(57)【要約】ＨＰＬＣまたはＵＨＰＬＣ等の液体クロマトグラフィシステムにおいて使用するための改良された生体適合性フィルタ。本開示は、高圧クロマトグラフィにおいて、リングとフリットとの間の改良されたシールを形成し、フィルタの周囲における漏出を防止する、フリットフィルタとリングとの間の界面における設計特徴によって、液体クロマトグラフィ用途における、フィルタを迂回する粒子の問題に対処する。設計特徴はまた、濾過の間の前置カラム分離活性のための内部粒径勾配を伴う、フリットフィルタを含む。
2016511415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧液体クロマトグラフィのために好適なフィルタアセンブリであって、第１および第２の平坦な表面ならびに中心チャネルを備えるリング構造と、前記リング構造の中心チャネル内に配置され、締まり嵌めシールを用いて、前記チャネル内に嵌合するように定寸される、フィルタとを備え、前記フィルタはさらに、前記フィルタおよびリングの界面に、前記フィルタを前記リングの内側に機械的に保定およびシールするために有効な１つまたはそれを上回る幾何学的特徴を備える、フィルタアセンブリ。
【請求項２】
異なる幾何学形状の２つのフィルタが、前記中心チャネル内に配置される、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項３】
前記フィルタは、円板の平坦な端部表面の縁の周囲にアンダーカットを伴う円板構造から作製される、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項４】
前記フィルタは、円板構造から作製され、前記アンダーカットは、前記円板を機械加工または研削することによって作製される、請求項３に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項５】
前記アンダーカットは、前記特徴をプレス工具に追加することによって形成されるとき、前記フィルタの中に成形される、請求項３に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項６】
前記フィルタは、焼結されたＰＥＥＫを含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項７】
前記リング構造は、ＰＥＥＫを含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項８】
前記リング構造は、フッ素ポリマーを含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項９】
前記フィルタは、前記フィルタを通る液体流動の方向に粒径勾配を含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１０】
前記フィルタは、ＰＥＥＫを含み、前記リング構造は、溶融処理方法によって前記ＰＥＥＫフィルタ上に成形された混和性ポリマーを含む、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１１】
前記フィルタは、ＰＥＥＫを含み、前記リングは、分子接合、溶融接合、温間または冷間プレス接合、リフロー成形接合、あるいは接着接合によって、前記フィルタに接合される、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１２】
前記リングは、前記シール表面の断面積を低減し、シール力を前記リングの内径に向かって集中させるために有効なテーパ、抜き勾配、リッジ、または辺縁を備える、請求項１に記載のフィルタアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１に記載のフィルタアセンブリを備える、液体クロマトグラフィシステムにおける濾過用途のために好適な筐体。
【請求項１４】
前記筐体は、フィルタ筐体、カラム端部継手、クロマトグラフィカラム、カラム充塞デバイス、端部継手、インラインフィルタ、前置カラムフィルタ、ボトルフィルタの底部、散布デバイス、静的ミキサ、または注入器フィルタである、請求項１３に記載の筐体。
【請求項１５】
液体クロマトグラフィシステムにおける濾過用途のために好適であって、フリットフィルタを前記クロマトグラフィシステムの流体流動チャネル内に保持するための空洞を備える、金属筐体を提供するステップと、ＰＥＥＫ円板を前記流体流動チャネル内の空洞内に設置するステップと、ＰＥＥＫ材料を前記空洞に射出成形し、リング構造を前記ＰＥＥＫ円板の周囲に形成するステップとを含む、プロセスによって産生される、請求項１３に記載の筐体。
【請求項１６】
高圧液体クロマトグラフィ濾過のために好適なフリットフィルタであって、前記フリットフィルタは、焼結されたＰＥＥＫ粒子を含む、円板を備え、前記ＰＥＥＫ粒子は、前記フィルタを通る液体流動の方向に、粒径勾配において層化される、フリットフィルタ。
【請求項１７】
