JP2008542695A - 固定相と移動相の間において分散させることによって物質を分離する要素及び分離装置の製造方法 - Google Patents

固定相と移動相の間において分散させることによって物質を分離する要素及び分離装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、固定相と移動相の間において分散させることによって物質を分離する要素に関する。この分離要素は、任意の固定相と、支持要素と、を有している。分離要素は、異なる固定相Ｓi（ｉ≧２）を包含する少なくとも２つの分離要素Ｔi（ｉ≧２）が設けられたセットの一部を構成している。このセットは、特定の固定相Ｓiを有するそれぞれのタイプの分離要素Ｔiの少なくとも３つのものを有している。分離要素は、分離装置を形成するべく、互いに結合するか又は別の方式によって相互結合可能である。本発明は、物質の混合物を分離する最適化された装置を製造する方法にも関するものである。

Description

本発明は、固定相と移動相の間において分散させることによって物質を分離する要素、具体的には、クロマトグラフィ用の要素と、固定相を有する分離装置、具体的には、クロマトグラフィカラムの製造方法に関するものである。
クロマトグラフィは、分離対象である物質が２つの相の間において分散され、その１つである固定相は、固定されており、もう１つの相である移動相が、定義された方向に移動する物理化学的な分離方法である。
固定相は、クロマトグラフィシステムを構成している２つの相の中の１つである。固相（吸収剤）、液相（溶剤）、又はゲルを固定相として使用可能である。液相の場合には、これは、固体（担体）に対して適用され、この固体も分離プロセスに関係する。束縛相(bound phase)の場合には、分離特性を有するレイヤが担体又は毛細管の内部表面に対して化学的に束縛されている。
本発明の範囲内においては、固定相は、液体−液体クロマトグラフィにおける準固定相(quasistationary phase)をも含んでいる。
クロマトグラフィ分離の際に汚染物質から分離カラムを保護するために、分離カラムは、プレカラムによって先行されることが多い。
一般的に、プレカラムには、分離カラムと同一の固定相が充填されるか、又は更に低い保持力を有する材料が使用されている。
定組成分析においては、移動相の組成は溶出操作の全体を通じて一定に留まっている。
対照的に、勾配溶出においては、移動相の組成は、連続的に又は段階的に変化している（ステップ勾配）。
このようにして選択的な分離を実現可能であることから、実際には、しばしば、勾配溶出により、異なる極性の物質を広範囲の極性にわたってクロマトグラフィによって分離している。この場合には、当初、通常は無極性である移動相に対して更に有極性の移動相を連続的又は段階的に追加するか（順相クロマトグラフィ）、又は相対的に低い有極性の移動相を更に有極性のものに対して追加している（逆相クロマトグラフィ）。
勾配による移動相の形成においては、クロマトグラフは、勾配溶出のために、異なる溶剤用の少なくとも２つのポンプまたは少なくとも１つの低圧ミキサ及び制御ソフトウェアを必要とする。勾配分離の安定性は、常に定組成分離のものよりも乏しい。
勾配溶出の更なる欠点は、例えば、非常に有極性の溶剤混合物による溶出の後に、次の勾配溶出においてカラムを使用できるように（即ち、この例においては、無極性の相による広範囲なすすぎによって）クロマトグラフィシステムを次の溶出における初期の無極性の移動相との関係において初期の熱力学的な均衡状態に再度戻さなければならないという点である。この「逆洗」は、一般的に、カラムの１５〜２０倍の容積によって実行されており、合計サイクル時間の延長とかなりの溶剤の消費に結び付くことになる。
従って、例えば、品質管理における勾配溶出による検証と分離の対象である多数のサンプルの分離は、合計サイクル時間の延長という欠点を具備しており、当然のことながら、多数のサンプルの定期的な調査のためには、経済的な理由から、良好な分離を伴う１回の分析当たりの時間を可能な限り短縮する必要がある。
勾配溶出の更なる欠点は、移動相の組成の変化が、特定の検出原理の利用不能性を意味しているという点である。移動相の組成が変化する際には、例えば、屈折率の計測に基づいた検出器の使用は基本的に除外されることになる。
例えば、メタノール、ＴＨＦ、ＴＦＡ、蟻酸、酢酸などの２３０ｎｍ未満のＵＶレンジにおいてそれ自体が強力に吸収性である多数の混合溶剤及び添加剤に起因し、一般的に使用されているＵＶ／ＶＩＳ検出器も、勾配溶出におけるその適用範囲が大幅に制限されている。
近年、一般的な検出器として使用されている質量分析計の場合にも、勾配溶出においては、例えば、様々な化学的環境におけるイオン化の問題などの二次的な影響が発生しており、これにより、定量分析が格段に困難なものになっている。
又、勾配溶出による物質の分離には、生態学的な欠点も存在している。溶出後の混合物に含まれている移動相は、不可能でない場合にも、そのリサイクルに困難が伴っており、この結果、費用のかかる溶剤混合物の廃棄と、勾配を形成するための（新しい）溶剤の供給のための追加費用とを必要とすることになる。更には、勾配溶出には、定組成法と比べて高純度のはるかに高価な溶剤の使用が必要である。
更には、分離カラムの逆洗は、相当な量の溶剤をも必要としており、これも、リサイクル不可能である。
実際に、且つ、予備試験の範囲において、まず、ユーザーが、異なる固定相を有するカラムから最も適した固定相を有するカラムを開発する際には（このようなカラムは、試験カラムとして供給されている）、実際の分離法の最適化は、究極的には、移動相の最適化、即ち、その結果改善された分離に結び付くことになる溶剤のタイプ、移動相のｐＨ値、更なる添加剤などの選択を通じた移動相の最適化に基づいている。
しかしながら、定義された選択性を正しい固定相の巧みな選択によって実現するほうが簡単である。但し、分離が特定の重要なピークペア間において実現されるや否や、別のピークペアがクロマトグラム内のどこか別の場所の１つのピークにマージしてしまうという状況がしばしば発生する。
これを防止するために、定組成分析における特定の分離問題において選択的な分離がしばしば実現可能である適切な固定相の混合物（混合ベッド）を、固定相として使用することが提案されている。
非特許文献１は、まず、異なる選択性の３つ又は４つの試験カラムを使用することによって試験物質混合物の保持時間を判定した後に、特定の分離問題用の好適な混合ベッドを算出することに基づいた混合ベッドカラムの最適化を提案している。
しかしながら、これらの混合ベッドとしての固定相は、それぞれの新しい分離問題用の対応する混合ベッドカラムのパッキングをカラムの製造者に依頼しなければならないという欠点を具備している。従って、所望の選択性を有する定組成分析をユーザーが短期間に実行することは、まったく不可能である。必要な特殊な装置を具備しておらず、且つ、適切なノウハウをも欠いているユーザーが、カラムをパッキングすることは不可能である。更には、良好な再現性を伴って分離カラム内に混合ベッドをパッキングすること自体、相対的に困難である。
