(57)【要約】  クロマトグラフィカラムを冷却する方法が開示され、前記方法は、カラム温度へのカラムの加熱、入口圧力における前記入口端を通じたカラム内部への流体供給、カラム内の流体を収縮させる原因となるカラム温度の低減、およびカラム内の流体が収縮する速度がカラムに供給される流体の流速を超えないような入口圧力の増加を含む。ある実施形態においては、カラム温度が低下するときのカラム内の流体の体積変化速度がモデル化され、そこからカラム内の流体の収縮速度が評価される。ある実施形態においては、カラム温度および／または入口圧力はプログラム可能なクロマトグラフィオーブンによって制御される。
2008544257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィカラムを冷却するための方法であって、
前記クロマトグラフィカラムは（ｉ）入口端、および（ｉｉ）流体を検出器に連通するための出口端を有し、
前記方法は、
カラム温度へのカラムの加熱と、
入口圧力における前記入口端を通じたカラム内部への流体供給と、
カラム内の流体を収縮させる原因となるカラム温度の低減と、
カラム内の流体が収縮する速度がカラムに供給される流体の流速を超えないような入口圧力の増加とを含む、クロマトグラフィカラムの冷却方法。
【請求項２】
前記入口圧力を増加する段階は、
カラム温度が低下するときのカラム内の流体の体積変化速度のモデル化と、
流体のモデル化された体積を微分することによるカラム内の流体の収縮速度の評価と、を含む、請求項１に記載の冷却方法。
【請求項３】
前記流体の体積変化速度をモデル化する段階は、
異なる温度におけるカラム内の流体の体積を表す体積データの計算と、
カラム温度の低下速度を表す温度データの取得と、
カラム内の流体の体積変化速度を決定するための体積データおよび温度データの使用とを含む、請求項２に記載の冷却方法。
【請求項４】
前記体積データが以下の式に従って計算される、請求項３に記載の方法；
【数１】
2008544257.tif 000014
ここで、Ｖａはカラム内の流体の体積、Ｔｃはカラム温度、ｄｃはカラムの内部直径、Ｌｃはカラムの長さ、Ｔａは周囲温度、ｐａは周囲圧力、ｐｉはカラム入口の絶対圧力、およびｐ０はカラム出口での絶対圧力である。
【請求項５】
前記カラム内部に流体を供給する段階は、クロマトグラフィインジェクタでのカラム内部への流体の導入を含む、請求項１に記載の冷却方法。
【請求項６】
前記入口圧力を増加する段階は、インジェクタでの圧力の制御を含む、請求項５に記載の冷却方法。
【請求項７】
前記入口圧力を増加する段階は、プログラム可能な空気制御装置を有するクロマトグラフィオーブンでの圧力制御を含む、請求項１に記載の冷却方法。
【請求項８】
クロマトグラフィオーブンを通じてカラム温度が制御される、請求項１に記載の冷却方法。
【請求項９】
カラム温度へカラムを加熱し、
カラム内部に流体を供給し、
決定された冷却速度を超えない速度でカラム温度が低減されるとき、カラム内の流体が収縮する速度がカラムに供給される流体の流速を超えないように、カラム内の流体が収縮される原因となる、カラム温度が減少され得る冷却速度を決定し、
前記決定された冷却速度を超えない速度でカラム温度を低減することを含む、クロマトグラフィカラムの冷却方法。
【請求項１０】
前記冷却速度を決定する段階は、カラム内の流体が収縮する速度がカラムに供給される流体の流速を超えないようにカラム温度が減少され得る最大冷却速度を決定することを含む、請求項９に記載の冷却方法。
【請求項１１】
前記カラム温度を低減する段階は、前記最大冷却速度におけるカラム温度の低減を含む、請求項１０に記載の冷却方法。
【請求項１２】
前記カラムを加熱する段階は固定相ブリードの原因となり、
前記カラム温度を低減する段階は、
カラムが閾値温度に達するまで第１冷却速度においてカラム温度を低減することと、
前記第１冷却速度よりも速い第２冷却速度においてカラム温度を低減することとを含み、
前記閾値温度は実質的に固定相ブリードを起こさない温度より低い温度を含む、請求項９に記載の冷却方法。
【請求項１３】
前記決定された冷却速度を超えない速度でカラム温度を低減する段階は、
クロマトグラフィオーブンの入口を通じて周囲空気の流れを受け入れることと、
