JP2004504601A - プラスチックカラム用の接続システム - Google Patents

Abstract

本発明は、一体型吸収剤を備えるプラスチッククラッド、および少なくともカラムの端部に装着した少なくとも１つのキャップからなるカートリッジと、キャップまたはスペーサリングによって定位置に保持される少なくとも１つの分割支持ねじ、および溶離液の供給部および排出部に接続するために支持ねじにねじ込むことのできる少なくとも１つの端末ピースを有する接続システムとを本質的に含むプラスチックカートリッジシステムに関する。

Description

【０００１】
本発明は、プラスチッククラッディングされた一体型クロマトグラフィカラム（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ ｃｏｌｕｍｎｓ）の特性に特に適合するカートリッジシステムに関する。
クロマトグラフィ用、特にＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィ）用のカラムは通常、金属またはプラスチックのクラッディングを有し、クラッディング中には吸収剤が導入されている。従来の粒子状吸収剤に加えて、例えば国際公開第９４／１９６８７号、国際公開第９５／０３２５６号に開示されているような、一体型吸収剤も重要性を増している。
【０００２】
粒子状吸収剤を備えるカラムを製造するためには、通常は金属またはプラスチック製のカラムチューブの一端をフィルタシステムで密封し、加圧下で吸収剤を充填する。この工程では、分離効率を低下させる可能性のあるデッドスペースが形成されないように、チューブ全体を吸収剤粒子で確実に充填する。充填後に、一体型または取付式のフィルタシステムでカラムの両端を密封して、使用中に吸収剤が漏出しないようにする。溶離剤の供給および排出への接続は、ねじ式接続を介して行い、これは、カラムに直接ねじ止めされるか（プラスチックまたは金属カラムの場合）、またはカラムに挿入された再使用可能なカートリッジシステムを介してねじ止めされる（金属カラムの場合）。
【０００３】
粒子状吸収剤が、あらかじめ製作した金属カラム内に導入することのできるのとは対照的に、一体型吸収剤のクラッディングおよび接続においては、いくつかの特異性を考慮に入れる必要がある。それは、一体型吸収剤は製造後に離型してから再びクラッディングを施して使用することである。一体型吸収剤は、剛性のある形状を有し、クラッディング中に生じるデッドスペースを補償することができないために、モノリスのクラッディングは、デッドスペースが生じないようにすると共に、圧力が安定するように実施する必要がある。プラスチッククラッディングは、適当な圧力安定性を有し、かつデッドスペースなしで一体型吸収剤に適用することができるために、特に好適であることが知られている。吸収剤は一般に、その両端でクラッディングと面一となっている。
【０００４】
従来、一体型カラムはねじ式接続によって溶離剤の供給部または取出部に接続されており、このねじ式接続は、プラスチッククラッディングに切ったねじに直接ねじ込まれていた。このネジ式接続を取り外すと、一体型吸収剤は、直接接触が可能となり、容易に損傷する可能性がある。一体型プラスチックククラッディング吸収剤用の、カートリッジ形態の接続システムは、これまで知られていない。吸収剤およびクラッディングの材料特性が原因で、粒子状吸収剤用の公知の金属カートリッジシステムは応用することができない。特にカラム終端要素、例えばフィルタ要素などに対して異なる要件がある。
【０００５】
したがって本発明の目的は、カートリッジシステムとして使用可能な、プラスチッククラッディング一体型吸収剤用の接続システムを開発することである。
クラッディング端部に直接装着されるキャップを備えるカラムと、プレカラムを一体化するためのスペーサリングと、分割支持ねじと、溶離剤の供給部および排出部に接続するために前記支持ねじにねじ込み可能な端末ピースとからなるカートリッジシステムが、プラスチッククラッディング一体型吸収剤を含むカラム用の接続システムとしての、すべての要件を満たすことがわかっている。
【０００６】