一時的に接続されたカラムを介して決められた時点においてメインカラムから個々の部分が「分岐」するように、異なる時点において接続されるべくメインカラムから分岐するカラムを提供することが多次元クロマトグラフィにおいて知られている。究極的には、多次元クロマトグラフィにおける混合物の分離は、分離装置の固定相上においては、特定のレベルで発生するのみであり、主要な分離は、更なる溶離剤の供給を伴う更なる分離装置への切り換えによって実現されている。
多次元クロマトグラフィによって良好な分離を実現することが可能である場合にも、これは、非常に高価であり、誤りが発生しやすく、且つ、相当な費用を伴う定期的な計測においてのみ好適である。
２０成分のアミノ酸混合物の分離などの特殊な分離問題を解決するべく、非特許文献２は、４つの移動相と固定相を組み合わせることによる選択性の改善を提案している。しかしながら、この構成は、純粋に経験的な試験に基づいており、従って、具体的に計算されてはいない。
液体クロマトグラフィにおける移動相の最適化のために、非特許文献３は、所謂「プリズム」モデルを提案している。この場合には、溶剤の強度を垂直にプロットし、主に選択性に影響を与える成分の特性の２次元表現を水平プレーンにプロットしている。
後に、カラム液体クロマトグラフィにおいて、移動相の全体的な最適条件を１５個の個別の計測値から予測し、且つ、移動相の局所的な最適条件を１２個の個別の計測値から予測している（非特許文献４）。
このモデルは、液体−液体抽出における抽出剤の最適化のためにも利用されており、このケースにおいては、最適化された抽出剤を１２個の計測値から判定可能であった（非特許文献５）。
Ｇ．Ｊ．Ｅｐｐｅｒｔ及びＰ．Ｈｅｉｔｍａｎｎ、「ＬＣ．ＧＣ Ｅｕｒｏｐｅ、ｐ．２」（２００３年１０月） Ｊ．Ｌ．Ｇｌａｊｃｈ他、「Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ」（３１８（１９８５）、２３頁） Ｓｚ．Ｎｙｉｒｅｄｙ、Ｂ．Ｍｅｉｅｒ、Ｃ．Ａ．Ｊ．Ｅｒｄｅｌｍｅｉｅｒ、Ｏ．Ｓｔｉｃｈｅｒ、「Ｈｉｇｈ Ｒｅｓｏｌｕｓｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ． ＆ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ． Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ」（８、（１９８５）） Ｓｚ．Ｎｙｉｒｅｄｙ、Ｗ．Ｗｏｓｎｉｏｋ、Ｈ．Ｔｈｉｅｌｅ、Ｏ．Ｓｔｉｃｈｅｒ、「Ｆｌｕｉｄ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒ．」（１４、３０７７（１９９１） Ｓｚ．Ｎｙｉｒｅｄｙ、「Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉａ」（５１、２８８（２０００））
本発明は、最適な選択性及び検出可能性を有する迅速、効率的、且つ、環境親和的な方式において、クロマトグラフィによる分離問題を解決するこができる装置及び方法を提供するという問題に基づいたものである。
この問題は、請求項１及び１５の特徴によって解決されている。
本発明によれば、異なる分離要素のセットが提供され、これから、異なる固定相を有する分離装置を構築することが可能であり、構築は、異なる分離要素を１つに結合又は接続することによって実行されている。
本発明によるこのセットは、異なる固定相Ｓi（ｉ≧２）の分離要素を有しており、これらの分離要素の少なくとも３つのものが、異なる固定相Ｓiを含んでおり、これらを１つに結合又は接続することが可能である。
結合又は接続は、分離要素を結合又は接続することにより、具体的には、個別の固定相と共に分離要素を形成しているキャリア要素を１つに結合することによって実行される。例えば、その個々のチューブ端部上においてカラムセグメントを１つに結合することにより、カラムセグメントを結合することが可能である。
追加のカプラ又はコネクタを介した分離要素の結合も可能である。
本発明の範囲内においては、２つの固定相ＳA及びＳBは、その選択性において互いに異なっている場合に、異なっている。
従って、この最小のセットは、それぞれのケースにおいて、３つの分離要素又はカラムセグメントＳAと、それぞれのケースにおいて、３つの分離要素又はカラムセグメントＳBと、を有しており、この場合に、Ａ及びＢは、異なる選択性の固定相である。
好ましくは、セットは、異なる固定相ＳA、ＳB、ＳCを有する少なくとも３つの分離要素又はカラムセグメントを有しており、このセットは、これらの種類の分離要素のそれぞれの３つのもの、好ましくは、少なくとも５つのもの、好ましくは、少なくとも７つのもの、並びに、特に好ましくは、それぞれのケースにおいて、１０個以上を含んでいる。
個々の固定相は、異なる物理化学的特性を有するように、選択する必要がある。
このようなセットは、例えば、固定相を有する分離要素を包含することが可能であり、この固定相は、モノ−、ポリ−又は非環式、アリ−又は複素環式であってよい飽和又は不飽和アルキル基（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８、Ｃ１２、Ｃ１４、Ｃ１６、Ｃ１８、Ｃ２２、Ｃ２７、Ｃ３０）、ニトロ、シアノ、カルボニル、カルボキシル、ヒドロキシル、ジオール、又はチオール基、グリシドキシ基、任意選択によってエーテル化された、アミノ、又はキラル基、アミド基、カルバミン酸塩、尿素、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロアリール基、並びに、その他のハロアルキル及びハロアリール基、ポリブタジエン基、又はその他の有機ポリマー、アフィニティクロマトグラフィックモディフィケーション又はイオン交換可能な基（陽イオン交換体、陰イオン交換体、両性イオン）、改質されていない担体材料（例えば、シリカゲル）、ＭＩＰ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ Ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ）、或いは、任意選択によって前述の３つの異なるタイプの分離要素に対して追加又はこれらを代替する、例えば、多機能固定相などのこれらの組み合わせを有している。
多次元クロマトグラフィとは対照的に、物質は、最適化に基づいて結合又は接続された分離装置又はカラム上において分離されている（即ち、混合物の成分が分離装置の全体を通過している）。１つに結合された分離要素は、少なくとも完全な分離のために、互いに結合された状態において留まっている（多次元クロマトグラフィにおいて知られている分離プロセスにおける結合又は分離が発生しない）。
