(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィカラム（１８）と試料モジュール（１６）とを備えたクロマトグラフィセットであって、
前記試料モジュールは、
流入口と流出口を有する筒状フロースルー要素（２２）と、
該筒状フロースルー要素の内部に置かれるクロマトグラフィ媒体（２８）と、
を備え、
流入側開口端部を有する前記クロマトグラフィカラムは、試料モジュール受容領域を区画する前記流入側開口端部から離れているクロマトグラフィ分離用媒体（１４２）を備え、
前記試料モジュールの前記筒状フロースルー要素は、前記クロマトグラフィカラム（１８）内に嵌合する寸法であり、
前記筒状フロースルー要素（２２）は、壁部を有しており、前記筒状フロースルー要素（２２）の前記流入口と前記流出口は、それぞれ端部を有しており、
前記クロマトグラフィ媒体（２８）は、前記壁部が当該クロマトグラフィ媒体（２８）よりも上方に向かって延びるように、前記流入口の端部から離れている、クロマトグラフィセット。
【請求項２】
前記筒状フロースルー要素内に、第１及び第２の多孔プレート（２４、２６）が嵌合されており、当該第１及び第２の多孔プレート（２４、２６）の間に前記クロマトグラフィ媒体（２８）が配置されている、請求項１に記載のクロマトグラフィセット。
【請求項３】
前記第２の多孔プレート（２６）は、前記試料モジュール（１６）を前記クロマトグラフィカラム（１８）に嵌合したときに、前記クロマトグラフィカラム（１８）内の前記クロマトグラフィ分離用媒体（１４２）か、あるいは、前記クロマトグラフィ分離用媒体（１４２）に隣接するクロマトグラフィカラム多孔プレート（１４４）と近接可能なように、前記筒状フロースルー要素（２２）内に配置されている、請求項２に記載のクロマトグラフィセット。
【請求項４】
前記クロマトグラフィカラム（１８）を密封するための密封ヘッド（１１０）を更に備え、前記第１の多孔プレート（２４）は、前記密封ヘッド用の受容領域が区画されるように、前記流入口から離して設けられている、請求項２または３に記載のクロマトグラフィセット。
【請求項５】
前記密封ヘッド（１１０）は、前記密封ヘッド用の受容領域内において前記フロースルー要素の内壁に対してシールを形成するための第１の弾性密封要素（１３４）と、前記クロマトグラフィカラム（１８）の内面に対してシールを形成するように設けられる第２の弾性密封要素（１３６）とを備える、請求項４に記載のクロマトグラフィセット。
【請求項６】
前記筒状フロースルー要素（２２）は、前記クロマトグラフィカラム（１８）に対し０．０００ｃｍ（０．０００インチ）〜０．０２５ｃｍ（０．０１０インチ）の径方向の間隔で嵌合すべく構成されており、前記第２の多孔プレート（２６）は、前記試料モジュール（１６）を前記クロマトグラフィカラム（１８）に嵌合したときに、前記クロマトグラフィ分離用媒体（１４２）と隣接可能なように、前記筒状フロースルー要素（２２）内に配置されている、請求項２乃至５のいずれか一項に記載のクロマトグラフィセット。
【請求項７】
前記筒状フロースルー要素（２２）は、前記クロマトグラフィカラム（１８）に対し０．０００ｃｍ（０．０００インチ）〜０．０２５ｃｍ（０．０１０インチ）の径方向の間隔で嵌合すべく構成されており、前記クロマトグラフィ分離用媒体（１４２）は、クロマトグラフィカラム多孔プレート（１４４）によって境界が画定されており、前記第２の多孔プレート（２６）は、前記試料モジュール（１６）を前記クロマトグラフィカラム（１８）に嵌合したときに、前記クロマトグラフィカラム多孔プレート（１４４）と隣接可能なように、前記筒状フロースルー要素（２２）内に配置されている、請求項２乃至５のいずれか一項に記載のクロマトグラフィセット。
【請求項８】
前記第２の多孔プレート（２６）は、前記筒状フロースルー要素（２２）の前記流出口とほぼ面一である、請求項２乃至７のいずれか一項に記載のクロマトグラフィセット。
