(57)【要約】  カラム管と、カラム管内で複数の縦方向の位置に位置付けられ得るプランジャーを有する１以上の調節可能なアダプターアセンブリとを含むクロマトグラフィーカラムであって、ピストンがねじ山によって配置されたねじ山付きピストンロッドの端部に配置され、前記ねじ山は回転可能なエンドキャップと係合して、エンドキャップを回すことによってピストンの縦方向の移動を可能にし、アダプターアセンブリがエンドキャップの回転に応じたプランジャーロッドの回転を防ぐように構成された回転防止手段を含む。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラム管と、カラム管内の複数の縦方向位置に配置できるプランジャーを有する１以上の調節可能なアダプターアセンブリとを備えるクロマトグラフィーカラムであって、エンドキャップを回すことによってピストンが縦方向に移動できるように回転可能なエンドキャップと螺合するねじ山がねじ山付きピストンロッドの端部に配置されるようにピストンが構成されており、上記アダプターアセンブリが、エンドキャップの回転に応じてプランジャーロッドが回転するのを防ぐように構成された回転防止手段を含んでいる、クロマトグラフィーカラム。
【請求項２】
前記プランジャーロッドが縦方向の溝を含んでおり、前記回転防止手段が、縦方向の溝に係合してプランジャーの回転を防ぐ突起からなる、請求項１記載のクロマトグラフィーカラム。
【請求項３】
前記エンドキャップが、プランジャーロッドのねじ山と解除可能に螺合するように形成されたねじ山付きロック面を有するバネ式解除ボタンを含む、請求項１記載のクロマトグラフィーカラム。
【請求項４】
解除ボタン及びプランジャーロッドのねじ山が、プランジャーロッドの圧縮方向にテーパが付けられ、反圧縮方向では本質的に横方向である、請求項１記載のクロマトグラフィーカラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体クロマトグラフィー用カラム、具体的には収容された分離媒体の圧縮率を調節できるカラム、並びにクロマトグラフィーカラムに分離媒体を充填する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフィーは、化学的混合物から１種以上の化合物を分離・同定することのできるプロセスである。クロマトグラフィーカラムで生体物質を有効に分離できるようにするため、カラム管内に分離材料の微粒子をできるだけ隙間なく均一に充填するのが通常である。カラムの充填（カラムパッキングとも呼ばれる）は、通常、カラムの一端を、フィルター要素を含む出口手段で閉じ、粒子の液体懸濁液を加圧下でカラムの他端にポンプ送液することによって行われる。ポンプ送液された液体は本質的にフィルター要素を素通りできるが、粒子はフィルター要素に保持されて、管の長さ方向に粒子床が堆積する。カラム管が充填されるにつれて、粒子は管壁に向かって押しつけられ、粒子床は粒子が十分に分布した安定な圧縮状態を得て、この状態は充填プロセス全体を通じて維持される。
【０００３】
しかし、カラム管が粒子で充填され、液体懸濁液のポンプ送給を終えて入口要素を管の充填端部に取り付けることができるようになると、粒子床における安定な拘束力が部分的に失われ、粒子床の膨張が起こる。その結果、カラム管を再度圧力下におくと、粒子床に、チャネル及びデッドボリュームの形成のような流れを乱す不均質又は不規則性を生じる可能性が高い。
【０００４】
カラム内の充填媒体の均一性はカラム性能に多大な影響をもつ。充填媒体をなす粒子が完璧に整列し完全に均一であって、カラム内を輸送液及び試料混合物が均一な速度で移動するのが望ましい。媒体の充填密度の緩い領域は局所的に流速を増大させるチャネルを生じ、一方、粒子の凝集のため部分的に詰まった領域は流れを遅くする渦を生じる。媒体の不均一な充填に起因する流速の局部的な変動は、輸送液の混合を生じてカラム性能を落とし、ピーク幅の広がりと同時にクロマトグラフィー装置の分解能の低下をもたらす。
【０００５】