したがって本発明は、
少なくとも一端にキャップを装着した一体型吸収剤を備えるプラスチッククラッドカラムからなるカートリッジシステムと、
少なくとも１つの分割支持ねじと、溶離剤の供給および排出との接続のために、前記支持ねじ上にねじ込まれる少なくとも１つの端末ピースとからなるプラスチック接続システムとを少なくとも含む、カートリッジシステムに関する。
好ましい実施態様においては、支持ねじを、カートリッジに対して少なくとも２つの異なる指定位置に配置することを可能にするデバイスを設ける。このデバイスは、例えば少なくとも１つのスペーサリング、またはこの目的でキャップ内に設けた形状（例えばリセスまたはビード）である。
【０００７】
特に好ましい実施態様においては、デバイスは少なくとも１つのスペーサリングである。
好ましい実施態様においては、カートリッジキャップが、カラム上にねじ込むための雌ねじを有する。
本発明はまた、少なくとも２つの物質のクロマトグラフィ分離を目的とする、本発明によるカートリッジシステムの使用に関する。
【０００８】
本発明によるカートリッジシステムは、少なくともキャップ付のカラムと接続システムとからなる、カートリッジで構成される。カートリッジシステムは、吸収剤またはプラスチックの特性とは無関係に、一体型吸収剤を備えるプラスチッククラッディングカラムに好適である。このカラムは、好ましくは、例えばポリアリル類、ポリエーテルケトン類、ポリエステル類、芳香族ポリアミド類、ポリイミド類、ポリベンゾイミダゾール類、好ましくは弗化ポリマー類、ポリフェニレンスルフィド類、ポリエーテルスルフォン類または液晶ポリマー類（ＬＣＰ）、およびこれらの材料の２種または３種以上の混合物などの熱可塑性プラスチックでクラッディングされた無機質一体型吸収剤を備えるものである。
【０００９】
プラスチックが適当な圧力安定性がないか、または処理が困難な場合には、繊維材料、無機材料、または例えばチョーク、タルク、マイカ、もしくは二酸化ケイ素などの無機酸化物などの顔料で処理してもよい。本発明によるカートリッジシステムは、繊維強化プラスチックを含む、特にガラスまたは炭素繊維強化ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）を含むカラムに特に好適である。キャップ、支持ねじ、端末ピースなどのカートリッジの他の構成要素も、同様にプラスチックで構成するのが好ましく、一般にクラッディングに使用するのと同一材料を使用することができる。また、より安定した機械的性質を有するという理由で、繊維強化プラスチックをこれらの部品に利用することも可能である。しかし、非繊維強化プラスチックも通常は、キャップ、スペーサリング、支持ねじ、端末ピースなどの部品用としては十分に安定性がある。
【００１０】
一体型吸収剤の保護および、溶離剤の吸収剤上への均質な分布を図るために、本発明によれば、カラムには第１にキャップを設ける。このキャップは、固定式または脱着式にカラムに接続する。すなわち、例えばねじ込み式、接着剤接着、クランプまたは溶接によって取り付けることができる。２つの半体シェルを挿入可能な溝を介しての、金属カラム用の公知の取付方式（例えば欧州特許第０２６８１８５号に開示）は、プラスチックカラムの場合には使用できないことがわかっている。プラスチック材料は、溝を切り込み加工することによって大幅に不安定化し、このためにその圧力安定性の要件が失われる。キャップは、クラッディング上に直接設けたねじに、ねじ込んで取り付けるのが好ましい。これによって、従来のねじ込み式の接続システムを設けたカラムをも、本発明によるカートリッジシステムに一体化することも可能となる。
【００１１】
本発明によるカートリッジシステム用のカラムにおいては、一体型吸収剤の端面は、好ましくはクラッディングと面一とする。この場合に、キャップは吸収剤を保護する役割をする。キャップは、さらに溶離剤をカラムに導くための通路を含む。この通路は通常、有孔プレート、溶離剤が吸収剤上に均一に分布することを保証するフリットまたはフィルタ、およびデッドスペースの発生および側部にある溶離剤の漏出を防止するシーリング要素などの、流通システムからなる。
【００１２】