【請求項９】
前記クロマトグラフィカラム（１８）を密封するための密封ヘッドを更に備え、前記筒状フロースルー要素（２２）の前記壁部の内面は、前記密封ヘッドとシールを形成するための内側シール面として機能する、請求項１に記載のクロマトグラフィセット。
【請求項１０】
請求項１に記載のクロマトグラフィセットを用意することと、
試料を前記試料モジュール（１６）の前記筒状フロースルー要素（２２）の前記クロマトグラフィ媒体に担持させておくことと、
前記試料モジュールを前記クロマトグラフィカラム（１８）に挿入して前記クロマトグラフィカラム（１８）内に嵌合させることと、
を含むクロマトグラフィプロセス。
【請求項１１】
密封ヘッド（１１０）を連結して、前記クロマトグラフィカラム（１８）に対する前記密封ヘッドによるシールを形成するとともに、前記試料モジュールに対する前記密封ヘッドによるシールを形成することをさらに備える、請求項１０に記載のクロマトグラフィプロセス。
【請求項１２】
前記プロセスは、クロマトグラフィ試料モジュール（１６）を使用することを更に備えるとともに、
前記クロマトグラフィ媒体（２８）は、前記筒状フロースルー要素（２２）が受容領域を区画するように、前記流入口から離して設けられており、
第１の弾性密封要素（１３４）を有するヘッド部分の一部を前記筒状フロースルー要素に挿入することによって、前記受容領域において当該筒状フロースルー要素の内面に対するシールを形成するとともに前記クロマトグラフィカラム（１８）の内面に対する前記ヘッド部分の別の一部によるシールを形成して、前記密封ヘッドと連結密封することを更に備える、請求項１１に記載のクロマトグラフィプロセス。
【請求項１３】
前記クロマトグラフィ媒体（２８）を、前記筒状フロースルー要素（２２）内に予め収容し、溶液内に溶解した前記試料で処理し、そして乾燥させることにより、乾燥状態の前記試料を前記クロマトグラフィ媒体に担持させ、
前記密封ヘッドで前記筒状フロースルー要素（２２）を密封することを備える、請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載のクロマトグラフィプロセス。
【請求項１４】
前記クロマトグラフィ試料モジュール（１６）は、前記筒状フロースルー要素内に嵌合されている第１及び第２の多孔プレート（２４、２６）を更に備え、前記クロマトグラフィ媒体（２８）が前記第１及び第２の多孔プレート間に収容されている、請求項１０乃至１３のいずれか一項に記載のクロマトグラフィプロセス。
【請求項１５】
前記第２の多孔プレート（２６）は、前記試料モジュール（１６）を前記クロマトグラフィカラム（１８）に嵌合したときに、前記クロマトグラフィ分離用媒体（２８）と隣接可能なように、前記筒状フロースルー要素（２２）内に配置されている、請求項１４に記載のクロマトグラフィプロセス。
【請求項１６】
前記クロマトグラフィ分離用媒体（１４２）は、クロマトグラフィカラム多孔プレート（１４４）によって軸方向に境界が画定されており、前記第２の多孔プレート（２６）は、前記試料モジュール（１６）を前記クロマトグラフィカラム（１８）に嵌合したときに、前記クロマトグラフィカラム多孔プレート（１４４）と隣接可能なように、前記筒状フロースルー要素（２２）内に配置されている、請求項１０乃至１５のいずれか一項に記載のクロマトグラフィプロセス。
【請求項１７】
前記試料は溶媒に溶解され、前記クロマトグラフィ媒体（２８）上で前記試料モジュール内に保持される、請求項１３に記載のクロマトグラフィプロセス。
【請求項１８】
前記密封ヘッド（１１０）は、前記クロマトグラフィカラム（１８）の内面に対してシールを形成する第２の弾性密封要素（１３６）を備える、請求項１１乃至１７のいずれか一項に記載のクロマトグラフィプロセス。
【請求項１９】