フィルタを製造する方法であって、
生体適合性ポリマーの粒子を粉末に粉砕するステップと、
前記粉末を篩にかけ、選択される粒径の粉末を得るステップと、
選択される粒径の粉末の測定量を前記所望の形状のプレス金型内にプレスし、所望の形状のプレスされた粉末のケーキを得るステップと、
前記プレスされた粉末のケーキを材料の軟化温度まで加熱し、その温度に保持し、前記ポリマー粉末を焼結させるステップと、
を含み、前記フィルタは、前記フィルタおよびリングの界面に、使用の間、前記フィルタを前記リングの内側に機械的に保持およびシールするために有効な１つまたはそれを上回る幾何学的特徴を備える、方法。
【請求項１８】
異なるサイズの粒子が、前記フィルタ内で粒径勾配を達成するために、層内のプレス金型に追加される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記所望の形状は、前記円板形状の側面からの側方突起を伴う円板である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記所望の形状は、単一リング内で別のフィルタと組み合わせられ、前記所望の幾何学形状を得るように設計される、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
締まりシール嵌めを用いて、前記フィルタに嵌合するリングを提供するステップであって、、前記フィルタを前記リング内にシールするステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記リングは、前記フィルタ上に成形される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記生体適合性ポリマーは、ＰＥＥＫである、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記リングは、ＰＥＥＫまたはフッ素ポリマーを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
請求項１７に記載のプロセスによって作製されるフィルタ。
【請求項２６】
請求項１に記載のフィルタを備える、分析器具。
【請求項２７】
前記器具は、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）、イオンクロマトグラフィ（ＩＣ）、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）、質量分析（ＭＳ）、またはキャピラリー電気泳動分析器具である、請求項２６に記載の分析器具。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（発明の背景）
液体クロマトグラフィ（ＬＣ）、イオンクロマトグラフィ（ＩＣ）、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）、質量分析（ＭＳ）、およびキャピラリー電気泳動は、所与のサンプル内の組成要素を分離するための分析システムにおいて使用される周知の技法である。従来のＬＣシステムでは、液体溶媒（「移動相」と称される）は、リザーバから導入され、ＬＣシステムを通して送出される。移動相は、圧力下、ポンプから流出する。移動相は、次いで、管類を介して、サンプル注入弁に進行する。その名が示唆するように、サンプル注入弁は、オペレータが、サンプルをＬＣシステムの中に注入することを可能にし、そこで、サンプルは、移動相とともに搬送されるであろう。ＬＣおよび関連技術、ならびに関連付けられた管類、ポート、継手、および他の構成要素は米国特許出願第１３／２０６，８７３号（第ＵＳ２０１２／００２４４１１号として公開）、第１３／２９２，６６７号（第ＵＳ２０１２／０２２３５２０号として公開）、および第１３／６８６，２６０号（「ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ  ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ」と題される）において論じられており、それぞれ、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
従来のＬＣシステムでは、サンプルおよび移動相は、カラムに入る前に、１つまたはそれを上回るフィルタと、多くの場合、ガードカラムとを通過する。典型的カラムは、通常、「填材」材料で充詰された管類の部片から成る。「填材」は、カラムの内側に「充詰された」粒子状材料から成る。通常、多くの場合、化学的官能性で化学的に結合されるシリカまたはポリマー系粒子から成る。サンプルが、カラム（移動相とともに）を通して搬送されると、サンプル中の種々の成分が、異なる速度でカラム内の填材を通して移動する（すなわち、溶質の差分移動が存在する）。言い換えると、サンプル中の種々の成分は、異なる速度でカラムを通って移動する。異なる移動速度のため、成分は、カラムを通して移動するにつれて、徐々に分離する。差分移動は、移動相の組成、定常相の組成（すなわち、カラムが「充詰される」材料）、および分離が生じる温度等の要因によって影響される。したがって、そのような要因は、サンプルの種々の成分の分離に影響を及ぼすであろう。
