(57)【要約】  本発明は、フラッシュクロマトグラフィーにとって好適であるプレパッククロマトグラフィーカートリッジ（１０）に関する。クロマトグラフィーカートリッジ（１０）は、キャップ（４０）で封止された一端とねじ山（２３）とを有するバレル（２０）を含み、ねじ山（２３）は、バレル（２０）の円筒外面上に配置され、キャップ（４０）の円筒内面上の嵌合ねじ山（４３）に係合される。バレルには、円筒外面上で、キャップ（４０）によって封止された端からの方向においてねじ山（２３）より下に配置された少なくとも１つの突起（２４）が設けられる。突起（２４）は、バレル（２０）の円筒外面から実質的に径方向外側に延在する。キャップ（４０）には、キャップ（４０）のねじ山（４３）より下に配置された円筒状のフランジ（４４）が設けられる。ロック部材（４６）が、フランジ（４４）上に配置され、フランジ（４４）の円筒内面から実質的に径方向内側に延在する。バレル（２０）の突起（２４）とともに、ロック部材（４６）は機械的接続部を形成し、それは、キャップ（４０）をねじってバレル（２０）から外すことができないようにキャップ（４０）を固定する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クロマトグラフィーカートリッジ（１０）であって、
キャップ（４０）で封止された少なくとも１つの端を有するバレル（２０）を含み、前記バレル（２０）は、前記バレル（２０）の円筒外面上に配置されたねじ山（２３）を含み、前記キャップ（４０）は、前記キャップ（４０）の円筒内面上に嵌合ねじ山（４３）を含み、前記キャップ（４０）は入口端（４５）と開放端（４７）とを有し、
前記バレル（１０）は、前記円筒外面上で、前記キャップ（４０）によって封止された前記端からの方向において前記バレル（２０）の前記ねじ山（２３）より下に配置された少なくとも１つの突起（２４）を含み、前記突起（２４）は、前記バレル（２０）の前記円筒外面から実質的に径方向外側に延在し、
前記キャップ（４０）は、前記キャップ（４０）の前記入口端（４７）からの方向において前記キャップ（４０）の前記ねじ山（４３）より下に配置された円筒状のフランジ（４４）を含み、前記フランジ（４４）は前記突起（２４）を収容し、少なくとも１つのロック部材（４６）が、前記フランジ（４４）の円筒内面上に設けられ、実質的に径方向内側に延在し、
前記カートリッジ（１０）は、前記キャップ（４０）の前記ロック部材（４６）と前記バレル（２０）の前記突起（２４）とによって形成された機械的接続部を含む、クロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項２】
前記ロック部材（４６）は、前記フランジ（４４）の局所的変形部であり、前記局所的変形部は、前記キャップ（４０）が前記バレル（２０）上に取付けられた後で前記フランジに設けられたものである、請求項１に記載のクロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項３】
前記ロック部材（４６）は、前記キャップ（４０）の前記フランジ（４４）における凹みである、請求項１または２に記載のクロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項４】
前記凹み（４６）の少なくとも一部は塑性変形されている、請求項３に記載のクロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項５】
前記凹み（４６）は、少なくとも部分的に塑性変形された前記凹み（４６）をもたらすパンチ動作によって形成されたものである、請求項４に記載のクロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項６】
径方向における前記突起（２４）と前記凹み（４６）との重複が、前記突起（２４）が前記バレル（２０）の前記外面から延在する長さの３分の１を上回る、請求項３〜５のいずれか１項に記載のクロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項７】
前記凹み（４６）は、ねじ方向において前記突起（２４）の後ろに配置され、前記突起（２４）に当接する、請求項６に記載のクロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項８】
前記ロック部材（４６）は、前記キャップ（４０）の前記フランジ（４４）における溶融構造であり、前記溶融構造は、前記フランジ（４４）の一部の局所的溶融によって形成されたものである、請求項２に記載のクロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項９】
前記突起（２４）と前記ロック部材（４６）とによって形成された前記機械的接続部は、第１の予め定められたトルクに耐え、第２の予め定められたトルクで壊れるように構成され、前記第１および第２の予め定められたトルクは、ねじ方向とは反対の方向に与えられる、請求項１〜８のいずれか１項に記載のクロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項１０】