前記筒状フロースルー要素（２２）と前記クロマトグラフィカラム（１８）とを前記密封ヘッド（１１０）で密封することは、前記第１及び第２の弾性密封要素（１３４、１３６）を前記ヘッド部分の相対摺動可能な異部分間で圧縮して、当該第１及び第２の弾性密封要素を拡張させることを含む、請求項１１乃至１８のいずれか一項に記載のクロマトグラフィプロセス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の背景）
本発明は、クロマトグラフィカラムへの試料の導入に関する。
液体クロマトグラフィは対象試料中に存在する個々の化合物を分離するための技術である。この技術の使用においては、対象試料は移動相と呼ばれる液体によって搬送される。対象試料を搬送する移動相は固定相と呼ばれる媒体を通じて流される。異なる化合物は媒体中での移動速度が異なることにより対象試料中の成分の分離が可能となる。液体クロマトグラフィは通常、再使用可能なカラムまたは使い捨て可能なカートリッジを使用して行われるが、これらはいずれも円筒形状を有し、その内部において、複数の多孔プレートもしくは流路が形成された複数のプレートによって媒体の床が軸方向に区切られており、これを通じて移動相が流れる（マクドナルド（ＭａｃＤｏｎａｌｄ）等に付与された米国特許第４，２５０，０３５号及びリーブズリー（Ｌｅａｖｅｓｌｅｙ）に付与された米国特許第５，６０１，７０８号を参照）。
【０００２】
化学者が液体クロマトグラフィによる分離条件の最適化を行う際に、試料混合物を溶解用の溶媒に溶解しなければならない場合があり、溶出を行ううえで望ましくない。これにより分離能が低下し、所望の成分の回収率が低下する可能性がある。
【０００３】
この問題に対する解決策の１つとして、クロマトグラフィを行う前に媒体に試料を予め吸着させておくことがある。その場合、試料混合物を適当な溶媒に溶解し、乾燥媒体（通常は分離に用いられるものと同じ媒体）をこの溶液に加える。この溶解用溶媒は通常、回転蒸発器を使用して蒸発させられ、試料混合物が乾燥状態で媒体に吸着されて残留する。この予め吸着させられた媒体を、予め充填された、ガラス、金属、もしくはプラスチック製のクロマトグラフィカラムの上に置き、最適化されたクロマトグラフィ溶媒をこの予め吸着させた媒体を通じ、更に分離媒体のカラムを通じて流す。この方法では、試料を加える前後において操作者が乾燥した粉体状媒体に接触する可能性がある。更にこの方法では分離能及び回収率の低下を招く可能性がある。
【０００４】
（発明の概要）
本発明はその態様の１つにおいて、フロースルー要素であって、流入口、流出口、及び該フロースルー要素の内部に置かれるクロマトグラフィ媒体を有するフロースルー要素を含むクロマトグラフィ試料モジュールを特徴として備えるものである。試料が媒体に加えられると、内部に試料が保持された状態のモジュールを分離カラムに連結することが可能となる。
【０００５】
好ましくは、クロマトグラフィ試料モジュールは、モジュール内の媒体に含まれる試料の分離に用いられるクロマトグラフィカラムの端部内に嵌合されるような大きさに構成された管状要素である。また、モジュールをフロー線によってクロマトグラフィ分離カラムに接続することも可能である。溶解用溶媒に溶かした試料をこの試料モジュールに加えた後、溶解用溶媒を蒸発させることが可能である。また、溶解用溶媒に溶かした試料を蒸発を行わずに液体として試料モジュールに加えることも可能である。
【０００６】
本発明は別の一態様において、アレイとして配列された複数の試料モジュールのラックを特徴として備えるものである。
本発明の実施形態は以下に述べる利点の内の１以上を有するものである。分離カラムに試料を容易に導入することが可能である。試料の分離及び溶解のために各種溶媒を使用することが可能であり、分離を最適化することが可能となる。試料の予備処理が容易であるため、試料を加える前後に操作者が媒体に接触することがない。処理を行うための多数の試料を一度に調製することが可能であり、複数の分離を一度に行うことが容易である。
【０００７】
本発明の他の特徴及び利点は以下の発明の好ましい実施形態の説明ならびに特許請求の範囲より明らかとなろう。