【０００３】
いったんサンプル（その成分は、今や分離されている）がカラムから流出すると、移動相とともに、ＭＥＭＳ技術を使用して構築され得る、検出器を越えて流れる。検出器は、特定の分子または化合物の存在を検出する。２つの一般的タイプの検出器が、ＬＣ用途では、典型的には、使用される。１つのタイプは、移動相およびサンプルのいくつかの全体的物理的特性（それらの屈折率等）の変化を測定する。他のタイプは、サンプルのみのいくつかの特性を測定する（紫外線放射の吸収等）。本質的に、ＬＣシステムにおける典型的検出器は、サンプルの成分の体積単位あたりの質量（１ミリリットルあたりのグラム等）または時間単位あたりの質量（１秒あたりのグラム等）の観点から、出力を測定および提供することができる。そのような出力信号から、「クロマトグラム」が、提供されることができる。クロマトグラムは、次いで、オペレータによって、サンプル中に存在する化学成分を判定するために使用されることができる。加えて、ＬＣシステムは、前述の従来の検出器に加え、またはその代替としてのいずれかにおいて、サンプルの識別および定量化のための分光学的検出を利用してもよい。イオンクロマトグラフィは、溶液中のイオンの検出に依拠しており、したがって、流路内のほとんどの金属材料は、背景イオンを生成するため、検出方式に干渉をもたらし得る。
【０００４】
前述の構成要素に加え、ＬＣシステムは、多くの場合、サンプルの汚染またはＬＣシステムへの損傷を防止するために、フィルタ、逆止弁、ガードカラム、または同等物を含むであろう。例えば、入口溶媒フィルタが、ポンプに到達する前に、溶媒（または、移動相）から粒子を濾過するために使用されてもよい。ガードカラムは、多くの場合、分析または調製カラム、すなわち、一次カラムの前に設置される。そのようなガードカラムの目的は、そうでなければ、分析または調製カラムに不可逆的に結合する場合がある、望ましくないサンプル成分を吸着することによって、一次カラムを「保護」することである。
【０００５】
実際は、ＬＣシステムにおける種々の構成要素は、オペレータによって、所与のタスクを行なうために接続されてもよい。例えば、オペレータは、適切な移動相およびカラムを選択し、次いで、動作前に、選択された移動相の供給源および選択されたカラムをＬＣシステムに接続するであろう。高性能液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）用途のために好適となるために、各接続は、ＬＣシステムの典型的動作圧力に耐えることが可能でなければならない。接続が弱すぎる場合、漏出し得る。時として移動相として使用される溶媒のタイプは、多くの場合、毒性であるため、かつ多くの場合、使用のための多くのサンプルを取得および／または調製するには高価であるため、いかなるそのような接続不良も、深刻な懸念となる。高圧継手は、米国特許出願第１３／０３８，１１０号（米国特許公報第ＵＳ２０１２／０２２３５２２Ａ１号として公開）にさらに論じられており、その内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０００６】
ほとんどの従来のＨＰＬＣシステムは、最大約５，０００ｐｓｉ〜６，０００ｐｓｉ程度の比較的に高圧を発生し得る、ポンプを含む。多くの状況では、オペレータは、わずか数ｐｓｉ〜最大１，０００ｐｓｉ程度のいずれかの「低」圧力でＬＣシステムを動作させることによって、成功する結果を取得することができる。しかしながら、多くの場合、オペレータは、１，０００ｐｓｉを上回る比較的に「より高い」圧力でＬＣシステムを動作させることが望ましいことを見出すであろう。接続が十分な構造強度を有していない場合、より高い圧力において漏出し得る。
【０００７】
別の比較的により新しい液体クロマトグラフィ形態は、システム圧力が、１４００バールまたは２０，０００ｐｓｉまで上昇する、超高性能液体クロマトグラフィ（ＵＨＰＬＣ）である。ＨＰＬＣおよびＵＨＰＬＣは両方とも、高圧における流体移送を利用する、分析器具類の例である。例えば、米国特許第８，１７３，０７８号（「Ｓａｍｐｌｅ  Ｉｎｊｅｃｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｌｉｑｕｉｄｅ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ」と題される）では、２０，０００ｐｓｉ〜１２０，０００ｐｓｉの範囲内の圧力を伴うと言われる、ＵＨＰＬＣ用途と併用するための注入システムが、説明されている。