(57)【要約】【課題】サンプル液体と接着剤とが接触しないフローセルアセンブリを提供する。【解決手段】ＮＭＲフローセルアセンブリ２２は、サンプルを保持するためのフローセル２６と、このフローセルに対して流体的にアクセスできるようにする入口および出口サンプル管と、フローセル２６に対して入口および出口サンプル管３０ａ、３０ｂを接続する１対のコネクター３２ａ、３２ｂとを含む。コネクターはそれぞれ接着剤の領域によってフローセルに固定されている。接着剤の領域は環状の接着剤隔離障壁によってフローセルの内部から隔離されており、この隔離障壁は、フローセルと前記各１対のコネクターとの間に延びている。該障壁はＯリング５２ａ、またはフローセル壁の形成されている隆起１５２ａによって形成されていてもよい。【選択図】図１
2007505291.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
核磁気共鳴サンプルを保持するための核磁気共鳴フローセルアセンブリであって、
核磁気共鳴サンプルを保持するためのフローセルと、
このフローセルに流体的にアクセスできるようにするためのサンプルフロー管と、
このサンプルフロー管を前記フローセルに流体的に接続するためのコネクターと、
前記コネクターの表面に前記フローセルの側面を固定するフローセル接着剤と、
前記フローセルの表面と前記コネクターの前記表面との間に延びており、前記フローセルの内部から前記フローセル接着剤を隔離するために配置されている内部フローセル接着剤隔離障壁とを備えた核磁気共鳴フローセルアセンブリ。
【請求項２】
前記内部フローセル接着剤隔離障壁がＯリングを含む請求項１に記載のフローセルアセンブリ。
【請求項３】
前記内部フローセル接着剤隔離障壁が複数の環状の隆起を含む請求項１に記載のフローセルアセンブリ。
【請求項４】
前記フローセルの前記表面と前記コネクターの前記表面との間に延びており、前記フローセルの外部環境から前記フローセル接着剤を隔離し、かつ前記コネクターに対して前記フローセルを中心に配置させるように位置している外部フローセル接着剤隔離障壁をさらに含む請求項１に記載のフローセルアセンブリ。
【請求項５】
前記コネクターの内表面に前記サンプルフロー管の外側面を固定するサンプルフロー管接着剤と、
前記サンプルフロー管の前記外側面と前記コネクターの前記内表面との間に延びており、前記サンプルフロー管の内部から前記サンプルフロー管接着剤を隔離するように位置している内部サンプルフロー管接着剤隔離障壁とをさらに含む請求項１に記載のフローセルアセンブリ。
【請求項６】
前記コネクターが、前記コネクターの外側表面からフローセルコネクターボアに沿った前記コネクターの内表面に延びている半径方向の接着材挿入チャネルを含む請求項１に記載のフローセルアセンブリ。
【請求項７】
前記コネクターが、前記フローセルと前記コネクターとの間の接着剤インターフェースに沿って延びる接着材保持リザーバを含む請求項１に記載のフローセルアセンブリ。
【請求項８】
核磁気共鳴フローセルアセンブリに核磁気共鳴サンプルを挿入する工程と、
当該サンプルがフローセル中に位置している間に、当該サンプルに対して核磁気共鳴測定を行なう工程とを含む核磁気共鳴方法であって、
前記核磁気共鳴フローセルアセンブリが、
核磁気共鳴サンプルを保持するための前記フローセルと、
このフローセルに流体的にアクセスできるようにする入口および出口サンプルフロー管と、
１対のコネクターであって、前記フローセルに前記入口サンプルフロー管を接続するための第１のコネクターと、前記フローセルに前記出口サンプルフロー管を接続するための第２のコネクターとを含み、前記１対のコネクターの各々が接着剤領域によって前記フローセルに固定されており、前記フローセルと前記１対のコネクターの各々との間に延びている環状の接着材隔離障壁によって前記接着剤領域が前記フローセルの内部から隔離されている１対のコネクターとを含む方法。
【請求項９】
核磁気共鳴サンプルを保持するための核磁気共鳴フローセルアセンブリであって、
核磁気共鳴サンプルを保持するためのフローセルであって、このフローセルの外側面に沿った第１の螺旋ねじ山を有するフローセルと、
前記フローセルに流体的にアクセスできるようにするためのサンプルフロー管と、
前記フローセルに前記サンプルフロー管を流体的に接続するためのコネクターであって、前記フローセルの末端領域に適合するように寸法を合わせられているフローセルコネクターボアを含み、前記フローセルに前記コネクターを固定するための第２螺旋ねじであって、前記第１の螺旋ねじ山と適合する第２の螺旋ねじ山を有するコネクターと、
前記フローセルの横断端面と前記コネクターの横断表面との間に位置するシーリング障壁であって、前記フローセルと前記コネクターとの間のインターフェースを密閉するために、前記フローセルと前記コネクターとが互いに固定されている場合に、前記フローセルと前記コネクターとの間で押圧されているシーリング障壁とを含む、
核磁気共鳴フローセルアセンブリ。
【請求項１０】
前記シーリング障壁がＯリングを含む請求項９に記載のフローセルアセンブリ。
【請求項１１】
前記シーリング障壁がフェルールを含む請求項９に記載のフローセルアセンブリ。
【請求項１２】
前記コネクターが、コネクター本体およびこのコネクター本体に固定された別個の管状の外延部を含み、この管状の外延部が、この管状の外延部の遠位端部にテーパー状の外側表面を有する請求項９に記載のフローセルアセンブリ。
【請求項１３】
核磁気共鳴サンプルを核磁気共鳴フローセルアセンブリに挿入する工程と、
