(57)【要約】カラム吸着床の経時圧縮を緩和するための装置および方法を本明細書において開示する。本発明により、フィルタアセンブリ２０’の突出部分３１を使用してクロマトグラフカラム１０内の吸着床密度を制御するための改良型カラム設計および方法が提供される。本発明により、従来設計による固定長カラム１０を使用して一般的に達成することができる密度より高い吸収剤吸着床密度が得られる。本発明は、固有のフィルタアセンブリ２０’として、あるいはアプリケーション専用のカラム１０および整合フィルタアセンブリ２０’として実施することができる。
2005538376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフカラムであって、
縦軸および第１の端部および第２の端部を有するカラム管であって、前記管が内壁および外壁を有し、かつ、前記管が内部室を有するカラム管と、
前記第２の端部に取り付けられた出口フィルタアセンブリであって、前記出口フィルタアセンブリが、前記第２の端部に取り付けるハウジング、フィルタおよび前記ハウジングと流体連絡した流体出口を有し、第１のカラム吸収剤吸着床体積が前記管および前記取り付けられた出口フィルタアセンブリによって画定される出口フィルタアセンブリと、
前記第１の端部に取り付けられた入口フィルタアセンブリであって、前記入口フィルタアセンブリが、前記第１の端部に取り付ける第１のハウジング、フィルタ、前記第１のハウジングと流体連絡した流体入口、および前記第１のハウジングから前記内部室内へ延びた突出部分を有し、第２のカラム吸収剤吸着床体積が、前記出口フィルタアセンブリに取り付けられた前記管および前記入口フィルタアセンブリによって画定され、かつ、前記第２の吸着床体積が前記第１の吸着床体積より小さい入口フィルタアセンブリと、
前記第１の端部と前記第２の端部の間の前記内部室に含まれた分離媒質とを備えたクロマトグラフカラム。
【請求項２】
所定の侵入形フラクションを有する請求項１に記載のカラム。
【請求項３】
前記侵入形フラクションが約０．２６から約０．４７までの範囲にわたる請求項２に記載のカラム。
【請求項４】
前記カラム管およびフィルタアセンブリが、ガラス、プラスチックもしくは金属からなる請求項１に記載のカラム。
【請求項５】
前記金属がステンレス鋼合金である請求項４に記載のカラム。
【請求項６】
前記入口および出口フィルタアセンブリが、にかわ、溶接、ねじ止め、熱融着もしくはそれらの組合せを使用して、前記第１および第２の端部にそれぞれ取り付けられた請求項１に記載のカラム。
【請求項７】
前記入口および出口フィルタアセンブリが、ねじ付きキャップを使用して前記第１および第２の端部にそれぞれ取り付けられた請求項６に記載のカラム。
【請求項８】
前記分離媒質が二酸化ケイ素をベースとする媒質、重合体をベースとする媒質、あるいは無機／有機混成組成の媒質である請求項１に記載のカラム。
【請求項９】
前記カラム管の長手のサイズが約１ｍｍから約１０００ｍｍまでの範囲にわたる請求項１に記載のカラム。
【請求項１０】
前記カラム管の直径が約０．１ｍｍから約１００ｍｍまでである請求項１に記載のカラム。
【請求項１１】
前記突出部分が前記内部室内へ約０．５ｍｍから約１００ｍｍまで延びる請求項１に記載のカラム。
【請求項１２】
前記突出部分が前記内部室内へ約０．５ｍｍから約１５ｍｍまで延びる請求項１１に記載のカラム。
【請求項１３】
前記入口フィルタアセンブリが、
前記第１のハウジング内に取り付けられ、前記突出部分の周りの円周上に前記突出部分と間隔を隔てて配置され、前記カラム管と係合し、それにより前記内部室を密封するカラム面シールと、
前記突出部分に取り付けられ、前記内部室に及ぶ前記突出部分の面を形成する多孔性入口フィルタとをさらに備えた請求項１に記載のカラム。
【請求項１４】
前記第１のハウジングが、前記突出部分に対して外部同心の、前記カラム面シールを保持する溝を有する請求項１３に記載のクロマトグラフカラム。
【請求項１５】
前記入口フィルタアセンブリが、
前記突出部分の周りに、前記多孔性入口フィルタの外側に半径方向に配置された、前記入口フィルタアセンブリを設置している間、前記内部室の前記分離媒質を保持するように前記内壁と係合するワイパシールをさらに備えた請求項１３に記載のカラム。
【請求項１６】
前記突出部分が、前記多孔性入口フィルタを包含する前記突出部分の周囲に壁を備え、前記ワイパシールが前記壁の外側に位置する請求項１５に記載のカラム。
【請求項１７】
前記カラム面シールがＯリングである請求項１３に記載のカラム。
【請求項１８】
多孔性入口フィルタが前記突出部分を形成する請求項１に記載のカラム。
【請求項１９】
前記第２の端部に取り付けられた前記出口フィルタアセンブリが圧縮出口フィルタアセンブリであり、前記圧縮出口フィルタアセンブリが、前記第２の端部に取り付ける第２のハウジング、フィルタ、前記第２のハウジングと流体連絡した流体出口、および前記第２のハウジングから前記内部室内へ延びた突出部分を有し、前記第２のカラム吸収剤吸着床体積が、前記圧縮出口フィルタアセンブリに取り付けられた前記管および前記入口フィルタアセンブリによって画定され、かつ、前記第２の吸着床体積が前記第１の吸着床体積より小さい請求項１に記載のカラム。
【請求項２０】
クロマトグラフカラムを構築する方法であって、
カラム管であって、前記カラム管が第１の端部および第２の端部を有し、前記管が内壁および外壁を有し、かつ、前記管が内部室を有するカラム管を得るステップと、
前記カラム管の前記第２の端部に出口フィルタアセンブリを取り付けるステップであって、前記出口フィルタアセンブリが、前記第２の端部に取り付ける第２のハウジング、フィルタ、および前記ハウジングと流体連絡した流体出口を有し、第１のカラム吸収剤吸着床体積が前記管および前記取り付けられた出口フィルタアセンブリによって画定されるステップと、
前記カラム管の前記内部室に分離媒質を追加するステップと、
前記第１の端部に入口フィルタアセンブリを取り付けるステップであって、前記入口フィルタアセンブリが、前記第１の端部に取り付ける第１のハウジング、前記第１のハウジングと流体連絡した流体入口、フィルタ、および前記第１のハウジングから前記内部室内へ延びた突出部分を有し、第２のカラム吸収剤吸着床体積が、前記出口フィルタアセンブリに取り付けられた前記管および前記入口フィルタアセンブリによって画定され、かつ、前記第２の吸着床体積が前記第１の吸着床体積より小さいステップとを含む方法。
【請求項２１】
取付けステップが、にかわ付け、溶接、ねじ止め、熱融着もしくはそれらの組合せを使用する請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記入口および出口フィルタアセンブリが、ねじ付きキャップを使用して前記第１および第２の端部にそれぞれ取り付けられる請求項２０に記載のカラム。
【請求項２３】
前記分離媒質を追加するステップが詰込み装置を利用する請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記分離媒質を追加するステップが加圧下で実施される請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記圧力が約１００ｐｓｉから約２０，０００ｐｓｉまでの範囲にわたる請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記突出部分が前記内部室内へ約０．５ｍｍから約１００ｍｍまで延びる請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記突出部分が前記内部室内へ約０．５ｍｍから約１５ｍｍまで延びる請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記取付けステップが、
前記第１の端部に入口フィルタアセンブリを嵌め合わせるステップであって、前記入口フィルタアセンブリが、前記第１の端部に取り付ける第１のハウジング、フィルタ、前記第１のハウジングと流体連絡した流体入口、および前記第１のハウジングから前記内部室内へ延びる突出部分を有するステップと、