米国特許第７，３１１，５０２号（「Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｐｕｍｐ  ｉｎ  Ｕｌｔｒａｈｉｇｈ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ」）では、２５，０００ｐｓｉを超える圧力を伴うＵＨＰＬＣシステムと併用するための油圧増幅器の使用が、説明されている。米国特許第７，１４４，５０２号（「Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｗｉｔｈ  Ｇｒａｄｉｅｎｔ  Ｓｔｏｒａｇｅ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｓａｍｅ」と題される）では、ＵＨＰＬＣを行なうためのシステムが、開示されており、ＵＨＰＬＣは、５，０００ｐｓｉを上回る圧力（最大６０，０００ｐｓｉ）を伴うとして説明されている。本出願人は、本明細書に全体として記載される場合と同様に、米国特許第７，３１１，５０２号、第７，１４，５０２号、および第８，１７３，０７８号を参照することによって本明細書に組み込む。
【０００８】
漏れのない接続の必要性の所望を前提として、従来の接続は、ステンレス鋼管類およびステンレス鋼端部継手を用いて行なわれている。しかしながら、より最近では、ＬＣシステムにおけるステンレス鋼構成要素の使用は、生物学的サンプルを伴う状況では、潜在的短所を有する可能性があり、イオンクロマトグラフィのために日常的に使用されることができないことが認識されている。例えば、サンプル中の成分は、それ自体が、ステンレス鋼管類の壁に付着し得る。これは、所与のサンプルの検出器の測定（したがって、クロマトグラム）が、サンプルの成分またはイオンの一部が、管類の中に留まり、検出器を通過しない場合、サンプルを正確に反映し得ないため、問題を呈する可能性がある。しかしながら、おそらく、より大きな懸念は、ステンレス鋼管類からのイオンが、管類から離れ、検出器を越えて流れ、したがって、潜在的に、誤った結果につながり得るという事実である。故に、イオンが、管類によって解放されず、したがって、サンプルを汚染しないように、そのような生物学的サンプルおよびそのようなサンプルと併用される移動相に対して化学的に不活性である材料の使用を通して、生体適合性接続の必要性がある。そのような接続および管類は、米国特許出願第１３／２０６，８７３号（ＵＳ２０１２／００２４４１１号として公開）にさらに説明されており、その内容は、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【０００９】
過去、高圧ＬＣ用途のための多くのフィルタが、金属から作製された、または別様に、金属部品を有しており、移動相に接触していた。例えば、ステンレス鋼およびチタンフィルタが、使用されていた。従来の金属フィルタは、米国特許第４，９６６，６９６号に説明され、参照することによって本明細書に組み込まれるように、焼結を介して作製されていた。しかしながら、そのような金属フィルタは、生体適合性ではない。
【００１０】
一方、生体適合性材料（高分子量ポリエチレン等）から作製される、そのようなフィルタのいくつかは、多くのＨＰＬＣ用途において、移動相として多くの場合使用される、限定数の溶媒のみと併用され得る、プラスチック材料から作製されていた。例えば、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）およびポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から作製される、「生体適合性」フィルタは、Ａｌｌｔｅｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ，  Ｉｎｃ．から市販されている。しかしながら、ポリテトラフルオロエチレンは、あまり強固ではなく、すぐに摩耗する。そのようなフィルタが摩耗すると、フィルタの部品が破損し、それによって、ＬＣシステムの他の構成要素の損傷および研究されるべきサンプルの汚染のリスクにつながる。故に、そのような従来のフィルタは、多くのＨＰＬＣ用途において使用されることができない。その結果、生体適合性であって、漏出または別様に故障せずに、比較的に高圧用途において、種々の移動相と併用され得る、フィルタの必要性がある。
【００１１】
焼結された生体適合性粉末から作製される、改良された生体適合性フィルタが、米国特許第５，６５１，９３１号（あらゆる目的のために、参照することによって、本明細書に全体として組み込まれる）に説明される。説明されるフィルタを産生する方法では、所望の平均粒径を伴う生体適合性粉末が、ダイおよびプレス装置内に設置され、次いで、生体適合性粉末の「ケーキ」を形成するようにプレスされる。ケーキは、次いで、事前に選択された温度まで加熱され、所定の量の時間の間、維持される。適切な量の時間の間、適切な温度において、生体適合性粉末ケーキを加熱することによって、生体適合性粉末は、粉末の粒子をともに接合し、生体適合性フィルタを形成するように焼結される。結果として生じる生体適合性フィルタは、事前に選択された時間周期が経過後、加熱装置から除去され、次いで、冷却される。好ましい生体適合性材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である。