別の重要なポイントは、結合された分離装置の固定相の比率が可変であるという点であり、この理由は、分離装置は個々の分離要素に再度分解可能であり、且つ、それらから、相互に異なる固定相の比率と異なる選択性を有する分離装置を構築することが可能であるためである。
既知の混合ベッドカラムとは対照的に、本発明による望ましいカラムは、すぐに使用可能な個々の分離要素を機械的に結合することによって（即ち、一般的に、キャリア要素（カラムセグメントとしてのチューブ片）を１つに接続又は結合することによって）構築されている。これにより、分離要素内において不変の状態にある固定相が変化することがない（具体的には、それらが１つに混合されることがない）。
究極的にカラムの製造者が特定の顧客の要件に従ってカラムをパッキングする（即ち、特別な固定相を準備及び混合しなければならない）予め計算された混合ベッドカラムの製造とは対照的に、本発明によれば、必要なカラムセグメントの簡単な機械的な結合により、望ましい分離装置をユーザーがその場所において製作することが可能である。
又、本発明は、物質の混合物を分離する最適化された装置を製造する方法にも関係している。
まず、少なくとも２つのタイプの固定相Ｓi（ｉ≧２）のそれぞれについて、確立対象である移動相内において分離対象である混合物の基本計測を実行し、それぞれの成分の適切な保持係数ｋを次式から判定する。
ｋ＝（ｔR−ｔM）／（ｔM−ｔM EC） （１）
ここで、ｔRは、保持時間であり、ｔmは、フロー時間であり、ｔm ECは、追加カラム容積の補正である。追加カラム容積の補正とは、インジェクタと検出器セルの供給ラインの容積による時間寄与を考慮したものである。ｋ値が、１〜２０の範囲内において最初に及び最後に溶出される物質の間になるように、移動相を規定することが推奨される。
基本計測は、好ましくは、それぞれの種類の分離要素（例えば、ＳA、ＳB、ＳC）又はいくつかの類似した又は異なる結合された要素（例えば、１０個の結合された要素ＳA又は５個のＳA、３個のＳB、２個のＳC；３個のＳA、５個のＳB、２個のＳC、及び２個のＳA、３個のＳB；５個のＳB）について実行する必要がある。又、基本計測は、別個の基本計測カラムについて実行することも可能である。
次いで、分離対象であるそれぞれの成分及び固定相Ｓiを有する分離要素のそれぞれのタイプについて判定されたｋ値から、特定の分離問題について、分離要素とそれらの寸法の最適化された組み合わせを算出し、次いで、予め決めた寸法の分離要素から、予め計算された方式において最適化された分離装置を結合又は接続する。
分離要素の寸法とは、分離要素内の個々の固定相の容積を意味している。一定の直径を有する分離要素の場合には、寸法は、長さに比例している。すべての分離要素が同一の直径及び同一の長さを具備している場合には、寸法は、結合される分離要素の数Ｎに比例している。
特定の分離問題における分離要素の最も好ましい組み合わせは、好ましくは、プリズムモデルを使用して算出される。好ましくは、基本計測によって判定された保持係数ｋiに基づいて、固定相及びそれらの寸法の任意の可能な組み合わせについて、結合される分離要素の予め決めた数Ｎ、具体的には、分離要素の予め決めた合計数Ｎ＝Ｘ＋Ｙ＋Ｚの分離要素の数を規定することにより、選択性ポイントＸＹＺにおける分離対象である成分の個別の保持係数（即ち、固定相Ｓiの個々の異成分からなる組み合わせの保持係数）ｋXYZを次のように算出する。
ｋXYZ＝（Ｘ＊ｋA＋Ｙ＊ｋB＋Ｚ＊ｋC）／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ） （２）
ここで、Ｘは、分離要素ＳAの数を表しており、Ｙは、分離要素ＳBの数を表しており、Ｚは、分離要素ＳCの個別の数を表している。
多数の算出された結合の可能性ＸＹＺの中から、次式によって規定された最良の選択性αを有する又は最良の分解能ＲSを有する分離要素又はセグメントの結合を判定する。
α＝ｋ2／ｋ1 （３）
ＲS＝２*（ｔR2−ｔR1）／（Ｗ1/2１＋Ｗ1/2２） （４）
ここで、ｔR1は、個別の化合物の保持時間であり、Ｗ1/2１は、個別の化合物のハーフハイトピーク幅(half-height peak width)であり、次いで、個別の要素又はカラムセグメントから、この分離問題に対して最適化されており、且つ、Ｎ個の分離要素を有する分離装置（具体的には、カラム）を１つに結合する。
連続的又は段階的に変化する移動相によって溶出を実行する（又は、特別な混合ベッドカラムを製造者にパッキングしてもらう）ことをもはや必要としないように、分離要素、具体的には、カラムセグメントの特別に計算された結合により、特定の分離問題との関係において固定相を最適化することができる。
望ましい分離は１つのタイプのカラムセグメントのみによって実現可能であると基本計測が既に示している場合には、カラムの長さを最適化すると共に１つのタイプのカラムセグメントからのみカラムを構築するべく、計算の残りの部分を使用することができる。
そうでない場合には、望ましい分離が実現される時点まで、所与のカラムセグメントの数Ｎにおけるカラムセグメントの様々な可能な組み合わせを計算する。最適化及び計算は、１つ又は複数の重要なピークペアの望ましい選択性αcrit又は分解能Ｒs,critが実現された際に、終了可能である。
例えば、３つのタイプのカラムセグメントと合計数Ｎのカラムセグメントによる様々な可能な組み合わせの計算の範囲において十分に良好な分離が計算されない場合には（即ち、特定の分離問題について定義された値未満のＲS,critが得られない場合には）、カラムセグメントの数Ｎを変更し（具体的には、増大させ）、この変更後の数Ｎ’によって計算を再実行する。
このＮ個のカラムセグメントによる計算の範囲において満足できる分離が予測されない場合には、１つ又は複数の追加の固定相を追加することにより、新しい計算が必要となる。
このためには、追加のカラムセグメントＳjについて更に基本計測を実行した後に、新しい計算を実行する。
所与の組み合わせにおいて分離能力が不十分である場合には、既存の比率においてカラムセグメントの合計数Ｎを増大させることにより、分解能を改善することが可能である。実際には、分離が良好過ぎる場合には、合計サイクル時間を短縮するべく、同一比率においてセグメントの数を低減することが可能である。
次いで、算出された数及び／又は寸法において、分離要素から、特定の分離問題について最適化された分離装置を結合又は接続し、対応する分離を実行する。
溶出シーケンス及びピークの分解能は、計算に基づいて予測可能である。
従って、分離要素の組から、特定の分離問題について最適化された分離装置、具体的には、カラムを迅速且つ効率的に（即ち、一般に、わずかに３回の（！）基本計測に基づいて）アセンブル可能である。
十分に有効な（特に）定組成分離を実現するには、多くの場合に、３つの異なる固定相で十分であるが、当然のことながら、固定相の数を４つ、５つ、又はこれ以上に更に増大させることも可能であり、これに相応し、異成分からなる保持係数Ｋを計算する式の分子及び分母も、ｎ個の固定相に拡張する。