前記突出部分を完全に前記内部室に挿入し、かつ、前記第１のハウジングを前記第１の端部に据付けるべく圧力を印加するステップと、
前記第１の端部に前記据付済みの第１のハウジングを取り付けるステップであって、第２のカラム吸収剤吸着床体積が、前記出口フィルタアセンブリに取り付けられた前記管および前記入口フィルタアセンブリによって画定され、かつ、前記第２の吸着床体積が前記第１の吸着床体積より小さいステップとを含むステップに置換された請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記入口フィルタアセンブリが、
前記第１のハウジング内に取り付けられ、前記突出部分の周りの円周上に前記突出部分と間隔を隔てて配置され、前記カラム管と係合し、それにより前記内部室を密封するカラム面シールと、
前記突出部分に取り付けられた、前記内部室に及ぶ前記突出部分の面を形成する多孔性入口フィルタとをさらに備えた請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のハウジングが、前記突出部分に対して外部同心の、前記カラム面シールを保持する溝を有する請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記入口フィルタアセンブリが、
前記突出部分の周りに、前記多孔性入口フィルタの外側に半径方向に配置され、前記入口フィルタアセンブリを設置している間、前記内部室の前記分離媒質を保持するように前記内壁と係合するワイパシールをさらに備えた請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
前記突出部分が、前記突出部分の周囲の周りに、前記多孔性入口フィルタを包含する壁を備え、前記ワイパシールが前記壁の外側に位置する請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記カラム面シールがＯリングである請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
多孔性入口フィルタが前記突出部分を形成する請求項２０に記載の方法。
【請求項３５】
前記第２の端部に取り付けられた前記出口フィルタアセンブリが圧縮出口フィルタアセンブリであり、前記圧縮出口フィルタアセンブリが、前記第２の端部に取り付ける第２のハウジング、フィルタ、前記第２のハウジングと流体連絡した流体出口、および前記第２のハウジングから前記内部室内へ延びた突出部分を有し、前記第２のカラム吸収剤吸着床体積が、前記圧縮出口フィルタアセンブリに取り付けられた前記管および前記入口フィルタアセンブリによって画定され、かつ、前記第２の吸着床体積が前記第１の吸着床体積より小さい請求項２０に記載の方法。
【請求項３６】
標本中に存在する複数の検体に対してクロマトグラフ分離を実施する方法であって、
（ａ）クロマトグラフカラムを得るステップであって、前記カラムが、
（ｉ）第１の端部および第２の端部を有するカラム管であって、前記管が内壁および外壁を有し、かつ、前記管が内部室を有するカラム管と、
（ｉｉ）前記第２の端部に取り付けられた出口フィルタアセンブリであって、前記出口フィルタアセンブリが、前記第２の端部に取り付ける第２のハウジング、フィルタ、および前記ハウジングと流体連絡した流体出口を有し、第１のカラム吸収剤吸着床体積が前記管および前記取り付けられた出口フィルタアセンブリによって画定される出口フィルタアセンブリと、
（ｉｉｉ）前記第１の端部に取り付けられた入口フィルタアセンブリであって、前記入口フィルタアセンブリが、前記第１の端部に取り付ける第１のハウジング、前記第１のハウジングと流体連絡した流体入口、フィルタ、および前記第１のハウジングから前記内部室内へ延びた突出部分を有し、第２のカラム吸収剤吸着床体積が、前記出口フィルタアセンブリに取り付けられた前記管および前記入口フィルタアセンブリによって画定され、かつ、前記第２の吸着床体積が前記第１の吸着床体積より小さい入口フィルタアセンブリと、
（ｉｖ）前記第１の端部と前記第２の端部の間の前記内部室に含まれた分離媒質とを有するステップと、
（ｂ）クロマトグラフ分離の実施に適した状態の下で、前記標本を（ａ）の前記クロマトグラフカラムに投与するステップと、
（ｃ）検出システムを使用してクロマトグラフ分離をモニタするステップとを含む方法。
【請求項３７】
前記突出部分が前記内部室内へ約０．５ｍｍから約１００ｍｍまで延びる請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記突出部分が前記内部室内へ約０．５ｍｍから約１０ｍｍまで延びる請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記分離媒質が、反転相、正規相、アニオン交換、カチオン交換、サイズ排除および親和クロマトグラフィ媒質からなるグループから選択される請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記標本を投与するステップが、非自動化ステップもしくは自動化ステップのいずれかである請求項３６に記載の方法。
【請求項４１】
前記モニタステップが、紫外／可視吸光度、赤外線、屈折率、放射能、蛍光、質量分析法、蒸発光散乱およびＮＭＲからなるグループから選択される検出システムを使用する請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
クロマトグラフカラムであって、
縦軸および第１の端部および第２の端部を有するカラム管であって、前記管が内壁および外壁を有し、かつ、前記管が内部室および中間カラーを受け入れる凹所を前記第１の端部に有し、リング形の前記中間カラーが、頂部端部、底部端部、前記凹所中で統合されて固定する実質的に滑らかな内部表面および外部表面を有し、前記中間カラーが前記凹所に設置されると、前記内部表面が前記管の内壁および前記頂部端部と整列して前記カラム管の第１の端部と実質的に同じ平面になるカラム管と、
前記第２の端部に取り付けられた出口フィルタアセンブリであって、前記出口フィルタアセンブリが、前記第２の端部に取り付けるハウジング、フィルタおよび前記ハウジングと流体連絡した流体出口を有し、第１のカラム吸収剤吸着床体積が、前記管、中間カラーおよび前記取り付けられた出口フィルタアセンブリによって画定される出口フィルタアセンブリと、
前記第１の端部に取り付けられた入口フィルタアセンブリであって、前記入口フィルタアセンブリが、前記第１の端部に取り付ける第１のハウジング、前記第１のハウジングと流体連絡した流体入口、フィルタ、および前記第１のハウジングから前記内部室内へ延びた突出部分を有し、第２のカラム吸収剤吸着床体積が、前記出口フィルタアセンブリに取り付けられた前記管および前記入口フィルタアセンブリによって画定され、かつ、前記第２の吸着床体積が前記第１の吸着床体積より小さい入口フィルタアセンブリと、
前記第１の端部と前記第２の端部の間の前記内部室に含まれた分離媒質とを備えたクロマトグラフカラム。
【請求項４３】
前記入口フィルタアセンブリが、前記入口フィルタアセンブリが取り付けられると前記カラムを密封する端面シールをさらに備えた請求項４２に記載のクロマトグラフカラム。
【請求項４４】
前記第１のハウジングが、前記突出部分に対して外部同心の、前記端面シールを保持するための溝を有する請求項４３に記載のクロマトグラフカラム。
【請求項４５】
前記端面シールがＯリングである請求項４４に記載のクロマトグラフカラム。
【請求項４６】
前記中間カラーと前記突出部分が相互作用し、前記突出部分を前記管に設置している間、前記内部室内に前記分離媒質を保持する請求項４３に記載のクロマトグラフカラム。
【請求項４７】
前記中間カラーが、ポリプロピレン、ナイロンもしくはテフロン（登録商標）製である請求項４６に記載のクロマトグラフカラム。
【請求項４８】
前記中間カラーが不活性である請求項４６に記載のクロマトグラフカラム。
【請求項４９】