【００１２】
超高圧液体クロマトグラフィ（ＵＨＰＬＣ）におけるより最近の傾向は、カラム充塞粒径をより小さくし、ひいては、システム圧力を上昇させることである。これは、ＵＨＰＬＣ粒子濾過に対して新しい課題を呈する。ＰＥＥＫフィルタの現在の設計は、濾過要素と保持リングとの間の締まり嵌めに依拠する。より高い圧力下では、小微粒子が、フィルタ要素を迂回し、フリット円板とフリットリングとの間に入り込み得る可能性がある。したがって、粒子「漏れ」の本経路をより確実に排除する、新しい設計の必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／００２４４１１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／０２２３５２０号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２０１２／０２２３５２２号明細書
【特許文献４】米国特許第８，１７３，０７８号明細書
【特許文献５】米国特許第７，３１１，５０２号明細書
【特許文献６】米国特許第７，１４４，５０２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
（要旨）
本開示は、リングとフリットとの間の改良されたシールを形成する、フリットフィルタとリングとの間の界面における設計特徴によって、液体クロマトグラフィ用途におけるフィルタを迂回する粒子の問題に対処する。ある好ましい実施形態では、フリットフィルタは、本明細書に示されるようなアンダーカットを具備する。設計は、フリットの改良された機械的保定（押し出されないように）と、カラム充塞ビーズ等の微粒子材料、ポンプおよび弁摩耗残骸、または未濾過サンプル微粒子の漏れの後続低減とを含む、いくつかの利点を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
以下の図面は、本明細書の一部を形成し、本発明のある側面をさらに実証するために含まれる。本発明は、本明細書に提示される発明を実施するための形態と組み合わせて、これらの図面のうちの１つまたはそれを上回るものを参照することによって、より深く理解され得る。
【図１】図１は、典型的ＬＣシステムのブロック図である。
【図２】図２は、先行技術のリング状フリットである。
【図３】図３は、本開示の実施形態の断面図である。
【図４】図４は、本開示の実施形態の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、先行技術のフィルタ筐体である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、フィルタ筐体内に配置される、本開示の実施形態である。
【図６】図６は、接合管コネクタ内の本開示の実施形態の実施例である。
【図７】図７は、本開示の実施形態の断面図である。
【図８Ａ】図８Ａ−Ｅは、本開示の実施形態の断面図である。
【図８Ｂ】図８Ａ−Ｅは、本開示の実施形態の断面図である。
【図８Ｃ】図８Ａ−Ｅは、本開示の実施形態の断面図である。
【図８Ｄ】図８Ａ−Ｅは、本開示の実施形態の断面図である。
【図８Ｅ】図８Ａ−Ｅは、本開示の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１では、本明細書に論じられるようなフィルタが利用され得る、環境の実施例を図示する、ブロック図が、提供され、ＬＣシステムの基本的かつ不可欠な要素が、示される。リザーバ１は、溶媒または移動相２を含有する。管類３は、リザーバ１内の移動相２をポンプ４に接続する。ポンプ４は、管類を介して、サンプル注入弁５に接続され、順に、管類を介して、カラム６の第１の端部に接続される。カラム６の第２の端部は、次いで、管類を介して、検出器７に接続される。検出器７を通過後、移動相２および注入弁５を介して注入されるサンプルは、管類を介して、第２のリザーバ８の中に輸送され、これは、化学廃棄物９を含有する。検出器７からのデータは、記録デバイス１０に中継されることができ、これは、検出器７によって得られた情報の紙の印刷物を生成することができる。前述のように、サンプル注入弁５は、研究されるべき材料のサンプルをＬＣシステムの中に注入するために使用される。動作時、移動相２は、ＬＣシステムの種々の要素をともに接続するために使用される、管類３を通して流れる。本明細書では、主に、液体クロマトグラフィシステムに関して説明されるが、開示されるフィルタはまた、イオンクロマトグラフィ（ＩＣ）、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）、質量分析（ＭＳ）、キャピラリー電気泳動、および当業者に公知の他の用途等、他の分析器具類システムにも適用可能である。
