JP2014528056A - キャピラリの連結に有用なキャピラリアセンブリおよびその形成方法 - Google Patents

Abstract

例えば液体クロマトグラフまたはキャピラリ電気泳動装置のような分析用測定装置の種々の部品を互いに連結するのに適したキャピラリアセンブリが提供される。具体的には、これは、壊れやすいチューブをＰＥＥＫまたは鋼鉄製のスリーブを追加することによって補強すること、および／またはチューブを射出成形される樹脂に埋め込んで、チューブを、操作者の取り扱いおよび操作に対して直接露出させないこと、を含む。さらなる機能的な改善は、樹脂の内側に更なる部品を含むことによって達成され得る。それにより、多用途の、強固なキャピラリアセンブリが達成され得る。

Description

本発明は、例えば、液体クロマトグラフまたはキャピラリ電気泳動装置のような分析用測定装置の種々の部品を互いに連結するのに適したキャピラリアセンブリに関する。

液体クロマトグラフ（ＬＣ）システムにおいて、連結キャピラリ、並びにキャピラリから形成されるカラムがしばしば使用される。
液体クロマトグラフシステムにおいて、ＬＣカラムは、インジェクタとＬＣ検出器との間に配置され、試料中の一つ以上の興味のある構成成分を種々の夾雑物から分離し、これら興味のある構成成分のＬＣ検出器による検出を可能にする。

キャピラリＬＣは、従来の液体クロマトグラフィーの微小型で、この数十年にわたって急速に注目されてきた。キャピラリＬＣカラムは、溶媒の消費が極端に少なく、分析のために少量の試料を必要とするのみである。ナノ（Ｎａｎｏ）ＬＣは、クロマトグラフィーの更なる小型化に対して付与された名称であり、同ナノＬＣにおいて、流速は典型的には１０００ｎＬ／分未満であり、カラムの直径は典型的には約７５μｍ（内径）である。従来の液体クロマトグラフィーと同様に、ナノＬＣおよびキャピラリＬＣも、マイクロポンプ、キャピラリカラム、検出器、およびデータ処理装置から構成されている。同システムにおいて、キャピラリカラムは重要である。その理由は、同キャピラリカラムが分析操作を行う場所だからである。

キャピラリＬＣカラムは、結合シリカ粒子（充填材料とも称される）のようなシリカ媒体をキャピラリカラムに充填することによって製造される。異なる種類の材料、例えば、溶融シリカガラス、ステンレス鋼および高張力ポリマー、もキャピラリカラムに使用されてきた。溶融シリカガラスキャピラリは、その独特の特徴ゆえに、キャピラリＬＣカラムの調製においては最も一般的なものである。溶融シリカキャピラリカラムは、１ｍｍ未満の内径、典型的には、０．２５ｍｍ未満の内径を有する。それらは、頑丈で、高い充填圧にも耐え得る。製造時においては、カラムの寸法を制御することが容易で、かつ充填時にカラムが変形することもない。さらに、溶融シリカ製キャピラリの壁部は滑らかで、そのことは、充填にとっては非常に望ましいことでもある。

溶融シリカ製キャピラリはいくらかの卓越した利点を有するものの、いくらかの欠点もある。最も重大な欠点は、同キャピラリが形成されるガラス材料の脆弱かつ壊れやすい性質に由来する。厚みの薄い、溶融シリカキャピラリの壊れやすい性質は、充填、輸送および取り扱いを困難にする。通常、保護のために、溶融シリカキャピラリの外側にポリイミド層が被覆されている。しかしながら、製造時または取り扱い時にポリイミド層にほんのわずかな傷があったとしても、その効果を失い、同キャピラリは、そっと触れただけでも壊れるかもしれない。