汎用カラムを提供すべく、収容された分離媒体の圧縮率を調節できる一群のカラムが提供されている。かかるカラムは通例、カラム長さを調節するためのカラム管内で可動な１又は２つのプランジャーを含む。従来技術のカラムの例としては、ＧＥ  Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ社のＸＫカラムシリーズ及びＹＭＣ  Ｅｕｒｏｐｅ社のＫｒｏｎｌａｂ  ＥＣＯｐｌｕｓカラムがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６１３９７３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、従来技術の短所の１以上を克服する、液体クロマトグラフィー用の新規カラム及びクロマトグラフィーカラムの充填方法を提供することである。これは、独立請求項に規定する液体クロマトグラフィー用カラム及びクロマトグラフィーカラムの充填方法によって達成される。
【０００８】
本発明の適用可能な範囲については、以下の詳細な説明から明らかとなろう。なお、以下の詳細な説明及び具体例は、本発明の好ましい実施形態を示すものではあるが、例示を目的としたものにすぎない。本発明の技術的思想及び技術的範囲に属する様々な変更及び修正は以下の詳細な説明から当業者には自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の上記その他の利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照することによって明らかとなろう。
【図１】本発明の一実施形態に係る液体クロマトグラフィー用カラムの斜視図。
【図２】図１のカラムの断面図。
【図３】図１のカラムの一端の部分断面図。
【図４】エンドピースアセンブリの部分分解図。
【図５】図１のカラムの分解図。
【図６】図１のカラムのアダプターアセンブリの分解図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の現時点で好ましい実施形態について、図面を参照して説明するが、図面の類似の構成要素は同じ数字で示す。好ましい実施形態に関する説明は代表的なものであり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る液体クロマトグラフィー用カラム１０を示す。カラム１０は、カラム管２０と、バルブ、ポンプ又はモニター（図示せず）に接続するための配管４０を各端部に有する２つのアダプター３０とを備える。
【００１２】
図２は、図１のカラムの断面を示す。開示された実施形態では、２つのアダプター３０は本質的に同一であり、共に、両端からの床の高さを調節できるプランジャー７０を有する「プランジャー型」である。図３はアダプターアセンブリ３０及びカラム管アセンブリ５０の一端の拡大図であり、図４はエンドキャップ１１０及びエンドスリーブ１００の分解図である。カラムはかかるアダプター３０を２個備えるので、プランジャー７０間の床の高さを広い範囲で得ることができる。カラムはさらに、カラムを流れる溶媒及び試料に対して不活性な材料（ガラス、ステンレス鋼など）からなるカラム管５０を備える。カラム管５０は、所望のカラム容量に応じて任意の適切な直径にすることができ、一実施形態では、カラム管５０に加わる圧力が高くなりすぎて壊れたときの破損に備えた安全バリヤーとして機能する保護管６０によって同軸に囲繞される。カラム管５０と保護管６０は管エンドピース９０によって各々の端部で相互に接続されており、管エンドピース９０はカラム管５０と保護管６０を互いに所定の位置に保持するように構成されている。管エンドピース９０はさらに、アダプター３０とカラム管５０の封止接続インターフェースを与える。開示された実施形態では、管エンドピース９０はねじ山９２によって保護管６０にしっかりと取り付けられ、カラム管５０は圧縮シール９３によって所定の位置に保持される。他の実施形態では、保護管６０をなくしてもよく、管エンドピース９０又はアダプター３０をカラム管５０に直接取り付けてもよい。開示された実施形態では、上側管エンドピース９０は、カラムアセンブリ１０の保持性を高めるように構成されたカラムホルダーセクション９１を備える。
【００１３】