【００１７】
サンプルが、ＬＣシステム内のサンプル注入弁５を介して注入されると、サンプルは、移動相によって、管類を通してカラム６の中に搬送される。当技術分野において周知のように、カラム６は、サンプルの成分要素を分離するように作用する、充塞材料を含有する。カラム６から退出後、サンプル（カラム６を介して分離されるにつれて）は、次いで、種々のイオンの有無を検出する、検出器７に搬送され、そこに進入する。検出器７によって得られた情報は、次いで、周知の手段（それを行うようにプログラムされるパーソナルコンピュータ等）によって記憶され、ＬＣシステムのオペレータによって、ＬＣシステムの中に注入されるサンプルの成分要素を判定するために使用されることができる。
【００１８】
本開示は、液体クロマトグラフィフィルタ、およびある実施形態では、生体適合性ＰＥＥＫフリットフィルタの改良を提供する。従来のフリットフィルタ（または、「フリット」）は、図２に示されるように、多くの場合、締まり嵌めを用いてリング内に嵌合する、フリットフィルタ１２を保持するための中心開口を提供する、リング構造１１を含む。図面においては完全には見えないが、先行技術のフリットは、円筒形開口と緊密に嵌合するために、基本的に円筒形形状である。前述のように、本タイプの締まり嵌めは、特に、超高圧用途において、フリットとリングとの間の漏出の潜在性を有する。
【００１９】
本開示の実施形態は、断面として、図３に示される。本実施形態では、リング１５は、改良されたフリット１６を収容するように改変されており、その上部および底部の両表面からアンダーカット１７を用いて修正され、フリットの中央点から半径方向突起を生成する。アンダーカットは、特徴をプレス工具に追加することによって、あるいは機械加工または研削等の二次動作によって、形成されるため、フリットの中に成形されることができる。
【００２０】
前述のように、フリットは、米国特許第５，６５１，９３１号（本明細書に全体として組み込まれる）に説明される方法によって産生されることができる。フリットのための好ましい生体適合性材料は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である。種々のグレードのＰＥＥＫが、Ａｅｔｎａ  Ｐｌａｓｔｉｃ  Ｃｏｒｐ．（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，  Ｏｈｉｏ）またはＶｉｃｔｒｅｘ  ＵＳＡ，  Ｉｎｃ．（Ｗｅｓｔ  Ｃｏｎｓｈｏｈｏｃｋｅｎ，  ＰＡ）から市販されている。ＰＥＥＫは、製造の観点から、使用が困難であり得るが、強度の利点を有し、ＬＣ用途において移動相として使用されるほとんどの溶媒に対して化学的に不活性である。ＰＥＥＫは、ペレットおよび粉末形態において市販されている。本発明に従って有用であるために、粉末が、必要とされる。粉末の特定のサイズは、ＬＣフィルタのために作製されるべきフィルタの所望の濾過特性を得て、かつそれを制御する際に重要である。
【００２１】
以下は、フリットを産生する方法の実施例の説明であるが、当技術分野において周知のように、満足のゆく結果を達成するために、例えば、温度、圧力、およびインキュベーション時間等、種々の変更が、本方法のあるパラメータに行われ得る。例えば、本方法は、あるサイズまたは密度のフリットを対象としてもよく、選択されたフリットに対応するように修正される必要があるであろう。当業者の知識内であろう、全てのそのような変更が、本開示によって検討される。
【００２２】
いったん購入されると、ＰＥＥＫペレットは、従来の技法によって研削され、微粉末を形成することができる。粉末は、所望の濾過特性を伴うフィルタを得るために、従来のメッシュ篩によって篩にかけられることができる、または従来の空気選別機によってサイズ分けされ、所望のサイズの粒子を伴う粉末を提供することができる。２μｍフィルタの場合、例えば、平均粒径９０μｍが、好ましい。メッシュ篩（サイズ６０）が、最大粒径４５μｍ未満を伴うＰＥＥＫ粉末を得るために使用されることができる。ＰＥＥＫ粉末は、従来の手段によって選別されることができる。例えば、メッシュ数６０および１７０を伴う、Ｒｏ−Ｔａｐ（登録商標）および篩が、２μｍフリットを作製することに関連して、ＰＥＥＫ粉末を選別するために使用されることができる。典型的には、ＰＥＥＫ粉末は、（所望のフリットのサイズに応じて）約２０〜３０分程度の間、またはＰＥＥＫ粉末の全てが、関連篩の全てを通して通過するまで、篩の全てを通して選別される。Ｒｏ−Ｔａｐ（登録商標）およびメッシュ篩は、Ｗ．Ｓ．Ｔｙｌｅｒ（登録商標）  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｇｒｏｕｐ（Ｍｅｎｔｏｒ，  Ｏｈｉｏ）から市販されている。
【００２３】
いったんＰＥＥＫ粉末が、サイズ分けされると（篩または空気選別等によって）、粉末は、プレスされる必要がある。適切な量の粉末が、中心ボアを伴うダイの中に導入される。ダイが装填位置にあるとき、対面区分は、ボアの底部部分の中に延在する。電動式プレスが、部分的に、ボアの中に挿入される。下側プレスは、対面区分の上部とダイの上部との間の距離が「充填高さ」に等しくなるように位置付けられる。