固定相又は固定相を有する分離要素が、同一の寸法（例えば、パッキングされたカラムセグメントの直径及び長さ）を具備していない場合には、それぞれの成分の保持係数は、次の式によって計算可能である。
Ｋαβγ＝（α＊ｋA＋β＊ｋB＋γ＊ｋC）／（α＋β＋γ） （５）
ここで、α、β、γは、異成分からなる組み合わせにおける固定相Ａ、Ｂ、及びＣによって充填された分離要素の合計内部容積に対応している。前述のように、ｋA,B,Cは、個々の基本計測によって判定された保持係数である。
後続する計測において、分離装置以前に、保護カラムを提供しなければならない場合には、基本計測及び計算において、これを考慮しなければならない。
別の利点は、第１カラムセグメントを保護カラムとして見なし、且つ、使用することが可能であり、且つ、必要に応じて、容易に交換することも可能であるという点である。従って、追加の保護カラムの使用は不要である。
一変形においては、特定の分離要素の寸法を規定することなしに、最適化された分離装置を基本計測から算出した後に、個別の固定相の予め算出された特性に従って、最適化されたカラムを相応して製造者がパッキングできるように、本発明による方法を更に適用することが可能である。この場合には、それぞれの固定相の（選択性が最適化された）容積を計算によって与え、次いで、判定された個別の容積を適切なキャリア要素（例えば、適切なカラム）内にパッキングしている。
一般的に、本発明による装置及び本発明による方法によれば、移動相の組成を連続的に変化させるのではなく、むしろ、個別の分離要素を結合することによって具体的な分離の観点においてアセンブルされた分離装置（具体的には、カラム）が、異なる選択性を有する分離要素又はセグメントに基づいた選択的な分離のために必要な組成の変化を具備している（即ち、分離装置が固定相の勾配を具備している）。
従って、本発明の装置による分離を望ましい選択性によって定組成的に実行することにより、勾配溶出について前述した欠点を回避することも可能である。従って、逆洗が不要である（即ち、溶剤が節約され、且つ、合計サイクルタイムが短縮されることになる）。更には、移動相（又は、少なくとも、定組成溶出において異なる極性の物質によって汚染されていない部分の大部分）をリサイクルすることにより、廃棄及び新しい溶剤の供給のための費用を更に節約することが可能であり、これは、環境にとっても有益である。
このために、好ましくは、個別の分離された物質が含まれている移動相の個別の領域を除去し、溶剤の残りの部分を、採取、リサイクル、再使用する。特に、相当な量の溶剤を使用する予備的クロマトグラフィの領域においては、定組成クロマトグラフィによって実現される溶剤の再使用可能性は、環境的な面において大きな利点を具備しているのみならず、廃棄及び新しい溶剤の供給の費用が大幅に低減されることから、相当な費用の節約をも意味している。
本発明の別の重要な利点は、定組成溶出において、個々の物質を判定するべく、多くの更に異なる検出原理と、従って、検出器を使用することが可能であるという点である。
移動相の組成が定組成溶出においては一定に留まっているため、物質の一般的な検出のために、示差屈折計を使用することも可能である。
多くの場合に、本発明による物質の定組成溶出と、従って、このセットによる分離は、ＵＶの吸収における増大が１９０ｎｍの波長まで発生しない（５０％の透過率）アセトニトリル／水の混合物中において実行可能である。従って、定組成溶出の結果として、発色団を有する物質を短波長ＵＶ領域においても検出することが可能である。
従って、本発明によって定組成的に実行可能である分離によれば、その他の（多くの場合に、更に好適である）相対的に高感度な及び／又は相対的に廉価な検出方法を使用することができる。
更に、当然のことなら、移動相の組成が時間に伴って一定であることから、それぞれの検出方法において、ベースラインが相対的に安定しており、混合に起因した影響が回避される。
又、イオン化が一定に留まっていることから、定組成分離は、質量スペクトルの品質に対する有益な効果をも具備しており、更には、勾配によって誘発される副次的な影響も発生することがない（バックグラウンドが安定しており、一定である）。
更には、定組成溶出における検出のために、電気化学的検出器又は導電性検出器を使用することも可能である。
定組成分析の結果として、ほとんどすべての検出原理をいまや利用することが可能であるため、物質の改善された特徴付けのために、様々な検出器を直列に結合するという可能性が存在している。
更には、本発明による装置によれば、追加のポンプや勾配ミキサなどの勾配を提供するべく必要とされる、誤りが発生しやすい装置がもはや不要であり、これは、クロマトグラフの取得費用の低下のみならず、稼動費用の低減にも結び付くことになる。
本発明による分離要素のセット及び本発明による方法は、ガスクロマトグラフィ（ＧＣ）、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）（カラム又はプレーナー）、移動相として超臨界ガスを有するクロマトグラフィ（超臨界流体クロマトグラフィ：ＳＦＣ）、電気泳動による分離技術などの少なくとも２つの相との異なる相互作用に基づいた物理化学的な分離を利用するすべての方法に使用可能であり、これらは、いずれのケースおいても、ナノ、マイクロ、分析的、予備的な適用領域におけるものであり、且つ、固相抽出又は濾過によるサンプルの準備及び／又は純化の領域におけるものである。
液体クロマトグラフィの場合には、低下した圧力（例えば、フラッシュクロマトグラフィ）又は上昇した圧力（例えば、ＨＰＬＣ、ＭＰＬＣ）において実行される方法又は分離のために異なる相互作用のメカニズムを利用している方法も利用される（例えば、逆相（Ｒｅｖｅｒｓｅｄ−Ｐｈａｓｅ：ＲＰ）液体クロマトグラフィ、順相（Ｎｏｒｍａｌ−Ｐｈａｓｅ：ＮＰ）クロマトグラフィ、ＩＣ（Ｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）、ＳＥＣ（Ｓｉｚｅ−Ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、ＧＰＣ）、又はＨＩＣ（Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ、ＨＩＬＩＣ）など）。
固定相の分離要素は、例えば、カラムのセグメント、ＴＬＣプレートのセグメント、又は電気泳動ゲルのセグメントであってよい。なお、本発明は、主にカラム及びカラムセグメントを参照して記述されているが、この内容は、その他の分離要素又はセグメント化された又はセグメント化可能な分離装置（例えば、対象の固定相の任意の可能な長さに対して適合可能であるＴＬＣプレートなど）に対しても適切に適用される。
又、固定相の結合は、使用される担体材料のタイプ（シリカゲル、ポリマー、金属酸化物、ガラス、石英ガラス、多糖類、アガロースゲル、炭素など）とは独立しており、且つ、小さなナノレベルの方法から予備的なレンジまでのあらゆる規模のクロマトグラフィプロセスに対して適用される。