第２の中間カラーを受け入れる第２の凹所を前記第２の端部にさらに備え、前記出口フィルタアセンブリが、前記分離媒質を第１の端部および第２の端部の両方から圧縮するための第２の入口フィルタアセンブリに置換された請求項４２に記載のクロマトグラフカラム。
【請求項５０】
クロマトグラフカラムを構築する方法であって、
カラム管を提供するステップであって、前記カラム管が、第１の端部、第２の端部、内壁および外壁を有し、前記管が管室を有し、かつ、前記管が前記第１の端部に機械加工された凹所を有するステップと、
頂部端部、底部端部、実質的に滑らかな内部表面、および前記凹所中の、前記凹所と隣接する統合された外部表面を有する中間カラーを固着するステップであって、前記内部表面が前記内壁と実質的に整列し、かつ、前記頂部端部が前記第１の端部と整列し、前記中間カラーが設置された前記管が内部室を有するステップと、
前記カラム管の前記第２の端部に出口フィルタアセンブリを取り付けるステップであって、前記出口フィルタアセンブリが、前記第２の端部に取り付ける第２のハウジング、および前記ハウジングと流体連絡した流体出口を有し、第１のカラム吸収剤吸着床体積が前記内部室および前記取り付けられた出口フィルタアセンブリによって画定されるステップと、
前記カラム管の前記内部室に分離媒質を追加するステップと、
入口フィルタアセンブリを前記第１の端部上に挿入するステップであって、前記入口フィルタアセンブリが、前記第１の端部に取り付ける第１のハウジング、前記第１のハウジングと流体連絡した流体入口、前記第１のハウジングに嵌め合わされた、前記管の第１の端部と整合する端面シール、および前記第１のハウジングから前記内部室内へ延びた突出部分を有し、前記突出部分と前記中間カラーが協同して前記分離媒質を前記内部室内に保持するステップと、
前記挿入された入口フィルタアセンブリを前記第１の端部に取り付けるステップであって、第２のカラム吸収剤吸着床体積が、前記出口フィルタアセンブリに取り付けられた前記管および前記入口フィルタアセンブリによって画定され、かつ、前記第２の吸着床体積が前記第１の吸着床体積より小さいステップとを含む方法。
【請求項５１】
前記追加操作が、前記内部室への前記分離媒質の詰込みに引き続いて実施される請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記追加操作が、前記媒質を圧縮するように前記分離媒質を通して流体を通過させた後に実施される請求項５０に記載の方法。
【請求項５３】
前記挿入を実施するように前記入口フィルタアセンブリに圧力が印加される請求項５０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、参照によりその内容全体が本明細書に明白に組み込まれている２００２年９月１０日出願の米国仮出願第６０／４０９，６００号の利益を主張するものである。
【０００２】
本出願はクロマトグラフカラムに関し、詳細には前記カラム内の高吸収剤密度を達成するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
標本中の検体の分離に広く使用されている方法は液体クロマトグラフィである。液体クロマトグラフィには、特定のクロマトグラフカラム、およびカラムを平衡させ、かつ、カラムから検体を溶離させるために使用される１つまたは複数の移動相が使用されている。クロマトグラフカラムを使用することにより、均質標本あるいは非均質標本に含まれている検体の分離、精製および研究が達成されている。カラムには、標本の検体との相互作用が可能な化学環境を提供する吸収剤物質（「固定相」あるいは「詰込み吸着床（ｐａｃｋｉｎｇ  ｂｅｄ）」とも呼ばれている）が詰め込まれている。通常、吸収剤物質には特定の化学的性質を有する官能基が含まれており、たとえば逆相カラムは、１つまたは複数の疎水基を有する分子からなる固定相を有している。これらの疎水基、たとえばＣ１８炭化水素鎖は、疎水相互作用を介して他の分子と相互作用する。この疎水相互作用は、有機移動相を使用して中断させることができ、それにより固定相から検体が溶離する。
【０００４】
本明細書では「従来のカラム」と呼んでいる最も広く使用されているクロマトグラフカラムは、吸収剤が詰め込まれるカラム管と、流体流への接続を容易にし、かつ、カラム管自体の内部に吸収剤吸着床（ｓｏｒｂｅｎｔ  ｂｅｄ）を備えるべく設計されたフィルタを備えた入口端フィッティングおよび出口端フィッティングとからなっている。これらのフィルタは、カラム管の端面の各々に配置されている。
【０００５】
動作に関しては以下の通りである。クロマトグラフカラム内の吸収剤吸着床が、カラムを通る移動相の流れによって生じる流体の力を受ける。これらの力によってカラムの詰込み吸着床が時間とともに崩壊し、それによりカラムの詰込み吸着床内にボイドすなわち死体積（Ｖｏ）が生じる。これらのボイドは、カラムの性能に悪影響を及ぼしている。ボイドは、事実上、カラム内の混合室として機能しており、カラムの効率が低下する原因になっている。たとえば、専門家は、標準検体を使用して時間とともに過度のピークテーリング（ｐｅａｋ  ｔａｉｌｉｎｇ）を観察することができる。このようなピークテーリングは、カラムが不足していることを示している。
【０００６】
クロマトグラフィの専門家を苦しめている問題は、このカラム性能の損失を如何に小さくするか、ということである。従来技術によるクロマトグラフカラムの中には、カラム内に置かれた可動デバイスを使用しているものがある。この可動デバイス、たとえばピストンは、使用中、吸収剤吸着床密度の変化に応じてクロマトグラフカラムの内部体積を調整し、それによりカラム内のボイド体積の最小化を試行するべく設計されている。しかしながらこれらの設計は一般的に極めて複雑であり、多数のコンポーネントおよびシールが必要であるため、その製造が本質的により高価である。また、これらの可動デバイスを備えたカラムは、カラム管自体を著しく大きくする必要があり、したがってその使用が極めて不便である。さらに、可動デバイスを備えたこれらのカラムには固定体積の吸収剤が含まれていないため、検体保持時間の予測および異なるカラムサイズ間におけるクロマトグラフ方式のスケーリングが困難である。
【０００７】
したがって、現在、吸収剤吸着床の圧縮の影響を最小化する、単純で費用有効性の高い設計の、移動可能性に富み、かつ、便利に使用することができる、カラムのクロマトグラフィック挙動に悪影響を及ぼさないクロマトグラフカラムの必要性が存在している。本発明は、この必要性に完全に対処している。また、本発明により、クロマトグラフカラム内の吸収剤吸着床密度を高くする、従来の固定長カラム設計で可能な方法に勝る方法が提供され、それにより使用中におけるカラムの安定性が改善される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、カラム吸着床の圧縮を常に最小化するための装置および方法の両方に関している。本発明により、突出フィルタアセンブリを使用してクロマトグラフカラム内の吸着床密度を制御するための改良型カラム設計および方法が提供される。本明細書において説明するカラムおよび方法により、従来の設計による固定長カラムを使用して一般的に達成することができる吸収剤吸着床密度より高い吸収剤吸着床密度が生成される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるカラムは、第１および第２の端部を備えたカラム管と、第１のカラム管端部に取り付けられた入口フィルタアセンブリと、第２のカラム管端部に取り付けられた出口フィルタアセンブリとを備えている。カラム管は、入口および出口フィルタアセンブリと相俟って、吸収剤物質のレセプタクルとして機能する内部室を画定している。以下、部分的にアセンブルされた、フィルタアセンブリがカラム管に１個しか取り付けられていないカラム内の内部室の体積を、第１のカラム吸収剤吸着床体積「Ｘ」と呼ぶ。本発明による完全にアセンブルされたクロマトグラフカラムでは、カラム管に沿って配置された対応する個々の端部に両方のフィルタアセンブリが取り付けられている。カラム管の端部に取り付けられると、体積「Ｙ」で定義される所定の量だけフィルタアセンブリの１つまたは複数が内部室内に突出し、第２のカラム吸収剤吸着床体積「Ｚ」が、Ｚ＜Ｘになるように生成される。本発明においては、「Ｙ」は静的パラメータであり、カラムに吸収剤が充填され、かつ、フィルタアセンブリが両方の端部に固着された後は変化しない。つまり、一定の距離だけ本発明によるフィルタアセンブリの１つまたは複数がカラム管中に突出する。それとは対照的に、従来技術によるピストン様デバイスを備えたカラムは、動的「Ｙ」値を有している。従来技術による従来のカラムは、「Ｙ」値を持たないカラム端部に取り付けられたフィルタを有している。