【００２４】
所望の形状およびサイズのフィルタを得るために、適切な量のＰＥＥＫ粉末が、ボアの中に設置される必要がある。適切な量のＰＥＥＫ粉末は、以下の式に従って、適切な充填高さ（ｈｆ）を計算することによって判定されることができる。
【００２５】
ｈｆ＝［（厚さｆ／（焼結から１＋％デルタ））×（Δｐ／Ｆｐ）］（式中、厚さｆ＝フリットの所望の最終厚）、
Δｐ＝プレスされた理論的密度％、および
Ｆｐ＝充塞割合。
【００２６】
適切な量のＰＥＥＫ粉末を得るための代替方法は、ボアの中に入るＰＥＥＫ粉末を計量することである。実験的に、ＰＥＥＫのプレスされた理論的密度％（Δｐ）は、０．８５である。加えて、充塞割合（Ｆｐ）は、材料の見掛け密度と理論的密度の比率（すなわち、Ｆｐ＝Δａ／Δｔｈ）を表す。ＰＥＥＫの見掛け密度（Δａ）は、変動し、粉末が選別された後に判定されるべきである。
【００２７】
いったん所望の充填高さ（ｈｆ）が、前述の手順に従って判定されると、オペレータは、対面区分からダイの上部間での距離が、所定の充填高さに等しくなるように、下側プレスを位置付けることができる。代替として、ダイは、充填高さに対応するように機械加工されることができる。いったん下側プレスが、所望の充填高さを提供するように位置付けられると、オペレータは、単に、ボアを所望の充填高さ（ｈｆ）まで充填するために十分なＰＥＥＫ粉末をボアの中に注ぎ込むことができる。必要に応じて、オペレータは、掻爬することによって、任意の過剰ＰＥＥＫ粉末をダイから除去することができる、または所望の充填高さ（ｈｆ）が達成されるまで、付加的ＰＥＥＫ粉末を添加し、再びチェックすることができる。
【００２８】
いったん正しい所定の量のＰＥＥＫ粉末が、ボア内に設置されると、上側プレスが、降下される。上側プレスの対面区分は、ボアの中に延在する。閉鎖されると、上側対面区分は、従来のプレス装置によって、下向きにプレスされる。これは、ＰＥＥＫ粉末に圧縮力を付与する。好ましい圧縮力は、いくつかのフリットの場合、フリット毎に、約２００ＭＰａであるが、所望の製品に応じて、変動することができる。本力は、各フリットの表面積にわたって均一であるべきである。本プレス動作は、数ミリ秒〜数分の任意の時間、継続することができる。
【００２９】
ＰＥＥＫ粉末が、プレスされた後、上側プレスが、最初に、上昇される。下側プレスは、次いで、ボアの中に、かつそれを通してさらに押動される。したがって、下側プレスは、プレスされたＰＥＥＫ粉末をダイから押し出す。プレス動作は、本質的に、現時点で圧縮されているＰＥＥＫ粉末の「ケーキ」を形成する。
【００３０】
いったん下側プレスが、「ケーキ」を吐出すると、それらは、清浄なトレイ上に設置されることができる。ＰＥＥＫ粉末「ケーキ」は、次いで、炉等の加熱デバイスの中に設置される。炉は、Ｂｌｕｅ  Ｍ  ｏｒ  Ｇｒｉｅｓｅから市販されているもの等の従来のバッチ炉であることができる。オペレータは、次いで、炉を調節し、ＰＥＥＫ粉末を加熱する。ＰＥＥＫ粉末のための好ましい加熱パラメータとして、約７５℃／分（±０．５℃／分）の率が挙げられる。ＰＥＥＫ粉末は、約３４０℃（±０．２℃）（例えば、「実質的に、３４０℃」）または使用される特定のグレードのＰＥＥＫの軟化温度まで加熱され、約２０〜３０分またはそれを上回って、その温度に保持されるべきである。ＰＥＥＫ粉末を本温度に維持することは、ＰＥＥＫ粉末を焼結し、所望の形状および濾過特性のフィルタを形成する。ＰＥＥＫ粉末は、焼結された後、炉から除去され、室温で冷却される。
【００３１】
リングは、射出インサート成形、機械加工、圧縮成形、溶液鋳造、粉末焼結等の種々の方法によって形成されることができる。同一（ＰＥＥＫ）または混和性ポリマーが、溶融処理方法によって、ＰＥＥＫフリット上に成形されると、適切なプロセス条件が採用される場合、分子結合が、形成されることができる。リングは、限定ではないが、成形物、温間または冷間プレス、機械的組立、リフロー成形、または接着剤を含む、いくつかの方法において、フリットの周囲に搭載されることができる。好ましい方法は、直接、ＰＥＥＫフリット上へのＰＥＥＫリングのインサート射出成形である。インサート成形は、金型が開放される間、フリットが空洞の内側に取り付けられ、金型が、次いで、閉鎖され、射出成形が、実施される、射出成形の方法である。
【００３２】