充填されたキャピラリＬＣカラムへの損傷を回避するために、ステンレス鋼のシールド層が保護用に時として設けられる。現在利用可能な鋼鉄製のシールドは、キャピラリが破損することを回避するものではあるが、それらは剛性であり、かつＬＣシステムにおいてインジェクタと検出器との間にキャピラリカラムを取り付けるために長い連結キャピラリを必要とする。これにより、カラムの不必要かつ余分なデッドボリューム（ｄｅａｄ ｖｏｌｕｍｅ）が生じ、それは分離能を低下させる。さらに、充填プロセスに加えて、別の組み立てプロセスが必要となり、キャピラリＬＣカラムの製造に対して余分なコストを加えることになるであろう。

溶融シリカガラスカラムを別の部品に強固に連結する際、キャピラリカラムの端部における端部装着性を強化し、かつ確実にするために、多くの場合、スリーブを必要とする。充填プロセスにおいて、キャピラリの一方の端部は、典型的には、端部取付（ｅｎｄ−ｆｉｔｔｉｎｇ）アセンブリを用いて包囲され、他方の端部はスラリー・リザーバに連結される。充填時の端部取付アセンブリにおいては可撓性のスリーブが使用される。その理由は、高圧充填に対して端部を包囲するためには十分な締め付けが必要とされるからである。スリーブは締め付けを促進し、かつキャピラリのサイズを補うものであるが、それは、端部取付に対しては狭すぎる。仮に、締め付けが不十分な場合には充填時の圧力によって端部取付アセンブリが開いてしまう一方、強すぎる締め付けはキャピラリに損傷を与えることになる。

ＨＰＬＣの一つの特定の用途は、プロテオミクスの分野、即ち、細胞または組織試料のタンパク質全体の補完物の分野におけるものであり、当該分野において、タンパク質のタンパク質分解フラグメント（例えば、ペプチド）が質量分析による検出の前にＨＰＬＣによって分離される。プロテオミクスの実験にて分析される試料は、典型的には非常に複雑かつほんのわずかの量しか利用できないので、十分な感度と分析スピードを得ることがしばしば難題となる。ナノボア（ｎａｎｏ−ｂｏｒｅ）カラム（即ち、狭い内径のカラム）の使用と組み合わせて移動相の流速を低減することによって感度が最適化される。

ナノボアカラムの使用は、分析の感度を最適化するために必要である一方、狭い内径のチューブを確実に連結させるのが困難であること、必要とされるボアサイズを備えたチューブはある種のわずかに選択可能な脆弱な材料においてのみ製造可能であること、および使用される狭い内径のために、必要とされる流速で液体をチューブ内にて通過させるためには非常に高いクロマトグラフ圧が必要であること、といったさまざまな困難を引き起こす。

特許文献１は、種々の取付具を備えた一体化した分離カラムを開示している。例えば、同特許文献１の図１は一実施形態を示しており、同実施形態において、一体化したカラム（取付具およびエレクトロスプレー用ニードルを含む）がプラスチック材料に埋め込まれている。その一方では、例えば、ポンプ、バルブ、分析装置といったその他の手段と容易に連結できるスリーブを開示していない。特許文献１において使用される取付具は、シース（または管）を含み、その外側にフェルールが配置され、同フェルールにて締め付けている。そのようなシースまたは金属管は分析化学においては一般に使用されるものである。しかしながら、特許文献１では、カラム、シースおよびフェルールを含むアセンブリ全体がプラスチック材料で被覆されており、よって、フェルールを覆うプラスチック材料を除去することなく、シースを他の手段に連結することはできない。特許文献１に記載の発明のその目的は、取付具を含む一体的な分離カラムを提供することであり、使用者は（プラスチック材料によって被覆されている）取付具にアクセスすることができないので、特許文献１は一般的なキャピラリを提供するものではない。

国際公開第ＷＯ２００９／１４７００１Ａ１号

したがって、壊れやすいカラム材料の使用を容易にする手段が必要とされている。
よって、本発明の目的は、充填時および取り扱い時にキャピラリを保護でき、壊れやすい溶融シリカキャピラリのその他の欠点を低減する装置を提供することにある。

本発明の別の目的は、分析測定技術のためのキャピラリアセンブリであって、小さな、かつほぼ一定の内径、滑らかな内壁を有し端部取付具に容易に装着可能であり、かつ上記した欠点を備えることのないキャピラリアセンブリを提供することにある。