周囲空気の流れを抑えることとを含む、請求項９に記載の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願の相互参照
本出願は、２００５年６月１４日に出願された米国仮特許出願第６０／５９５，１９１号および２００５年７月２７日に出願された米国仮特許出願第６０／５９５，６７９号の米国特許法１１９条に基づく利益を要求し、各々の内容は全て参照によってここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、カラムが冷却されるとき、クロマトグラフィカラム内部への検出気体の移入を低減することによってクロマトグラフィカラムを冷却するシステムおよび方法に関する。より詳細には、本発明は、カラム内の気体の収縮速度が流体の流速を超えることを防ぐように、カラムの温度が下がるときカラム内部へと流れる流体を制御する方法に関する。
【０００３】
ガスクロマトグラフィは本質的に分離の物理的方法であり、キャリアガス内の気化物質サンプルの成分はカラム内の固定相材料によって吸着されまたは吸収されおよびその後脱着される。適用量のサンプルはキャリアガスの定常流内部に導入され、該キャリアガスはクロマトグラフィカラム内部へサンプルを運ぶ。カラム内部は液体で満たされ、この液体とサンプルの様々な成分との間の相互作用−要素の分配係数の差異に基づいて異なる−によってサンプルは各要素に分離される。カラム端部において、個々の成分は多かれ少なかれそのうち分離される。気体の検出は時間スケールのパターン、一般的にクロマトグラムと呼ばれる、を提供し、キャリブレーションまたは既知のサンプルとの比較によって、テストサンプル中に存在する成分およびその固有の濃度を示す。これが生じるプロセスの例はＨｉｎｓｈａｗの米国特許第５，５４５，２５２号明細書に記載されている。
【０００４】
クロマトグラフィカラムの温度プログラミングは一部のクロマトグラフィ分析において通常のものとなっている。温度プログラミングは単一の分析の間に分離され得る分析物の範囲を広げることができ、分析時間を短くすることができ、ピーク形状を改良することができ、およびクロマトグラフィが終了した後望ましくないサンプル残渣をカラムから除去および／または低減する。温度プログラムの終了時、カラムオーブンはプログラムの初期の温度に冷却され、次の分析のために準備される。この冷却段階は分析サイクルの一部であるが、一連の分析を実行するのに必要とされる全時間の有意なおよび非生産的部分となる可能性がある。
【０００５】
最近の装置においてはこの冷却プロセスを加速することが非常に一般的となっており、これはカラムを収容するクロマトグラフオーブンによって実行され、ガスクロマトグラフがその時間のより大きな割合を生産的なクロマトグラフィに費やすことができるようにし、それによってサンプルの処理量を増加する。そのような冷却プロセスの加速は時間およびコストの点で大きな利益をもたらす可能性がある。
【０００６】
従って、ある教示は、ある場合には５〜１０倍の範囲で冷却速度を加速するオーブンの設計を含む。しかしながら、ある例では、カラム内部のキャリアガスはキャリアガスがカラム内部に入るときの速度よりも速い速度における、この迅速な冷却の間収縮する。これによってカラム出口において部分的な真空を作り出す可能性があることがわかっている。カラム出口は典型的には検出器内部にあるので、そのような迅速な冷却の間この真空は検出器内部の気体を再度カラム内部に引き込むだろう。また、これらの気体はカラムに対して都合の悪いものである可能性がある。例えば、例えば水素炎イオン化検出器、炎光光度検出器、または窒素リン検出器等燃焼が起こる検出器の場合、酸素および水蒸気等の望ましくない気体がカラム出口端内部に引き戻される可能性がある。
【０００７】
冷却の間検出気体のカラム内部への移入を妨げるために幾つかの方法が使用可能である。そのような方法の一つは、カラムと検出器との間の「補給（ｍａｋｅ−ｕｐ）」気体の小流の導入を必要とする。これは、カラム内の気体が収縮するとき、純粋なキャリアガスのみがカラム出口に入るであろうことを確実にするだろう。しかしながら、このアプローチは付加的なキャリアガス供給の使用を必要とし、これは付随する過剰なコストおよび余剰の気体供給を設置しおよび操作するために必要な複雑さに起因して好ましくない。
【０００８】