吸収剤の端部がクラッディングと面一ではないが、その代わりに流通要素がカラムの両端にすでに一体化されている場合には、キャップに第２の流通システムを組み込む必要はない。この場合には、液体通路で十分である。さらに、それに対応して成形したシーリングによって、確実にデッドスペースを補償することが必要である。
キャップは、組込み通路などを備えるワークピースで構成するか、または複数の部品で構成することも可能である。例えば、キャップに、流通ユニットを挿入した通路を設けてもよい。
【００１３】
本発明によれば、分割支持ねじはキャップに取り付ける。支持ねじの位置は、キャップ、およびこの目的で設けるデバイスの形状と寸法によって決まる。次いで溶離剤の供給および排出と接続する端末ピースを、分割支持ねじのねじ山にねじ込む。端末ピースは、１つまたは複数の部品で構成することができる。端末ピースの構造は、他の接続システムから当業者には公知である。一般に端末ピースには、溶離剤の供給および排出のための接続用として、毛細管または管路（ｌｉｎｅ）をねじ込むための雌ねじを設ける。
【００１４】
プレカラムを一体化できるようにするために、端末ピースの位置は、一方でプレカラムをキャップと端末ピースの間に挿入し、他方で端末ピースをキャップに直接、正確に嵌合して結合できるように、可変にする必要がある。キャップの位置は変えることはできないために、これは、本発明によれば支持ねじをスライドさせることによって達成する。
一実施態様においては、キャップは、支持ねじを２つの異なる位置に配置できるように成形する。例えば、キャップに、この目的で１つまたは２つの溝の形態のデバイスを設けてもよい。これに対応する支持ねじには、その内部に例えば、キャップの端部または溝に押し当てて配置することのできる突起リング（ｒａｉｓｅｄ ｒｉｎｇ）を設ける。
【００１５】
好ましい実施態様においては、キャップには溝を設けない。その代わりに、カラムジャケットを取り囲み、その上を、カラム両端のキャップ間で自由に移動可能な、少なくとも１つの緩いスペーサリングを、支持ねじを位置決めするためのデバイスとしてキャップの下に配置する。プレカラムの一体化を意図しない場合には、スペーサリングはキャップに対してまっすぐ上に持ち上げる。支持ねじは、その内面に突起リング、ショルダー、または別の止め手段を有する。これをスペーサリングに押し当てて、端末ピースがキャップに対して正確に嵌合して位置決めされるように、支持ねじを配置する。プレカラムを一体化するには、スペーサリングをキャップから離れるようにスライドさせて、支持ねじを直接キャップに押し当てて配置する。これによって、プレカラムの装着のためのスペースが生成される。本発明によれば、プレカラムを接続するキャップに対して押し付けて配置するスペーサリング、２つのスペースリング、すなわち片方に１つづつ、または代替案として様々な長さのプレカラムを組み込むための、さまざまな厚さの複数のスペーサリングを準備してもよい。
【００１６】
さらに別の実施態様においては、スペーサリングは、２つの方法でキャップに結合できるように成形する。プレカラムが必要でない場合には、スペーサリングは、支持ねじを取り付けたときに、キャップと端末ピースとの間に空隙が生じないように、キャップと結合する。プレカラムを実装するためには、スペーサリングの位置を、空隙ができるように変更する。例えば、本実施態様においては、スペーサリングは、プレカラムの長さ方向に少なくとも２つの切り欠き、すなわち例えば歯付端を、キャップに対向する側に備えるように設計する。またキャップを対応して成形することによって、スペーサリングを、その外縁を切り欠きにスナップ止めするか、または回転によって切り欠きにスナップ止めして、キャップ近くに動かすことのできるようにする。
【００１７】