アダプター３０は、エンドスリーブ１００と、エンドキャップ１１０と、回転防止板１２０を有するプランジャーアセンブリ７０とを備える。エンドスリーブ１００は、ねじ山９４によって管エンドピース９０にしっかりと取り付けられて、それらの間の定位置に回転防止板１２０を固定するように構成される。エンドキャップ１１０は、保持リング１１１によってエンドスリーブ１００に回転可能に取り付けられ、プランジャーアセンブリ７０を受けるための中央貫通孔を備える。プランジャーアセンブリ７０は床に充填力を加えるための細長いねじ山付きプランジャーロッド８０を備える。エンドキャップ１１０は、プランジャーロッド８０のねじ山と螺合するように形成されたねじ山付きロック面１３３を有するバネ式解除ボタン１３０ａ及び１３０ｂを備えており、エンドスリーブ１００に対するプランジャーアセンブリ７０の位置はエンドキャップ１１０を回すことによって調節することができる。或いは、プランジャーアセンブリ７０の位置は、解除ボタンを押してロック面１３３をプランジャーロッド８０から解放して、プランジャーアセンブリを手動で上下に移動させることによって調節できる。プランジャーアセンブリ７０を手動で移動すれば所望の床高さとなるようにプランジャーアセンブリ７０を迅速に配置することができ、エンドキャップ１１０は床高さの微調整及び後段での床の圧縮に使用できる。解除ボタン１３０ａ及び１３０ｂはエンドキャップ１１０内の貫通孔１３４ａ及び１３４ｂに配置されたボタンピン１３２ａ及び１３２ｂによってエンドキャップ１１０にピボット連結し、ピン１３２ａ及び１３２ｂはそれぞれボタン穴１３５ａ及び１３５ｂを通って延びる。解除ボタン１３０ａ及び１３０ｂはボタンバネ１３１ａ及び１３１ｂによって係合方向に付勢される。プランジャーロッド８０を解除ボタン１３０ａ及び１３０ｂに対して効率的に手作業で移動できるようにするために、これらの螺合ねじ山はプランジャーロッド８０の移動軸に対して非対称であり、ねじ山は圧縮方向にテーパが付けられていて、プランジャーアセンブリがカラム管５０内へと移動するときに、テーパ付ねじ山がプランジャーロッド８０から自動的に解放されるので、解除ボタン１３０ａ及び１３０ｂを押さなくても圧縮できる。反圧縮方向の場合、解除ボタン１３０ａ及び１３０ｂ並びにプランジャーロッド８０の螺合ねじ山は本質的に横方向であり、堅くロックされる。さらに、各々の解除ボタン１３０ａ及び１３０ｂのピボット軸はロック面１３３よりも前にプランジャーアセンブリ７０の圧縮方向に配置され、プランジャーロッド８０に反圧縮方向に加わる力は解除ボタン１３０ａ及び１３０ｂのてこ作用によってねじ山の相互作用を効果的に締める。
【００１４】
プランジャーアセンブリ７０は、床を圧縮状態に保ち、かつ試料流体を床の直径全体に分配するように構成されたプランジャー８６を備える。プランジャーは、流体通路に床粒子が入るのを回避するために細かいメッシュ網などを備える。プランジャー８６は、プランジャーロッド８０内に配置された配管８５を通るクロマトグラフィーシステム（図示せず）と流体接触する。開示された実施形態では、プランジャーは、図６に関して以下で詳しく説明するカラム管５０の壁に対して調節可能なシール７１を備える。上述の通り、プランジャーアセンブリ７０はさらに、エンドキャップ１１０をエンドスリーブ１００に対して回すことによって圧縮及び反圧縮方向に移動させることができる。プランジャーに対する界面での床の歪みを回避するために、エンドスリーブ１００は、プランジャーロッド８０内の縦方向の溝８１と相互作用するように構成された突起１２２を含む回転防止部材１２０を備えていて、エンドキャップ１１０を回してプランジャーロッド８０を縦方向に動かす際にカラム管５０に対して回転するのを防ぐ。開示された実施形態では、回転防止部材１２２は１つの突起１２２を備えるが、他の実施形態では２つ以上の突起を備えていてもよく、プランジャーロッド８０は対応する数の縦方向の溝８１を備える。開示された実施形態では、回転防止部材１２２は、エンドスリーブ１００とエンドピース９０との間に配置された別個の部材として設けられ、回転防止部材１２２は、エンドピース９０に対して押しつけられたとき、その回転を防ぎつつエンドスリーブ１００がねじ山９４によってエンドピースにきつく取り付けることができるように構成された回転ロック構造１２１を備える。開示された実施形態では、回転ロック構造１２１は、エンドピース９０に面した表面の環状歯構造からなり、エンドピース９０の対応する表面には噛み合う歯構造が設けられる。一実施形態では、回転防止部材１２２はエンドスリーブ１００の一体型部品として形成し得る。図５は、カラム管２０からアダプター３０を取り外したカラム１０を示し、エンドピース９０の歯構造が現れている。
【００１５】