本発明は、壊れやすいカラム材料の使用を容易にする手段を提供することによって上記した課題を解決する。これは、鋼鉄またはＰＥＥＫスリーブを加えることによって壊れやすいチューブを補強すること、および／または、壊れやすいチューブを射出成形樹脂に埋め込んで（ｅｍｂｅｄｄｉｎｇ）、同壊れやすいチューブが、取り扱いおよび操作時に、操作者に直接露出されないようにすること、を含む。更なる機能的な改良点は、樹脂の内部に更なる部品を含むことによって得られる。それにより、多目的かつ強固なキャピラリアセンブリが達成できる。

上記したように、本発明に従うキャピラリアセンブリは、キャピラリの端部領域のみに提供されるスリーブであって、好ましくは、鋼鉄またはＰＥＥＫからなるスリーブを使用する。スリーブの設けられていないキャピラリの領域では、同キャピラリは可撓性のプラスチック層でコーティングされており、同プラスチック層はキャピラリと直接接触している。このようにして、傷に対する更なる保護が達成できる。

本発明の好ましい実施形態において、ガラスキャピラリは溶融シリカガラスキャピラリであるが、その他の材料も使用することができ、例えば、ボロシリケイトガラスおよび薄壁ポリマーおよび金属チューブ等である。

本発明は、シリカガラスキャピラリカラムのようなキャピラリカラム、または隣接する液体用の導管との取付具を介する接続のための付随する端部スリーブを伴う連結キャピラリチューブがポリマーマトリックスに埋め込まれることによる方法に基づいている。

この方法に従って、本発明は、キャピラリアセンブリ、好ましくは溶融シリカ（ｆｕｓｅｄ ｓｉｌｉｃａ）アセンブリを形成する方法に関し、同方法は：
・キャピラリの端部を覆うスリーブであってキャピラリの外径と密に適合するように構成されるスリーブ、を備えたキャピラリを形成ツールに導入する工程と；
・プラスチック材料であって、好ましくは弾性のプラスチック材料、を形成ツール内にて成形して、それによりキャピラリおよびスリーブをプラスチック材料でコーティングする工程と；を含み、同プラスチック材料はキャピラリおよびスリーブの一部をコーティングし、その他の手段と連結するためにコーティングされていないスリーブの領域を残す。

本発明はまた、キャピラリアセンブリを提供し、同キャピラリアセンブリは：
・第１の端部および第２の端部を有する、好ましくは溶融シリカキャピラリであるキャピラリと；
・同キャピラリの端部を覆うスリーブであって、同キャピラリの外径と密に適合するように構成されるスリーブと；
・キャピラリおよびスリーブの一部をコーティングしつつ、その他の手段と連結するために同スリーブにコーティングされていない領域を残す、好ましくは弾性のプラスチック材料から形成される成形プラスチックコーティング部と、を含む。

成形プラスチックコーティング部が、例えば、特許文献１の場合のフェルールまたはその他の取付具の場合とは異なり、キャピラリおよびスリーブの一部のみをコーティングすることを強調することは重要である。したがって、本発明のキャピラリアセンブリは、連結されている手段から容易に切り離すことが可能であり、そのことは、被覆材料から突出している特別な取付具にその接続が制限される特許文献１の一体的な装置とは相反するものである。

一部を樹脂加工する（ｐｌａｓｔｉｆｙｉｎｇ）することは種々の方法によって達成可能であり、好ましくは、プラスチック材料を、軟化する範囲内にて軟化させるために、同プラスチック材料を軟化温度を超えて加熱することにより、達成可能である。好ましい実施形態において、カラムおよび取付具全体がプラスチック材料にて包囲される。成形部は、シリカキャピラリおよび形成ツールの形状に適合するような予め形成された部分であり得る。

成形部の形成は、形成ツールを閉鎖し、かつ予め形成された部分に圧力を付与することによって達成され得る。代替的に、形成ツールを閉鎖し、かつ同形成ツールをプラスチック材料とともに加熱することによっても達成される。