さらに、あるカラムは、それらに固有の制限に近い温度において操作されるとき、かなりの固定相ブリードを生成する。迅速な冷却オーブンはこのブリードを「抑える」ことができ、カラムに沿ったポケット内にそれを集めるようにする。次に、カラムはプログラムされた温度であり、ブリードにおけるこれらの注目される領域は、クロマトグラムの「ゴーストピーク」として現れる可能性がある。
【特許文献１】米国仮特許出願第６０／５９５，１９１号
【特許文献２】米国仮特許出願第６０／５９５，６７９号
【特許文献３】米国特許第５，５４５，２５２号明細書
【特許文献４】米国特許出願第２００５／０２８４２０９号明細書
【特許文献５】米国特許出願第２００５／００１６２４５号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
現在の教示は、冷却の間クロマトグラフィカラム内部への流体の流れを制御することによってクロマトグラフィカラムを冷却するシステムおよび方法を含み、カラム温度が下がる間にカラム内部に引き込まれる検出気体が低減される。さらに、カラムの迅速な冷却を可能にするクロマトグラフィカラム内部への流体の流れを制御するためのシステムおよび方法が提供される。加えて、追加のキャリアガス供給を必要としないクロマトグラフィカラム内部への流体の流速を制御するためのシステムおよび方法が提供される。また、固定相ブリードの影響を低減するためのクロマトグラフィカラムを制御するためのシステムおよび方法が提供される。
【００１０】
列記された目的の少なくとも幾つかを達成するために、本発明はクロマトグラフィカラムを冷却するための方法を含み、クロマトグラフィカラムは（ｉ）入口端、（ｉｉ）流体を検出器に連通するための出口端を有し、前記方法は、カラム温度へのカラムの加熱、入口圧力における前記入口端を通じたカラム内部への流体供給、カラム内の流体を収縮させる原因となるカラム温度の低減、およびカラム内の流体が収縮する速度がカラムに供給される流体の流速を超えないような入口圧力の増加を含む。
【００１１】
ある実施形態において、入口圧力を増加する段階は、カラム温度が低下するときのカラム内の流体の体積変化速度をモデル化し、流体のモデル化された体積を微分することによってカラム内の流体の収縮速度を評価する。ある実施形態では、流体の体積変化速度をモデル化する段階は、異なる温度におけるカラム内の流体の体積を表す体積データの計算、カラム温度の低下速度を表す温度データの取得、およびカラム内の流体の体積変化速度を決定するための体積データおよび温度データの使用を含む。
【００１２】
ある実施形態において、体積データは以下の式により計算される。
【００１３】
【数１】
2008544257.tif 000003
【００１４】
上記式でＶａはカラム内の流体の体積、Ｔｃはカラム温度、ｄｃはカラムの内部直径、Ｌｃはカラムの長さ、Ｔａは周囲温度、ｐａは周囲圧力、ｐｉはカラム入口の絶対圧力、およびｐ０はカラム出口の絶対圧力である。
【００１５】
ある実施形態において、カラム内部に流体を供給する段階はクロマトグラフィのインジェクタでのカラム内部への流体の導入を含む。ある実施形態において、入口圧力を増加する段階はインジェクタでの圧力の制御を含む。
【００１６】
ある実施形態では、カラム温度はクロマトグラフィオーブンを用いて制御される。
【００１７】
他の実施形態において、本発明はクロマトグラフィカラムを冷却する方法を含み、前記クロマトグラフィカラムは（ｉ）サンプリング装置によって供給されるキャリアガスを収容する入口端、および（ｉｉ）気体を検出器に提供するための出口端を有し、前記方法はカラム温度へのカラムの加熱、入口圧力における前記入口端を通じたカラム内部への流体供給、カラム内の流体を収縮させる原因となるカラム温度の低減、およびカラム内の流体が収縮する速度がカラムに供給される流体の流速を超えないような入口圧力の増加を含む。
【００１８】
さらに他の実施形態では、本発明はクロマトグラフィカラムを冷却する方法を含み、前記方法は、カラム温度へカラムを加熱し、カラム内部に流体を供給し、決定された冷却速度を超えない速度でカラム温度が低減されるとき、カラム内の流体が収縮する速度がカラムに供給される流体の流速を超えないようにカラム内の流体が収縮されるようカラム温度が減少され得る冷却速度を決定し、および決定された冷却速度を超えない速度でカラム温度を低減することを含む。
【００１９】