前記第１の予め定められたトルクは、ユーザが自分の手を使って前記キャップ（４０）を手動でねじってゆるめることによって達成可能なトルクに対応しており、前記第２の予め定められたトルクは、前記第１の予め定められたトルクの１．３〜２倍の範囲にある、請求項９に記載のクロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項１１】
複数の対の突起（２４）およびロック部材（４６）が、前記バレル（２０）および前記フランジ（４４）上にそれぞれ設けられる、先行する請求項のいずれか１項に記載のクロマトグラフィーカートリッジ（１０）。
【請求項１２】
クロマトグラフィーカートリッジ（１０）用のバレル（２０）であって、前記バレル（２０）は、キャップ（４０）で封止されるために配置された少なくとも１つの端を有し、前記バレル（２０）の外面上に配置されたねじ山（２３）を含み、前記ねじ山（２３）は、前記バレル（２０）上にねじ込まれるように適合されたキャップ（４０）の円筒内面上の嵌合ねじ山（４３）に係合されるために適合され、
前記バレル（２０）は、円筒外面上で、前記キャップ（４０）によって封止されるために適合された前記端からの方向において前記バレル（２０）の前記ねじ山（２３）より下に配置された少なくとも１つの突起（２４）を含み、前記突起（２４）は、前記バレル（２０）の前記円筒外面から実質的に径方向外側に延在し、前記キャップ（４０）のフランジ（４４）の円筒内面から実質的に径方向内側に延在するロック部材（４６）と機械的接続部を形成するように適合されている、バレル（２０）。
【請求項１３】
請求項１２に記載のバレル（２０）と、キャップ（４０）とを含む、クロマトグラフィーカートリッジ（１０）用のキットであって、前記キャップ（４０）は、前記キャップ（４０）の入口端（４７）からの方向において前記キャップ（４０）の前記ねじ山（４３）より下に配置された円筒状のフランジ（４４）を含み、前記フランジ（４４）は前記突起（２４）を収容するように適合され、少なくとも１つのロック部材（４６）が、前記フランジ（４４）の円筒内面上に設けられ、実質的に径方向内側に延在する、キット。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の閉鎖されたクロマトグラフィーカートリッジを製造する方法であって、前記カートリッジは少なくとも、バレル（２０）と、キャップ（４０）と、クロマトグラフィー培地とを含み、前記キャップ（４０）は、予め定められたねじ方向において前記バレル（２０）上にねじ込まれるように適合され、前記バレルは、前記バレル（２０）の円筒外面上に配置された少なくとも１つの突起（２４）を含み、前記キャップ（４０）には、前記バレル（２０）上の取付け位置にある前記突起（２４）を収容するように適合されたフランジ（４４）が設けられ、
前記方法は、
−  少なくともクロマトグラフィー培地がパックされたバレルを提供するステップと、
−  少なくとも１つのパンチ（３２）を含むパンチ機器に前記バレルを位置付け、前記パンチ（３２）が前記ねじ方向において予め定められた距離だけ前記突起（２４）の後ろに位置付けられるように前記バレル（２０）の前記突起（２４）を整列させるステップと、
−  前記バレル（２０）の上部に前記キャップ（４０）を施すステップと、
−  予め定められた位置まで、および／または予め定められたトルクで、前記キャップおよび／または前記バレルをねじ込むステップと、
−  少なくとも１つの凹み（４６）を生成するために、前記キャップ（４０）の前記フランジ（４４）をパンチするステップとを含む、方法。
【請求項１５】
前記位置付けるステップは、前記バレル（２０）上に設けられた整列手段を、前記パンチ機器の支持構造上に設けられた対応する整列手段と嵌合させるステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記バレル（２０）には複数の突起（２４）が設けられ、前記方法はさらに、第１の突起での第１のパンチするステップの後で、前記バレル（２０）を回転させ、前記パンチ（３２）に対して第２の突起を整列させ、前記パンチするステップを繰り返すステップを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記パンチするステップは、凹み（４６）を各々生成する複数のパンチ（３２）を用いてパンチするステップを含み、前記複数のパンチを用いてパンチするステップは、バランスのとれた動作を有するために同時に起こる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記パンチするステップは、少なくとも部分的に塑性変形された凹み（４６）を生成する、請求項１４〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明はクロマトグラフィーに関し、より特定的には、高い圧力にとって好適であるプレパッククロマトグラフィーカートリッジと、そのようなプレパックカートリッジの生産方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