本発明の好ましい実施形態において、成形部の形成は、溶融したプラスチック材料を、スリーブを備えたキャピラリが配置された鋳型に射出成形することによって達成され、これらの部分が溶融したプラスチックに埋め込まれ、冷却され、固体になるまで硬化される。代替的に、成形部は、プラスチック材料を含む閉鎖された形成ツールを加熱することにより同プラスチック材料を熱膨張させて同プラスチック材料に圧力を付与することによって成形され得るか、或いは、形成ツールを閉じることによって、もしくはプラスチック材料および／または形成ツールを能動的に冷却することによって同プラスチック材料に圧力を付与することによって、成形され得る。さらに別の代替的な実施形態は、化学薬品と混合し、その後、鋳型の内部で重合化し、それにより、スリーブを備えたキャピラリをその他の関連する部品と埋め込むことによって、達成され得る。

好ましくは、本発明のプラスチック材料は、ＭａｃｒｏＭｅｌｔ（登録商標）（Ｈｅｎｋｅｌ Ｋｏｍｍａｎｄｉｔｇｅｓｅｌｌｓｈａｆｔ）の商標名にて市販されているような、ポリアミドまたはポリウレタンに基づく熱可塑性ホットメルトである。これらは、少なくとも約４９度の温度にて組成物を非流動性にするのに十分な量にて存在するポリマーマトリックスと組み合わせて少なくとも一つの室温にて流動性を有する重合可能な化合物を含む。重合可能な化合物または重合可能な組成物は、嫌気性（ａｎａｅｒｏｂｉｃｓ）化合物、エポキシ化合物、アクリル化合物、ポリウレタン化合物、オレフィン化合物およびそれらの組み合わせを含む、広範囲の材料から選択され得る。

各端部にＰＥＥＫスリーブを備えた本発明の溶融シリカキャピラリアセンブリと、各スリーブの中央側の端部の約３分の１を含んでキャピラリの中央部を覆う樹脂と、を示す。 図１のキャピラリアセンブリを形成するために使用される射出成形用鋳型を示す。 コイル状の溶融シリカの予備成形プロセスを示す。 図３に示すプロセスにて得られる製品を示す。 連続成形プロセスを示し、埋め込まれたチューブの所望の長さよりも短い鋳型は端部が開口して形成されている。 その一端にてエレクトロスプレーエミッタと嵌合され、かつ加熱フィラメントに沿って巻回されている溶融シリカチューブから形成されたカラムと、コイルの成形を容易にするディスク形状の部材と、を示す。 図６に示されるプロセスによって得られる製品を示す。 樹脂がフェルール内部まで続いている成形を示す。

図１および２に示されるような構成は、スリーブを備えたシリカキャピラリを含む。成形材料は、プラスチック材料からなり、例えば、ポリアミドおよびポリウレタンベースのＭａｃｒｏＭｅｌｔ（登録商標）のような熱可塑性材料からなる。プラスチック材料は、鋳型からなる形成ツールを用いて形成するために選択される。幾らかの実施形態において、プラスチック材料は完全に溶融され、その後、室温まで冷却され得る。従って、プラスチック材料は、キャピラリの外面およびスリーブの化学的結合を実現する。

より具体的には、図１は、各端部にＰＥＥＫまたは鋼鉄製のスリーブ（２０）を備えた約３６０μｍのＯＤを有する溶融シリカキャピラリ（１０）と、各スリーブ（２０）の中央側の端部の約３分の１を含んでキャピラリ（１０）の中央部を覆う樹脂（３０）と、を示す。図１の詳細Ａは、スリーブ上に樹脂が重なった重複部分を示す。スリーブに使用される材料にかかわらず、典型的なスリーブの寸法は、約３７５μｍの内径と、約３ｃｍの全長と、１／１６インチ（１．５９ｍｍ）の外径であり、当該寸法は、ＨＰＬＣチューブおよび取付具システムにおいて広く使用されている標準的なサイズである。