【００１０】
本発明による部分的にアセンブルされたカラム管は、第１のカラム吸収剤吸着床体積（Ｘ）を有している。この第１のカラム吸収剤吸着床体積（Ｘ）は、特定のカラムによって画定される適切な範囲内の任意の体積にすることができる。本明細書においては、カラム管の２つの端部に両方のフィルタアセンブリが取り付けられたカラムとして定義されているカラムがアセンブルされると、第１のカラム吸収剤吸着床体積（Ｘ）より常に小さい、式「Ｚ＜Ｘ」で与えられる第２のカラム吸収剤吸着床体積（Ｚ）をカラムが備える。これは、吸着床体積が吸収剤吸着床の圧縮によって、１つまたは複数の突出フィルタアセンブリが占有している体積すなわち体積（Ｙ）だけ小さくなることによるものである。
【００１１】
本発明による一実施形態では、クロマトグラフカラムは、第１の端部および第２の端部を有するカラム管を備えている。カラム管は、吸収剤物質のレセプタクルである内部室を有している。この実施形態の特定の態様では、カラム管の第１および第２の端部は、第１および第２の端部にそれぞれ取り付けられた入口および出口フィルタアセンブリを有している。入口フィルタアセンブリは、突出部分および多孔性入口フィルタを備えたフィルタハウジングを有している。フィルタハウジングは、入口流体コネクタと流体連絡している流体導管を有している。移動相は、この入口流体コネクタを介してクロマトグラフカラムに入り、多孔性入口フィルタを介してカラム管の内部室に流入する。入口フィルタアセンブリは、さらに、加圧下でカラム管を密封するためのカラム面シールを備えている。入口フィルタアセンブリは、溶接、熱融着、にかわ、ねじ付きエンドフィッティングもしくはそれらの組合せなど、当分野の技術者に良く知られている手段によってカラム管に固着することができる。入口フィルタアセンブリには、任意選択で、フィルタアセンブリを設置する際の内部室への吸収剤物質の保持を補助するワイパシールを持たせることができる。この実施形態の代替バージョンでは、入口フィルタアセンブリと呼ばれているアセンブリを出口もしくは両方の端部のフィルタアセンブリとして利用することができる。
【００１２】
本発明による一実施形態では、クロマトグラフカラムは、第１の端部および第２の端部を有するカラム管を備えており、フィルタアセンブリを受け入れることになる凹所が端部の各々に機械加工されている。凹所の各々には、カラム管の内壁および端部と同じ平面になるように中間カラーが設置されている。１つまたは複数のカラーを備えたカラム管は、吸収剤物質のレセプタクルである内部室を有している。この実施形態の特定の態様では、カラム管の第１および第２の端部は、第１および第２の端部にそれぞれ取り付けられた入口および出口フィルタアセンブリを有している。入口フィルタアセンブリは、突出部分および多孔性入口フィルタを備えたフィルタハウジングを有している。また、入口フィルタアセンブリは、吸収剤物質を設置する際に、吸収剤物質を圧縮している。フィルタハウジングは、入口流体コネクタと流体連絡している流体導管を有している。移動相は、この入口流体コネクタを介してクロマトグラフカラムに入り、多孔性フィルタを介してカラム管の内部室に流入する。入口フィルタアセンブリは、さらに、加圧下におけるカラム管の内部室の完全性を維持するためのカラム面シールを備えている。入口フィルタアセンブリは、溶接、熱融着、にかわ、ねじ付きエンドフィッティングもしくはそれらの組合せなど、当分野の技術者に良く知られている手段によってカラム管に固着することができる。
【００１３】
本発明においては、１つの連続片として多孔性入口フィルタをフィルタハウジングに取り付けることができ、あるいは同じ基本ハウジングユニットを使用して異なるサイズの入口フィルタの使用を可能にするべく、フィルタハウジングに入口フィルタを固着することも可能である。カラム管の端部に取り付け、吸着床体積「Ｘ」を体積「Ｙ」だけ変位すなわち圧縮する場合、多孔性入口フィルタの一部は、カラム管の内部室内に配置される。入口フィルタをカラム管の内部に配置する延長部分は、予め決定され、かつ、固定されている。カラム管の内部室内への所望の侵入深さに応じて、異なるサイズの入口フィルタを使用することができる。突出入口フィルタの機能は、たとえば吸収剤吸着床の予備圧縮によってカラム管の内部室内に生じるボイドすなわち死体積を小さくし、あるいは除去することである。
【００１４】
本発明による他の実施形態では、クロマトグラフカラム管内の吸着床密度を制御するための方法が開示される。第１のフィルタアセンブリが取り付けられた部分的にアセンブルされたカラム管に所定の量の吸収剤物質が追加され、それによりカラム管の内部室内に第１のカラム吸収剤吸着床体積「Ｘ」が形成される。次に、第２のフィルタアセンブリをカラムに取り付けることによってカラムが完全にアセンブルされる。第１および第２のフィルタアセンブリは、にかわ、溶接、めじ止め、熱融着もしくはそれらの組合せを使用してカラムに取り付けることができる。これらはすべて、当分野の技術者に良く知られている方法である。フィルタアセンブリは、フィルタハウジングおよびフィルタを備えている。カラム管が両方のフィルタアセンブリを使用してアセンブルされると、フィルタアセンブリの一方または両方の一部が内部室内に突出し、１つまたは複数の突出フィルタアセンブリを使用して体積「Ｘ」が体積「Ｙ」だけ小さくなり、それによりカラム管の内部室内に第２のカラム吸収剤吸着床体積「Ｚ」が形成される。一方または両方のフィルタアセンブリと結合した特性体積「Ｙ」およびカラムに追加される所定の量の吸収剤は、最終カラム内に所望の吸着床密度を達成するべく調整することができる。この実施形態の特定の態様では、突出多孔性フィルタを有しているのは、１個のフィルタアセンブリのみである。
【００１５】
本明細書において説明する高吸収剤吸着床密度を達成するためのカラム設計および方法により、不安定性で評判の高い従来のカラムと比較してカラム吸着床の安定性が改善される利点が提供される。他の利点は、単純性および本発明によるカラムの製造に必要なコストが安価であることである。可動ピストンあるいはラジアル圧縮デバイスが移動することが記された従来技術のカラムとは異なり、本発明によるカラムは、時間と共には変化しない、固定最終カラム体積を確立する静的システムを有しているため、クロマトグラフィック方式の予測可能で、かつ、単純化された移行が促進される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、カラム吸着床の圧縮を常に最小化するための装置および方法の両方に関している。本明細書において説明する本発明により、１つまたは複数の突出フィルタアセンブリを使用してクロマトグラフカラム内の吸着床密度を制御するための改良型カラム設計および方法が提供される。本発明によるカラムおよび方法により、従来の設計による固定長カラムを使用して一般的に達成することができる吸収剤吸着床密度より高い吸収剤吸着床密度が生成され、その結果、カラムの安定性が改善され、寿命が長くなる。
【００１７】
高性能液体クロマトグラフィ（以下、「ＨＰＬＣ」）を始めとする液体クロマトグラフィ（以下、「ＬＣ」）を使用することにより、所与の標本に含まれている検体を高速かつ効果的に分離し、特性化することができる。クロマトグラフシステムのコンポーネントには、システムを通過する水相の移動を容易にするポンプが含まれていることがしばしばである。この水相（すなわち移動相）は、クロマトグラフシステムの初期平衡化に使用される溶媒からなっている。また、この溶媒は、システムを通過するための水性環境を検体に提供している。最後に、この移動相は、クロマトグラフカラムからの検体の溶離に使用される溶媒からなっている。
