(57)【要約】  液体クロマトグラフィシステム（１０）は、内部ボア（１３）および分離カラム（１０）の端部に一方の側で取付けられる端部継手アセンブリ（１６，１８，２０）を有する分離カラム（１２）を含む。輸送配管（２２）は、端部継手アセンブリ（１６，１８，２０）の反対側に取付けられる。分離カラム（１２）、輸送配管（２２）および端部継手アセンブリ（１６，１８，２０）は、封止された一体型システムとして構成される。分離カラムは、マイクロ液体クロマトグラフィカラム、毛細管液体クロマトグラフィカラムまたはナノ液体クロマトグラフィカラムであることが好ましい。
2005515454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体クロマトグラフィシステムであって、
内部ボアを有する分離カラムと、
一方の側で前記分離カラムの端部に取付けられる端部継手と、
前記端部継手の反対の側に取付けられる輸送配管とを含み、
前記分離カラム、輸送配管、および端部継手は、封止された一体型システムとして構成される、システム。
【請求項２】
前記分離カラムは、マイクロ液体クロマトグラフィカラム、毛細管液体クロマトグラフィカラムまたはナノ液体クロマトグラフィカラムである、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記分離カラムの内部ボアの内径は、０．０２５ｍｍ〜２．１ｍｍの範囲にある、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記分離カラムの内部ボアの内径は、０．０３０ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲にある、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記液体クロマトグラフィシステムは、前記分離カラムを囲む保護的な外側の管状の鞘をさらに含む、請求項１から４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
前記端部継手は、フリットを組込むダブルフェルールを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記ダブルフェルールは、前記システムが組立てられたときに前記分離カラムのボアおよび前記輸送配管のボアと整列する中央のボアを含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ダブルフェルールは、２つの円錐の形の構成要素として形成され、前記フェルールの中央から前記フェルールの端部へとテーパする、請求項６または７に記載のシステム。
【請求項９】
前記ダブルフェルールのボアは、異なる外径の分離カラムおよび輸送配管を受入れるために段を付けられる、請求項６から８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記ダブルフェルールは、毛細管カラムを一方の端部に、前記輸送配管をその他方の端部に固定するために永久的に折畳まれる、請求項６から９のいずれかに記載のシステム。
【請求項１１】
前記ダブルフェルールのフリットは、前記フェルールに形成されるワイヤメッシュフリットまたは高分子もしくは金属のフリットである、請求項６から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１２】
前記フリットは、前記分離カラムまたは輸送配管の端部の内側に形成される、請求項６から１０のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記分離カラムは、前記ダブルフェルールのボアに沿って前記フリットの１つの側まで中程に延在する、請求項６から１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記輸送配管は、前記ダブルフェルールのボア内に受入れられ、かつ前記ダブルフェルールの長さに沿って前記分離カラムに対向するフリットの側まで中程に延在する、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記分離カラムは、ガラスライニング金属配管または石英ガラスライニング高分子配管で作られる、請求項１から１４のいずれかに記載のシステム。
【請求項１６】
前記分離カラム、端部継手および輸送配管は、接着、溶接またはその他の固定手段によって、永久的に接合されて１つのユニットにされる、請求項１から１５のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、液体クロマトグラフィに関し、特に、毛細管液体クロマトグラフィカラムおよびミクロ液体クロマトグラフィカラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