当該サンプルがフローセル中に位置している間に、当該サンプルに対して核磁気共鳴測定を行なう工程とを含む核磁気共鳴方法であって、
前記核磁気共鳴フローセルアセンブリが、
核磁気共鳴サンプルを保持するためのフローセルであって、このフローセルの外側面に  沿う第１の螺旋ねじ山を有するフローセルと、
前記フローセルに流体的にアクセスできるようにするサンプルフロー管と、
前記フローセルに前記サンプルフロー管を流体的に接続するためのコネクターであって、前記フローセルの末端領域に適合するように寸法を合わせられているフローセルコネクターボアを含み、前記フローセルに前記コネクターを固定するための第２の螺旋ねじ山であって、前記第１の螺旋ねじ山と適合する第２の螺旋ねじ山を有するコネクターと、
前記フローセルの横断端面と前記コネクターの横断表面との間に位置するシーリング障壁であって、前記フローセルと前記コネクターとの間のインターフェースを密閉するために、前記フローセルと前記コネクターとが互いに固定されている場合に、前記フローセルと前記コネクターとの間で押圧されているシーリング壁とを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光法、特にＮＭＲフローセルアセンブリおよびその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光計は、通常は静磁場Ｂ0を生成するための超伝導磁石、およびこの磁石のボア（穴）の内部に位置しているＮＭＲプローブを含む。このＮＭＲプローブは１個以上の特殊目的の（高周波（ＲＦ））コイルを含んでおり、これが対象のサンプルに対して経時的に変動する静磁場Ｂ0に垂直な磁界Ｂ1を印加し、この印加した磁界に対するサンプルのレスポンスを検出する。対象とするサンプルは、通常はサンプルチューブまたはフローセルの中に保持されている。サンプルチューブまたはフローセルを、ＮＭＲプローブのアクセスボアの内部に位置させ、サンプルが静磁場の中心、またはその中心部の近くに位置するようにこのプローブを磁石へ差し込む。ＮＭＲプローブアクセスボアを介してサンプルチューブまたはフローセルに沿って所定温度の空気を流すことにより、サンプル温度を制御することができる。
【０００３】
ＮＭＲプローブおよび関連するフローセルの設計は、通常は空間的な制約を受ける。高分解能ＮＭＲ磁石のアクセスボアは、内径が数ｃｍ（たとえば４５ｍｍ）程度、および長さが１メートル程度である。ＮＭＲプローブ内では、通常内部アクセスボアは内径が約１ｃｍ以下であり、長さは磁石のアクセスボアの長さになる。ある商用装置の一例では、ＮＭＲプローブアクセスボアは長さ０．７５ｍ、および直径１ｃｍ未満である。通常は、フローセルとＲＦコイルとの間の距離を最小限にすることは望ましいが、これは、ＮＭＲ測定の品質が、コイル充填率、またはサンプルが占めるコイル容量の画分と直接関連するからである。同時に、サンプル温度を制御するために気流を使用する場合には、フローセルとプローブ内壁との間に空気の流路を提供するために十分な空間を残さなければならない。
【０００４】
ＮＭＲプローブ内で通常利用可能な狭い空間においては、サンプル入口および出口管にフローセルを接続すると、設計に大幅な障害が起こる場合がある。Ｈａｎｅｒ等の下記特許文献１に、サンプル管にフローセルを接続する１つの手法が記述されている。ある貫通ＮＭＲプローブが、圧縮式取り付け器具を使用するサンプル管に連結された交換可能なＮＭＲフローセルを備えている。Ｈａｎｅｒ等が記述している連結部は不活性であり、サンプルと化学的に反応しない。同時に、このフロー管アセンブリはフローセル自体の直径より実質的に大きい直径を有することができる。
【０００５】
下記非特許文献１においては、フローセルを入口および出口管にエポキシ樹脂で固定するフローセルアセンブリについて記述されている。下記非特許文献１の図２の中のその結果得られるアセンブリの外径は、ほぼフローセル直径によって規定される。同時に、下記非特許文献１によれば、少なくとも、それらのセルのうちのいくつかについては、材料と溶媒との間の相溶性が深刻な問題として残り、また使用しているエポキシ系接着剤は理想的ではない。
【０００６】
下記特許文献２において、Ｈｏｆｆｍａｎｎ等は、ＮＭＲ分光法のための貫通型サンプルヘッドについて記述している。この部品は、ＮＭＲ容器（すなわち交換可能な石英セル（キュベット））と、円筒状のガラスケースと、カバーと、基部とで構成されており、下記特許文献２の図２−Ａに示されているように、これらは単一の締付け装置と共に締付けることができる。
【特許文献１】米国特許第６，１７７，７９８号明細書
【特許文献２】米国特許第５，２５８，７１２号明細書
【非特許文献１】Barjat外、"Adaptation of Commercial 500 MHz Probes for LCNMR," Journal of Magnetic Resonance A, 1996, 119, p.115-119
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献２の系の石英セルを交換するためには、エンドユーザは、締付け装置、および蓋と基部との間の空間に対してアクセスして、古いセルを取り出し、カバーと基部との間に新規のセルを配置する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施形態においては、本発明では、核磁気共鳴サンプルを保持するための核磁気共鳴フローセルアセンブリを提供する。該アセンブリは、核磁気共鳴サンプルを保持するためのフローセルと、該フローセルに対して流体的にアクセスができるような入口および出口サンプルフロー管と、１対のコネクターであってフローセルに入口サンプルフロー管を接続するための第１のコネクターおよびフローセルに出口サンプルフロー管を接続するための第２のコネクターを含む１対のコネクターとを備えている。前記１対のコネクターの各々は、接着剤領域によってフローセルに固定されており、該接着剤領域は、１対のコネクターの各々とフローセルとの間に延びている環状の接着剤隔離壁によってフローセルの内部から隔離されている。