【００１８】
クロマトグラフシステムの極めて重要なコンポーネントは、クロマトグラフ分離カラムである。クロマトグラフ分離カラムは、特定の化学的性質を特徴とする吸収剤物質を有する固体相（すなわち分離媒質）からなっている。この固体相は、二酸化ケイ素をベースとするものであっても、重合体をベースとするものであっても、あるいは無機／有機混成組成のものであっても良い。反転相、正規相、アニオン交換もしくはカチオン交換、サイズ排除および親和クロマトグラフィに使用される分離カラムが存在している。移動相と組み合わせた固体相は、標本マトリックスに含まれている検体の微分分離を実現している。固体相は、通常、特定のクラスの検体と相互作用する化学重合体からなっている。たとえばイオン交換ＬＣカラムは、とりわけ、その性質がイオンの性質である検体と相互作用する固体相化学性質を有している。この原理を説明するために、アニオン交換カラムは、標本マトリックス内に存在するアニオンと非共有相互作用する固体相カチオン官能基を有している。使用している移動相の状態に応じて、標本の特定のアニオンがカラムの固体相から溶離し、一方、標本の他のアニオンが保持される。
【００１９】
カラムから溶離した検体は、検出器を通過する。クロマトグラフシステムに使用することができる様々な検出システムが存在しており、たとえばＵＶレンジ内の検体を検出する紫外／可視吸光度が存在している。赤外線、屈折率、放射能、蛍光、質量分析法、蒸発光散乱およびＮＭＲなどの他の検出システムも存在している。
【００２０】
あらゆるクロマトグラフシステムのフルイディクスには、移動相のためのシステム全体にわたる通路として機能する配管の存在が必要である。分離カラムは、この配管を介して移動相と流体連絡している。この配管は、クロマトグラフフィッティングを介してカラムをシステムのフルイディクスに接続している。
【００２１】
図１は、従来の流体クロマトグラフカラム１０内の吸収剤吸着床１２の典型的な詰込みおよび圧縮を示したものである。吸収剤物質１２（「固体相」あるいは「詰込み物質」とも呼ばれている）は、詰込み装置１４からオリフィス１６を介して受取りカラム管１０内に押し出される（図１ａ参照）。通常、カラム管１０には、当分野で良く知られている方法で、所望の量の吸収剤物質１２が加圧状態（約１００ｐｓｉと２０，０００ｐｓｉの間、さらにはそれ以上）で充填される。吸収剤物質１２の量およびタイプは、製造するクロマトグラフカラムのタイプによって決まる。
【００２２】
別法としては、吸収剤粉末（図示せず）を周囲条件の下でカラム管１０に充填することも可能である。次に、カラム管１０に水溶液が導入され、カラム管１０内にスラリが形成される。移動相がカラムを通過すると、吸収剤吸着床１２が圧縮される。
【００２３】
クロマトグラフカラム管１０は、カラム管１０の第１の端部１１と第２の端部１３の間を延びた縦軸すなわち垂直軸を有している。この縦軸の範囲は、約１ｍｍから約１０００ｍｍまでである。カラム管１０の直径の範囲は、約１０ｎｍから約１００ｍｍまでである。詰込み物質１２は、通常、入口端、たとえば第１の端部１１を介してカラム１０に詰め込まれる。通常、カラム１０への詰込み物質１２の追加に先立って、当分野の技術者に知られている方法で出口すなわち第２の端部１３がカラム１０に固着され、それによりカラムからの吸収剤物質の流出が防止される。（分かり易くするために、第１および第２の端部は、入口および出口にそれぞれ任意に割り付けられている。）また、第２の端部１３は、通常、カラム１０からの溶媒の流出を可能にし、かつ、吸収剤物質１２の流出を許容しない流体出口（図示せず）を備えており、したがって、カラムを使用している間、吸収剤物質の量が一定に維持される。カラム１０の詰込みが完了すると、カラムの内部室の一部が吸収剤物質１２によって占有され、第１のカラム吸収剤吸着床体積（「Ｘ」）が形成される。
【００２４】
吸収剤物質１２の詰込みプロセスに詰込み装置１４が使用されていると仮定すると、この詰込みプロセスが完了すると、詰込み装置１４からカラム１０が除去され、吸収剤吸着床１２が若干減圧する（図１ｂ参照）。詰込み装置１４が除去され、吸収剤吸着床１２が減圧すると、吸収剤物質１２が第１の開放端部１１を超えて延びることになる。吸収剤物質１２が第１の開放端部１１を超えて延びると、吸収剤物質１２が除去され、詰込み吸着床１２とカラム１０の第１の端部１１が同じ平面になる（図１ｃ参照）。
【００２５】
通常、クロマトグラフシステムでの使用に先立って、カラム１０の第１の端部１１にキャップが施される。図１ｄは、このキャッピング手順における入口フィルタアセンブリ２０の適用を示したものである。入口フィルタアセンブリ２０は、フィルタハウジング２６および多孔性入口フィルタ３０を備えている。従来技術による入口フィルタアセンブリ２０は、入口フィルタ３０の表面の、吸収剤物質１２に向かって配置される縁の平面とカラム１１の端部の平面が同じ平面を維持するように構築されている。通常、入口フィルタアセンブリ２０は、溶接などの当分野の技術者に知られている手段を使用してカラムに固着され、あるいはねじ付きエンドフィッティング２８などを使用してカラムに固着される（図３ａ参照）。
【００２６】
カラム管１０の第１の端部１１と第２の端部１３の間には、通常、方向性流れ関係が存在している。クロマトグラフシステムの１つまたは複数のソースからの移動相は、第１の端部１１を介してクロマトグラフカラムに流入し、カラム１０を通過した後、第２の端部１３を介してカラム１０から流出する。実際、この流れベクトルは、多くの商用クロマトグラフカラムにおいて示されている。通常、カラム管の外部表面には、好ましい流れベクトルを示す矢印が記されている。一定の時間期間が経過すると、カラム管１０に収納されている吸収剤物質１２がさらに圧縮されるため、カラムの第１の端部１１もしくはその近傍に、さらに悪化したボイドすなわち死体積１８が展開する（図１ｅ参照）。このボイド体積１８は、通常、詰込み吸着床１２に向かって配置されている入口フィルタ３０の表面と、吸収剤吸着床１２の第１の端部に向かう表面との間に生じる。
【００２７】
すべてのカラムは、測定可能なボイド体積を所有しているが、高度に有効なカラムは、測定可能で、かつ、ピーク対称すなわちカラムの安定性に悪影響を及ぼすことのない最小ボイド体積を所有している。図１ｅに示す、さらに悪化したボイドすなわち死体積は、カラムのクロマトグラフ性能に悪影響を及ぼし、たとえばボイド体積は、カラム内の混合室として機能する。ボイド体積が増加すると、クロマトグラフピークが悪影響を受け、事実、この観察が、衰えたカラムの診断にしばしば役に立っている。ボイド体積がさらに悪化すると、とりわけ最適ＵＳＰプレートおよびテーリングパラメータが悪化する。また、この死体積によって吸着床が不安定になる。さらに、カラム内にボイドすなわち死体積が存在することにより、微生物の温床である停滞領域が生成される。これは、生物工学産業で使用されるカラムに対して、とくに言えることである。これらの領域は、微生物によって汚染されやすく、また、これらの領域は、カラムを洗浄するための本来の場所でのアクセスが困難である。クロマトグラフィにとっては、このタイプの汚染が望ましくないことは明らかである。
【００２８】
従来技術は、吸収剤吸着床の動的圧縮に可動ピストン様システムを使用し、それによりカラム内に存在するボイド（つまり死）体積の最小化を試行しているクロマトグラフシステムを開示している。可動デバイスを備えたこれらのカラムには、ボイド体積が大きくなると、ピストン様デバイスによって圧縮されることになっている吸収剤物質が含まれている。これらの可動デバイスは、使用中の吸収剤吸着床の変化に応じてクロマトグラフカラム内の吸収剤吸着床の内部体積を調整し、それによりカラム内のボイド体積の最小化を試行するべく設計されているが、これらのデバイスは一般的に極めて複雑であり、多数のコンポーネントおよびシールが必要である。また、可動デバイスを備えたこれらのカラムを動作させるためには、カラム自体を著しく大きくする必要がある。また、より重要なことであると思われるが、可動デバイスを備えたこれらのカラムは、クロマトグラフ性能の予測が困難であることに関連している。吸着床の密度および／またはカラムの体積が変化すると、その変化がカラムの性能に影響し、延いては専門家の検体挙動予測能力を制限している。