図２は、図１のキャピラリアセンブリを形成するために使用される射出成形用鋳型を示し、ＰＥＥＫ（または鋼鉄）製のスリーブ（２０）のその各端部が鋳型（４０）によって固く保持されており、それによって、樹脂（３０）でコーティングされたセグメントに対して明確に画定された端部点が作製される。

図３は、スリーブ（２００）を備えたコイル形状の溶融シリカ（１００）の予備成形を示す。鋳型（４００）およびそれにより得られた製品は、特別に所望された形状の最終製品を得るために、第１の成形プロセスにおいて、小セグメント片の溶融シリカチューブ（１００）がどのように埋め込まれるかを例示しており、二つ以上の連続成形プロセスによってその最終的な形状が得られるであろう。２段階の成形プロセスによって得られたそのような製品の例を図４に示し、この例では、コーティング用のプラスチック材料（３００）がスリーブ（２００）の一部を覆っている。

図５は、「連続」成形プロセスを示し、同プロセスでは、埋め込まれるチューブ（１０００）の所望の長さよりも短い鋳型が、樹脂が硬化したら除去され得る円筒状のピースを一時的に挿入することによって開放した端部に形成され、その状態にて鋳型が置き換えられ、スリーブ（２０００）に到達するまで別の樹脂が注入される。鋳型（４０００）は、２つの連続注入による樹脂（３０００）が、強度を加えるためのわずかな伸張部（ｓｔｒｅｔｃｈ）上に（同心円状に）重なり合うように形状化され得る。

図６において、溶融シリカチューブから形成され、かつその一端でエレクトロスプレーエミッタと嵌合され、かつ加熱フィラメント沿って巻回されるカラムと、コイルの成形を容易にするディスク形状の部材と、を示す。断面Ｂ−Ｂは、アセンブリの断面図を示し、部分（２）は実際のカラムであり、部分（３）は加熱フィラメントの端部である。詳細Ｂは、ディスク形状の部材（１）とカラムの５つの巻回（２）であって、加熱フィラメント（３）の５つの巻回に近接した巻回（２）と、の断面図をあらわす。樹脂の境界は（４）にて示されている。図７は、埋め込まれたカラムと加熱フィラメントの外観を示し、エレクトロスプレーエミッタは、アセンブリの最も右側にある部品である。この場合、カラムは約５ｃｍの直径にて巻かれ、環状の樹脂形状物に埋め込まれている。その他の直径、非円形の軌道、およびその他の成形物も同様に選択され得る。カラムおよび加熱ワイヤの巻き数は、１から数百の範囲であり得、２つの材料は巻き数が異なっていてもよい。

図８では、どのように成形がなされるかが示されており、樹脂（３０）はフェルール（ｆｅｒｒｕｌｅ）（５０）まで、そして同フェルール（５０）の内部まで続き、よって、射出成形プロセス時に、スリーブ／チューブアセンブリ（１０／２０）の端部に対してこの部品を十分に画定された位置にロックする。参照符号は図２の参照符号に等しい。

本発明によれば、ＨＰＬＣの用途のための装置および技術が提供される。例示のみの目的にて、本発明は、高圧液体クロマトグラフィーのプロセスに適用されてきた。しかしながら、本発明が非常に幅広い範囲の適用性を有することが認識されるであろう。

実施形態は以下のうちの一つ以上を含む：一体的なカラムの型を形成するため、もしくは成形するため、そしてスリーブ（および最終的には末端取付具）を固定するため、に形成ツール内で可塑化され、かつ成形される、末端取付具を備えたＨＰＬＣカラムを包囲する部分。成形部はプラスチック材料を含む。有利なことに、この技術はスリーブおよびカラムの封止および位置決めを可能にする。有利なことに、形成ツールは、良好な寸法安定性および高い再現性を備えた所望の形状にカラムを形成することができる。加えて、選択された許容値は、例えば、形成ツール内の温度および滞留時間のようなプロセスパラメータを正確に調整することによって、保持または維持され得る。