クロマトグラフィーとは、分離されるべき物質が固定相と移動相との間で異なるやり方で分布されるという事実を利用する化学的分離手法である。固定相、すなわち分離培地は、典型的には吸着培地、イオン交換体材料、ゲル、または表面修飾固体材料であるが、通常、カラムにパックされる。培地床の上部に施された試料における異なる成分が、たとえばそれらのサイズと、液体がカラムを通過する際に固定相に引き寄せられる度合いとに依存して、異なる速度でカラムを通って移動するであろう。液体クロマトグラフィーは、研究および産業において、化学分析のために、および予備分離のために広範に使用されている。
【０００３】
伝統的なクロマトグラフィーでは、液体または溶媒は、重力によってカラムを通過する。したがって、液体がカラムを通過する速度は比較的遅い。クロマトグラフィープロセスの速度を上げるために、液体は、正の圧力の印加によって強制的にカラムを通される。これは、ＨＰＬＣ（high performance liquid chromatography：高性能液体クロマトグラフィー）などでのようにカラムを通して液体を汲み出すことによって、または、フラッシュクロマトグラフィーなどでのように正の気圧を印加することによって、遂行され得る。現代のフラッシュクロマトグラフィーは典型的には、プラスチック製の使い捨てのプレパックカラムまたはカートリッジを使用しており、ほとんどの変形では、液体は、カラムまたはカートリッジを通して汲み出される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フラッシュクロマトグラフィーに使用される使い捨てカートリッジは通常、経済性を念頭において製造され、それは、安価なプラスチックのカートリッジを製造することと、カラムを容易に組立てられるように設計することとを伴う。それは、カラムの本体に所望のパッキングを充填し、通常、フリットプラグをパッキングの各端で用いてパッキングを適所に保持し、次に、カラムの開放端を端部またはキャップによって、たとえばそれらをカラム端にねじ込むかスナップ嵌合することによって閉鎖することによる。端部はまた、たとえばスピン溶接または熱板溶接によってカラムに接着または溶接されてもよい。現代のフラッシュクロマトグラフィーは、カートリッジが漏れないこと、および、この特性が繊細な取扱いを必要とすることなくプロセス全体にわたって維持されることを大いに要求する。妥当なコストでの量産に適し、しかも十分に剛性があって漏れない使い捨てカートリッジを提供するために、相当な努力がなされてきた。
【０００５】
フラッシュクロマトグラフィー用のカートリッジの大多数は、閉鎖されたプレパック製品としてエンドユーザに提供される。しかしながら、用途によっては、試料をカラムに直接装填すること、またはカラムを修正することが望ましい。これらの目的のために、いわゆる開放カートリッジが提供される。典型的には、そのようなカートリッジには、ねじまたはスナップキャップが設けられる。開放カートリッジに対する要望により、製造業者は、２つの別々のタイプのカートリッジを製造し保管することを強いられ、それは、取扱いおよび保管という双方の見地からの経済的観点から、ならびに、カートリッジの生産のために複数の金型が必要とされるということから、望ましくない。
【０００６】
今日のさらに別の要件は、カートリッジが高価な措置を講じることなくリサイクル可能であるべきであるということである。リサイクルは典型的には、この段階では典型的には残留液体を含むパックされた材料を、プラスチックカートリッジから分離することを必要とする。最も一般的である、永続的に閉鎖されたカートリッジは、効率的なリサイクルにあまり適していない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
発明の概要
この発明の目的は、先行技術のカートリッジおよび製造手法の欠点を克服する、フラッシュクロマトグラフィー用の使い捨てカートリッジを提供することである。これは、請求項１に定義されるようなカートリッジ、請求項１２に定義されるようなバレル、請求項１３に定義されるようなキット、および請求項１４に定義されるようなカートリッジを製造する方法によって達成される。
【０００８】
この発明に従ったクロマトグラフィーカートリッジは、キャップで封止された少なくとも１つの端とねじ山とを有するバレルを含み、ねじ山は、バレルの円筒外面上に配置され、バレル上に取付けられているキャップの円筒内面上の嵌合ねじ山に係合される。バレルには、円筒外面上で、キャップによって封止された端からの方向においてねじ山より下に配置された少なくとも１つの突起が設けられる。突起は、バレルの円筒外面から実質的に径方向外側に延在する。キャップには、入口端からの方向においてキャップのねじ山より下に配置された円筒状のフランジが設けられる。フランジは突起を収容するべきである。少なくとも１つのロック部材が、フランジ上に配置され、フランジの円筒内面から実質的に径方向内側に延在する。バレルの突起とともに、ロック部材は機械的接続部を形成し、それは、少なくとも、ユーザが自分の素手を使うことによって達成可能な力／トルクでキャップをねじってバレルから外すことができないことを保証する。