【０００９】
他の実施形態においては、本発明は核磁気共鳴サンプルを保持するために核磁気共鳴フローセルアセンブリを提供する。該アセンブリは、核磁気共鳴サンプルを保持するためのフローセルと、フローセルに対して流体的にアクセスできるようにするサンプルフロー管と、サンプルフロー管をフローセルに流体的に接続するためのコネクターと、フローセルの横断端面とコネクターの横断表面との間に位置するシーリング障壁とを備えている。このコネクターは、フローセルの端部に適合するように寸法を合わせたフローセルコネクターボアを含んでいる。フローセルにはこのフローセルの外側面に沿って第１の螺旋ねじ山が設けられている。このコネクターは、フローセルにコネクターを取り付けるために、第１の螺旋ねじ山と整合する第２の螺旋ねじ山を有している。シーリング障壁はフローセルとコネクターとをねじ締めする場合に、フローセルとコネクターとの間で締めつけられ、フローセルとコネクターとの間のインターフェースを密閉する。
【００１０】
本発明の前述の実施形態および利点は、以下の詳細な記述および、図面を参照することにより一層よく理解されるようになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の説明では、１セットの構成要素は１つ以上の構成要素を含んでいる。ある構成部品に対する参照は、いかなるものも１つ以上の構成要素を包含するとする。サンプルに対して核磁気測定を行なうためにあるコイルを使用するという記述があれば、それはそのコイルは発信、受信、またはその双方として使用されるものと理解されたい。横断表面はフローセルアセンブリによって規定された長手方向の軸に垂直である必要はなく、横断成分を有するテーパー面を含んでいてもよいものとする。
【００１２】
以下の説明は、発明の実施形態を示すものであるが、これらは例として用いるものであり必ずしも限定を意図していない。
ＮＭＲプローブの中には、組み合わせるフローセルアセンブリの設計に特に過酷な制約を課するものがある。たとえば、ある一例の極低温に冷却されるプローブ設計では、標準室温プローブボアの直径の半分のプローブボアを使用する。さらに、低温プローブはフローセルを交換するに際し、磁石から容易に除去できないかもしれない。そこで、この種のプローブは、プローブを磁石内に保持している状態で、フローセルアセンブリを交換するのが好ましいことになる。通常は、室温プローブはそのプローブが作業台上にあるうちに、フローセルアセンブリが容易に交換できるようにエンドユーザが磁石から取り出すことができる。
【００１３】
上で参照した特許文献１の中でＨａｎｅｒ等が触れている従来の圧縮方式取り付け器具は、あるＮＭＲプローブの内部のボアの中に入れる（適合させる）ことができない。圧縮方式取り付け器具の寸法を単に縮小するだけでは、狭いプローブボアの中でコネクターを使用できるようにはならないことがわかった。取り付け器具寸法を縮小すると、取り付け器具によって達成されているシールを弱めることになるかもしれず、サンプルが連結部から漏れることもあり得る。シールが弱まると、比較的高いサンプル圧力が必要な用途において特に不適当であることがある。
【００１４】
これまで述べた接着剤を用いる連結手法は、また望ましくない問題を惹起することがわかった。サンプルとの接触によってエポキシ樹脂が膨潤するため、Ｂａｒｊａｔ等が述べている従来の接着剤を用いるアセンブリ設計は使用可能期間が短く、商用の用途では受け入れがたいものである。さらに、エポキシ樹脂とサンプルとの間の接触によって、分析サンプルおよび洗浄溶媒が化学的に汚染される結果を招くことがある。
【００１５】
以下に述べる好ましいフローセルアセンブリ構成では、ＮＭＲフローセルと関連するサンプル管との間において、半径方向に小型であり、長い耐用年数を有し、高度なシール力を有する連結部を提供でき、分析用サンプルおよび洗浄溶媒を深刻な汚染の危険にさらすことがない。本フローセルアセンブリは、このプローブをＮＭＲ分光計磁石の中に保持している状態で、エンドユーザがＮＭＲプローブ中央ボアを介して交換できる。本発明の好ましいフローセルアセンブリは、空間的に強い制限を受けかつ／またはアクセスするのに制限を受ける用途、および高圧用途に特に適している。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態による例示的な核磁気共鳴（ＮＭＲ）分光計１２を示す概略図である。分光計１２は、磁石１６と、磁石１６の円筒穴中に挿入されたＮＭＲプローブ２０と、磁石１６およびプローブ２０に電気的に接続された制御／取得系１８とを含む。磁石１６はアクセス／案内管２７ａを含んでおり、それによって磁石１６の上部からのＮＭＲプローブ２０に対してアクセスできるようになっている。プローブ２０は１つ以上の高周波（ＲＦ）コイル２４を含んでいる。フローセルアセンブリ２２は、プローブ２０内に位置させて、サンプルを測定している間、１つ以上のコイル２４内で対象ＮＭＲサンプルを保持する。フローセルアセンブリ２２は、フローセル２６と、フローセル２６の入口端に流体的に接続されたサンプル入口管３０ｂと、フローセル２６の出口端に流体的に接続されたサンプル出口管３０ａとを含む。サンプル入口管３０ｂは、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）装置または他のこれまで知られているサンプル源に接続されていてもよい。図の形態では、サンプル出口管３０ａは、サンプル入口管３０ｂに対して逆側でプローブ２０からアクセスチューブ２７ａを通って外へ延びている。サンプル出口管は、またプローブ２０を介して下後方へ延びていてもよい。
