの特許の主題は引用によりその全文が本明細書に包含される。
【００６０】
クロマトグラフ・カラムをつくる上記の任意の方法において、これらの方法は任意の数の付加的な工程を含んでいることができる。適当な付加的な工程は、これだけには限定されないが、繊維で補強された層および任意の他の層をオートフレッテージ（ａｕｔｏｆｒｅｔｔａｇｅ）工程にかけ；得られるクロマトグラフ・カラムの圧力容量を試験し；カラムの内側の壁面の処理または仕上げを行いその上の表面を所望の滑らかさにし；カラムの一端を密封し；堅い支持材料、例えば上記の任意の支持材料でカラムのキャビティーを少なくとも部分的に充填し；ピストン、バネおよび／またはネジ付きの棒をクロマトグラフ・カラムの中に挿入して所望のカラムの区域の内部において堅い支持材料を係合させ、および／または圧縮し、および／または保持し；カラムの反対側の端を密封する段階を含んでいる。クロマトグラフ・カラムは将来使用するために貯蔵するか、または後で一つまたはそれ以上の装置の機素を含んで成る装置に連結することができる。
【００６１】
ＩＩＩ．クロマトグラフ・カラムの使用法
本発明はさらに少なくとも一つの繊維で補強された樹脂層を有するクロマトグラフ・カラムを使用する方法に関する。本発明の例示的な一具体化例においてクロマトグラフ・カラムの使用法は、堅い支持媒体を含むクロマトグラフ・カラムの中に試験試料を導入する段階を含んで成り、ここで該クロマトグラフ・カラムは上記の繊維で補強された樹脂層を含んで成る管状の壁構造物を具備している方法である。
【００６２】
堅い支持媒体は、米国特許第６，８０２，９６６号明細書記載のような無機粒子を多数含んで成っている。この特許は引用によりその全文が本明細書に包含される。他の堅い支持材料は有機粒子、無機粒子、または有機性の単一体または膜を含んで成っていることができる。
【００６３】
試験試料を分析する方法はさらに下記の一つまたはそれ以上の段階を含んで成っている：即ち試験試料を堅い支持体と接触させ；堅い支持体を洗滌して一つまたはそれ以上の検体以外の試験試料成分を洗い流し；溶離溶液をカラムの中に導入して溶離溶液が堅い支持体と結合した１種またはそれ以上の検体と接触するようにし；溶離試料が生じるような時間の間溶離溶液を堅い支持体と接触したままに保つ段階を含んでいる。典型的には溶離溶液は５分〜約１５分の範囲の間堅い支持体と接触した状態に保つ。
【００６４】
下記実施例により本発明を例示する。これらの実施例は本発明の特許請求の範囲に何らかの限定を加えるものではない。これとは反対に、種々の他の具体化、変更、およびその同等物を考えることができるが、これらは本明細書記載の説明を読んだ後においては、本発明の精神および／または添付特許請求の範囲を逸脱することなく当業界の専門家にとって自明のことであることを了解すべきである。
【実施例１】
【００６５】
クロマトグラフ・カラムの製造
３１６型ステンレス鋼を含んで成るスリーブをダイキャスト法によってつくった。得られたスリーブは全体としての長さが１．０ｍで、内径が２５ｍｍの円形の断面の形状をもち、スリーブの壁厚は２．０ｍｍであり、スリーブの各端にはフランジを有していた。スリーブから外側へ延びた各フランジは外径が１００ｍｍの円形の形状をもち、フランジの壁厚は７１ｍｍであった。スリーブの長さ方向に沿ってアルミニウムのスリーブの中央部分を通りスリーブを回転させることができる巻き取り装置の上にスリーブを置いた。
【００６６】
エポキシ樹脂系（３３重量％）の中に埋め込まれたＴ７００ＳＣ炭素繊維のトウ（６７重量％）を含んで成る炭素繊維のテープ（Ｔｏｒａｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．（東京、日本）製のＰ３０５２Ｓ−１０）をアルミニウムのスリーブの上に直接巻き付け、第１のフランジから第２のフランジへと延びたアルミニウムのスリーブの外側の表面を覆うようにした。炭素繊維のテープは、厚さ約４．０ｍｍの繊維で補強された樹脂層をつくるようにアルミニウムのスリーブの上に巻き付けた。次にこの複合スリーブを約１９０℃のオーブンの中で熱により硬化させた。
【００６７】
得られたカラムは全体としての壁厚は６．０ｍｍであり、圧力容量は約５０００ｐｓｉｇであった。
【００６８】
以上本明細書において本発明の特定の具体化例に関して詳細に説明したが、当業界の専門家は、上記の説明を理解した上で、これらの具体化例の代替物、変形および同等物を容易に想像できることを認め得るであろう。従って本発明の範囲は添付特許請求およびそれに対する任意の同等物の範囲として考えるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の例示的なクロマトグラフ・カラムを示す図。
【図２】図１に示された例示的なクロマトグラフ・カラムの線Ａ−Ａに沿った断面図。
【図３】分離媒体および他の成分を含む例示的なカラムの断面図。
【図４】製造段階中における本発明の例示的なクロマトグラフ・カラムを示す図。
【図１】
2009510449.tif 000003
【図２】
2009510449.tif 000004
【図３】
2009510449.tif 000005
【図４】
2009510449.tif 000006
【国際調査報告】
2009510449.tif 000007
2009510449.tif 000008
2009510449.tif 000009