【０００９】
この発明の一局面によれば、ロック部材は、フランジの局所的変形部であり、局所的変形部は、キャップがバレル上に取付けられた後でフランジに設けられたものである。局所的変形部は、たとえば、フランジへのパンチ動作の結果である凹み、または、フランジの局所的溶融の結果である溶融構造の形をとってもよい。
【００１０】
この発明の別の局面によれば、凹みは、パンチ動作の結果、少なくとも部分的に塑性変形されていてもよい。好ましくは、突起がバレルの外面から延在する長さの２分の１を上回る、径方向における突起と凹みとの重複がある。好ましくは、凹みは、ねじ方向において突起の後ろに配置され、突起に当接する。
【００１１】
この発明の一局面によれば、突起とロック部材とによって形成された機械的接続部は、第１の予め定められたトルクに耐え、第２の予め定められたトルクで壊れるように構成され、第１および第２の予め定められたトルクは、ねじ方向とは反対の方向、キャップをねじってバレルから外す方向に与えられる。第１の予め定められたトルクは、ユーザが自分の素手を使ってキャップをねじってゆるめることによって達成可能なトルクに関連するべきであり、第２の予め定められたトルクは、第１の予め定められたトルクの１．３〜２倍の範囲にあるべきである。よって、ツールまたは機械の助けがなければユーザがカートリッジを開放できないことが、余裕を持って保証されるべきである。しかも、レバーを提供する好適なツールまたは機械を用いて、カートリッジの完全な破壊なくカートリッジを開放することが可能であるべきである。
【００１２】
さらに別の局面によれば、複数の対の突起およびロック部材が、バレルおよびフランジ上にそれぞれ設けられる。
【００１３】
この発明に従ったクロマトグラフィーカートリッジ用のバレルであって、バレルは、キャップで封止されるように配置された少なくとも１つの端とねじ山とを有し、ねじ山は、バレルの外面上に配置され、キャップの円筒内面上の対応するねじ山と係合されるように適合される。バレルには、円筒外面上で、キャップによって封止されるために適合された端からの方向においてねじ山より下に配置された少なくとも１つの突起が設けられる。突起は、バレルの円筒外面から実質的に径方向外側に延在し、キャップのフランジの円筒内面から実質的に径方向内側に延在するロック部材と機械的接続部を形成するように適合されている。
【００１４】
この発明に従った、上記に従ったバレルとキャップとを含むプレパッククロマトグラフィーカートリッジを製造する方法は、
−  少なくともクロマトグラフィー培地を有するバレルを提供するステップと、
−  少なくとも１つのパンチを含むパンチ機器にバレルを位置付け、パンチがねじ方向において予め定められた距離だけ突起の後ろに位置付けられるようにバレルの突起を整列させるステップと、
−  バレルの上部にキャップを施すステップと、
−  予め定められた位置まで、および／または予め定められたトルクで、キャップをねじ込むステップと、
−  少なくとも１つの凹みを生成するために、キャップのフランジをパンチするステップとを含み、そのため、凹みは、パンチ動作の後で突起に当接するであろう。
【００１５】
一局面によれば、この発明の方法は、位置付けるステップにおいて、バレル上に設けられた整列手段を、パンチ機器の支持構造上に設けられた対応する整列手段と嵌合させるステップを含む。
【００１６】
この発明の発明の一局面によれば、パンチのパンチ深さ／力は、少なくとも部分的に塑性変形された凹みを与えるように選択される。
【００１７】
別の局面によれば、パンチするステップは、凹みを各々生成する複数のパンチを用いてパンチするステップを含み、複数のパンチを用いてパンチするステップは、バランスのとれた動作を有するために同時に起こる。
【００１８】
この発明により、開放カートリッジおよび閉鎖カートリッジのために同じバレルが使用可能であるカートリッジが提供される。閉鎖カートリッジは、パックされたカートリッジにおける培地などに対して優しく、コスト効率が良い態様で、組立てプロセスにおける最後のステップまたは最後の複数のステップのうちの１つとしてロックされる。
【００１９】
この発明の１つの利点は、カートリッジが、偶然、または誤まって、またはユーザが通常の手段によってカートリッジを開放しようとしても、開放されないように設計可能であるということである。これは、カートリッジの中身がそのままであること、および、クロマトグラフ機器が間違った使用によって破損されないこと、もしくは、無効のまたは疑わしい結果が生じることを保証する。同時に、正しいツールが使用される場合、カートリッジは、たとえば、リサイクルする目的のために内部の培地をプラスチック部品から分離するために、制御されたやり方で開放され得る。
【００２０】
この発明に従った方法は、コスト効率良く、培地または他の内部部品に損傷を与えないやり方で、ロック機能を提供することを可能にする。複数のパンチが同時のアクションで使用される場合、カートリッジをパンチ間に再び整列させる必要はなく、カートリッジが体験する、結果として生じる力はより少ない。それは、慎重にパックされた培地床に影響を与えるリスクがより少ないことを意味する。