（発明の詳細な説明）
図１を参照すると、溶媒源１２、ポンプ１４、試料モジュール１６、液体クロマトグラフィカラム１８、及び試料回収容器２０を有するクロマトグラフィシステム１０が示されている。このシステムでは、分離を行うために試料モジュール１６及びクロマトグラフィカラム１８内に溶媒を送り込むのに先立って試料モジュール１６内の媒体に分析される試料を予め吸着させておく。
【０００８】
図２を参照すると、試料モジュール１６は、円筒状プラスチック管２２、多孔プレート２４，２６（不活性なプラスチック製の多孔フリットにて形成される）、及び、多孔プレート２４，２６の間におかれるクロマトグラフィ媒体２８（図中一部のみ示される）を有する。
【０００９】
図５及び６から理解されるように、試料モジュール１６は、クロマトグラフィカラム１８の入り口部分に嵌合し、密封ヘッドに密封可能に連結されるように構成されている。管２２はカラム１８内に両者の間の間隙が最小となるように嵌合されるべく構成されている。詳細には、径方向の間隔は０．０００ｃｍ（０．０００”インチ）〜０．０２５ｃｍ（０．０１０インチ）である。
【００１０】
試料モジュール１６には、クロマトグラフィカラム１８の媒体と同じかまたは異なる媒体を入れることが可能である。試料は必要な溶媒に溶解され、試料モジュール１６の上に流され、毛管作用によって媒体中に引き込まれる。次いで試料モジュール１６を真空チャンバ内に置くことによってこの溶解用溶媒を除去する。加熱することも可能である。
【００１１】
試料モジュール１６を乾燥させた後、下部多孔プレート２６が分離媒体の表面、または分離カラム内において分離媒体の上に置かれる多孔プレートに近密に接触するように試料モジュール１６を分離カラム１８の内部に直接置くことが可能である。
【００１２】
また、試料モジュール１６を溶媒線によって接続された別個の管内に置くことも可能である。また、試料を分離用溶媒（すなわちより弱い溶媒）に溶解してモジュール１６に流すことも可能である。この濡れたモジュールをカラムまたは別個の管内に装填する。
【００１３】
この技術が特に有効である複雑な試料の例としては、合成有機反応混合物、及び天然物質の抽出物（例  発酵液や植物からの）などが挙げられる。これらの試料は、最適化された分離用溶媒とは適合しない溶媒に溶かさなければならない場合がしばしばある。溶媒はその「溶媒強度」に基いて組織化される。ヘキサンの溶媒強度は０に近い値であり、メタノールの値は０．９５である。最適化された分離用溶媒はより低い溶媒強度をしばしば有する。例えば、ヘキサン：酢酸エチルが１：１の溶媒では溶媒強度は０．２９５である。試料をメタノールのような強い溶媒に溶解しなければならない場合、カラムに試料を装填した後、始めの溶媒強度の差は０．６５５であり、試料の分離に支障をきたす。これに対し、メタノールに溶かした試料を試料モジュール内の媒体に予め吸着させて乾燥した場合には、試料の分離に際してこうした支障をきたさない。
【００１４】
図３及び４を参照すると、複数の試料モジュール１６をラック３２内に配することが可能である。一度に１つのモジュールを準備するのではなく、試料モジュール１６のラック全体を一度に効率的に準備できる。
【００１５】
図５及び６は、カラム１８内のモジュール１６の配置、及び、溶媒を送るために用いられる密封ヘッドに対するモジュール１６及びカラム１８の密封の様子を示したものである。密封ヘッド１１０は、第１のヘッド部分１１２、第２のヘッド部分１２４、中間ヘッド部分１２８、ならびに第１及び第２の環状弾性密封要素１３４、１３６を有する。
【００１６】
第１のヘッド部分１１２は長手方向軸１１６を有する本体１１４を備える。第１のヘッド部分１１２は外側に延びる肩１１８、及び接触面１２０を有する。接触面１２０の一部は若干の円錐形状または他の凹形状をなしている。第１のヘッド部分１１２により軸１１６に沿った流路１２２が形成される。
【００１７】