図６は、１つのアダプター３０の分解図であり、回転防止部材１２０が別途示されている。プランジャー８６は、底部から順に、メッシュ保持リング７２、メッシュ７３、プランジャーディストリビューターボディー７４、Ｏ−リングの形態のシール７１及びプランジャーシール圧縮ボディー７５からなる。プランジャー圧縮ボディーはプランジャーロッド８０に取り付けられて支持され、プランジャー分配ボディーはプランジャーシーリングロッド８４及び流体管８５に取り付けられる。エンドキャップ１１０の上方で、プランジャーシーリングロッド８４はねじ山によってプランジャーシーリングノブ８８に取り付けられる。組み立てた状態で、シーリングノブ８８はプランジャーロッド８０の上部端部に当接し、シーリング方向に回転すると、プランジャーシーリングロッド８４、従ってプランジャー分配ボディー７４をプランジャーロッド８０及びプランジャーシール圧縮ボディー７５に対して上方に移動させ、これによって、シール７１はカラム管５０の内壁に対して押しつけられてこれらの間にきついシールを達成する。流体管の上部端部は適切な流体取付具８７に結合されてクロマトグラフィーシステムに連結される。
【００１６】
使用法：
Ａ．底部エンドピースとして用いられるアダプターを挿入調節する。
１．底部アダプター３０をカラム管５０に挿入し、エンドスリーブ１００をエンドピース９０に対して締め付け、プランジャー８６を所望のレベルに調節する。
２．シーリングノブ８８を締めて、シーリングＯ−リング７１をカラム管壁５０に対して密封する。
【００１７】
Ｂ．カラムを充填する。
１．頂部アダプター３０を取り外し、底部アダプター３０のプランジャー８６が正規の位置にありＯ−リング７１が締まっていることを確かめる。
２．少量の充填液体をカラム管５０中に注ぎ入れ、管内の液体のレベルがプランジャー８６の２〜３ｍｍ上になるまで排出させる。
３．例えばストッププラグを用いて底部アダプター３０のカラム出を閉じる。
４．空気の泡が入らないようにして、クロマトグラフィー媒体を慎重にカラム管５０内に充填する。
５．頂部アダプター３０のシーリングＯ−リング７１を緩め、プランジャー８６の下に空気がトラップされないようにして、プランジャー８６を一定の角度でカラム管に挿入する。
６．エンドスリーブ１００を回して下げることによってアダプターをカラム管５０に留める。
７．シーリングノブ８８を締めるシーリングＯ−リング７１をカラム壁５０に対して密封する。
８．エンドキャップ１１０を回すことによってプランジャー８６をゆっくり滑らせて下げ、プランジャー８６及び毛細管８５内の空気を溶出液で置き換える。
９．適当なメディア指示書に従ってカラム１０を充填する。
【００１８】
一実施形態では、充填方法は次の工程の１以上を含み得る。
１．充填流体を７５０ｃｍ／ｈのような所定の速度でカラムに流す。
２．５ｍｉｎのような所定の時間床を押し固める。
３．こうして圧縮された床の頂部を記録する。
４．充填液体の流れを止める。
５．床表面の上の所定の距離、例えば１０ｍｍ上にプランジャー８６を位置決めし、床表面が乱されないように確保する。
６．シーリングノブ８８を締めてプランジャー８６のＯ−リングシール７１を密封し、プランジャーが記録された圧縮された床の頂部に達するまでエンドキャップ１１０を回す。
７．床高さを測定し、測定された床高さを所定の充填率で割ることによって所望の床高さを計算する。
８．所望の床高さに達するまでエンドキャップ１１０を回す。
【００１９】
Ｂ．解除ボタン１３０ａ及び１３０ｂを用いてピストン８６の位置を調節する。カラム内のピストンの位置を再調節する。
１．頂部アダプター３０のシーリングノブ８８を緩めてシールＯ−リング７１を緩める。
２．解除ボタン１３０ａ及び１３０ｂを押し、ピストン８６を床レベルのすぐ上の位置に調節する。
３．シーリングノブ８８を締めて良好なシールを得る。
４．エンドキャップ１００を回してピストンの位置を調節する。
５．エンドキャップ１００を回すことは、メディア指示書に記載されているように、ゲル床の軸方向の圧縮にも使用することができる。必要であれば、スパナを用いてエンドキャップ１００を回してもよい。
【００２０】
本発明を詳細に記載し説明してきたが、明らかに、これは実例のみをもってなされたものであり、限定するものではないことが了解されよう。その範囲は特許請求の範囲によってのみ限定される。
【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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【国際調査報告】
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