【００２１】
下記において、添付図面を参照して、この発明を、その非限定的な実施形態に関して、単なる一例としてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１（ａ）】本発明に従ったクロマトグラフィーカートリッジの一実施形態の概略分解斜視図である。
【図１（ｂ）】本発明に従ったクロマトグラフィーカートリッジの一実施形態の封止されたカートリッジの斜視図である。
【図１（ｃ）】本発明に従ったクロマトグラフィーカートリッジの一実施形態の断面図である。
【図２】この発明に従った方法のフローチャートである。
【図３ａ】この発明に従った方法のステップのうちの１つの概略図である。
【図３ｂ】この発明に従った方法のステップのうちの１つの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
詳細な説明
「上部」、「底部」、「上方」、「下方」などの用語は、図面に示すこの発明の実施形態の形状寸法を参照して使用されているに過ぎず、この発明をいかなる態様によっても限定するよう意図されない。
【００２４】
背景の章で説明されたように、フラッシュクロマトグラフィーカートリッジは典型的には、閉鎖されたプレパック構成で流通されるが、開放カートリッジも提供される。開放とは典型的には、エンドユーザがカートリッジの上部筐体を開放し、準備後、カートリッジを再び閉鎖することができることを意味する。プレパックカートリッジは典型的には、バレルの底部を底部キャップで閉鎖し、内部部品を取付け、上部キャップで閉鎖することによって生産される。ほとんどの部品は典型的には、自動成型プロセスで事前作製される。生産は、非常に単純化されると、２段階プロセスとして説明され得る。第１の段階では、プラスチック部品が作製され、第２の段階では、カートリッジがパックされ封止される。第２の段階は典型的には、さまざまな最終用途、顧客要求などにより適合可能である。
【００２５】
本発明に従ったカートリッジ１０を、図１ａ〜ｃに概略的に示す。図１ａは分解図であり、図１ｂは、カートリッジ１０の入口部分のクローズアップであり、図１ｃは、カートリッジ１０の入口部分の断面図である。カートリッジ１０は、典型的には円筒状のプラスチックチューブであるバレル２０を含む。バレル２０には、一端でバレル２０を閉鎖して出口３１を提供するように配置された出口端部３０が設けられる。キャップ４０は、その入口端４５に入口４１が設けられており、他端であるその開放端４７で、バレル２０の入口端上に配置される。キャップ４０および端部３０も典型的には、プラスチック材料、通常、バレル２０と同じプラスチック材料でできている。それに代えて、出口端部３０は、バレル２０に完全に一体化される。当業者であれば理解するように、フラッシュクロマトグラフィー用のカートリッジは、入口および出口フリット、たとえばシリカなどのクロマトグラフィー培地、ならびにさまざまな支持構造といった、カートリッジ内に含まれる多くの他の機能部品を含む。明確にするために、これらの形状構成は図示されない。同様に、カートリッジには、カートリッジをクロマトグラフィ装置上に、またはクロマトグラフィ装置内に取付けるための支持構造または取付構造が設けられてもよい。明確にするために、そのような外部構造も図示または説明されない。
【００２６】
この発明によれば、キャップ４０と係合するであろうバレル２０の入口端には、その円筒外面上に、ねじ山２３が、バレル２０の入口端に隣接して設けられる。バレル２０およびキャップ４０には、典型的には予め定められた圧力仕様通りにカートリッジを封止するための整合する封止手段（図示せず）が設けられる。ねじ山２３は好ましくは、図１ａに矢印で示された時計回りのねじ方向を与える通常の右ねじ山である。バレル２０の入口端からの方向においてねじ山２３より下に、少なくとも１つの突起２４が設けられる。突起２４は、バレル２０の外面から実質的に径方向外側方向に、好ましくはバレル２０の表面から０．５〜５ｍｍの高さで延在する。バレル２０の突起２４は、キャップ４０の事後作製ロック部材４６と相互作用して機械的接続部を形成するように適合される。機械的接続部は、カートリッジが最終的に組立てられ、次にキャップ４０のロック部材４６が設けられた後に、キャップ４０がねじってゆるめられることを防止するであろう。ロック部材４６はたとえば、フランジ４４における凹み、溶融構造、またはフランジ４４への追加材料であってもよく、それらは、この発明の異なる実施形態を表わす。下記においては、凹みは、例示的な一例として使用される。当業者であれば理解するように、他のタイプのロック部材についても、要件および特徴は該当する。
【００２７】
一実施形態によれば、ロック部材４６は、最終組立て中に局所的溶融によってキャップ４０に設けられた溶融構造である。
【００２８】
以下にさらに説明されるように、突起２４は、バレル２０へのキャップ４０のロック機能を提供するように、キャップ４０におけるロック部材と相互作用するべきである。キャップ４０のロック部材との相互作用が、確実なロックが保証されるようなものである限り、突起２４の設計は比較的自由に変更可能である。一実施形態によれば、ねじ方向とは反対の方向に面する突起の側は、バレル２０の外面に実質的に垂直である。一実施形態によれば、突起は、フック形状の設計を形成するように、ねじ方向とは反対の方向に面する平面を含み、バレル２０の外面に対して９０度未満の角度を形成する。