【００２９】
本明細書において説明する本発明は、ボイドすなわち死体積を最小化する従来の試行とは異なり、吸収剤吸着床密度の制御に固定突出入口フィルタアセンブリを使用することによってこのクロマトグラフの問題に対処している。
【００３０】
クロマトグラフカラムに含まれている吸収剤吸着床密度は、多くの方法で表現することができる。単位体積当たりの吸収剤の質量は、最も直接的な測値である。単一タイプの吸収剤粒子を使用し、かつ、密度、ポアー（ｐｏｒｅ）体積あるいは圧縮性などの物理特性が異なる粒子の詰込み済み吸着床間の比較ができない場合、１立方センチメートル当たりのグラム値の比較が有用である。
【００３１】
固体粒子あるいは多孔性粒子のいずれかの詰込み済み吸着床の研究に広く使用されている手法は、詰込み済み吸着床内の侵入形フラクションを測定することである。参照によりその教示のすべてが本明細書に組み込まれている、Ｄｕｌｌｉｅｎ、Ｆ．Ａ．Ｌ．の「Ｐｏｒｏｕｓ  Ｍｅｄｉａ：Ｆｌｕｉｄ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  ａｎｄ  Ｐｏｒｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ」（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ、Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ、ＣＡ  １９９２）に記されている。侵入形フラクションは、詰込み済み吸着床粒子間に含まれている体積の総吸着床体積に対する比率である。偶然性の程度したがって侵入形フラクションは、粒子の形状、粒子のサイズ分布、粒子の圧縮性および詰込み技法などの要因に応じて広範囲に渡って変化する。通常、クロマトグラフカラムは、約０．２６と約０．４２の間の範囲の侵入形フラクションを有している。所与の任意の詰込み物質に対して、侵入形フラクションが小さくなるにつれて、流れによって誘導される応力に対する詰込み済み吸着床構造の安定性が改善される。安定性のこの向上は、吸着床の浸透性を犠牲にして達成されており、その結果、侵入形フラクションが減少するにつれて、カラムを流れる所与の流量における動作圧力が高くなる。
【００３２】
侵入形フラクションを測定するための多くの技法が報告されている。参照によりその教示のすべてが本明細書に組み込まれている、Ｒｕｓｔａｍｏｖ、Ｉ．、Ｔ．Ｆａｒｃａｓ、Ｆ．Ａｈｍｅｄ、Ｆ．Ｃｈａｎ、Ｒ．ＬｏＢｒｕｔｔｏらのＪ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ，９１３（２００１）４９−６３、およびＧｕａｎ−Ｓａｊｏｎｚ、Ｈ．、Ｇ．Ｇｕｉｃｈｏｎ、Ｅ．Ｄａｖｉｓ、Ｋ．Ｇｕｌａｋｏｓｈｉ、Ｄ．ＳｍｉｔｈらのＪ．Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ａ，７７３（１９９７）３３−５１に記されている。各方法には、それぞれ特定の限界がある。吸着床の総体積は、浸透性体積（粒子間の体積）および粒子自体の体積からなっている。多孔性粒子の場合、粒子体積は、さらに、粒子内のポアー体積および粒子の背骨を構築している骨組み体積からなっている。
【００３３】
本発明の場合、総吸着床体積は、詰込み済み吸着床の寸法を直接測定することによって決定することができる。粒子骨組み体積は、吸収剤の質量の重さを測定し、かつ、ヘリウム比重びん法によって決定される吸収剤骨組み密度を使用して体積に変換することによって決定される。粒子ポアー体積は、吸収剤の質量の重さを測定し、かつ、窒素吸着法によって決定される１グラム当たりの比ポアー体積を使用して粒子ポアー体積を計算することによって決定される。総吸着床体積、粒子骨組み体積および粒子ポアー体積が決定されると、侵入形体積が計算され、総吸着床体積に対する侵入形体積の比率として侵入形フラクションが表現される。（表１に、実施例におけるカラムの侵入形フラクション値を示す。）
本発明の重要な特徴は、本発明によるカラムを使用することにより、従来の設計によるカラムを使用して達成することができるであろう侵入形フラクションと比較して、より小さい侵入形フラクション、したがってより安定した吸着床構造が常に達成されることである。
【００３４】
図２は、本発明を使用したカラム内における吸着床密度制御の一実施形態を示したものである。この図のステップ（ａ）から（ｃ）は、図１に示すステップと同じである。カラム管１０’には、カラムに適した吸収剤物質１２’が詰め込まれている。カラム１０’が詰め込まれると、詰込み装置１４’が除去され、吸収剤吸着床が減圧する。（このステップは、図１の場合と同様、吸収剤物質１２’をカラムに詰め込むための詰込み装置の使用が仮定されているが、必ずしも詰込み装置を使用する必要はない。）次に、超過したすべての詰込み物質１２’が、当分野の技術者に知られている方法でカラム管１０’の第１の端部１１’部分から除去される（図２ａ〜ｃ参照）。
【００３５】
図２（ｄ）および（ｅ）には、本発明によるフィルタアセンブリ２０’が利用されている。この２つの図では、カラム管１０’は、第１のカラム吸収剤吸着床体積Ｘを形成する吸収剤吸着床１２’を備えている。フィルタアセンブリ２０’は、ハウジングユニット２６’および入口フィルタ３０’を備えている。この実施形態では、入口フィルタ３０’は、カラム管１０’の内部室内に突出し、吸収剤物質１２’の体積Ｘを圧縮する突出部分すなわち領域３１を有している。この突出部分３１は、約１ｍｍから約１００ｍｍまで内部室内へ延びることができる。カラム１０’中への入口フィルタ３０’（突出部分３１を有している）の導入前の吸着床体積（「Ｘ」）と導入後の吸着床体積（「Ｚ」）の差は、本明細書においては、「Ｙ」あるいは変位体積もしくは圧縮体積として定義されている。図に示すように、アセンブルされたカラム（すなわちカラム管の両方の端部にフィルタアセンブリが取り付けられたカラム管）では、この突出部分３１が吸収剤吸着床１２’中に突出して吸収剤物質１２’の「Ｙ体積」を変位すなわち圧縮し、それにより第２のカラム吸収剤吸着床体積Ｚが形成される。ＸとＺの関係は次の通りである。
Ｚ＜Ｘ  （式１）
【００３６】
つまり、第２のカラム吸着床体積Ｚは、第１のカラム吸着床体積Ｘより体積Ｙだけ小さく、したがって、
Ｘ＝Ｙ＋Ｚ  （式２）
である。
【００３７】
図３は、本発明の他の実施形態を示したもので、図３ａは、この実施形態の特定の態様を示したものである。図３ａには、本発明による、フィルタハウジング２６’、流体導管２４、流体コネクタ２２および多孔性入口フィルタ３０’を備えたフィルタアセンブリ２０’が示されている。フィルタハウジング２６’は突出部分３１を有しており、その中に多孔性入口フィルタ３０’が取り付けられている。フィルタハウジング２６’の突出部分３１と多孔性入口フィルタ３０’が相俟って、突出部分３１が占有しているカラム１０の部分から吸収剤物質１２を変位させている。入口フィルタ３０’は、カラム管１０内の詰込み吸着床１２に隣接して配置されている。カラム１０の内部の完全性を維持するために、とりわけ高圧液体相を利用して動作させる場合、カラムシール３６が使用される。カラムシール３６には、ガスケット、Ｏリングなどを使用することができ、フィルタアセンブリがカラムに取り付けられると、カラム１０の端面壁に確実にカラムシール３６が押し付けられる。突出部分３１の円周とカラムの内壁の間に配置される任意選択のワイパシール３４を使用して、突出部分３１が吸収剤物質１２を圧縮する際に、吸収剤物質１２を内部室内に保持することも可能である。フィルタアセンブリ２０’は、当分野の技術者に知られているねじ付きエンドフィッティング２８などの手段を使用してカラム管１０に固着されている。この図では、統合クロマトグラフシステムからの移動相は、フィルタハウジング２６’の先端に位置している流体コネクタ２２を介してカラムに入る。溶媒は、フィルタアセンブリ２０’を連続的に流れ、入口フィルタ３０’を介して詰込み吸着床１２に流入する。高圧ポンプを使用する場合、比較的高い圧力（約１００ｐｓｉから約２０，０００ｐｓｉまで、もしくはそれ以上）の下で溶媒をカラムに流入させることも可能である。この態様では、入口フィルタアセンブリ２０’の突出部分３１は、カラム面の水平面を超えて縦方向に延びており、したがって吸収剤吸着床１２中に突出している。