第１のヘッド部分１１２の本体１１４は、第２のヘッド部分１２４、中間ヘッド部分１２８、ならびに第１及び第２の弾性密封要素１３４，１３６に設けられた中央開口に摺動可能に挿通される。
【００１８】
第２のヘッド部分１２４は外側に延びる圧縮要素１４６を有する。中間ヘッド部分１２８は第２のヘッド部分１２４から遠い方の側面において小径部１４８を有する。
【００１９】
第１の弾性密封要素１３４は、肩１１８と中間ヘッド部分１２８の小径部１４８の両方に接している。第２の弾性密封要素１３６は中間ヘッド部分１２８と第２のヘッド部分１２４の両方に接している。
【００２０】
試料モジュール１６の管２２の外径は、管２２がカラム１８に嵌合するような大きさとなっている。管２２の内径は、管２２内に肩１１８、第１の弾性密封要素１３４、及び中間ヘッド部分１２８の小径部が摺動可能に受容されるような大きさとなっている。
【００２１】
中間ヘッド部分１２８、第２の弾性密封要素１３６、及び第２のヘッド部分１２４は、カラム１８内に摺動可能に嵌合するような大きさとなっている。カラム１８の縁１４０には面取りが施されている。カラム１８にはクロマトグラフィ分離用媒体１４２が充填され、多孔プレート１４４によって軸方向の境界が画定されている。
【００２２】
図６を参照すると、第２の多孔プレート２６が第１の多孔プレート１４４に当接するように試料モジュール１６をカラム１８に挿入することによってシールが形成される。図５を参照すると、次に、肩１１８、第１の弾性密封要素１３４及び小径部１４８が管２２の内部に位置するように、密封ヘッド１１０がカラム１８及び試料モジュール１６の管２２に挿入され、接触面１２０が多孔プレート２４に当接する。密封ヘッド１１０は、第２の弾性密封要素１３６がカラム１８の内面に対向するよう、カラム１８に充分に深く挿入される。
【００２３】
外側に延びる圧縮要素１４６に下向きの圧縮力を作用させると、第２のヘッド部分１２４が第１のヘッド部分１１２に対して摺動し、第２の弾性密封要素１３６、中間ヘッド部分１２８、第１の弾性密封要素１３４、肩１１８、多孔プレート２４、試料モジュールの媒体２８、多孔プレート２６、多孔プレート１４４、及び分離用媒体床１４２に圧縮力が伝達される。この圧縮力のため、第１及び第２の弾性密封要素１３４，１３６が径方向に拡張することにより、第１の弾性密封要素１３４が管２２に対してシールを形成し、第２の弾性密封要素１３６がカラム１８に対してシールを形成する。
【００２４】
これらのシールは第２のヘッド部分１２４に作用する下向きの力を緩めるか除くことによって解除され、これにより密封ヘッド１１０の構成要素に作用する圧縮力が減少し、弾性密封要素１３４，１３６の径方向への拡張が減少する。
【００２５】
管２２及びカラム１８は高密度ポリエチレンにて形成されることが好ましいが、ガラスやステンレス鋼のような他の材料にてカラムを形成することも可能である。弾性密封要素はＣＨＥＭＲＡＺの商標名にて市販されるもののようなフッ化炭素高分子材料にて形成されることが好ましい。
【００２６】
本発明の他の実施形態は特許請求の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に基くクロマトグラフィシステムを示す概略図。
【図２】  図１のシステムにおいて使用されるクロマトグラフィ試料モジュールの縦断面図。
【図３】  図２の試料モジュールがアレイに配列されたラックを示す平面図。
【図４】  図３のラック及びモジュールを示す立面図。
【図５】  図１のシステムにおいて使用される密封ヘッドとクロマトグラフィカラムとの間に置かれた図２の試料モジュールを組み立て前の状態にて示した縦断面図。
【図６】  図５の構成要素が組み立てられて密封された状態を示す縦断面図。
【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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