成形部は、予備形成された部分として実現され、予備形成された部分の形状は、形成ツールの、カラム／キャピラリおよびスリーブ／取付具の形状に適合される。予備形成された成形部は、上述のプラスチック材料の軟化温度以上、または軟化温度を超えて加熱し、同材料を柔軟かつ成形しやすいようにするために同材料が軟化された状態とすることにより可塑化され得る。有利なことに、可塑化されたプラスチック材料は、カラムおよび取付具の外面を均一に形成する。これは、表面全体にわたり、均一な力の分散を可能にする。この他に、形成後の機械的応力が低減され得る。

実施形態において、予備形成された成形部は、二つ以上の部品部分を含み、同部品部分が互いに接合される。
最も有利なことに、成形部は、溶融プラスチック材料を鋳型に注入し、同プラスチック材料が選択された化学的組成物によって可撓性或いは完全に剛性となり得る安定した固体を形成するような温度まで冷却することによって実現され得る。

本発明と先行技術とを比較する実施例
先行技術
標準的なＨＰＬＣデザインと比較すると、ＵＨＰＬＣ（超高圧範囲のＨＰＬＣ）は、例えば、ポンプにおいてより強力なモータを使用することにより、より強力なバルブ、バルブ内の複合材料およびその他の能動部品を使用することにより、より高い背圧を生成するように設計されている。これらの部品は、本発明の材料から相当な注意および考慮をはらって形成され得るが、現在最も制限される部材は、５０００を超える圧力にて溶媒を保持するチューブであった。低流量の（即ち、５ｍＬ／分未満の流速の）クロマトグラフィーシステムでは、標準的なＬＣチューブの外径は通常、３種類の標準サイズ：３６０μｍ、１／３２インチ（０．７９ｍｍ）および１／１６インチ（１．５９ｍｍ）のうちの１つである。内径は、５μｍ〜３００μｍの範囲とする傾向があるが、３６０μｍのＯＤと２００μｍを超えるＩＤとであるいかなるサイズの組み合わせもその壁厚が非常に薄くなり、通常の使用および取り扱いに対して脆弱すぎるであろう。

ＬＣチューブに使用される材料は、典型的には、鋼鉄（３１６）、溶融シリカガラスまたはＰＥＥＫのうちの１つである。より新しい型のチューブは、各材料に関連した選択された利点を得るために、これらの材料の二つを組み合わせている。残念なことに、これらの材料を別々に使用しても、混合して使用しても、市販されている既存の型のチューブは超高圧下におけるナノ−フローＬＣにおけるそれらの頑強な使用を妨げる著しい欠点が存在する。

例えば以下のとおりである。
・１／１６インチ（１．５９ｍｍ）の外径と、より狭いＩＤ（１０μｍに近い）を備えたＰＥＥＫチューブは、１００００ＰＳＩ（６８．９５ＭＰａ）までの圧力に耐え得るかもしれないが、通常有機溶媒を使用することはできない。例えば、クロマトグラフィーにおいてアセトニトリルがしばしば使用されるが、約３０００ｐｓｉ（２０．６９ＭＰａ）より高い圧力では、ＰＥＥＫチューブに深刻な損傷をもたらす。

・ＰＥＥＫｓｉｌチューブは溶融シリカガラスの内側コア（本質的にはライニング）とＰＥＥＫの外層とから構成されている。ＰＥＥＫｓｉｌチューブは、１２５００ＰＳＩ（８６．２１ＭＰａ）までの圧力定格を有し、それは、例えば、単なるＰＥＥＫチューブに対するものよりも約５０％高い値であり、かつＰＥＥＫｓｉｌはＰＥＥＫを分解する傾向にある広い範囲の有機溶媒にも良好に耐えることができる。しかしながら、ＰＥＥＫｓｉｌは、２５μｍ未満の内径のものを製造することはできず、ＰＥＥＫｓｉｌの内径は、一般的には、チューブの全長にわたってかなり大きく変化する。即ち、名目上はＩＤが２５μｍであるべき一つのチューブが、同チューブの異なる位置にて、その内径が５０μｍ〜１０μｍまで変動する。この不均一なサイズは、均一な内径の有するであろうチューブと比較して非常に大きな流量制限をもたらすこととなり、ＬＣの移動相内の粒状物質に起因する閉塞の危険性も数倍も増大するであろう。ＰＥＥＫｓｉｌの使用による更なる複雑な事態は、内側のガラスライニングが破損して、フェルールが一体的に締め付けられている位置および取付具において、またその付近において、微細な破片が剥がれ落ちることである。そのような破片は、その後、管を通過する流れを遮断するか、バルブおよびその他の能動部品の表面を傷つけることにより、同バルブおよびその他の能動部品に損傷を与えるかもしれない。チューブの端部のこの損傷の問題を解決するために設計された多くのフェルールが市販されているが、当該問題を完全に解決するものはない。