【００３８】
図３ｂは、フィルタアセンブリ２０”の一実施形態を示したものである。図３ｂから分かるように、入口フィルタ３０’は、フィルタハウジング２６”を有する代わりに、フィルタハウジング２６”内への取付け後、入口フィルタ３０’が内部室内へ延びて突出部分３１を形成する厚さを有している。したがって入口フィルタ３０’は、カラム管１０内に存在している場合、詰め込み吸着床１２中に突出し、カラム管１０内の所定の量の吸収剤物質を変位させ、圧縮する。この圧縮によって吸収剤吸着床１２がさらに圧縮され、望ましいより高い吸着床密度が実現され、延いては使用中におけるボイド体積形成の潜在性が最小化される。上で説明したいずれの実施形態においても、吸着床の圧縮を実現し、かつ、ボイド形成の潜在性を最小化するための望ましい体積変位量すなわち圧縮量（Ｙ）に応じて、深さが異なる入口フィルタ３０’あるいはフィルタハウジング２６’を使用することができる。たとえば、約０．５ｍｍから約１００ｍｍまでの侵入深さにし、吸収剤物質１２およびカラム管１０（すなわち第１のカラム吸着床体積Ｘ）内における吸収剤物質１２の配置に応じてさらに深くすることができる。好ましい侵入は、１．０ｍｍと１０ｍｍの間であることが分かっている。突出部分３１、フィルタハウジングおよびフィルタ２０’と単独フィルタ２０”のいずれかは、吸着床の上部境界を突出部分３１の深さに等しい距離を内部室内へ移動する吸収剤吸着床１２と相互作用することが好ましい。したがって、吸収剤吸着床１２を圧縮し、それにより体積Ｚを有するさらに圧縮された（より密度の高い）第２のカラム吸着床を形成するために必要なフィルタアセンブリ２０’の突出部分３１の長さは、第１のカラム吸着床体積Ｘ、詰込み中に達成される詰込み密度および所望する最終密度によって決定される。
【００３９】
入口フィルタ３０’は、フィルタハウジング２６”内に取り付けられるコンポーネントであっても良い。また、入口フィルタ３０’は、当分野の技術者に知られているスナップ嵌合い（あるいは圧力嵌合い）などの任意の手段を使用してフィルタハウジング２６”に取り付けることができる。別法としては、ハウジング２６”と構造的に連続した、フィルタハウジング２６”のコンポーネントとして入口フィルタ３０’を製造することも可能である。
【００４０】
図４（ａ）から（ｃ）は、従来のフィルタアセンブリ２０と本発明の異なる実施形態を比較したものである。図４ａに示すように、従来のフィルタアセンブリ２０は、フィルタハウジング２６、面シール３６および入口フィルタ３０を備えている。この従来のフィルタアセンブリ２０では、詰込み吸着床（図４には示されていないが、図１に示されている）と隣接している入口フィルタの表面は、カラムアセンブリが後続するカラムの端面と同じ平面である。従来のフィルタハウジングがカラムに十分堅固に固着されると、面シール３６によってカラムが所望の圧力定格に密封され、カラムの第１の端部１１を超えた入口フィルタ３０の突出は存在しない。
【００４１】
図４ｂに示すフィルタアセンブリ２０’は、図４ａに示す従来のフィルタアセンブリ２０とは対照的である。図４ｂのフィルタアセンブリは、本発明の一実施形態を示したものである。図４ｂでは、フィルタハウジング２６から入口フィルタ３０’が突出し、突出部分３１を形成している。この突出部分がカラム管１０（図示せず）の内部室に挿入される。詰込み吸着床と隣接している入口フィルタ３０’の表面は、カラム面の水平面を超えて延びている。フィルタアセンブリ２０’が面シール３６によってカラム１０に十分に密封されると、入口フィルタ３０’が完全にカラム管１０に挿入される。突出部分３１の深さは、所望する追加圧縮に応じて、たとえば約１ｍｍから約１００ｍｍまで、あるいはそれ以上変化させることができる。入口フィルタ３０’の半径方向の幅も変化させることができるが、カラム管１０とは摩擦嵌合いでなければならない。最適性能および堅固な詰込みのためには、カラム管の内部幅に等しいことが好ましい。入口フィルタ３０’の半径方向の幅は、図４に示すように、フィルタハウジング２６’をカラム壁に載せ、かつ、カラムアセンブリを密封するべく、フィルタハウジング２６’の半径方向の幅より細くなっている。
【００４２】
図４ｃのフィルタアセンブリ２０”は、本発明のさらに他の実施形態を示したものである。この実施形態では、詰込み吸着床（図示せず）に向かって軸方向にフィルタハウジング２６”が延び、突出部分３１を形成している。詰込み吸着床中に延びているフィルタハウジング２６”の突出部分３１は、標準の深さを有する入口フィルタ３０”を保持している。入口フィルタ２０”の周囲のフィルタハウジング２６”のリムは、剛性および強度を提供し、より大きい圧縮の達成を可能にしている。この実施形態の特定の態様では、ワイパシール３４を使用して吸収剤物質を内部室内に維持し、それにより一様に詰め込まれたカラムの生成を保証している。ワイパシール３４は、フィルタハウジング２６の外部の周りに環状に配置されている。このワイパシール３４は、ゴム、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ（商標））、プラスチック、ポリエチレン、テフロン（登録商標）、ナイロンなどからなっていることが好ましい。フィルタハウジング２６”およびワイパシール３４は、共に、カラム管の内径に等しいかあるいはそれより若干大きい直径を有しており、ワイパシール３４の圧縮を可能にし、突出部分３１を挿入する際に、吸収剤物質を内部室にすべり込ませている。組み立ての間、吸収剤物質を保持するべくワイパシール３４が十分に圧縮されている間、カラム管を動作圧力で密封するためのカラムシール３６が必要である。詰込み吸着床中に侵入しているフィルタハウジング２６”の突出部分（３１）は、約１ｍｍから約１００ｍｍまで、あるいはそれ以上にすることができる。
【００４３】
図５Ａに示すように、制御密度カラムの他の実施形態は、修正カラム管を使用して実施されている。この実施形態には、このカラムと共に使用される１組の整合カラムおよび１つまたは複数のフィルタアセンブリが利用されている。吸収剤物質の圧縮に使用される端部の各々の部分では、カラム管４０の内壁４３に凹所４４が切り欠かれている。この凹所は、上記カラムと共に使用されるフィルタアセンブリ２０’’’の突出部分３１’の深さに等しい長さ４６を有している。この凹所は、中間カラー４２を受け入れるべく形状化されている。中間カラー４２は、図６に詳細に示すように、安定化凹所５２を間にしている若干湾曲した前縁、頂部リブ５４および底部リブ５６を備えた滑らかな内壁を有している。凹所４４は、頂部リブ５４を受け入れるための頂部くぼみ４５、底部リブ５６を受け入れるための底部くぼみ４７、および安定化凹所５２に嵌合させるためのロッキングリブ４９を有している。中間カラー４２と凹所４４は、中間カラー４２が凹所４４中に設置され、かつ、中間カラー４２とカラム管４０の端部が整列すると、本質的に滑らかな内壁４３が形成されるように整合している。
【００４４】
図５ｂに示すフィルタアセンブリ２０’’’は、上記カラムと共に使用されている。フィルタアセンブリ２０’’’は、凹所４２および中間カラー４４の高さに等しい深さを有する突出部分３１’を有するフィルタハウジング２６’’’を備えている。フィルタハウジング２６’’’は、頂端が端面シール３６のための溝を組み込み、かつ、カラム管の厚さにわたるようにサイズ化されている。突出部分３１’は、カラム管の内径と整合する直径でサイズ化されている。フィルタハウジング２６’’’のリム２９の厚さは、挿入プロセスのための十分な強度を提供し、かつ、入口フィルタ３０’’’の最大径を許容するべく選択されている。フィルタアセンブリ２０’’’をこのカラムと共に使用する場合、フィルタアセンブリが挿入されると、突出部分３１’の外部表面と中間カラー４２の内部表面５０が掃引接触し、カラムと突出部分３１’の間の空間のあらゆる吸収剤の残留が防止される。