液体クロマトグラフィは、分離カラム内の充填床との化合物の相互作用によって、化合物を分離するために使用される。分離される分子は、ポンプによって充填床を通される液体の移動相に溶解され、充填床は一般に管にぎっしりと充填される。
【０００３】
最も基本的な形では、液体クロマトグラフィシステムは、通常、液体の移動相を分離カラムに通すのに必要な流れと高い圧力を生成するためにポンプを含む。注入バルブが分析されるべきサンプルの測定された量を液体の移動相の流れに導入する。分離カラムを損傷し得る粒状物質または材料を液体の移動相から除去するために、注入バルブの後に事前カラムもしくはインラインフィルタがあってもよい。液体の移動相は高圧下でポンプによって分離カラムを通され、化学化合物が分離される。分離された化合物を含む分離カラムの流出液は、輸送線によって、分離されたサンプルの成分を測定しかつ定量化するのに使用される検出システムへと運ばれる。
【０００４】
液体クロマトグラフィシステム内の構成要素の各々の間には、液体の流れをシステムの１つの構成要素から次のものに運ぶために輸送線への接続が作られている。したがって、液体の流路は、デッドボリュームを導入することなく高圧に対して封止しなければならないいくつかの接合および流路への複数の流路を含む。
【０００５】
従来の分離カラムの設計では、端部継手と分離カラム自身との間に接続配管からカラムの端部継手（通常、フリット（frit）を含む）への接続があり、同じことが分離カラムの他方の端部でも繰返される。フリット装置は、分離カラム内に内蔵される粒子分離媒体を維持するために必要である。
【０００６】
既存の分離カラムは、液体クロマトグラフィカラムが大きかったとき、たとえば、内径が２．０ｍｍより大きかったときに設計されたものである。比較的大きな流量は、システムの性能に悪影響を及ぼすことなく接合するための構成要素の重要性が低かったことを意味した。まだ十分には定義されていないが、この分野の一般的な用語では、マイクロボアは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの間の内径を指し、毛細管ボアは０．１５ｍｍ〜０．５ｍｍの間の内径を指し、ナノボアは０．１５ｍｍ未満を指す。これら小型の液体クロマトグラフィシステムが一般的となっており、液体クロマトグラフィグラフの良好な性能を得るため、および経験の浅い当業者にとっての接続を行なうことの重要性を低くするために、よりよい方法が必要とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、この発明の目的は、体積が小さくかつデッドボリュームがゼロの接続を組込む液体クロマトグラフィシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明の概要
したがって、この発明は、
内部ボアを有する分離カラムと、
分離カラムの端部に１つの側で取付けられる端部継手と、
端部継手の反対側に取付けられる輸送配管とを含む液体クロマトグラフィシステムを提供し、
分離カラム、輸送配管および端部継手は、封止された一体型のシステムとして構成される。
【０００９】
分離カラムは、マイクロ液体クロマトグラフィカラム、毛細管液体クロマトグラフィカラムまたはナノ液体クロマトグラフィカラムであることが好ましい。さらに、分離カラムの内部ボアの内径は０．０２５ｍｍ〜２．１ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００１０】
端部継手はダブルフェルール（double ferrule）を含むか、または高圧で継手を封止する類似の方法を用いることが好ましい。ダブルフェルールはフリットを組込むことが好ましい。
【００１１】
端部継手は、分離カラム、輸送配管およびダブルフェルールまたは類似の封止手段内のフリットの間にゼロボリューム接続を含むと有利である。
【００１２】
ダブルフェルールは、システムが組立てられたときに、分離カラムのボアおよび輸送配管のボアと整列する中央のボアを含むことが好ましい。ダブルフェルールは、フェルールの中央からフェルールのどちらかの端部へとテーパする、２つの円錐の形の構成要素として形成されることが好ましい。
【００１３】
ダブルフェルールのフリットは、フェルールに形成されるワイヤメッシュフリットまたは高分子もしくは金属のフリット、または分離カラム自身の内側に形成される現場のフリットであってもよい。
【００１４】
液体クロマトグラフィシステムは、好ましくはダブルフェルールの少なくとも一部分にわたって延在し、かつ分離カラムを囲む保護的な外側の管状の鞘を含むことが好ましい。鞘は金属で作られてもよく、システムに強度を与える役割を果たし、外径が小さい分離カラムの使用中の損傷を防止する。
【００１５】