これらの実施形態において、冷却速度を決定する段階は、カラム内の流体が収縮する速度がカラムに供給される流体の流速を超えないようにカラム温度が減少され得る最大冷却速度の決定、および、ある場合には、カラム温度を低減する段階は最大冷却速度におけるカラム温度の低減を含む。
【００２０】
ある実施形態において、カラムを加熱する段階は固定相ブリードの原因となり、およびカラム温度を低減する段階は、カラムが閾値温度に達するまで第１冷却速度においてカラム温度を低減することと、第１冷却速度よりも速い第２冷却速度においてカラム温度を低減することとを含み、閾値温度は実質的に固定相ブリードを起こさない温度より低い温度を含む。
【００２１】
ある実施形態において、決定された冷却速度を超えない速度でカラム温度を低減する段階は、クロマトグラフィオーブンの入口を通じて周囲空気の流れを受け入れること、および周囲空気の流れを抑えることを含む。
【００２２】
さらに他の実施形態において、本発明はクロマトグラフィカラムを冷却するためのシステムを含み、流体を検出器に連通させるためのクロマトグラフィカラム、そこを通じてカラム内部に流体が流れる入口端およびそこを通じて検出器に流体が流れる出口端を有するカラム、カラムを加熱するためにその内部にカラムが少なくとも部分的に配置されるクロマトグラフィオーブン、およびカラム内部に流れる流体の圧力を制御するカラムの入口端に配置された圧力制御装置を含むものであって、前記オーブンはカラムの温度を下げるため温度プログラムが可能であり、それによってカラム内の流体が収縮し、カラム内の流体が収縮する速度がカラム内部に流れる流体の流速を超えないように圧力制御装置は流体がカラム内部に流れる圧力を制御する。
【００２３】
ある実施形態において、検出器はカラムの出口端から流体を収容するために提供される。
【００２４】
ある実施形態において、本発明は、カラムに流体を供給するためのサンプリング装置をさらに含む。これらの実施形態のあるものにおいては、サンプリング装置はヘッドスペースサンプラーであり、他の実施形態においては、サンプリング装置は熱脱離ユニットである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明によるクロマトグラフカラム内部に検出気体の移入を防ぐためのシステムの一つの実施形態の基本的な部品は図１に説明される。説明で使用される用語「上部（ｔｏｐ）」、「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「上に（ｏｖｅｒ）」、「下に（ｕｎｄｅｒ）」、「よりも上に（ａｂｏｖｅ）」、「よりも下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「上に（ｏｎ  ｔｏｐ）」、「下に（ｕｎｄｅｒｎｅａｔｈ）」、「上に（ｕｐ）」、「下に（ｄｏｗｎ）」、「上方（ｕｐｐｅｒ）」、「下方（ｌｏｗｅｒ）」、「前（ｆｒｏｎｔ）」、「後（ｒｅａｒ）」、「後ろ（ｂａｃｋ）」、「前（ｆｏｒｗａｒｄ）」および「後ろ（ｂａｃｋｗａｒｄ）」は、図中で説明される方向において参照されるものを指し、本発明の目的を達成するために方向は必要とされない。
【００２６】
システム１８は、例えば熱脱離ユニットまたはヘッドスペースサンプラー等のサンプリング装置２０を含み、その内部には、例えば吸着剤チューブ等のサンプル容器が配置される。システム１８は、ある実施形態においては温度プログラム可能な、クロマトグラフィオーブン２２も含む。クロマトグラフィカラム２４はオーブン２２内に少なくとも部分的に配置され、カラム２４の出口端は検出器２６に連結される。サンプリングデバイス２０は移送ライン２８を経由してカラム２４の入口端に連結され、それを通じてサンプル混合物はカラム２４に連通され（矢印Ａで示される）、それは、例えば、ある長さのフューズドシリカリストリクタ管を含んでよい。さらに、説明される実施形態がサンプリング装置２０の使用を記述すると同時に、本発明は多くのクロマトグラフィ用途において使用されてよく、そのような装置の使用を必ずしも必要としないことは、注目されるべきである。従って、本発明は、例えば、従来の液体注入（すなわちシリンジを用いた）が使用されてよい。
【００２７】