【００４５】
この実施形態を備えたカラムを製造する場合、最初にカラム管１０が処理され、凹所４４が一方または両方の端部に組み込まれる。１つまたは複数の凹所に撓んでぱちっと嵌るよう、十分に柔軟性のある材料を使用して中間カラー４２が製造される。カラム管に中間カラー４２が設置されると、既に説明した充填プロセスおよび製造プロセスが施される。
【００４６】
本発明によるカラムの構築に適した材料には、それらに限定されないが、ステンレス鋼、テフロン（登録商標）、金属、プラスチック、ガラス、ポリウレタン、ポリエチレン、ナイロンなどがある。標準サイズのカラムに好ましい材料はステンレス鋼であり、中間カラーおよび／またはワイパシールに好ましい材料はテフロン（登録商標）である。
【実施例】
【００４７】
以下の実施例は、本発明による一実施形態の説明を意図したものであり、本発明の範囲を何らかの意味で制限するものとして捕えてはならない。
【００４８】
内径５０ｍｍ、初期の長さが１００ｍｍの一連のカラムが詰め込まれる。カラムの各々は、図３を参照して説明した入口フィルタ／エンドフィッティングを有しており、入口フィルタは、カラムの長さの範囲内を１．５ｍｍ、３ｍｍ、５ｍｍおよび７ｍｍの距離で延びている。カラムには、Ｗａｔｅｒｓ製の５μｍのＸｔｅｒｒａ  Ｐｒｅｐ  ＭＳ  Ｃ１８吸収剤が、１５５０ｍＬのトルエン／シクロヘキサノール混合物（５０／５０の体積）中に１４０ｇの吸収剤を含有したスラリを準備し、かつ、スラリを圧力６０００ｐｓｉでカラムにポンプ供給することによって詰め込まれている。詰込みが完了すると、過剰の吸収剤がすり落とされ、カラム面と同じ平面になる。次に、入口フィルタ／エンドフィッティングがカラム端に挿入され、ねじ付きカラムエンドフィッティングで正しい位置に密封される。
【００４９】
５０／５０（体積で）のアセトニトリル／水からなる、流量が１２５ｍＬ／分の移動相を使用し、かつ、移動相中に溶解した８μＬ／ｍＬアセトン（非保留ピーク）および１．２ｍｇ／ｍＬアセナフテン（保留ピーク）からなる標本混合物を５００μＬ注入することにより、ＨＰＬＣによって個々のカラムのピーク形状および効率が試験される。カラムは、標準ＵＳＰタンジェント効率法（ｓｔａｎｄａｒｄ  ＵＳＰ  Ｔａｎｇｅｎｔ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｍｅｔｈｏｄ）を使用して効率を測定され、また、標準ＵＳＰテーリング法（ｓｔａｎｄａｒｄ  ＵＳＰ  Ｔａｉｌｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ）を使用してピーク形状を測定される。参照によりその教示のすべてが本明細書に組み込まれている、Ｕｗｅ  Ｄ．Ｎｅｕｅの「ＨＰＬＣ  Ｃｏｌｕｍｎｓ；Ｔｈｅｏｒｙ，Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｎｄ  Ｐｒａｃｔｉｃｅ」（Ｗｉｌｅｙ，Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，ＮＹ．１９９７）。コラムは、数日間に渡ってモニタされ、性能の安定性を決定するべく複数回に渡って注入された。試験の終了時に、各カラムを空にし、吸収剤を２９”Ｈｇ真空の下で７０℃で乾燥させた後、吸収剤物質の重量が正確に測定された。吸収剤の最終重量がカラム体積で除され、各カラムの実際の吸着床密度（ｇ／ｃｃ）がカラム毎に決定された。既に説明した方法を使用して各カラムの侵入形フラクションが計算された。表１は、各カラムの侵入形フラクションの比較を示したものである。突出を持たないカラム（従来設計のカラム）に対する値は、補外カラム体積および吸収剤質量から計算された。
【表１】
2005538376.tif 000003
窒素吸着法を使用して測定した吸収剤ポアー体積＝０．４３ｃｃ／ｇ
ヘリウム比重びん法を使用して測定した吸収剤骨組み密度＝１．５９ｇ／ｃｃ
【００５０】
図７は、引き続いて実施したカラム試験における各カラムのＵＳＰピークテーリングの変化を示したものである。通常、初回試験の結果は、カラムの平衡問題により良好な結果が得られないため、無視する。図７に示す結果は、より長い入口フィルタ延長部分を使用してより高い吸着床密度で詰め込まれたカラムは、より小さい吸着床密度で詰め込まれたカラムより優れたＵＳＰテーリング結果および良好なカラム安定性を提供することを示している。
【００５１】
下の表２は、各詰込み済みカラムのＵＳＰテーリングおよびＵＳＰ効率の変化を要約したものである。
【表２】
2005538376.tif 000004
2005538376.tif 000005
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１ａ】吸収剤吸着床の詰込みからカラムの運用までのカラムの寿命およびカラム吸着床の経時圧縮を示す略図である。
【図１ｂ】吸収剤吸着床の詰込みからカラムの運用までのカラムの寿命およびカラム吸着床の経時圧縮を示す他の略図である。
【図１ｃ】吸収剤吸着床の詰込みからカラムの運用までのカラムの寿命およびカラム吸着床の経時圧縮を示す他の略図である。
【図１ｄ】吸収剤吸着床の詰込みからカラムの運用までのカラムの寿命およびカラム吸着床の経時圧縮を示す他の略図である。
【図１ｅ】吸収剤吸着床の詰込みからカラムの運用までのカラムの寿命およびカラム吸着床の経時圧縮を示す他の略図である。
【図２ａ】本発明を示す略図である。
【図２ｂ】本発明を示す他の略図である。
【図２ｃ】本発明を示す他の略図である。
【図２ｄ】本発明を示す他の略図である。
【図２ｅ】本発明を示す他の略図である。
【図３ａ】本発明の一実施形態を示す略図である。
【図３ｂ】本発明の入口フィルタアセンブリを示す略図である。
【図４ａ】従来のフィルタアセンブリを示す図である。
【図４ｂ】本発明の一実施形態を示す図である。
【図４ｃ】本発明の他の実施形態を示す図である。
【図５ａ】中間カラーが設置されたカラムを示す図である。
【図５ｂ】本発明による図５ａに示すカラムのフィルタアセンブリの一実施形態を示す図である。
【図６ａ】中間カラーを示す図である。
【図６ｂ】中間カラーの断面を示す図である。
【図７】５０×１００ｍｍカラムを使用した正規の流れ状態におけるＵＳＰトレーリング係数対カラム試験を測定した実験データを示すグラフである。
【図１ａ】
2005538376.tif 000006
【図１ｂ】
2005538376.tif 000007
【図１ｃ】
2005538376.tif 000008
【図１ｄ】
2005538376.tif 000009
【図１ｅ】
2005538376.tif 000010
【図２ａ】
2005538376.tif 000011
【図２ｂ】
2005538376.tif 000012
【図２ｃ】
2005538376.tif 000013
【図２ｄ】
2005538376.tif 000014
【図２ｅ】
2005538376.tif 000015
【図３ａ】
2005538376.tif 000016
【図３ｂ】
2005538376.tif 000017
【図４ａ】
2005538376.tif 000018
【図４ｂ】
2005538376.tif 000019
【図４ｃ】
2005538376.tif 000020
【図５ａ】
2005538376.tif 000021
【図５ｂ】
2005538376.tif 000022
【図６ａ】
2005538376.tif 000023
【図６ｂ】
2005538376.tif 000024
【図７】
2005538376.tif 000025
【国際調査報告】
2005538376.tif 000026