【００１７】
上部サポートディスク２５ａおよび下部サポートディスク２５ｂは、プローブ２０内で、フローセルアセンブリ２２、１つ以上のコイル２４、および関連する構成部品を保持するのに使用する。２つの案内管２７ａおよび２７ｂをディスク２５ａおよび２５ｂの反対側に配置し、プローブ２０の中へ、およびそのプローブ２０から、プローブアセンブリ２２を挿入したり、取り出したりすることができるようにする。フローセルアセンブリ２２は、サポートディスク２５ａおよび２５ｂの中に規定されている中央のアパーチャを通して、プローブ２０に対して上部より挿入したり、取り出したりできる。エンドユーザは、ＮＭＲプローブがＮＭＲ磁石の中に位置しているうちに、中央のＮＭＲプローブボアを介してフローセルアセンブリ２２を交換することができる。この方法では、エンドユーザは上側からフローセルアセンブリ２２を挿入し取り出す。代替方法においては、エンドユーザは上側および／または下側からフローセルアセンブリを挿入および／または除去できる。
【００１８】
測定を行なうためには、入口管３０ｂを通して、サンプルがフローセル２６の中へ挿入される。磁石１６は、フローセル２６内で保持されているサンプルに静磁場Ｂ0を印加する。制御／取得系１８は、必要な無線周波パルスをプローブ２０に印加し、かつプローブ２０内のサンプルの核磁気共鳴特性を示すデータを取得するように構成された電子構成部品を含む。コイル２４はサンプルに高周波磁場Ｂ1を印加するためにおよび／または印加磁界に対するサンプルの応答を測定するために使用する。ＲＦ磁界は前記静磁場に垂直とする。ＲＦ磁界の印加、および印加磁界に対するサンプル応答の測定の双方のために同じコイルを使用してもよい。あるいは、１つのコイルはＲＦ磁場の印加のために使用し、かつ他のコイルを印加磁界に対するサンプルの応答を測定するために使用してもよい。一旦必要なＮＭＲデータを収集したら、サンプルは入口管３０ｂ、または出口管３０ａのいずれかを通してフローセル２６から取り出す。洗浄（フラッシング）用の溶媒を管３０ａおよび３０ｂとフローセル２６とに流して、他のＮＭＲサンプルが挿入される前に、フローセルアセンブリ２２を掃除する。
【００１９】
図２−Ａは、本発明の実施形態によるフローセルアセンブリ２２の等角図であり、図２−Ｂは、フローセルアセンブリ２２の相互接続部分のフローセル２６と出口管３０ａとの間のインターフェースにおける縦方向の断面図である。図２−Ｂ中に示すものと同様な接続構成を、フローセル２６と入口管３０ｂとの間のインターフェースに使用してもよい。フローセル２６は、対応するコネクター３２ａおよび３２ｂを通して、入口および出口サンプル管３０ａおよび３０ｂに接続されている。コネクター３２ａおよび３２ｂは、それぞれその外側表面上で縦方向のチャネルを規定して、温度制御ガス（たとえば空気または窒素）がフローセル２６に沿って縦に流れられるようにしてもよい。コネクター３２ａおよび３２ｂの片方または双方は、プローブ２０の支持本体にフローセルアセンブリ２２を取り付けるために使用できる。たとえば、コネクター３２ａおよび３２ｂは、図１に示す上部サポートディスク２５ａによって規定された、適合するテーパーを有する表面（たとえば、截頭錐体）に載せてもよい。
【００２０】
図２−Ｂに示すように、フローセル２６は対象サンプルの保持のために、サンプル保持用のチャンバ３３、およびサンプル保持チャンバ３３と外部開口３６との間にわたるアクセスチャンネル３４を規定している。アクセスチャンネル３４は、サンプル保持チャンバ３３より内径が小さい。その末端でフローセル２６の壁が厚くなっているので、フローセル２６の機械的安定性が増すことになる。出口コネクター３２ａは、フローセル２６に出口管３０ａを流体的に接続している。コネクター３２ａは、円筒状のフローセルコネクターボア４０を囲む側面の壁と、円筒状のサンプル管コネクターボア４４と、２つの逆向きのボア４０および４２を隔離する環状ブロック４６とを有する。フローセルコネクターボア４０はフローセル２６の端部に適合するように寸法を合わせられており、一方サンプル管コネクターボア４４は、出口管３０ａの端部に適合するように寸法を合わせられている。環状ブロック４６には、それを通って延びる中央の縦方向のアパーチャ４８があり、これがサンプル流体の流路となる。
【００２１】
フローセル２６は、フローセル２６の外側表面とコネクターボア４０の内部表面との間に介在している封入接着剤５０によってコネクター３２ａに固定されている。接着剤５０は、フローセル２６の外側表面からコネクターボア４０の内部表面に達する２つの環状の横断障壁によって、縦方向の両端部で仕切られている。環状の障壁は、Ｏリング５２ａおよび５２ｂによって形成するのが好ましい。コネクターボア４０の内部表面に沿ってコネクター３２ａに形成された対応する環状のカウンターボア（溝）５３ａおよび５３ｂの内に、Ｏリング５２ａおよび５２ｂが部分的に封入されている。カウンターボア５３ａおよび５３ｂの深さ（Ｏリング５２ａおよび５２ｂの封入されている半径方向の範囲）は、Ｏリング５２ａおよび５２ｂの断面積の１／４と３／４との間にあることが好ましい。内部Ｏリング５２ａは、フローセル２６を介して流れるサンプル液体から接着剤５０を隔離する働きをする。外部Ｏリング５２ｂは、サンプル液体とフローセル２６の外部との間で付加的な障壁になり、またコネクター３２ａにフローセル２６を取り付けるプロセス中に、コネクターボア４０内でフローセル２６を中心に据える働きをする。Ｏリング５２ｂの外部に接着剤５１が追加されており、コネクター３２ａに対してフローセル２６がさらに確実に取り付けられている。