・ステンレス鋼は、それが耐え得ることのできる圧力という点からは非常に強固で、通常、多種にわたるフェルールおよびナットを使用することによって、一体的な、またはその他の取付具との漏れのない連結を簡単に得ることができる。また、鋼鉄製のチューブは実質的にはいかなる種類の有機溶媒にも耐えることができる。しかしながら、鋼鉄製のチューブは１２５μｍ未満の内径を有するものを形成することができず、通常、ＯＤが２つの標準である１／３２インチ（０．７９ｍｍ）または１／１６インチ（１．５９ｍｍ）のいずれか一方である場合、実際の下限値は２５０μｍである。より狭いＩＤを有するチューブが必要な場合、ＯＤも同様に減少させる必要があるが、その場合、チューブは壊れやすくなる。鋼鉄製のチューブを使用する別の複雑な事態は、酸性の水溶性緩衝液にて腐食し、鋼鉄製のチューブ内に塩を形成する傾向がある点である。そして、更なる複雑な事態は、幾らかの被分析物、例えば、リン酸化ペプチドでは、鋼鉄表面の鉄イオンと反応し、吸着し、分解するか、そうでなければ試料から消失してしまう傾向にある点である。

・ステンレス鋼のチューブは、ガラスのライニングを備えた状態で形成することができ（例えば、ｗｗｗ．ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈ．ｃｏｍから入手できるカタログ番号２４９５１）、それは鋼鉄に関する化学反応性の問題を軽減できるが、このチューブは、２５０μｍ未満の内径を備えたものとして得ることはできない。

・クロマトグラフィーの目的のための溶融シリカガラスチューブは、ガラスから形成され、その外面は、通常、８μｍ〜２０μｍの厚みを有するポリイミドの層でコーティングされている。ポリマーコーティングを備えていない溶融シリカのチューブは極端に壊れやすく、慎重な取り扱い、かつ適度な圧力にさらされた場合でさえも破損し、したがって、高圧のフローラインでは有用な用途がない。一方、コーティングされた溶融シリカチューブは非常に可撓性で、大きな曲げに対しても耐え得る（例えば、３６０μｍのＯＤのチューブは、破損することなく、４ｃｍの直径のループに巻き上げることができる）。ポリイミドでコーディングされた溶融シリカのチューブは、２０００００ＰＳＩ（１３７９．３１ＭＰａ）までの圧力、即ち、現在のＵＨＰＬＣ装置で達成可能な圧力の上限値の１０倍の圧力、にて液体を移動させるために使用することができたという研究が報告されている。即ち、コーティングされた溶融シリカは、可撓性かつ頑丈である傾向にある。しかしながら、これは、コーティングが完全に損傷を受けていない場合のチューブにおいてのみ当てはまることであり、ポリイミドコーティングにおけるほんのわずかな引っかき傷が、適度な圧力または応力においてさえも溶融シリカのチューブの破砕を引き起こすであろうということが頻繁に観察される。

従って、キャピラリおよびナノフロークロマトグラフィーのための複数の種類のチューブが存在しているが、既存の材料または材料の組み合わせのいずれも、機械的および物理的な強度、化学的不活性、或いは内径の選択という点において満足のゆく解決手段を与えるものはない。