圧力制御装置６０はカラム２４の入口端に配置される。ある実施形態において、圧力制御装置６０は移送ライン２８をカラム２４と接続するインターフェイス装置６０である。そのようなインターフェイス装置６０は、例えば、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＬＬＣが製造するＰｒｏｇｒａｍｍｅｄ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｓｐｌｉｔ／Ｓｐｌｉｔｌｅｓｓ  Ｉｎｌｅｔ  Ｓｙｓｔｅｍ  （ＰＳＳ）  Ｉｎｊｅｃｔｏｒ等のクロマトグラフィインジェクタを含んでよい。例えば、クロマトグラフィインジェクタが移送ラインをクロマトグラフィカラムと接続するシステムは、Ｔｉｐｌｅｒらの米国特許出願第２００５／０２８４２０９号明細書に記述され、その内容は参照により全てここに組み込まれる。
【００２８】
圧力制御装置は、以下にさらに説明されるように、カラム入口を通ってカラム２４に流体が入る圧力を制御する。圧力制御装置は、上述のように、サンプリング装置（またはサンプリング装置に連結される移送ライン）およびクロマトグラフィカラムを接続するためのインターフェイス装置であってよいが、あるガスクロマトグラフィは電子的にプログラム可能な空気制御装置を備えてよく、カラムを通る所望される流体速度を達成するために、クロマトグラフは容易にカラム入口圧力を増加することができる。これらの場合には、圧力制御装置は単にクロマトグラフィオーブンの一部であってよい。
【００２９】
同様に、ある用途において、気体圧力はクロマトグラフから離れた、例えばサンプリング装置２０等の装置上で制御される。例えば、カラムの温度を測定し、この測定結果をサンプリング装置に伝達するために温度センサが使用され、その後この温度に基づき流体を供給する圧力を調整するシステムが、Ｔｉｐｌｅｒらの米国特許出願第２００５／００１６２４５号明細書に記述され、その内容は参照により全てここに組み込まれる。
【００３０】
システムの操作は、部分的に、カラム２４内の気体の体積の適切な予測に依存する。使用の間、クロマトグラフィカラム２４は典型的にそれを横切る圧力降下を有し、従って内部圧力はカラム出口端よりも入口端において高く、結果的に気体は一方の端と比較してもう一方の端においてより圧縮されるだろう。従って、この効果を説明する表現は特定のカラム内の気体の量を計算するために使用されてよい。
【００３１】
よく知られるように、カラム内部の圧力勾配は以下の方程式に従って記述され得る：
【００３２】
【数２】
2008544257.tif 000004
【００３３】
ここで、
Ｐｚは圧力比（ｐｚ／ｐ０）、
Ｐは圧力比（ｐｉ／ｐ０）、
ｐｚは点ｚにおける圧力、
ｐｉはカラム入口における圧力、
ｐ０はカラム出口における圧力、
ｚは入口から測定される点までの距離、
Ｌｃはカラムの長さ。
【００３４】
従って、方程式１は以下のように整理されてよい：
【００３５】
【数３】
2008544257.tif 000005
【００３６】
圧力勾配から、カラム内の各点における密度が計算されてよく、従ってカラム内部のキャリアガスの全量が同様に計算されてよい。
【００３７】
気体のモル密度δは以下で表される：
【００３８】
【数４】
2008544257.tif 000006
【００３９】
ここで、
ｎはモル数、
Ｖは体積である。
【００４０】
方程式３は理想気体法則と組み合わされ、以下のように表される。
【００４１】
【数５】
2008544257.tif 000007
【００４２】
ここで、
ｐは圧力、
Ｒは気体定数（０．０８２１  Ｌ  ａｔｍ  ｍｏｌ−１  Ｋ−１）、
Ｔは温度である。
【００４３】
この方程式３および４の組み合わせによって、カラム内の所定の点ｚにおける気体密度δに関する以下の表現が提供される。
【００４４】
【数６】
2008544257.tif 000008
【００４５】
方程式２からの点ｚにおける圧力ｐｚに関する値を方程式５に代入することによって、気体密度に関する以下の表現が誘導される。
【００４６】
【数７】
2008544257.tif 000009
【００４７】
ここで、
ｘはカラム分率（ｚ／Ｌ）である。
【００４８】
その後カラムの長さ内の気体の量は、その長さを横切る密度の積分によってその長さ内の体積を掛けることによって計算され、以下の式で示される。
【００４９】
【数８】
2008544257.tif 000010