【００２２】
同様に、管３０ａは、管３０の外側表面とコネクターボア４２の内部表面との間に入れる封入接着剤６０によってコネクター３２ａに固定されている。接着剤６０は、Ｏリング６２ａおよび６２ｂによって縦方向の両末端部で封入されている。Ｏリング６２ａおよび６２ｂは、コネクターボア４４の内部表面に沿ってコネクター３２ａに形成された対応する環状のカウンターボア６３ａおよび６３ｂの内に部分的に封入されている。接着剤６１がＯリング６２ｂの外部に追加されている。この構成は、入口および出口コネクターの３２ａおよび３２ｂの片方または双方に使用してもよい。
【００２３】
フローセル２６は、石英またはホウケイ酸ガラス（パイレックス（登録商標））、サファイア、セラミクス、高機能プラスチック等のＮＭＲに適合する材料で製作されていることが好ましい。管３０ａおよび３０ｂは、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ、またはテフロン（登録商標））または融解石英等の柔軟なＬＣに適合した材料で製作されていることが好ましい。管３０ａおよび３０ｂもステンレス鋼のような剛性材料で製作されていてもよい。コネクター３２ａおよび３２ｂは、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ、またはＫｅｌ−Ｆ（登録商標））または他のＬＣに適合した材料で製作されていてもよい。コネクター３２に対してフローセル２６ならびに管３０ａおよび３０ｂに固定するために使用する接着剤は、エポキシ系接着剤等の二液型接着剤が使用でき、たとえばＥＰＯＮ（登録商標）高機能エポキシがある。Ｏリング５２ａおよび５２ｂ（６２ａおよび６２ｂ）は、不活性な非吸収材料で製作されていてもよく、例としてはＳｉｍｒｉｚ（登録商標）等のフルオロカーボン／過フルオロエラストマーがある。
【００２４】
フローセル２６と、管３０ａおよび３０ｂとコネクター３２との寸法は、予見できる特定のＮＭＲ用途に従って選択することができる。例示的な形態としては、フローセル２６は外径が約２ｍｍ〜５ｍｍ、末端の内径が約０．５ｍｍ〜１ｍｍ、長さが１０ｃｍ〜２０ｃｍであってもよい。管３０は外径が約１ｍｍ〜３ｍｍで、内径が０．１ｍｍ〜０．５ｍｍであってもよい。コネクター３２は、外部壁厚さが０．２５ｍｍ〜２．５ｍｍであってもよく、縦方向の長さが２．５ｍｍ〜７５ｍｍであってもよい。接着剤によって被覆される縦方向の長さは５ｍｍ〜４０ｍｍであってもよい。Ｏリング５２ａ、５２ｂ、６２ａおよび６２ｂは、横断面が１ｍｍ〜２ｍｍ程度であってもよく、内径は０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度であってもよい。
【００２５】
フローセルアセンブリ２２はプローブ２０の外部で組み立ててもよく、それにはＯリング５２ａおよび５２ｂとＯリング６２ａおよび６２ｂとを対応するコネクターボア５０および４４の中へ挿入し、Ｏリング５２ａおよび５２ｂとＯリング６２ａおよび６２ｂとを、対応する環状のカウンターボア５３ａおよび５３ｂとカウンターボア６３ａおよび６３ｂとの中へ配置する。接着剤は、内部Ｏリング５２ａおよび６２ａとそれらに対応する外部Ｏリング５２ｂおよび６２ｂとの間の内部外側面に沿って均一に塗布する。フローセル２６と管３０ａおよび３０ｂとは、Ｏリング５２ａおよび５２ｂ、ならびにＯリング６２ａおよび６２ｂの内部を通してコネクター３２ａおよび３２ｂの対応するボアへ挿入する。アセンブリ中には、内部Ｏリング５２ａおよび６２ａが、未硬化の接着剤がコネクターボア４０および４４の底部部分へ移動しないようにし、一旦、接着剤が硬化したならば、Ｏリング５２ａ、６２ａは、フローセル２６の中へ挿入されたサンプル流体から接着剤を隔離する働きをするようになる。接着剤が硬化した後、フローセルアセンブリ２２を案内管２７を通してプローブ２０へ挿入し、上部サポートディスク２５ａおよび／または下部サポートディスク２５ｂ（図１中に示す）に対して固定する。次いで、対象サンプルは、入口管３０ａを通してフローセル２６へ挿入し、フローセル２６から入口管３０ｂおよび出口管３０ａのいずれかを通して除去する。洗浄用溶媒を、フローセル２６に通してフローセル２６を清浄にする。
【００２６】
図３−Ａに、本発明の他の実施形態によるフローセル１２６とコネクター１３２との間のインターフェースを含むフローセルアセンブリ１２２の一部の縦方向の断面図を示す。コネクター１３２は、滑りばめでフローセル１２６を適合させるように寸法を合わせた２セットの放射状の隆起（リッジ）１５２ａおよび１５２ｂを含んでいる。隆起１５２ａおよび１５２ｂはコネクター１３２に一体化して製作する、すなわち、単一のモノリシック構造の一部とすることが好ましい。あるいは、隆起１５２ａおよび１５２ｂは、コネクター１３２に固定された１つまたは２つのスリーブの一部として製作してもよい。接着剤１５０が、フローセル１２６を、隆起１５２ａおよび１５２ｂによって、縦方向に境界のある表面に沿ってコネクター１３２に結合する。サンプルまたは洗浄用溶媒等の流体と接着剤１５０との接触を防ぐ障壁として、隆起１５２ａおよび１５２ｂが働く。