JP2004518960A - Chromatography column assembly, chromatography cartridge and chromatography method - Google Patents
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Abstract
【解決手段】収着剤を収納する片面終端カートリッジ14と、カートリッジ14を受けるカラムハウジング12と、カートリッジ14を閉じるための圧縮ヘッド16とを含むクロマトグラフィーカラムアセンブリ。カートリッジ14は開放端と密閉端と、カートリッジハウジング12の開放端から密閉端に向かって延設された導入管50と、導入管50と連通するカートリッジハウジング30と、カートリッジハウジング30の内部空間に配置された収着剤を含む。収着剤の対向する両端にはそれぞれフィルターエレメント52,64を配置できる。圧縮ヘッド16には、カートリッジ14の上端と排出口32の間の流体連絡を実現する流れ分配装置80を含むことができる。
【効果】オペレータが危険物質に触れることなく使用済みのカートリッジ14をユニットとして処分できる。
【選択図】図1A chromatography column assembly including a single-sided cartridge containing a sorbent, a column housing for receiving the cartridge, and a compression head for closing the cartridge. The cartridge 14 is disposed in an open end and a closed end, an introduction pipe 50 extending from the open end to the closed end of the cartridge housing 12, a cartridge housing 30 communicating with the introduction pipe 50, and an internal space of the cartridge housing 30. Containing sorbent. Filter elements 52, 64 can be located at opposite ends of the sorbent, respectively. The compression head 16 may include a flow distribution device 80 that provides fluid communication between the upper end of the cartridge 14 and the outlet 32.
[Effect] The used cartridge 14 can be disposed as a unit without the operator touching the dangerous substance.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
本願は、参照により本明細書に組み入れる2001年2月2日出願の米国仮出願第60/266,338号の利益を請求するものである。
【発明の分野】
本発明はクロマトグラフィー用カラムに関し、さらに詳しくは、使い捨てカートリッジを持ち、それによりオペレータへの危険物質への曝露を制限するプロセスクロマトグラフィー用カラムに関する。
【0002】
【発明の背景】
クロマトグラフィーは、化学物質の混合物の分離および分析のためのよく知られた方法である。混合物を含む溶媒流は、多孔質で不溶性のクロマトグラフィー収着剤(sorbent)内で混合物の各成分を示差的に泳動させる。クロマトグラフィーは化学物質の混合物の各成分を純化(purification)し、分離し、そして比較することを可能にする。
【0003】
クロマトグラフィーシステムの主要部分はクロマトグラフィーカラムである。従来のクロマトグラフィーカラムは通常、クロマトグラフィー収着剤を収納し、一端に導入口、他端に排出口を有するチューブまたはハウジングを含む。収着剤は圧力によりカラム内に充填することができる。サンプルを含む溶媒は収着剤内を流れて排出口から排出される。カラムには、溶媒が収着剤を通って一様に流れるのを促進するための流れ分配装置を含むことができる。クロマトグラフィーカラムの例は、1986年4月15日にRitaccoに特許された米国特許第4582608号、および1988年4月12日にRitaccoらに特許された米国特許第4737292号に開示されている。
【0004】
いくつかの応用においては、危険物質を含むサンプルを純化するためにクロマトグラフィーカラムが使用されている。純化プロセスの後、危険物質は収着剤中に残留する。従来のカラムは収着剤が充填されており、使用後にオペレータが中味を捨てる。そのためオペレータは溶媒と収着剤に曝され、また純化プロセスで使用された後の有害である可能性のある化学物質で汚染された収着剤に曝される。かかる曝露は、勿論望ましくない。大量生産されるクロマトグラフィーカラムの場合に、この問題は特に甚だしい。
【0005】
そのため、使用しやすく、しかも危険物質へのオペレータの曝露を制限するクロマトグラフィーカラムを提供することが望まれる。
【0006】
【発明の概要】
本発明の第一の態様によれば、クロマトグラフィーカラムアセンブリが提供される。クロマトグラフィーカラムアセンブリは、クロマトグラフィー収着剤を含み、導入口を有する片面終端カートリッジ(single−ended cartridge)と、カートリッジを受けるカラムハウジングと、カートリッジを閉じるための圧縮ヘッドからなり、当該圧縮ヘッドは排出口を有する。
【0007】
本発明の別の態様によれば、クロマトグラフィーカートリッジが提供される。クロマトグラフィーカートリッジは開放端と密閉端を有するカートリッジハウジングと、カートリッジハウジングの開放端から密閉端に向かって延設された導入管と、カートリッジハウジングの密閉端に配置されて前記導入管へ連通される流れ分配装置と、カートリッジハウジングの内部空間に配置されたクロマトグラフィー収着剤からなる。
【0008】
前記カートリッジは更に、クロマトグラフィー収着剤の対向する両端に配置された第一および第二のフィルターエレメントを有することができる。カートリッジは円筒形であってよく、導入管はカートリッジハウジングの中央に配置できる。
前記クロマトグラフィーカラムは更に、カラムハウジングとカートリッジの間に1つまたは複数の膨張可能なシールを有することができる。カラムハウジングとカートリッジの間に液体を配置しても良い。