更には、固定相は、粒子状、繊維状、又はファイバ状であってよく、或いは、これは、モノリシックであってもよい、モノリシックな固定相を使用する際の利点は、固定相をフリットやシーブ(sieve)によって保持する必要ないことから、非常に容易に結合可能であるということにある。
又、本発明は、ナノ技術において使用された際に、特に有利であり、この理由は、このような小さな量においては、移動相における勾配を再現可能に提供することが極めて困難であるためである。
当然のことながら、本発明によるセットは、特殊な分離法に対して適合させることも可能であり、或いは、必要に応じて、特別な分離問題用の特別なセグメントを追加セグメントとして包含することも可能である。
従って、イオンクロマトグラフィまたはイオンペアクロマトグラフィにおいては、カラムセグメントから固定相を構築することも可能であり、或いは、例えば、イオンペアクロマトグラフィ用のカラムセグメントを、例えば、有極性のカラムセグメントなどのその他のカラムセグメントと結合することも可能である。
又、特別に予め算出された後に結合又はアセンブルされた分離装置を使用する際の更なる利点は、合計サイクル時間の短縮である。分離要素の使用と、１つに結合される個別の分離要素並びにそれらの数の計算により、究極的には、合計サイクル時間の（即ち、可能な限り短く、但し、望ましい分離を実現するべく十分に長くなるような）最適化が可能である。
セットは、固相抽出におけると同様に、特定物質の吸収を狙いとしたセグメントを有することも可能である。分離対象である混合物から、対象の物質のほとんどの量をこの特定の吸収セグメント内に吸収し、これにより、このセグメント内における濃度を上昇させた後に、再度脱着するのである。いままでの通例のように、１つのセグメントのみの代わりに、異なる物質の連続的な吸収を狙いとして、本当の意味におけるセグメントのカスケードを考えることができよう。
又、本発明によるセグメントは、物質の混合物を電気浸透流に基づいて又は電気泳動において分離するエレクトロクロマトグラフィなどのその他の分離法においても使用可能である。
本発明によるセットや本発明による方法は、例えば、ＨＰＬＣ、オンラインＴＬＣ、及びオンラインＯＰＬＣなどの連続稼動するオンラインプロセス及び／又は移動相及び／又は一定レートを有する分離方法に適している。
又、本発明によるセットは、少なくとも２つの異なるタイプのＴＬＣプレートを有することが可能であり、この場合には、これらは、それぞれ、更に大きな数（具体的には、それぞれの種類のものを少なくとも３つ）において、セット内に包含する必要がある。ＴＬＣプレートは、最適化された長さに対して適合可能であり、次いで、様々なＴＬＣプレートセグメントを、様々なセグメントから形成されたプレート（従って、究極的には、固定相内の勾配を有するプレート）と１つに結合可能である。
具体的には、このセットによれば、ユーザーは、それぞれの（定期的な）分析に特に適した分離装置をその場所において構築可能であり、この結果、前述の定組成溶出の利点を有するように分離を実行することが可能である。
最適化された分離装置の利点は、具体的には、一旦最適化された分離装置が、連続した分離プロセスにおいて（即ち、定組成的に）、且つ、分離の全体を通じて一定の固定相を有するように（即ち、カラムの「切り換え」をも伴うことなしに）、使用された際に、実現される。
当然のことながら、特定のアプリケーションにおいては、固定相の最適化に加えて、対象の分離のために、例えば、勾配を有するものなどの移動相の最適化を実行することも可能である。
特定のカラムセグメントの具体的な設計は、当然のことながら、分離法のタイプと、１つに結合される分離要素から製作された分離装置を使用して分離される物質の量と、に依存している。
それぞれの個別の分離要素の長さは、固定相を有する装置（具体的には、カラム）の後続の合計の長さと、望ましいセグメントの数と、その特定の分離問題と、に依存している。分析用のＬＣカラムのセグメントである分離要素の場合には、セグメントの長さは、セグメントの一体としての単純な機械的な結合を提供するべく、少なくとも０．５ｃｍ、好ましくは、少なくとも１．０ｃｍである。カラムセグメントの長さは、１０個の結合されたセグメントから２０ｃｍの長さを有するカラムを構築できるように、好ましくは、２ｃｍである。特に好ましくは、カラムセグメントの長さは、１ｃｍ又はその整数倍であり、且つ、最大５００ｃｍであってよく、好ましくは、カラムセグメントの長さは、１２．５ｃｍを上回ってはいない。毛細管ガスクロマトグラフィ（ｃＧＣ）においては、最大で１００ｍのカラムセグメント長が想定可能であり、長さは、好ましくは、２５ｍである。
カラムセグメントは、（特に、例えば、ＧＣなどの長いカラムセグメントの場合には）ストレートシリンダ又はスパイラルシリンダの形状を具備することが可能であり、或いは、なんらかのその他の形状を具備することも可能である。
カラムの内部直径は、分離対象である物質の量と特定のクロマトグラフィプロセスに応じて相当に変化するが、約２０μｍ〜２ｍであってよく、分析用のカラムの場合には、一般的に、２０μｍ〜１０ｍｍである。隔離目的には、２ｍｍ〜１ｍの内部直径を有するカラムが使用されることになる。
又、セットは、原則的に、「マルチセグメント」を更に有することが可能である。これらの「マルチセグメント」は、「シングルセグメント」にも存在している定義された固定相のカラムセグメントであるが、「マルチセグメント」の長さは、個別のセグメントの長さの整数倍になっている。例えば、長さ２ｃｍのフェニル基を有する相を有する１０個の個別のセグメントに加えて、このセットは、長さ４ｃｍのフェニル基を有する相を有する「ダブルセグメント」と、長さ６ｃｍのフェニル基を有する相を有するトリプルセグメントを包含することが可能であり、追加的に存在しているこれらのマルチセグメントにより、セグメントを１つに結合すると共に分解するのに必要な時間を低減することができる。
プリズムモデルに基づいた理論的な検討は、長さｌのカラムセグメントに加えて、それぞれのケースにおいて、可能な最小の長さ（例えば、１／２又は１／４）を有するそれぞれのタイプの固定相のカラムセグメントを計算に包含した際に、例えば、カラムセグメントの合計数Ｎを１つ又は２つのセグメントによって全体的に増大させるよりも、はるかに幅の広い選択性最適化のための動作範囲が妥当な数の計算によってカバー可能であることを示している。
分離要素は、例えば、
・毛細管ジョイントにより、
・わずかなデッドスペースを有するカプラの支援によって直接的に、
・毛細管カラムの場合には、毛細管の端部を直接的に１つに衝頭接合し、カプラを使用して毛細管の端部を接合することにより、
・同様に毛細管カラムの場合には、収縮可能なスリーブを介して毛細管の端部を焼きばめすることにより、
・スルーホールを有するガスケットを使用してカラムの端部を１つにねじ留めすることにより、