図１は、接続システムにカートリッジを備える、本発明によるカートリッジシステムを示す。上端部において、システムの全部品は、カラムまたはカートリッジに取り付けられており、下端部においては、わかりやすくするために、これらの部品を、カラムに対して分解して配置して示してある。キャップ（３）は２つの部品、すなわち吸収剤（１）およびクラッディング（２）からなるカラムにねじ込まれる、通路付ねじ部（３ａ）と、ねじ部に押し付けて配置される流通要素（３ｂ）とからなる。スペーサリング（４）は、例えばスナップ式機構などのロック機構を介してキャップ（３）に接続されている。必要のない場合には、スペーサリングは、ロックを開放してカラム中央にスライドさせることができる。プレカラムを用いない使用に対しては、図１に示すように、分割支持ねじ（５ａ、５ｂ）はスペーサリング（４）に押し付けて配置する。これは、支持ねじの下部に設けたショルダーを介して行う。溶離剤の供給部および排出部に接続するには、端末ピース（６）を、支持ねじ（５ａ、５ｂ）にねじ込む。端末ピース（６）は、コネクタ（６ａ）およびユニオンナット（６ｂ）の、２部品からなる。
【００１８】
すなわち本発明によるカートリッジシステムは、プラスチックカラムを一体型吸収剤に接続するための簡便なシステムを提供する。キャップは、フィルタユニットをカラムに直接的に一体化する必要をなくする意味がある。キャップによって、一体型吸収剤を損傷から保護すると共に、吸収剤上に溶離剤を均一に供給することが可能となる。キャップの取り付けは、プラスチッククラッディングと適合させてある。
【００１９】
端末ピースとキャップの接続は、分割支持ねじによって行う。ねじ切りして、その後に分割した金属ねじは、最初に一式であったねじ部分をいっしょに使用してはじめて確実に機能するという問題がある。これは量産には不適当である。プラスチック製の分割ねじの場合には、本発明にしたがい、好ましくは射出成型によって２つの設定部品としてこれらを製造することによって、この問題がなくなる。これによって、ねじ半体の互換性が確保できる。
【００２０】
キャップはカラムにねじ込むのが好ましいため、プレカラムを一体化するために、少なくとも２つの可能な位置に支持ねじを位置決めするための手段を設ける必要がある。本発明によれば、この目的で設けるデバイス、好ましくはスペーサリングによって、これが容易に行える。
本発明によるシステムは、例えばキャップと、必要であればスペーサリングとを備えるカラムを、交換可能なカートリッジとして用いることにより、カートリッジシステムとして利用することができる。
一般に、クロマトグラフ分析用のカラムには、本発明によるキャップと接続部とが両端に設けられる。
【００２１】
当業者であれば、さらに詳細を知ることなく、前述の内容を最も広い範囲で利用することが可能であろう。したがって好ましい実施態様および実施例は、説明のための開示であり、いかなる理由によっても制限となるものではないことを理解すべきである。
上記および下記のすべての出願、特許および刊行物の全開示内容、特に２０００年７月１３日付け申請の対応する独国特許出願公開第１００３４０７６号明細書を参照として本願に組み入れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】カートリッジおよび接続システムを有する、本発明によるカートリッジシステムを示す図である。

Claims (5)

1. 少なくとも一端にキャップを装着した一体型吸収剤を備えるプラスチッククラッドカラムからなるカートリッジと、
   少なくとも１つの分割支持ねじと、溶離剤の供給および排出との接続のために前記支持ねじにねじ込まれる少なくとも１つの端末ピースとからなる、プラスチック接続システムとを、少なくとも含むカートリッジシステム。
2. 支持ねじを、少なくとも２つの異なる位置で、カートリッジに対して配置することを可能にするデバイスを含むことを特徴とする、請求項１に記載のカートリッジシステム。
3. デバイスが、少なくとも１つのスペーサリングであることを特徴とする、請求項２に記載のカートリッジシステム。
4. カートリッジキャップが、カラム上にねじ込むための雌ねじを有することをさらに特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のカートリッジシステム。
5. 少なくとも２つの物質をクロマトグラフ分離するための、請求項１〜４のいずれかに記載のカートリッジシステムの使用。

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