【0009】
前記圧縮ヘッドには、カートリッジハウジングの開放端と排出口の間の流体連絡を実現する流れ分配装置を含むことができる。圧縮ヘッドはまた更に、カートリッジハウジングに対して圧縮ヘッドを封止するシールと、導入管に対して圧縮ヘッドを封止する他のシールを含むことができる。
本発明の別の態様によれば、クロマトグラフィー法が提供される。このクロマトグラフィー法は、クロマトグラフィー収着剤を収納する、開放端と密閉端を有するカートリッジハウジングを設ける工程と、導入管を通ってカートリッジハウジングの密閉端に向かって溶媒を流動させる工程と、導入管からの溶媒の流れをカートリッジハウジングの密閉端の上で(over)分配する工程と、カートリッジハウジングの密閉端から開放端にクロマトグラフィー収着剤を通って溶媒を流動させる工程からなる。溶媒の流れは、カートリッジハウジングの開放端から排出口に向かわせることができる。
【0010】
本発明の理解を容易にするために、添付図面を参照する。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明のある実施態様によるクロマトグラフィーカラムアセンブリ10を図1に示す。クロマトグラフィーカラムアセンブリ10はカラムハウジング12、カラムハウジング12内に配置されたカートリッジ14および圧縮ヘッド16を含む。構造を理解しやすいように、圧縮ヘッド16はカートリッジ14の上方に引き上げた状態で図示してある。しかし使用時には以下で説明するように、圧縮ヘッド16はカートリッジ14の上端に封止される。図1に示す構造は大型のクロマトグラフィーカラムに特に適しているが、しかし寸法には制限が無い。
【0012】
クロマトグラフィーカラムは円筒形をしていることが好ましい。カラムハウジング12は、比較的厚くて剛性のあるベース20と円筒形の側壁22を含む。カラムハウジング12は例えばステンレス鋼製である。カラムハウジング12は開放した上端24を有する。
カートリッジ14は、円筒形の側壁32、ハウジング30の一端を閉じる底部の壁34および開放した上端36を有するカートリッジハウジング30を含む。カートリッジハウジング30は例えばステンレス鋼または超高分子量のポリエチレンで作製することができ、ハウジング12の側壁22とカートリッジハウジング30の側壁32の間に空間40を形成するような寸法とする。カラムハウジング12とカートリッジハウジング30の各々は一方の端だけで開放し、樽またはドラムの形状を有する。
【0013】
焼結されたフィルターエレメント52あるいはフリット、および流れ分配装置54が、底部壁34に隣接する底部のカートリッジハウジング30に配置される。導入管50がカートリッジハウジング30の開放上端36の直ぐ下から流れ分配装置54まで延びている。導入管50はカートリッジ14の導入口48を提供する。好適には、導入管50はカートリッジハウジング30の中央に位置する。フィルターエレメント52は所望の気孔率を有する焼結多孔質材料である。流れ分配装置54はクロマトグラフィー収着剤内への溶媒の比較的一様な流れを保証する。クロマトグラフィーカラム用のフィルターエレメントと流れ分配装置は、例えば既に述べた米国特許第4582608号および同第4737292号で説明されているように、従来公知である。カートリッジハウジング30の底部壁34と流れ分配装置54の間には、支持プレート56を配置することができる。クロマトグラフィー収着剤はシリカゲルなどであるが、導入管50の周囲のカートリッジハウジング30の内部空間60を充填する。フィルターエレメントおよびホルダー64は、収着剤の上部を、フィルターエレメントおよびホルダー64とカートリッジハウジング30の開放端36の間に十分な空間を残して覆い、圧縮ヘッド16を以下で説明するように取り付けることを可能にしている。フィルターエレメントおよびホルダー64は、導入管50を嵌合し封止するのに適切な寸法の中央の穴とシールを含む。
【0014】
圧縮ヘッド16は、カートリッジハウジング30の上端36を覆い、内部空間60内の収着剤を圧縮するように構成されている。圧縮ヘッド16は外周の周囲にシール72を有する円盤の形をしたカバー70を含む。カバー70はカートリッジハウジング30の上端36の内部に嵌合してそれをシールする寸法とされている。カバー70は更に中央の開口部74を含み、それにより導入管50と、カバー70と導入管50の間のシールを形成するためのシール76を受ける。圧縮ヘッド16は更に、カバー70の下面に取り付けられた流れ分配装置80を含む。流れ分配装置80は、フィルターエレメントおよびホルダー64を通って排出された溶媒の流れを排出口82に導く。圧縮ヘッド16は更に、矢印88で示される圧縮力をカバー70に伝達して、内部空間69内の収着剤を圧縮する構造86を含む。
【0015】
カートリッジ14はカラムハウジング12内に配置され、圧縮ヘッド16はカートリッジ14の上端の中に配置され、カートリッジハウジング30の上端36をシールする。特にカバー70の外周とカートリッジハウジング30の内面との間にはシールが形成される。また、導入管50はまた開口部74を通って延設され、カバー70に封止される。カラムハウジング12の上部と底部近くに配置された膨張可能なシール90は活性化され、水などの適切な液体がカートリッジハウジング30とカラムハウジング12の間の空間に入れられる。液体はほとんど非圧縮性であるから、この特徴によりカートリッジ14を材料疲労無しに操作することができる。
【0016】
使用中は、純化したいサンプルと溶媒が導入口48からカラム内に導入される。サンプルと溶媒は矢印92で示されるように導入管を通ってカートリッジの下端まで流れ下る。サンプルと溶媒は矢印93で示されるように流れ分配装置54によってカートリッジ14の密閉端の上で分配され、次ぎに矢印94で示されるようにクロマトグラフィー収着剤を通って上方に流れる。溶媒はフィルターエレメントおよびホルダー64を通過し、流れ分配装置80によって排出口82に向かって流れるようにされる。純化プロセスが完了し、収着剤は使用済みとなると、圧縮ヘッド16はカートリッジ14から取り外され、カートリッジ14はカラムハウジング12から取り外されて、キャップをして適切に処分される。図1に図示し、以上で説明した構成によれば、クロマトグラフィーカラムが一端から動作することができ、危険物質のオペレータへの曝露を制限する。更に収着剤をカートリッジハウジング30から除去する必要が全くなく、カートリッジ14をユニットとして処分できる。使用済みカートリッジを除去した後、新しいカートリッジ14をカラムハウジング12に装着できる。
【0017】