【００５０】
ここで、
ｎｘは点ｘまでのカラム内の気体のモル数である。
【００５１】
方程式７を積分し、ｚ＝Ｌ（カラム全体に関して）として、さらに方程式の結果を以下のように約する。
【００５２】
【数９】
2008544257.tif 000011
【００５３】
理想気体の法則（方程式４）を方程式１０に適用することによって、カラム内の気体の量は、以下のように周囲条件下でＶａを占めるであろう同じ体積として表現されてよい。
【００５４】
【数１０】
2008544257.tif 000012
【００５５】
ここで、
Ｔａは周囲温度、
ｐａは周囲圧力である。
【００５６】
方程式１１を用いて、カラム内の気体の量は、特定のカラムの幾何学的形状および入口／出口圧力に関して、適用された温度の範囲にわたって計算されてよい。例えば、方程式１１を以下の表１において記述されるカラムに適用することによって、このカラム内部で図２に示されるような温度の範囲にわたってキャリアガスの有効体積の予測を提供する。
【００５７】
【表１】
2008544257.tif 000013
【００５８】
図３および４は、各々従来のおよび迅速な速度で冷却されたクロマトグラフィオーブンの冷却プロファイルを説明する。図３−４に示される冷却速度は、各々図５および図６に示されるように従来のおよび迅速な冷却オーブン内のカラム内の気体の有効体積の変化をモデル化するために、図２に温度の関数として図示される気体体積の計算に適用されてよい。
【００５９】
カラム温度が下がるとき、カラム内の気体の収縮の有効速度は図５および６において与えられるトレースを微分することによって予測されてよく、図７および８に示される。これらの図は迅速な冷却の間起こる大きな気体収縮を説明し、これは望ましくない検出気体の移入をもたらす。
【００６０】
通常、この特定のカラムを通したキャリアガスの流れは０．５から１．０ｍＬ／ｍｉｎの範囲内であるだろう。冷却の間カラムの温度が下がるとき、カラム内の気体が収縮し、カラムの入口および出口端の両方において圧力が降下する原因となる。結果的に、気体は両方の端からカラム内部に引き込まれるだろう。おおよそ同じ量が各々の端からカラム内部に引き込まれるだろう。従って、もしも気体が２ｍＬ／ｍｉｎの速度で収縮するならば、およそ１ｍＬ／ｍｉｎの気体がカラムの各々の端に引き込まれるであろうことが仮定されてよく、これはそれを横切る圧力降下の結果として、カラムを通じた気体流の通常の流速に加えられる。
【００６１】
従来のように冷却されたカラムに関する収縮速度を説明する図７を参照すると、気体の収縮速度は冷却サイクルのほとんどに関して１ｍＬ／ｍｉｎ未満である。これは、検出気体が存在するカラムの出口端において０．５ｍＬ／ｍｉｎの潜在的移入をもたらす。しかしながら、カラムを通る通常の気体流はこの収縮速度と比較して大きいため、サイクルの殆どの間検出気体の移入は起こらない。しかしながら、図７において大きなピークによって説明されるように、約３５０℃以上の温度から冷却するとき収縮速度は冷却サイクルの初期において有意であり得る。
【００６２】
図８は、迅速な冷却の間カラム内の気体の収縮速度が如何にしてさらに重要になるかを説明する。ここで、収縮速度は冷却サイクルの殆どに関して２ｍＬ／ｍｉｎを超える。従って、検出器端における収縮速度は１ｍＬ／ｍｉｎよりも大きく、従っておそらくカラムを通るキャリアガスの流速よりも大きい。結果的に、検出気体の移入は冷却プロセスの重要な部分に関して起こると思われる。
【００６３】
上述のような温度範囲にわたって気体の収縮速度を予測することによって、収縮速度が流速を超えないことを確実にするためにカラム２４を通る流れが増加されなくてはならないとき、それは決定され得る。圧力制御装置６０は、冷却よりも前におよび冷却の間にカラム入口において気体圧力を増加するために使用されてよく、それによって望ましくない気体の移入を妨げる。
【００６４】
図９および１０は、一定に与えられる圧力においてカラムから流出する気体の流れにおける変化（図９）、および本発明により入口圧力が増加されるときの変化（図１０）を示す。図１０に説明されるように、このようにカラム冷却の間カラム入口においてキャリアガスの圧力を上昇することによって、カラムを通る流速が増加され、カラム出口において逆流が起こらないことを確実にすることができる。
【００６５】