・毛細管ホールを有するねじ接続を介して、
・１つの分離要素のパッキング端部を別の分離要素のパッキング端部と直接的に１つに纏めることにより、
・カラムチューブ内における固定相のセグメント化されたパッキングにより、
不活性であると共に可能な限りデッドスペースを有していない接続手段によって結合する必要がある。
好ましくは、１つのカラムセグメントの任意の端部を別のカラムセグメントの任意の端部に対して接続できるように、それぞれの分離要素は、それぞれの端部に同一の結合手段を具備している。
別の好適な実施例においては、カラムセグメントの両端に互いに異なる結合手段（オス、雌）を用意することを想定している。この場合には、カラムセグメントの端部を次のものの開始点に挿入し、これにより、パッキング断面の内部直径を維持すると共に、従って、線流速を一定に維持している。この結果、結合地点において乱気流が発生することがない。このシステムのその他の利点は、結合地点におけるチャンバ化されたシールと、個別の分離要素の保護されたパッキングである。更には、パッキングは、内部的に閉鎖されており、保護されている。互いに挿入することによる簡単な操作は、特に有利である。但し、この結合に伴う最も重要なポイントは、分離セグメントの端部が、薄いフリットにより、望ましい相互濾過を有するシーブ上に直接的に押圧されているため、結合が実質的にデッドスペースを有していないという点である。
又、モノリシックシールを提供することも可能であり、厚さは、好ましくは、カラムセグメントの両端において、０．５〜１ｍｍである。これらのカラムセグメントは、前述の方式と同様に結合される（オス、雌）。この場合には、シーブやフリットなどの金属製の終端を使用する必要がないという利点が存在している。更には、モノリシックシールは、化学的に変更可能であり、従って、使用される特定の固定相に対して適合可能である。このシステムによれば、（シーブやフリットなどの）遷移要素を伴うことなしに、２つの分離要素を１つに結合可能である。
例えば、ＴＬＣ、ＯＰＬＣ、又はＨＰＴＬＣなどの適切な長さ（寸法）に短縮されたクロマトグラフィプレートを分離要素として使用する場合には、例えば、第１プレートの固定相が上方を向き、且つ、次のプレートの固定相が下方を向くように（以下同様）、或いは、プレートを互いに隣接した状態において配置した後に、不活性なブリッジを介して結合し、この結果、両方のプレートの固定相をオーバーラップさせるように、プレートの端部において２つのプレートの固定相をオーバーラップさせることにより、分離要素を結合することができる。
以下、アプリケーションの一例を参照し、本発明による方法について更に詳細に説明することとする。
Ｉ．プリズムモデルに基づいた対象の分離要素（カラムセグメント）の最適化された組み合わせの計算例
（ａ）「メチルパラベン、アセトフェノン、エチルパラベン、ジメチルフタレート、２，３−ジメチルフェノール、メチルベンゾエート、アニソールの混合物の場合に、溶剤としてのアセトニトリル／水３０：７０（ｖ／ｖ）中におけるシアノ及び／又はフェニル及び／又はＣ１８基を有する１０個のカラムセグメントの組み合わせによって可能である最良の可能な分離の判定」
このセットは、それぞれのケースにおいて、固定相（ＳCN）としてＣＮを有する少なくとも１０個のカラムセグメントと、固定相ＳPHとしてフェニル基を有する１０個のカラムセグメントと、固定相（ＳC18）としてＣ１８を有する１０個のカラムセグメントと、を有している。
これらの３つの異なる固定相のそれぞれごとに、分離対象である異なる７つの物質のそれぞれの基本計測の範囲内において、次の表に示されているそれぞれの保持係数ｋを（１）に従って判定する。
Figure 2008542695
この例においては、１つに結合されるカラムセグメントの合計数Ｎは、１０に設定されている。カラムセグメントのそれぞれの異成分からなる結合ごとに（即ち、固定相ＳCNのＸ倍、固定相ＳPHのＹ倍、固定相ＳC18のＺ倍、ここで、Ｎ＝１０＝Ｘ＋Ｙ＋Ｚである）、次式による選択性ポイントＸＹＺにおける異成分からなる結合の保持係数ｋXYZを（２）に従って算出する。
ｋxyz＝（Ｘ＊ｋCN＋Ｙ＊ｋPH＋Ｚ＊ｋC18）／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ） （６）
分離要素の個別の結合ＸＹＺの算出された保持係数から、すべての隣接するピークペアの選択性を算出することができる。最適な選択性ポイントは、すべてのピークペアがベースライン分離を実現しているポイントＸＹＺである。いくつかの選択性ポイントがベースライン分離を実現している場合には、理想的なポイントは、最後の溶出成分における最小の保持係数を更に有しているものである。
ベースライン分離の値（この場合にも、ピークがベースラインに到達するポイント）は、特定のクロマトグラフィ法、又はその特定の分離方法が実現可能である分離効率に依存している。ＨＰＬＣの場合には、良好な分解能に対する要件を満足させるべく、この値は、約１．１５である必要があり、ＧＣの場合には、これは、約１．０５である必要があり、ＴＬＣの場合には、これは、１．３を上回る必要がある。
選択性ポイント４４２の例（即ち、４つのセグメントＳCN、４つのセグメントＳPH、２つのセグメントＳC18）における計測され算出された保持係数の以下の比較が示しているように、計算された及び計測された保持係数の間における平均偏差は、平均で、約４％のレベルである。
Figure 2008542695
分離の選択性は、例えば、１つに結合可能な異なる固定相（又は、これらの異なる極性）を有する分離要素又はカラムセグメントの数と、結合されるカラムセグメントの合計数Ｎに依存している。
（ａ２）「８つのトリアジンの混合物の場合に、溶剤としてのメタノール／水５０：５０（ｖ／ｖ）中のシアノ及び／又はフェニル及び／又はＣ１８基及び／又は有極性の埋め込まれたアミド基を有するＣ１８基を有するそれぞれのケースにおいて１０個のカラムセグメントの組み合わせによって可能である最良の可能な分離の判定」
このセットは、それぞれのケースにおいて、固定相（ＳCN）としてＣＮを有する少なくとも１０個のカラムセグメントと、固定相（ＳPH）としてフェニル基を有する１０個のカラムセグメントと、固定相（ＳC18）としてＣ１８を有する１０個のカラムセグメントと、固定相（ＳpeC18）として有極性の埋め込まれたＣ１８を有する１０個のカラムセグメントと、を有している。
これらの４つの異なる固定相のそれぞれごとに、分離対象である８つの異なる物質のそれぞれについて、基本計測の範囲内において、それぞれの保持係数ｋを（１）に従って判定し、次の表に示している。
Figure 2008542695
これらの値におけるクロマトグラムが下記の図に示されている。個々の分離カラムのいずれもが、それ自体では分離問題を解決することができないことが観察される。
Figure 2008542695