【００２９】
突起２４の両側は、バレル２０の円筒表面に向かって湾曲または傾斜していてもよい。特に、ねじ方向に面する突起２４の側は、突起の安定性を高めるように傾斜していてもよい。
【００３０】
キャップ４０は、カートリッジ１０の入口部分を形成する入口４１が設けられた閉鎖端と、バレル２０を受けるための開放端とを有する。キャップ４０には、バレル２０のねじ山２３と整合する雌ねじ山４３が設けられる。キャップ４０のねじ山４３より下に、円筒状のフランジ４４が、キャップ４０の入口端から見えるように、キャップ（４０）の開放端に隣接して配置され、それは、キャップ４０の開放端においてキャップ４０を終了させる。フランジ４４の内径は、バレル２０上へのキャップ４０の円滑な取付けを提供するために、フランジ４４が、バレル２０の突起２４に接触することなく、またはわずかに接触するだけで、突起２４を収容できるようになっている。突起２４とフランジ４４の内面４５との間の最大数ミリメートル程度の遊びが、許容可能であってもよい。フランジ（４４）は好ましくは連続面を有するが、切欠きを有していてもよい。収容されるとは、各突起（２４）がフランジ部分によって覆われることであると理解されるべきである。
【００３１】
キャップ４０のフランジ４４には、キャップ４０のフランジ４４の円筒内面から実質的に径方向内側に延在する少なくとも１つの事後作製ロック部材４６が設けられる。この発明の一実施形態によれば、ロック部材４６は凹みである。遊びが存在する場合、凹み４６は、遊びを実質的に上回る距離だけ内面４６から延在する。好ましくは、径方向における突起２４と凹み４６との重複が、突起２４がバレル（２０）の外面から延在する長さの少なくとも３分の１を上回ってもよい。非限定的な例として、２００ｇのサイズのカートリッジについては、凹み４６は約２〜５ｍｍであってもよく、より小さいサイズのカートリッジについては、約１〜３ｍｍであってもよい。それに代えて、突起２４と凹み４６との間の関係を、バレル２０の径方向において重複しているとして説明してもよく、重複は約１〜５ｍｍである。
【００３２】
凹み４６は、ねじ方向において凹み４６が突起２４の後ろにあり、かつ突起２４に隣接するように、突起２４に対して位置付けられるべきである。好ましくは、凹み４６は突起２４に当接する。これはキャップ４０の確実なロックを与え、そのため、それをねじってバレル２０から外すことはできず、ユーザがキャップ４０をねじってバレル２０から外そうとしている場合に遊びは存在しない。突起２４に対する凹み４６の位置はさらに、キャップ４０の完全に閉鎖された位置で凹み４６がキャップをロックするように関連するべきである。ここで、完全にロックされるとは、キャップが予め定められたトルクまでねじ込まれて、漏れない筐体を提供することであると理解されるべきである。
【００３３】
「事後作製される凹み」という用語は、プレパックカートリッジ１０の最終組立てに関連して、キャップ４０がバレル２０上にねじ込まれた後で、ロック部材、たとえば凹み４６が設けられ、それはたとえば成型プロセスによって与えられた構造ではない、ということを示すために使用される。凹み２４は典型的には、および好ましくは、プレパックカートリッジ１０を完成させる際の最後のステップまたは最後の複数のステップのうちの１つにおいて、パンチを用いて予め定められた衝撃およびパンチ深さでフランジ４４の外面をパンチすることによって、フランジに設けられたものである。パンチすることは典型的には、フランジ４４の局所的塑性変形、すなわち非可逆性変形をもたらす。この発明の一実施形態によれば、凹み４６は、塑性変形されている少なくとも一部を含む。
【００３４】
キャップ４０のロックの１つの目的は、カートリッジがそのままの状態でエンドユーザに提供されることを保証することである。これは、ユーザがうっかりまたは故意にカートリッジを開放することを妨げることを含む。したがって、ロックされたカートリッジは、予め定められたトルクに耐えるべきである。予め定められたトルクは、人間がカートリッジの寸法などのパラメータを考慮して自分の手を使ってキャップ−バレルに加えるであろうトルクに関連するべきである。ユーザによって与えられる典型的なトルクは、ユーザの力だけでなく、キャップの形状、特にサイズにも依存して、３〜１０Ｎｍに及び得る。この発明の一実施形態によれば、凹み４６および突起２４は、予め定められたトルクに耐えるように相互作用する。
【００３５】