図１１は、カラムの入口圧力を動的に調整することなく相対流および流体の収縮が如何にして制御され得るかを説明する。とりわけ、これらの相対速度は冷却プロセスの初期における穏やかな（すなわち、迅速ではない）冷却の使用を通じて操作され得る。カラムが冷却される間、キャリアガスは通常のようにインジェクションシステムから入口内部へと流れ続けるだろう。冷却速度を低減することによって、カラム内部の気体の収縮速度がそれを通じて流れる気体の流速未満となる点に達する。従って、収縮速度が流体の流速を超えないように、オーブンは許容される最大冷却速度を決定するようにプログラムされる。その後オーブンは冷却サイクルの初期の間、空気の流れがこの冷却速度を超えることを防ぐため周囲空気の取り込みを抑制する。このように冷却速度を制限することによって、カラム出口において逆流が起きないようにカラムを通る流速が増加されることを確実にすることができると思われる。
【００６６】
クロマトグラフィオーブンの衝撃冷却（ｂａｌｌｉｓｔｉｃ  ｃｏｏｌｉｎｇ）の間、かなりの冷却速度が冷却サイクルの初期、一般的に最初の３０秒ほど、に典型的に生じる。冷却プロセスのこの初期の時間の後、カラムが冷却されるとき冷却速度は減少する傾向があり、これによって移入のリスクおよび結果として起こりえる損傷はかなり低減される。従って、冷却速度を制御するアルゴリズム（すなわち、カラム温度を下げる速度の制限）は典型的に初期の冷却速度にのみ影響するであろうし、これによって冷却プロセスを完了するのに必要とされる全時間に対する影響は最小である。
【００６７】
加えて、冷却速度の適切な制御によって固定相ブリードに関する問題は改良され得る。例えば、ある実施形態において、システムは、実質的に固定相ブリードが起こらない点である、ある閾値温度に達するまで冷却速度を遅く保つ。この閾値温度に達した後、クロマトグラフィオーブンは衝撃冷却を開始し、それによって非迅速冷却にシステムが費やす時間を最小化する。
【００６８】
前述の事項が説明のためのものであり、制限的なものではなく、本発明の精神から逸脱することなく当業者によって明白な修正が可能なことは理解されるべきである。従って、前述の明細書よりもむしろ、本発明の範囲を決定する添付されるクレームが主として参照されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の一つの実施形態によるサンプリングシステムの概略図である。
【図２】表１に記述されるカラム内の気体の有効体積のグラフ図である。
【図３】従来の速度で冷却されるクロマトグラフィオーブンの冷却プロファイルを説明するグラフである。
【図４】図３に示されるものと比較してより迅速な速度において冷却されるクロマトグラフィオーブンの冷却プロファイルを説明するグラフである。
【図５】図３において説明される冷却速度に関して表１に記述されるカラム内の気体の予測される有効体積を説明するグラフである。
【図６】図４において説明される冷却速度に関して表１に記述されるカラム内の気体の予測される有効体積を説明するグラフである。
【図７】図３において説明される冷却速度に関して表１に記述されるカラム内部への検出気体の移入の予測される有効速度を説明するグラフである。
【図８】図４において説明される冷却速度に関して表１に記述されるカラム内部への検出気体の移入の予測される有効速度を説明するグラフである。
【図９】一定の入口圧力で図４において説明される冷却速度に関して表１に記述されるカラムから流出するキャリアガスの流れにおける相対的変化を説明するグラフである。
【図１０】冷却直前および冷却の間カラム入口圧力が５０ｐｓｉｇに上昇されるとき、図４において説明される冷却速度に関して表１に記述されるカラムから流出するキャリアガスの流れにおける相対的変化を説明するグラフである。
【図１１】完全な衝撃冷却と穏やかな冷却の使用との間の比較を説明するグラフである。
【符号の説明】
【００７０】
１８  システム
２０  サンプリング装置
２２  クロマトグラフィオーブン
２４  クロマトグラフィカラム
２６  検出器
２８  移送ライン
６０  圧力制御装置
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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