分離カラムの準備では、ダブルフェルールを分離カラムおよび輸送チューブに同時に形成しかつ封止することが必要である。このため、支持フェルールを用いてもよい。支持フェルールは、取外すことができないため、組立てられたときに液体クロマトグラフィカラムの永久的な特徴となる。
【００１６】
分離カラムは、ガラスライニング金属管または石英ガラスライニング高分子管もしくは他の好適な材料で作られることが好ましい。
【００１７】
輸送配管または接続配管は、ダブルフェルールの他方の側に設けられる。輸送配管は、ダブルフェルールのボア内に受入れられ、かつ分離カラムに対向するフリットの側までダブルフェルールの長さに沿って中程に延在するので有利である。ダブルフェルールのボアは、異なる外径の分離カラムおよび輸送配管を受入れるために段を付けてもよい。
【００１８】
ダブルフェルールは、毛細管カラムを一方の端部に、輸送配管を他方の端部に固定するために永久的に折畳まれるので有利である。
【００１９】
この発明の一実施例では、分離カラム、端部継手および輸送配管は、接着、溶接または
その他の固定手段によって、永久的に接合されて１つのユニットにされる。
【００２０】
添付の部面を参照して、この発明を例によって説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
好ましい実施例の説明
図面を参照すると、この発明のある実施例による液体クロマトグラフィシステム１０が示される。システム１０は、分離カラム１２、外側の保護的な鞘１４、支持フェルール１６、フリット２０を組込むダブルフェルール１８、およびサンプル注入バルブならびに検出器などの他の装置（図示せず）への輸送配管または接続配管２２を含む。支持フェルール１６、ダブルフェルール１８、フリット２０および輸送配管２２は、分離カラム１２の他方の端部（図示せず）でも繰返される。
【００２２】
分離カラム１２は、マイクロ液体クロマトグラフィカラム、毛細管液体クロマトグラフィカラムまたはナノ液体クロマトグラフィカラムであることが好ましい。分離カラム１２はガラスライニング金属管または石英ガラスライニング高分子管で作られることが好ましいが、他の精密な滑らかで不活性のボア配管材料を使用してもよい。分離カラム１２の内部ボア１３は、パッキング材料（図示せず）で強くパッキングされる。分離カラム１２は、カラム１２の長さに沿って延在しかつ以下に述べるようにダブルフェルール１８の少なくとも一部を覆う保護的な鞘１４内に内蔵される。鞘１４は高分子または金属で作られると有利であり、分離カラム１２の偶発的な損傷を低減する役割を果たす。
【００２３】
支持フェルール１６は、分離カラム１２の各端部に設けられる（１つの端部のみが図示される）。支持フェルールは、２つの円錐の形のフェルールを分離カラム１２に形成する際に使用され、第１の端部が形成されたときは取外すことができるが、第２の端部が形成されたときには閉じ込められて取外すことができない。これはその後は何の機能も果たさない。支持フェルール１６は、分離カラム１２を受入れるようにサイズを決められた中央のボア１７を含む。支持フェルールの外径は、外側の鞘１４内にぴったりと受入れられるようにサイズを決められる。分離カラム１２に面する支持フェルール１６の側１９は、一般に分離カラムの軸に垂直であり、支持フェルールの他方の側２１は、図示のように中空の円錐形２３として形作られ、ダブルフェルール１８の１つの側２４を受入れ、フェルール１８を分離カラム１２上に永久的なシールとして形成する。
【００２４】
ダブルフェルール１８は、両側が円錐形の構成要素として形成され、構成要素の中央から各側２４、２５へとテーパする。ダブルフェルールはそこに延在する中央のボア２６も含む。ダブルフェルールの第１の側２４は、支持フェルール１６の中空の円錐形の部分２３内にぴったりと受入れられる。鞘１４はダブルフェルールに沿って中程にまで延在し、有利である。
【００２５】
ダブルフェルールの各端部側の円錐形は、輸送配管および分離カラムに信頼性のある高圧の封止を作らなければならない。２つの円錐の形状および寸法は必ずしも同じでなく、そられが封止する配管および配管の寸法によって異なる。
【００２６】
小型のボリュームの液体クロマトグラフィで必要な完璧な流れの状態を作るため、分離カラムおよび輸送配管のボアは完璧に整列されなければならない。配管のボアならびに接続ユニオンの内部ボアの同心性およびその正確な直径は、数マイクロメートル内では非常に重要である。液体クロマトグラフィの継手の従来の設計および機械加工技術を使用すると、必要なレベルの許容差を実現するのは難しくかつ費用がかかる。小型のサイズ、１方向からの機械加工、単純な設計、および接続配管を自動的に整列する傾向は、従来の液体クロマトグラフィ継手の設計と比較して、ダブルフェルールの配置を低費用で大量に生産
できる単純な低費用の構成要素にしている。
【００２７】