ある実施態様では、カートリッジハウジング30は内径45cm、長さ38cmであり、従って1立方cm当たり0.6グラムの密度を有するシリカであれば35kgを収納できる。これらの寸法は単なる例に過ぎず、本発明を限定するものではないことが理解されるであろう。他の様々な構成および寸法を、本発明の範囲内で利用することができる。
図示し、また明細書で説明した実施態様の様々な変形や修正が、本発明の趣旨と範囲の中で可能である。従って、上で説明し、また添付の図面に示した全ての内容は、例示を目的としたものであり限定的なものではない。本発明は以下の請求項で定義されるもの、およびその同等物にのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の実施態様によるクロマトグラフィーカラムの部分分解断面図である。[0001]
This application claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 266,338, filed February 2, 2001, which is incorporated herein by reference.
FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to chromatography columns, and more particularly to process chromatography columns having disposable cartridges, thereby limiting exposure of operators to hazardous materials.
[0002]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Chromatography is a well-known method for the separation and analysis of mixtures of chemicals. The solvent stream containing the mixture differentially migrates each component of the mixture in a porous, insoluble chromatographic sorbent. Chromatography allows each component of a mixture of chemicals to be purified, separated and compared.
[0003]
A major part of a chromatography system is a chromatography column. Conventional chromatography columns typically include a tube or housing containing a chromatographic sorbent and having an inlet at one end and an outlet at the other end. The sorbent can be loaded into the column by pressure. The solvent containing the sample flows through the sorbent and is discharged from the outlet. The column can include a flow distribution device to facilitate uniform flow of the solvent through the sorbent. Examples of chromatography columns are disclosed in U.S. Pat. No. 4,582,608, filed on April 15, 1986 to Ritacco, and U.S. Pat. No. 4,737,292, issued to Ritacco et al.
[0004]
In some applications, chromatography columns are used to purify samples containing hazardous substances. After the purification process, the hazardous substances remain in the sorbent. Conventional columns are packed with a sorbent and the operator discards the contents after use. The operator is thus exposed to solvents and sorbents and to sorbents contaminated with potentially harmful chemicals after being used in the purification process. Such exposure is, of course, undesirable. This problem is particularly acute in the case of mass-produced chromatography columns.
[0005]
It is therefore desirable to provide a chromatography column that is easy to use and that limits operator exposure to hazardous substances.
[0006]
Summary of the Invention
According to a first aspect of the present invention, there is provided a chromatography column assembly. The chromatography column assembly comprises a chromatography-sorbent, a single-ended cartridge having an inlet, a column housing for receiving the cartridge, and a compression head for closing the cartridge, wherein the compression head comprises: Has an outlet.