上述のように、凹み４６と突起２４との組合せによって提供されたロックは、カートリッジ１０の内部へのアクセスを防止することを目的とする。しかしながら、状況によっては、アクセスを有することが好まれる。使用後、カートリッジは通常、廃棄されるべきである。しかしながら、現代のリサイクル要件は典型的には、カートリッジなどのプラスチック廃棄物が、内部からの注入された化学物質から分離されることを必要とする。この発明の一実施形態によれば、凹み４６および突起２４は、第１の予め定められたトルクに耐えるように相互作用するが、第２の予め定められたトルクで壊れるように構成される。第１の予め定められたトルクは、典型的には人間の手によって達成可能なトルクに関連するべきであり、ユーザが自分の素手でカートリッジを開放することを防止する。第２のトルクは、第１のトルクよりも著しく高いものの、レバーを提供するツールの助けを借りてまたは機械によってキャップが開放されることに関連するトルクよりも下であるべきである。典型的には、および好ましくは、突起２４は凹み４６よりも高い安定性を有しており、第２の予め定められたトルクを上回る場合に凹み４６が壊れるようにし、またはフランジ４４が外側に曲がるようにする。通常の取扱いのすべてに耐えるものの、正しい開放機器が使用される場合に比較的容易に壊れるロック機構を有する、この発明によって提供される可能性は、カートリッジの効率的なリサイクルを保証する。第２のトルクを印加することは好ましくは、凹み４６を永続的に変形させ、それにより、開放されたカートリッジの無断の再使用を防止するべきである。
【００３６】
この発明の一実施形態によれば、バレル２０および／またはキャップ４０には、突起２４に対して凹み４６を形成するパンチの正しい位置付けを容易にするためのそれぞれの整列手段２８、４８が設けられる。整列手段２８、４８は、たとえば視覚的マーク、隆起、またはノブであってもよい。それに代えて、バレルには、カートリッジをクロマトグラフに取付けるという第２の目的を有する支持構造が設けられ、その支持構造は加えて、パンチプロセスにおいてバレル２０を位置付けて整列させるために使用される。したがって、キャップ４０のみが、たとえば視覚的マークまたはノブといった整列手段４８を必要とする。
【００３７】
この発明の一実施形態によれば、カートリッジ２０には、互いに近接して対となって配置された複数の突起２４および凹み４６が設けられる。好ましくは、突起と凹みとの対の数は２〜６であり、さらにより好ましくは３または４である。突起と凹みとの対の数は、開放アクションが実行される場合に突起と凹みとの各対にかかる力に影響を与える。トルクならびに予め定められた第１および第２のトルクは、バレル２０に対してキャップ４０にかかる、耐えるかまたは壊れるための総トルクとしてそれぞれ理解されるべきである。当業者であれば、必要とされるトルクに適合するために、突起２４と凹み４６との各対の設計を、対の選択された数に対して適合させること、または逆も同様であることを理解するであろう。設計パラメータは、径方向における突起２４と凹み４６との重複、突起／凹みの面積、突起２４および凹み４６の材料特性を含むものの、これらに限定されない。
【００３８】
トルクは、トルクレンチで測定されてもよい。それに代えて、トルクτは、回転軸からのユークリッド距離ｒに対して垂直に作用する力Ｆを測定することによって確立される。トルクは、以下のように計算される：
【００３９】
【数１】
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【００４０】
第１および第２の予め定められたトルクを確立する作業では、バレル２０が固定され、動力計が設けられれたレバーがキャップ４０に取付けられた。表１は、異なるサイズのカートリッジからキャップ４０をねじって外すために必要とされるトルクを列挙する。これらの値は、それぞれのサイズについての適切な第２の予め定められたトルクを表わす。人間が自分の素手を使う際に典型的である３〜１０ｎｍのトルク範囲と比較すると、小さいサイズ（５／１０ｇ）については、適用可能であるのはこの範囲の下方部分（約３ｎｍ）である。なぜなら、そのようなカートリッジ用のキャップは小さいためである。好ましくは、第２の予め定められたトルクは、第１の予め定められたトルクよりも１．３〜２倍高い。代表する検査員による手動の検査によって、検査員が自分の手でカートリッジを開放できなかったことが確認された。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
キャップ４０とバレル２０とがねじ山を用いて接合されたカートリッジ１０が上述されてきた。ここで、「ねじ山」とは、たとえばバヨネットカップリングといった、ひねるかねじる動きを利用するあらゆるタイプの接合機構を含むように解釈されるべきである。
【００４３】
クロマトグラフィーカートリッジの入口端上にキャップを有し、出口端上に一体型の端部を有することは、フラッシュクロマトグラフィーにおける一般的なバージョンを表わす。たとえば、ともに上述のロック機構を利用するキャップをバレルの両端に有するといった、他の代替例も想定され得る。それに代えて、カートリッジの出口端のみにキャップが設けられ、キャップにはロック機構が設けられる。当業者であれば、ここでの教示を考慮して、本発明に従って機能するために異なる部品をどのように適合させるかを知っているであろう。
【００４４】
突起２４は、たとえば円筒形状の中空構造であり、凹み４６は、それが突起２４の中空内へ延在するように位置付けられる。突起２４はまた、ねじ方向に垂直な方向に延在する２つの隆起として実現されてもよく、それら２つの隆起の間に凹み４６が延在してもよい。