図３に示されるアンダーカット設計はまた、二次機械的シール機構を可能にする。フリットが、カラムまたはフィルタ筐体の中に取り付けられると、力が、リングがフリットに対して圧搾され、シールを提供するように、リングの面に印加されることができる。本機構は、シール表面の断面積を低減させ、シール力をリングの内径に向かって集中させる、テーパ、抜き勾配、リッジ、辺縁、または任意の関連設計特徴等のリングに対する付加的特徴によって向上されることができる。テーパ設計を伴うリングは、図４に示される。本機械的力は、混和性ポリマーのインサート成形の間に形成される分子結合をさらに強化するために使用されることができるが、また、異なる材料とも併用されることができる。例えば、フッ素ポリマー等のより軟質の材料が、フリットの周囲に成形されることができる。フッ素ポリマー間に分子結合は存在しないであろうが、漏れの防止が、リング上への機械的力またはアンダーカット特徴によって生成される蛇行性経路によって遂行されることができる。より軟質のフッ素ポリマーリングは、ＰＥＥＫに対して、より低い緊締トルクにおいて流体シールを生成するであろう。
【００３３】
圧縮力をフリットリングに送達する市販の筐体の実施例は、図５Ａに示される。本設計では、筐体の第１の構成要素は、フリットリング２２のための座部と、内部ねじ山とを提供する。第２の構成要素２３は、第１の構成要素と噛合する、外部ねじ山を提供する。構成要素は、ともに螺合されるにつれて、フリットは、座部に対してプレスされる。構成要素はまた、管類のための接続ポート２４を含む。図５Ａでは、従来のフリットが、示される。しかしながら、図５Ｂに示されるように、本明細書に説明されるようなアンダーカットを含有するフリットは、標準的筐体構成要素と互換性がある。本明細書に開示されるような本発明のフリットリング３０は、図５Ｂでは、図５Ａに示されるような従来の筐体内に示される。
【００３４】
本開示のさらなる側面では、成形されたリングは、フィルタ筐体、カラム端部継手、または他の流体導管等の機能的筐体を用いて向上されることができる。例えば、図６に示されるように、金属ねじ山付き筐体３５が、機械加工され、アンダーカットを伴うフリット３６が、空洞３７の中心に位置付けられ、ＰＥＥＫ材料が、鋼鉄筐体の中に射出成形され、ＰＥＥＫフリットを金属フィルタ筐体内に封入および保持する。図６における実施例は、好ましい実施形態であるが、本発明は、そのようなフィルタ筐体に限定されず、任意の数の構成が、成形物材料の本方法を用いて、ＰＥＥＫフリットの周囲に作製され（アンダーカットの有無を問わず）、それを定位置に固着することができる。いくつかの一般的ＨＰＬＣ用途として、クロマトグラフィカラムおよびカラム充塞ハードウェア、端部継手、インラインフィルタ、前置カラムフィルタ、ボトルフィルタの底部、散布ハードウェア、静的ミキサ、注入器フィルタ、および当業者に公知の他の使用が挙げられる。
【００３５】
本開示のさらに別の側面では、本明細書に説明される実施形態のいずれかは、図７に示されるように、密度勾配を伴うＰＥＥＫフリットとともに作製されることができる。示される実施例は、密度勾配を伴うアンダーカットフリット４１を保持する、リング４０を含む。異なるサイズの粒子４２が、層化され、次いで、成形され、統合された前置フィルタ機能性を有するフリットをもたらし、フリット円板の粒子保持能力を効果的に増加させる。本技術は、図３に示されるようなアンダーカットの有無を問わないもの、あるいはリングまたは筐体の有無を問わないものを含む、本明細書に説明されるまたは当技術分野において公知のフリット円板のいずれかにおいて使用されることができる。
【００３６】
フィルタの種々の他の幾何学形状もまた、利用されることができ、そのうちのいくつかが、図８Ａ−Ｅに示される。例えば、図８Ａ−８Ｄは、円板の両側における異なるチャネルの実施例である。図８Ｅは、円板からの弧状突起の実施例である。円板の中への突起またはさらにくぼみとして説明されるが、説明されるフィルタは、その形状において成形される、または成形後に形作られることができることを理解されたい。ある実施形態では、２つのフィルタが、単一リングの中にプレスまたは成形され、効果的形状を達成することができる。図８Ｃおよび８Ｄは、２つのフィルタが、特定の形状のフィルタを達成するために、どのように使用され得るかを図示する。本技法は、特に、密度勾配フィルタを産生するとき、または図３におけるように、アンダーカットフィルタをリングの中にプレスするとき、有利であり得る。
【００３７】
本明細書に開示および請求されるデバイスならびに方法は全て、本開示に照らして、過度の実験を伴わずに、作製および実行されることができる。本発明のデバイスおよび方法は、好ましい実施形態の観点から説明されたが、変形例が、本発明の概念、精神、および範囲から逸脱することなく、本明細書に説明されるデバイスおよび／または方法および方法のステップまたはステップのシーケンスに適用されてもよいことは、当業者に明白となるであろう。当業者に明白な全てのそのような類似代用および修正は、添付の請求項によって定義されるような本発明の精神、範囲、および概念内にあると見なされる。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図８Ｅ】
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【国際調査報告】
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