また２組の隆起を使用することにより、コネクター１３２内でフローセル１２６を中心に据えることができるようになる。実施形態の一例においては、隆起１５２ａおよび１５２ｂの各組は、横断寸法が０．２５ｍｍ〜１．２５ｍｍであってもよく、また、長さ２．５ｍｍ〜１２．５ｍｍにわたって延びていてもよい。隆起状の接触面は、また上述のように、サンプル入口および／または出口管を固定するために使用する接着剤を隔離するために使用してもよい。上述のように位置する接着剤を隔離する隆起は、コネクターの内部表面上に製作する隆起の代わりに、またはその隆起に加えて、フローセルおよび／またはサンプル管の外側表面上に製作してもよい。隆起を含む接着剤を隔離する障壁はＯリングより製造するのが困難かもしれないが、しかしこれによって、組立工程中にＯリングを配置する必要性がなくなるので、フローセルアセンブリを単純化できるようになる。さらに、隆起を使用すると、Ｏリングを使用するために起こるかもしれないサンプル汚染の可能性を減じることになる。
【００２７】
図３−Ｂは、本発明の別の実施形態によるコネクター２３２の一部の縦方向の断面図を示す。コネクター２３２はおおむね放射状の接着剤挿入チャネル２５５を含んでおり、このチャネル２５５は、コネクター２３２の外表面からコネクター２３２のボアのうちの１つの内表面に達している。コネクター２３２は、このコネクター２３２に沿って異なる方位角の位置に配置されたこの種のチャンネルを複数個含んでいてもよい。この種のチャンネルは、コネクター２３２、すなわちフローセルまたはサンプル管の外側表面と、上述のようにＯリングまたは隆起によって形成された放射状の障壁との間に規定された接続空隙内に接着剤を注入するために使用できる。典型的な実例では、チャンネル２５５の直径は約０．２５ｍｍ〜１．２５ｍｍである。
【００２８】
図３−Ｃは、接着剤リザーバとして働く環状のカウンターボア（溝）３５５があるコネクター３３２を示す。このカウンターボア３５５は半円形の縦方向の横断面を有する。このカウンターボア３５５は、コネクター３３２、フローセルまたはサンプル管の外側表面と、Ｏリングで形成された放射状の壁または隆起との間で規定された接続空隙に沿って位置している。カウンターボア３５５は、図３−Ｂ中に示すような接着剤挿入チャネルに接続されていてもよい。典型的な実例では、カウンターボア３５５の深さは、約０．１ｍｍ〜１ｍｍであり、たとえば約０．５ｍｍである。適切なカウンターボアは平坦であるよりむしろ螺旋状であってもよい。螺旋状のカウンターボアは、コネクター３３２の対応するコネクターボアの内のタッピング工具をねじることにより、コネクター３３２に形成するのが好都合である。環状または螺旋状の接着剤保持カウンターボアによって、コネクター３３２とその対応するフローセルまたはサンプル管との間で規定される接触面において、ある方位角の部分から、接着剤が完全に押し出されてしまうという危険性が減ずる。このようにしてこの種のカウンターボアを使用すると、コネクター３３２とフローセルまたはサンプル管との間の一定の確実な連結部を容易に作製することができる。上述のような環状または螺旋状のサンプル保持リザーバは、コネクター３３２の内部表面に沿ってではなくフローセルまたはサンプル管の外側表面に沿って規定されていてもよい。
【００２９】
図４−Ａは、本発明の別の実施形態にによるフローセル４２６とコネクター４３２との間のインターフェースを含むフローセルアセンブリ４２２の一部の縦方向の断面図を示す。コネクター４３２およびフローセル４２６は、それぞれコネクター４３２の側面の内部ボア表面と、フローセル４２６の外側面とに沿って規定される対応する螺旋ねじ山４５０ａおよび４５０ｂを有する。コネクター４３２には、Ｏリング溝４６２として働くねじ山のない側面の内部ボア表面の部分がある。コネクター４３２が、横からフローセル４２６の縦方向の末端区間に沿ってフローセル４２６を囲んでいる。フローセル４２６の端部の横断面に沿って、フローセル４２６とコネクター４３２との間にＯリング４５２が配置されている。Ｏリング４５２は、フローセル４２６とコネクター４３２とをねじで締め付けると両者間で圧縮されることになる。図４−Ａでは、圧縮下のＯリングを示すが、その横断面は、商用Ｏリングの典型的な非圧縮時の丸形断面から多少歪んでいる。本実施形態では、非圧縮時のＯリング４５２の外径寸法は、コネクター４３２のＯリング溝４６２の内壁に密着するように選択し、Ｏリング４５２の横位置が組立および圧縮中に著しくずれないようにされている。本実施形態では、非圧縮時のＯリング４５２の内径寸法を圧縮下のその内径寸法がフローセル４２６の内径寸法とほぼ等しくなるように選択されている。このようにＯリング４５２の内径および外径寸法を選択することにより、フローセル４２６の内径寸法との重なりによって流体の流れが制限を受けたり封鎖されたりするいかなる可能性をも減じることができる。さらに、Ｏリング４５２の内径寸法をこのように選択することにより、コネクター４３２とフローセル４２６との間の軸方向の隙間４７２の容積を最小限にできることになる。Ｏリング４５２の内径および外径寸法を最適に設計することにより、コネクター４３２およびフローセル４２６の横断端面に沿ってより強くシールするための最大のコンタクト域が得られる。Ｏリング４５２は、それがフローセル４２６とコネクター４３２とをねじ止めするときに過度のねじれ力にさらされないように、十分な滑りやすさを有することが好ましい。Ｏリング４５２およびフローセル４２６上のシール力は縦方向に作用する。このようにして、Ｏリング４５２によって、フローセル４２６とコネクター４３２との間の耐漏れ性を有するシールを確立できる。外側表面ではなく、横断表面に沿ってシールのインターフェースを配置することにより、シールを確立するために必要となる側圧を低減できる。