フリット２０は、フェルール１８に形成されるワイヤメッシュフリットまたは高分子もしくは金属のフリットとしてダブルフェルール１８に捕捉される。フリット２０は、パッキング材料のフィルタの役割を果たす複数の穴を備えた平坦な円形のディスクである。フリット２０は、ダブルフェルール１８の中央またはその近くにあることが好ましい。分離カラムは、支持フェルール１６を通ってフリット２０までダブルフェルールに延在することが好ましい。さらに別の実施例では、フリット２０は分離カラム１２の端部内または接続配管２２に組込まれてもよい。
【００２８】
ダブルフェルールの第２の側２５は、鞘１４のカバーから延在し、輸送配管または接続配管２２の１つの端部を受入れる。輸送配管は、分離カラム１２に対向するフリットの側と密接に接触しかつそこまでダブルフェルール１８に延在することが好ましい。ダブルフェルール１８は、分離カラム１２を一方の端部２４に、輸送配管２２を他方の端部２５に固定するために永久的に折畳まれる。
【００２９】
２つの円錐の形のフェルールは、分離カラム１２、フリット２０および輸送配管２２またはシステム内のその他の構成要素の間に永久的な接続を形成する唯一の方法ではない。一体型カラムシステムは、フェルールスウェージング以外のさまざまな他の固定手段によって形成可能である。接着剤およびある溶接プロセスも、一体化型の分離カラム、フリットおよび輸送配管のシステムを形成するのに好適である。
【００３０】
分離カラム１２の配管および輸送配管２２はできるだけ小さい外径を有することが理想的である。外径が小さくなると、接続部の環状の面積は直径の二乗に比例して減少し、このことはシステム内の望ましくないデッドボリュームを減らすのに役立つ。外径がより小さいことで、より精密な取付けも可能となり、同心性または環状の面積での誤差の範囲が減少する。既存のシステムは、典型的には、カラムの外径が１／１６″から１／８″である。
【００３１】
フェルール１８は、分離カラム１２と輸送配管２２との間の接合に必要とされる非常に精密な寸法および同心性への機械加工を可能にするように設計され、十分に小さい寸法にされる。ダブルフェルールのボアは、異なる外径の分離カラムおよび輸送配管を受入れるように段を付けてもよい。
【００３２】
一体型液体クロマトグラフィカラムは、さまざまな直径の構成要素および材料を使用して製造可能であり、たとえば、１／１６″の外径（ＯＤ）のガラスライニング金属管（ＧＬＴ）、０．６３５ｍｍのＯ．Ｄ．ＧＬＴ、１／１６″のＯＤ  ＰＥＥＫＳＩＬおよび１／３２″のＯＤ  ＰＥＥＫＳＩＬをカラムの配管材料として使用してもよい。ＰＥＥＫＳＩＬは、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）でコーティングされた石英ガラス毛細管チューブである。分離カラムの内径は、典型的には、０．０２５ｍｍから２．１ｍｍの間である。
【００３３】
輸送配管２２は、０．０１０ｍｍから０．１００ｍｍの間の内径を有する１／１６″のＯＤまたは１／３２″のＯＤの石英ガラスライニングＰＥＥＫであることが好ましい。さらに別の好適な接続配管材料は、内径の範囲が０．０１０ｍｍから０．１００ｍｍでかつポリイミドの外側の保護コーティングを備え、ほぼ０．３５ｍｍのＯＤを提供する石英ガラス管である。
【００３４】
この発明のクロマトグラフィカラムは、カラムのすべての重要な要素を永久的に封止される継手に組込むように設計されていることが理解されるであろう。このようにして、理
想的な流路の特性を実現するようにカラムを設計することができる。なぜなら、液体クロマトグラフィの継手で慣例的であるように、システムをいくつかの部品で作る必要がないからである。システムの組立における典型的な誤差の蓄積は問題にならない。さらに、システムのダブルフェルールは大量に機械加工するのが容易な構成要素であり、したがって液体クロマトグラフィカラムを製造するための費用のかからない方法である。
【００３５】
この明細書で開示されかつ規定される発明は、上述のまたは文章もしくは図面から明らかである個々の特徴の２つ以上のすべての代替の組合せに及ぶことが理解されるであろう。これらの異なる組合せはすべてこの発明のさまざまな別の局面を構成する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明のある実施例による一体型液体クロマトグラフィカラムの側面断面図である。
【図１】
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【国際調査報告】
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2005515454.tif 000005
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