[0007]
According to another aspect of the present invention, there is provided a chromatography cartridge. The chromatography cartridge has a cartridge housing having an open end and a closed end, an introduction tube extending from the open end of the cartridge housing toward the closed end, and a chromatography tube disposed at the closed end of the cartridge housing and communicated with the introduction tube. It comprises a flow distribution device and a chromatography sorbent located in the interior space of the cartridge housing.
[0008]
The cartridge may further have first and second filter elements located at opposite ends of the chromatography sorbent. The cartridge may be cylindrical and the inlet tube may be centrally located in the cartridge housing.
The chromatography column may further have one or more inflatable seals between the column housing and the cartridge. A liquid may be arranged between the column housing and the cartridge.
[0009]
The compression head can include a flow distribution device that provides fluid communication between the open end of the cartridge housing and the outlet. The compression head may further include a seal sealing the compression head to the cartridge housing and another seal sealing the compression head to the inlet tube.
According to another aspect of the present invention, there is provided a chromatography method. The chromatography method comprises the steps of providing a cartridge housing having an open end and a closed end for containing a chromatographic sorbent; flowing a solvent through an inlet tube toward the closed end of the cartridge housing; Distributing the solvent flow from the tubes over the closed end of the cartridge housing and flowing the solvent through the chromatography sorbent from the closed end to the open end of the cartridge housing. Solvent flow may be directed from the open end of the cartridge housing to the outlet.
[0010]
For ease of understanding the present invention, reference is made to the accompanying drawings.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A
[0012]
Preferably, the chromatography column is cylindrical. The
The
[0013]
A sintered filter element 52 or frit and a
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
During use, the sample to be purified and the solvent are introduced into the column through the
[0017]
In one embodiment, the cartridge housing 30 is 45 cm inside diameter and 38 cm long, and thus can accommodate 35 kg of silica having a density of 0.6 grams per cubic cm. It will be understood that these dimensions are merely examples and do not limit the invention. Various other configurations and dimensions can be utilized within the scope of the present invention.
Various variations and modifications of the illustrated and described embodiments are possible within the spirit and scope of the invention. Accordingly, all content described above and shown in the accompanying drawings are intended to be illustrative and not limiting. The invention is limited only as defined in the following claims, and equivalents thereof.
[Brief description of the drawings]
FIG.
1 is a partially exploded sectional view of a chromatography column according to an embodiment of the present invention.
Claims (19)
カートリッジを受けるカラムハウジングと、
カートリッジを閉じるための圧縮ヘッドであって排出口を有する圧縮ヘッドとを有してなることを特徴とする、クロマトグラフィーカラムアセンブリ。A cartridge containing a chromatographic sorbent and having one end terminated with an inlet,
A column housing for receiving the cartridge,
A compression head for closing the cartridge, the compression head having an outlet.
開放端と密閉端を有するカートリッジハウジングと、
前記カートリッジハウジングの開放端から密閉端に向かって延設された導入管と、
前記カートリッジハウジングの密閉端に配置されて前記導入管へ連通された流れ分配装置とからなり、
前記クロマトグラフィー収着剤が前記カートリッジハウジングの内部空間内に配置される、請求項1記載のクロマトグラフィーカラムアセンブリ。Wherein the cartridge is
A cartridge housing having an open end and a closed end;
An introduction pipe extending from the open end of the cartridge housing toward the closed end,
A flow distribution device disposed at the closed end of the cartridge housing and communicated with the introduction pipe;
The chromatography column assembly according to claim 1, wherein the chromatography sorbent is disposed within an interior space of the cartridge housing.
前記カートリッジハウジングの開放端から密閉端に向かって延設された導入管と、
前記カートリッジハウジングの密閉端に配置されて前記導入管へ連通する流れ分配装置と、
前記カートリッジハウジングの内部空間内に配置されたクロマトグラフィー収着剤を有してなることを特徴とする、クロマトグラフィーカートリッジ。A cartridge housing having an open end and a closed end;
An introduction pipe extending from the open end of the cartridge housing toward the closed end,
A flow distribution device disposed at a closed end of the cartridge housing and communicating with the introduction pipe;
A chromatography cartridge comprising a chromatography sorbent disposed in an internal space of the cartridge housing.
導入管を通ってカートリッジハウジングの密閉端に向かって溶媒の流れを作り、
カートリッジハウジングの密閉端の上で導入管を通った溶媒の流れを分配し、
カートリッジハウジングの密閉端から開放端に向かってクロマトグラフィー収着剤を通って溶媒を流動させることを特徴とする、クロマトグラフィー法。A cartridge housing containing the chromatography sorbent and having an open end and a closed end is provided,
Create a flow of solvent through the inlet tube towards the sealed end of the cartridge housing,
Distributing the flow of solvent through the inlet tube over the sealed end of the cartridge housing;
A chromatography method comprising flowing a solvent through a chromatography sorbent from a closed end to an open end of a cartridge housing.
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