【００３０】
図４−Ｂは、本発明の別の実施形態によるフローセル５２６とコネクター５３２との間のインターフェースを含む、フローセルアセンブリ５２２の一部の縦方向の断面図を示す。フローセルアセンブリ５２２は、Ｏリング４５２の代わりに、フェルール５５２を使用しており、フローセルとコネクターとの間の耐漏れ性のシールを設けているという点で、図４−Ａに示すアセンブリ４５２と異なっている。フェルール５５２およびフローセル５２６に対して働くシール力には、縦方向の成分および横断方向外部に向く成分がある。フェルール５５２に適する材料の例としては、Ｔｅｆｚｅｌ（登録商標）、ＰＥＥＫ、Ｋｅｌ−Ｆ（登録商標）、ＰＴＦＥが挙げられる。一実施形態の例では、フェルール５５２は、内径寸法約が２．５ｍｍ〜５ｍｍ、たとえば３．２ｍｍであり、かつ外径寸法が２．５ｍｍ〜１２．５ｍｍ、たとえば４ｍｍである。フェルールは、Ｏリングに比較して汚染物質を吸収したり放出する危険性が低い。
【００３１】
図４Ｃは、本発明の別の実施形態によるフローセル６２６とコネクター６３２との間にインターフェースを含んでいるフローセルアセンブリ６２２の一部の縦方向の断面図を示す。サンプル管６３０は、これまで知られている方法でコネクター６３２内に固定されている。コネクター６３２およびフローセル６２６は、それぞれコネクター６３２の側面の外表面およびフローセル６２６の側面の内部ボアに沿って規定される対応する螺旋ねじ山６５０ａおよび６５０ｂを有する。フローセル６２６は、フローセル６２６の縦方向の末端区間に沿って横からコネクター６３２を囲んでいる。フェルール６５２は、横からサンプル管６３０を囲み、外面の末端にテーパーを有する表面を備えており、この表面はフローセル６２６の横方向のテーパーを有する内部ボア表面６５４に対応するようになっている。コネクター６３２およびフローセル６２６をねじ締めすると、フェルール６５２はサンプル管６３０に対して締めつけられるようになる。この２つの部品をねじ込むと、コネクター６３２の下部横断表面とフローセル６２６のテーパー面６５４との間でフェルール６５２が締めつけられることになる。あるいは、内部に面する横方向テーパー面をコネクター６３２の底部に沿って設けて、図４Ｃに示す向きに関してテーパー面とフェルールの配置を上下逆さまにしてもよい。
【００３２】
本発明の別の実施形態では、図４−Ａのねじ接続部の形態を、コネクターとフローセルとの間のインターフェースに使用し、一方で図２−Ｂの封入接着剤の形態をコネクターと対応するサンプル管との間のインターフェースに使用する。サンプル管が比較的小径であれば、サンプル管の壁の中にねじ山をつけるのは困難かもしれない。フローセルは対応するサンプル管より径が通常は大きいので、この種のねじ山は、フローセルの外部壁に形成するのがより簡単かもしれない。
【００３３】
図５−Ａは、本発明の別の実施形態によるコネクター８３２の等角図法による図を示す。図５−Ｂおよび図５−Ｃに、コネクター８３２の横断方向および縦方向の断面図を示す。コネクター８３２は、主本体８６０、およびこの本体８６０より小さな断面寸法の管状の側面のカバー８６２を含んでいる。本体８６０の横断端面８６４はサポートディスクのテーパーを有する横断表面に載せてもよい。複数の縦方向の温度制御ガスチャンネル８８０が、本体８６０の外側表面に沿って規定されており、コネクター８３２に沿って温度制御ガスが通過できるようになっている。図５Ｃに示すように、コネクター８３２ｂの１つの端に面するフローセルコネクターボア８４０は、対応するフローセルに適合するような寸法に合わせてあり、一方で別のコネクター端部に面するサンプル管コネクターボア８４２は、対応するサンプル管に適合するような寸法にしてある。螺旋状の連結部ねじ山８５０が、フローセルコネクターボア８４０の近い（内部）領域内に規定されており、対応するフローセル螺旋ねじ山に対応するようになっている。このサンプル管は、ねじ山か封入接着剤を使用して、コネクター８３２に上述のようにして接続してもよい。
【００３４】
図５−Ｄは、コネクター８３２、およびコネクター８３２に固定された管状の外延部９３３を組み込んであるツーピースのコネクター９３２の縦方向の断面図を示す。この外延部９３３は、横から管状の延長部８６２を囲み、接着剤によって管状の延長部８６２に固定されていてもよい。外延部９３３はその遠位端部に末端テーパー状の外側表面９３５を有する。複数の温度制御ガスチャンネルが、外延部９３３に沿って延びており、これはテーパー面９３５にも沿っている。外延部９３３に沿った温度制御ガスチャンネルおよびコネクター８３２に沿った対応する温度制御用ガスチャンネルのそれぞれが、コネクター９３２の縦方向の長さ全体に延びるより長いチャンネルの一部を形成している。外側表面９３５はサポートディスクのテーパー面と一致するように載せてもよい。この外延部９３３によって、与えられたＮＭＲプローブの最適合点において、所定長さを有する標準フローセルが中心になることができるようになる。コネクター８３２の内部表面に沿ったねじ山８５０の機械加工を容易にするために、２つの部品に分けた設計はコネクター９３２用に好ましいものである。深いボアの内部の螺旋ねじ山の機械加工は実際上困難かもしれない。コネクター８３２と外延部９３３とを固定する前に、ねじ山８５０を機械加工してもよい。図５−Ｄに示すようなツーピースのコネクター設計は、フローセルおよび／またはサンプル管にコネクターを固定するステップを容易にするために、図２−Ａに示すような隔離−接着剤タイプのフローセルアセンブリの中に使用してもよい。