【００４５】
図２のフローチャートおよび図３ａ〜ｃの図面に示す、この発明に従った、パンチ機械３０を用いる閉鎖されたクロマトグラフィーカートリッジの最終組立ての方法は、以下のステップを含む：
２０：クロマトグラフィー培地、内部支持構造、フリットなどがパックされたバレルを提供するステップ；
２２：少なくとも１つのパンチ３２を含むパンチ機器にバレルを位置付け、パンチ３２がねじ方向において予め定められた距離だけ突起２４の後ろに位置付けられるようにバレル２０の突起２４を整列させるステップ。位置付けて整列させるステップは、たとえばバレルの整列手段２８を使用して、単一のアクションで行なわれてもよい。それに代えて、バレル２０はまず支持体３１に配置され、順次整列される；
２４：バレル２０の上部にキャップ４０を施すステップ；
２６：予め定められたトルクでキャップ４０をねじ込むステップ。バレル２０がパンチ３２に対して正しく整列された場合、カートリッジ１０が適切に閉鎖されていることを保証することのみが必要である。なぜなら、パンチは、キャップ４０のフランジ４４上のあらゆる位置に配置され得るためである。それに代えて、位置は、キャップ４０およびバレル２０のそれぞれの整列手段を互いに整列させることによって定められる；
２７：少なくとも１つの凹み４６を生成するために、キャップ４０のフランジ４４をパンチ３２を用いてパンチするステップ。パンチ３２は典型的には、および好ましくは、予め定められたパンチ深さおよび／またはパンチ力に設定され得る空気圧シリンダー３３によって動作される。図３ｃの概略図から分かるように、パンチは、突起２６に当接する凹みを生成するようにキャップ４０のフランジ４４に当たるべきである。パンチ深さは、パンチがバレル２０の外面に触れないように調節されるべきである；
２８：オプションのステップで、カートリッジ１０はパンチ３２に対して回転され、パンチするステップ２７が繰り返される。３つ以上の凹み４６が設けられることになっている場合、パンチするステップ２７と回転させるステップ２８とが繰り返される。
【００４６】
位置付けて整列させるステップ２２における予め定められた距離は、パンチ３２がバレル２０の突起２４に当接するキャップ４０の凹み４６を生じさせるように選択されるべきである。当業者であれば、その要件を考慮して、有限の一連の検査により、好適な予め定められた距離を定めるであろう。同様に、正しいパンチ深さ／力が好ましくは、検査によって定められる。この発明の一実施形態によれば、パンチ深さ／力は、少なくとも部分的に塑性変形された凹み４６を与えるように選択される。
【００４７】
代替的な一実施形態によれば、パンチするステップ２７と回転させるステップ２８とは、単一のマルチパンチステップ２９に置換えられる。パンチ機械には、パンチ動作時に凹み４６を各々生成する複数のパンチ３２およびそれぞれの空気圧シリンダー３３が設けられる。好ましくは、複数の異なるパンチのパンチングは、バランスのとれた動作を有するために同時に起こる。複数のパンチを利用することは、時間を節約し、カートリッジをパンチ間に再び整列させる必要性を減少させるとともに、カートリッジにかかる力を減少させる。これは、パンチ対称性が、慎重にパックされた培地床に影響を与えるリスクがより少ないことを意味するためである。
【００４８】
ロック部材が溶融構造である場合、パンチ機械は、たとえばピンまたはタップ状の抵抗ヒーターまたはレーザーヒーターといった、局所的溶融のための機器と置換えられる。整列に関する要件および手順は同じであろう。
【００４９】
最終組立てとはここでは、カートリッジに培地が充填されて閉鎖される前に多くの製造ステップが起こり得ることを認識することとして理解されるべきである。そのような製造ステップは、バレル、キャップ、および内部構造を生成するステップと、培地を準備するステップとを含むものの、それらに限定されない。製造プロセスがどのように実現されるかに依存して、最終組立ては、ここに説明されたものよりも多い、または少ないステップを含んでいてもよい。当業者であれば、異なる製造プロセスに準拠するためにこの発明に従った方法をどのように適合させるかを知っているであろう。
【００５０】
本発明は、上述の実施形態に限定されない。さまざまな代替例、修正、および均等物が使用されてもよい。したがって、上述の実施形態は、請求項によって定義されるこの発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【図１ａ−ｃ】
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【図２】
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【図３ａ）】
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【図３ｂ）】
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【国際調査報告】
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