固定相の最適な組成は、ｋ値の計算と、すべての可能な組み合わせの選択性から判定することが可能である。このケースにおいては、これは、１８０ｍｍのフェニル相、６０ｍｍの有極性の埋め込まれた基を有するＣ１８相、及び６０ｍｍのシアノ相を有している。
次の表中においては、最適なカラム組成について算出された保持係数を、計測された値に照らして比較している。偏差は、平均で、３．４％のレベルである。
Figure 2008542695
算出及び計測されたクロマトグラムを下記の図において比較している。これらがすばらしい一致状態にあることは明らかに観察可能である。
Figure 2008542695
（ｂ）可能な組み合わせの数
（Ｉ）ｓ＝３の同一寸法の異なるカラムセグメント（ＳA、ＳB、ＳC：ここで、ＳCN、ＳPH、ＳC18）と合計数Ｎ＝１０の結合されたカラムセグメントから開始し、３つの異なるカラムセグメントの中の２つのみを１つに結合した場合には（即ち、ＳA、ＳB、又はＳA、ＳC、又はＳB、ＳCのみ）、本発明者らは、２７個の可能な組み合わせを得ることになる。すべての３つの異なるカラムセグメントＳA、ＳB、ＳCを１つに結合した場合には、更なる３６個の可能な組み合わせが存在している。
従って、異なる極性の３つのタイプのカラムセグメントと合計１０個の結合されるセグメントの場合には、合計で、６３個の可能な組み合わせが存在している。
（II）組み合わせられるカラムの数が正確に１０として付与されてはおらず、代わりに、合計数Ｎが６〜１５の範囲として付与されている場合には、ｎ＝６〜１５、ｓ＝３において、可能な組み合わせの合計数は６２５に増大する。
（III）可能な組み合わせの前述の計算（Ｉ）において（即ちＮ＝１０、３つの固定相）、更なる固定層ＳDの使用（即ち、ｓ＝４）は、２、３、又は４個の固定相において、９６０個の可能な組み合わせを付与する。
（IV）（III）に基づいて、合計数が少なくとも６及び最大で１５に拡張された場合には、ｓ＝４及びそれぞれのケースにおいて３相の組み合わせの場合に、本発明者らは、合計で２５００個の可能性を得ることになる。
利用可能な固定相の数を、例えば、５以上に拡張することにより、互いの組み合わせ（例えば、３つを上回らないが、結合において４つの異なる固定相からなる組み合わせ）の中に、可能な組み合わせの更なる増大が存在している。更には、計算において１／２又は１／４セグメントを考慮することにより、「微調整」を実現することが可能である。
以下、カラムセグメントの結合のアプリケーションの好適な例に基づいて、本発明について説明する。
カラムは、１つ又は複数のカラムセグメントと、１つにねじ留め可能な個別の保持要素を有するホルダを有しており、且つ、必要に応じて、それぞれのカラムの最上部及び底部においてコネクタにねじ留め可能である。
以下において詳述するこの特に好適な実施例とは独立的に、バヨネット継手又はその他のタイプの継手によって個別の保持要素を接続することも可能である。更には、個別の保持要素を完全に省略し、カラムセグメントをねじが切られた端部を有する適切な長さのガイドスリーブ内に挿入した後に、軸を中心として個別のカラムセグメントを、ガイドスリーブ上においてねじ留め可能なコネクタと１つに圧縮することも可能である。
又、カラムセグメントは、適切な装置内において、油圧手段によって軸を中心として１つに圧縮することも可能である。
以下の特に好適な実施例における重要なポイントは、流速がカラムの全体を通じて一定となるように、カラムの内部直径が結合地点においても一定に留まっているという点である。
更には、後述するカラム結合は、例えば、プレカラム及びメインカラムなどのカラムの結合に一般的に使用することも可能である。
カラムセグメント１１（図１を参照されたい）は、固定相１２を有するカラムチューブ１３を有している。例えば、金属、プラスチック、セラミック、又はこれらの組み合わせから製造可能であるカラムチューブ１３は、段差部２２、２１を有する事前に決められた外側輪郭と、一定の内部直径ｄiを具備している。
ヘッド端部１４において、チューブ１３には、特定の凹部１５が設けられおり、この直径ｄ15は、内部直径ｄiよりも大きくなければならない。凹部１５は、フィッティングシール１７のためのショルダ部を具備している。シール１７は、例えば、プラスチック、金属、又はシーリングに適したなんらかのその他の材料から製造可能である。凹部１５は、フィルタ又はフィルタ／シーブの組み合わせ１６を受け入れ、このフィルタ又はフィルタ／シーブの組み合わせは、固定相を保護すると共に、その上方にリングシール１７を具備している。凹部１５の壁１８は、別のカラムセグメント１１’との結合の際にガイドとして、または、後述する雄アダプタ４０をフィッティングのために、同時に機能している。
チューブ１３は、その脚部１９が、組コネクタ２１によって成形されていると共に、多孔性のフリット２０によって閉鎖されており、この多孔性のフリットは、チューブ１３内に固定相１２を保持するという目的を具備している。多孔性のフリット２０は、金属、プラスチック、セラミック、焼結されたシリカゲル、モノリシックシリカゲル、又はモノリシックポリマーから製造可能であり、任意選択により、表面改質されている。
保持要素３０（図２）は、カラムセグメント１１とその結合を受け入れる。保持要素３０は、金属、プラスチック、セラミック、又はこれらの組み合わせであってよい。
これは、ヘッド端部３１において内部ネジ山３２を、そして、脚の端部３３において外側ネジ山３４を具備している。保持要素３０の内部には、段差部３６を有するスルーホール３５が存在しており、この内部に、カラムセグメント１１がフィッティングされる。カラムセグメント１１の段差部２２は、保持要素３０の段差部３６上に配置される。
保持要素３０の外側表面３７は、更に容易な操作のために、対角線において又は軸を中心として刻みを付与することが可能であり、或いは、レンチを使用するための表面を具備することも可能である。
カラムセグメントの組立が図２及び３に示されている。
１．前述の方式によって保持要素３０内にカラムセグメント１１を配置する（図２の矢印１）。
２．別の保持要素３０’をヘッド端部３１において第１保持要素３０内に完全にねじ込む。これにより、保持要素３０内においてカラム要素１１がロックされる（図２の矢印２）。
３．ねじ山が切られた保持要素３０’内に別のカラムセグメント１１’を挿入する（図２の矢印３）。
４．所望の数のカラムセグメント３０に到達するまで、ステップ２及び３を反復する。
５．雄アダプタ４０を図３の最上部のカラムセグメント１１内の凹部１５内に挿入し、アダプタねじ４１を保持要素３０内にねじ込む。
６．底部のカラムセグメント１１”の底部端部１９で、突出部２１”上に雌アダプタ４２をフィッティングし、アダプタナット４３によって保持要素３０をねじ留めする。
７．次に、この結果得られたセグメント化されたカラムを毛細管接続（ステンレススチール、プラスチック、又は溶解したシリカ）によってクロマトグラフィシステムに接続する。