ねじ山は、また外延８６２の内部表面に沿って設けてもよい。
【００３５】
上述の好ましい封入接着剤および終端面シーリング連結部の設計によって、一方では長時間にわたるＮＭＲフローセルアセンブリの操作の信頼性があがり、他方ではエンドユーザは、空間的に厳しい制約下でのフローセルアセンブリの交換ができるようになる。図２−Ｂ中に示す設計に類似している連結部設計を接着剤なしで静止状態に保持したところ、大気圧下で３か月の期間漏れなしで作動することが確認できた。さらに上述の種々の好ましい設計によって、高圧力、たとえば３ＭＰａを超えるような圧力でのＮＭＲフローセルアセンブリの操作、およびＮＭＲ磁石の内部に保持したＮＭＲプローブの中へフローセルアセンブリ挿入したり、かつそのプローブから取り出したりする操作が可能となる。本発明の好ましいねじ構造の設計によっても、エンドユーザが、その分野でアセンブリを組み立て、さらに再組み立てすることができるようになる。
【００３６】
上記の諸実施形態は、発明の範囲から逸脱することなしに、多くの方法で変更してもよい。たとえば、上述の隔離した接着剤および端面シールの連結部は、フローセルおよび／またはサンプル管コネクター端部に使用してもよい。接着剤はねじ接続と共に使用してもよい。単一のＯリング、もしくは２を超えるＯリング、または他の障壁を、コネクターとフローセルまたはサンプル管との間に使用してもよい。上述のサンプルフローの方向を逆にしてもよい。たとえば、入口管はフローセルの上から設置し、かつ対応する出口管はフローセルより下方に、またはそのフローセルの上方に設置してもよい。コネクターに沿って延びる温度制御ガスチャンネルは、コネクターを通しておよび／またはコネクターの外表面に沿って通してもよい。したがって、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの法的な均等物によって決定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例による例示的なＮＭＲ分光計の概略図である。
【図２−Ａ】本発明の一実施形態による図１の分光計のフローセルアセンブリの等角図法による図である。
【図２−Ｂ】本発明の一実施形態によるフローセルとサンプル管との間の連結部を含む図１のフローセルアセンブリの一部の縦方向の断面図である。
【図３−Ａ】本発明の一実施形態による、封入接着剤を使用するのに適するフローセル接続構成の縦方向の断面図の例である。
【図３−Ｂ】本発明の一実施形態による、封入接着剤を使用するのに適するフローセル接続構成の縦方向の断面図の例である。
【図３−Ｃ】本発明の一実施形態による、封入接着剤を使用するのに適するフローセル接続構成の縦方向の断面図の例である。
【図４−Ａ】本発明の一実施形態による横断面の軸方向のシールを確立するのに適するフローセル接続構成の縦方向の断面図の例である。
【図４−Ｂ】本発明の一実施形態による横断面の軸方向のシールを確立するのに適するフローセル接続構成の縦方向の断面図の例である。
【図４−Ｃ】本発明の一実施形態による横断面の軸方向のシールを確立するのに適するフローセル接続構成の縦方向の断面図の例である。
【図５−Ａ】本発明の一実施形態によるコネクターの等角投影図である。
【図５−Ｂ】本発明の一実施形態によるコネクターの横断面図である。
【図５−Ｃ】本発明の一実施形態によるコネクターの縦方向の断面図である。
【図５−Ｄ】本発明の一実施形態による図５−Ａから図５−Ｃのコネクターおよび延長部品を含むツーピースのコネクターの縦方向の断面図を示す。
【図１】
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【図２−Ａ】
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【図２−Ｂ】
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【図３−Ａ】
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【図３−Ｂ】
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【図３−Ｃ】
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【図４−Ａ】
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【図４−Ｂ】
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【図４−Ｃ】
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【図５−Ａ】
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【図５−Ｂ】
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【図５−Ｃ】
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【図５−Ｄ】
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【国際調査報告】
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