以上の好適な実施形態においては、例えば、２倍長のカラムセグメントをその他のカラムセグメントに接続する場合には、２倍長のカラムセグメントは、１つに接合された２つの保持要素内において保持可能であり、この後に結合可能である。
（ａ）は、カラムセグメントの拡大図でり、（ｂ）は、完全なカラムセグメントの概略表現である。 保持要素３０内における図１（ｂ）のカラムセグメントのフィッティング（ステップ１）、更なる保持要素３０’のフィッティング（ステップ２）、及び更なるカラムセグメント１１’のフィッティング（ステップ３）の概略表現である。 個別のアダプタに対する最上部カラムセグメント１１又は最上部保持要素３０及び底部カラムセグメント１１”又は底部保持要素３０”の結合の概略表現である。 カラムを形成するべく１つに結合されたカラムセグメント及びアダプタの概略表現である。

Claims (16)

  1. 固定相と移動相の間において分散させることによって物質を分離する要素であって、前記分離要素は、任意の固定相と、キャリア要素と、を有する、分離要素において、
    前記分離要素は、セットの一部を構成しており、前記セットは、少なくとも２つの分離要素Ｔi（ｉ≧２）を具備しており、これらの分離要素は、異なる固定相Ｓi（ｉ≧２）を有しており、前記セットは、決められた固定相Ｓiを有するそれぞれのタイプの分離要素Ｔiの少なくとも３つのものを有しており、且つ、前記分離要素は、なんらかのその他の方法によって１つに結合又は１つに接続されることにより、分離装置を形成するべく意図されていることを特徴とする分離要素。
  2. 前記分離要素の前記一体としての結合又は接続は、前記キャリア要素を結合又は接続することによって実行されることを特徴とする請求項１記載のセット。
  3. 前記セットは、異なる選択性ＳA、ＳB、ＳCの少なくとも３つの固定相を有する分離要素を有しており、これらの３つのタイプの分離要素のそれぞれの中の少なくとも３つ、好ましくは、少なくとも５つ、好ましくは、少なくとも７つ、特に好ましくは、１０個以上が前記セットに包含されていることを特徴とする請求項１又は２記載のセット。
  4. 前記セットの前記固定相は、モノ−、ポリ−又は非環式、アリ−又は複素環式である飽和又は不飽和アルキル基（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ６、Ｃ８、Ｃ１２、Ｃ１４、Ｃ１６、Ｃ１８、Ｃ２２、Ｃ２７、Ｃ３０）、又はニトロ、シアノ、カルボニル、カルボキシル、ヒドロキシル、ジオール、チオール基、グリシドキシ基、任意選択によってエーテル化された、アミノ又はキラル基、アミド基、カルバミン酸塩、尿素、パーフルオロアルキル基又はパーフルオロアリール基、並びに、ハロアルキル及びハロアリール基、ポリブタジエン基又はその他の有機ポリマー、アフィニティ−クロマトグラフィモディフィケーション又はイオン交換可能な基（陽イオン交換体、陰イオン交換体、両性イオン）、改質されていない担体材料（例えば、シリカゲル）、及びＭＩＰ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｌｙ Ｉｍｐｒｉｎｔｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ）を有する群から選択されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のセット。
  5. 分離要素、具体的には、カラムセグメントの長さは、０．５ｃｍ〜５０ｍであり、好ましくは、１．０〜１２．５ｃｍであり、特に好ましくは、１．５〜２．５ｃｍであることを特徴とする先行する請求項のいずれか一項に記載のセット。
  6. 前記セットは、基本計測を実行する分離要素又は分離装置を更に有しており、前記基本計測要素の数は、好ましくは、前記セット内に含まれている異なる固定相Ｓiの分離要素Ｔiの数に少なくとも対応している先行する請求項のいずれか一項に記載のセット。
  7. 前記セットは、複数のセグメント又は複数の要素を有しており、これらの長さ又は寸法は、単一の分離要素の長さ又は寸法の倍数に対応している先行する請求項のいずれか一項に記載のセット。
  8. 液体クロマトグラフィ（カラム又はプレーナー）、ガスクロマトグラフィ、移動相として超臨界ガスを有するクロマトグラフィ（ＳＦＣ）、及び電気泳動による分離方法における先行する請求項のいずれか一項に記載のセットの使用法。
  9. ナノ、マイクロ、分析的、又は予備的な適用分野における先行する請求項のいずれか一項に記載のセットの使用法。
  10. 連続稼動するオンライン分離法及び／又は均衡化された移動相を有する分離法及び／または定組成及び／又は等温分離法における先行する請求項のいずれか一項に記載のセットの使用法。
  11. 固定相と移動相の間において分散させることによって、物質を分離する分離要素において、
    前記分離要素（１１）が、他の分離要素（１１’）とともに固定相（１２）と、キャリア要素（１３）とを有しており、前記分離要素は、請求項１に記載されたセットのその他の分離要素となんからの方法によって結合又は接続されるべく意図されている分離要素。
  12. 前記分離要素は、基本的にデッドスペースを有することのないように結合されたカラムセグメントであることを特徴とする請求項１１記載の分離要素。
  13. 互いに異なる結合手段（１５、２１）、具体的には、雄及び対応する雌結合手段が、前記カラムセグメントの最上部と底部に設けられており、この結果、１つのカラムセグメントの底部端部を別のカラムセグメントの最上部端部に挿入できるようになっていることを特徴とする請求項１１又は１２記載の分離要素。
  14. 前記カラムセグメント（１１）の前記結合は、前記カラムセグメントが受け入れる保持要素（２０）を介して実行されることを特徴とする請求項１２又は１３記載の分離要素。
  15. 物質の混合物を分離する最適化された装置の製造方法において、
    いくつかの分離要素が結合又は接続されており、前記分離要素は、異なる固定相Ｓi（ｉ≧２）を含むと共に、同一又は異なる寸法を有しており、存在している前記固定相Ｓi（ｉ≧２）のそれぞれの判定された保持係数ｋiから、前記分離要素の選択性及びそれぞれの寸法の最適化された組み合わせを判定した後に、前記分離要素を結合又は接続することによって前記最適化された分離装置を形成することを特徴とする製造方法。
  16. 物質の混合物を分離する最適化された装置の製造方法において、
    異なる固定相Ｓi（ｉ≧２）が、１つに結合されるか、１つに接続されるか、又は互いに上下にコーティングされており、存在している前記固定相Ｓiのそれぞれの予め判定された保持係数から、前記固定相Ｓi及びそれらの寸法又は容積の最適化された組み合わせを判定した後に、これらを、任意選択により、好適なキャリア要素内において１つに接続するか、又は互いに上下にコーティングすることを特徴とする製造方法。
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