本発明
本発明は、非常に改善されたキャピラリチューブおよびカラム製品を提供する方法および装置を記載する。好ましい実施において、新たなチューブは、最も一般的に使用されているポリイミドでコーティングされた溶融シリカガラスのチューブの内側コアを含む組み立てられた製品である。チューブの所望の長さを、リール状のチューブから切断し、各端部は、内側チューブとの密な嵌合部を有する同心状のポリマー管または鋼鉄製の管で覆われる（即ち、スリーブ状に覆われる）。即ち、溶融シリカチューブのＯＤは、スリーブのＩＤよりも数マイクロメートル小さいだけである。よって、スリーブで覆われていない溶融シリカチューブの部分は、（鋳型内での）射出成形によってポリマー樹脂内に埋め込まれ、その後、硬化され、溶融シリカの周囲に保護用の外層が形成される。樹脂はまた、スリーブの一方の端部または両端部にて、同スリーブの一部を覆うこともでき、それは、完成したアセンブリに更なる機能を提供するために、樹脂に埋め込まれた容積の内側に更なる部品を含むことができるので有利である。

溶融シリカチューブの内径は、多くの寸法にて得ることができる一方、外径は、２、３の標準的なサイズの一つに適合させる傾向にある。好ましい実施において、溶融シリカチューブは約３６０μｍのＯＤであり、スリーブが容易に利用できるサイズである。これらのスリーブは、多くの場合、おおよそ、１／３２インチ（０．７９ｍｍ）または１／１６インチ（１．５９ｍｍ）の外径を有し、それはまた、クロマトグラフィーの分野で使用されるコネクタおよび取付具に対する標準的なサイズである。好ましい実施において、スリーブは、パーフルオロポリマー、鋼鉄、またはＰＥＥＫから形成され得る。スリーブの通常の長さは、約２ｃｍ〜５ｃｍである。

射出成形用の樹脂は、種々の化学組成物であり得る。好ましい実施において、ポリウレタンに基づくホットメルト樹脂（Ｈｅｎｋｅｌ社製のＭａｃｒｏＭｅｌｔ（登録商標））を使用して、溶融シリカチューブのポリイミド層と良好に結合し、かつスリーブの外層とも結合できる強固ではあるが、幾らかの可撓性を有する材料を得ることができる。

本願の発明者らは、樹脂に埋め込まれた溶融シリカのチューブが、本明細書の記載に従って形成された場合、最新の技術水準のものよりも複数の利点を有することを見出した。その利点としては以下のものを含む。

樹脂に埋め込まれた場合、溶融シリカは、ガラスの内径が１５０μｍ未満である場合も、約２０，０００ｐｓｉ（１３７．９３ＭＰａ）までの圧力に容易に耐えることができる。ポリイミド層は、保護用の樹脂層があるので傷つけられることはなく、よって、圧力下において取り扱いを受け、曲げられた場合でさえも、アセンブリは強固である。

スリーブおよびフェルールを、液体移動用の導管に対して確実に連結させることができ、ＨＰＬＣシステムの取付具およびその他の能動部品との漏れのないアセンブリを容易に作製することができる。

Claims (9)

1. キャピラリアセンブリ（１０）、好ましくは溶融シリカアセンブリ、を形成するための方法であって、前記方法は：
   ・キャピラリの端部を覆うスリーブ（２０）を備えた同キャピラリ（１０）を形成ツールに導入する導入工程であって、前記スリーブ（２０）が前記キャピラリ（１０）の外径と密に適合するように構成されている、前記導入工程と、
   ・前記形成ツール（４０）内にて、プラスチック材料、好ましくは弾性のプラスチック材料、を成形する成形工程であって、同工程により前記キャピラリ（１０）およびスリーブ（２０）が前記プラスチック材料（３０）でコーティングされる、前記成形工程と、
   を含み、前記プラスチック材料（３０）は前記キャピラリ（１０）および前記スリーブ（２０）の一部のみをコーティングし、同スリーブ（２０）のコーティングされていない領域を残す、方法。
2. 前記スリーブ（２０）はＰＥＥＫ、鋼鉄、またはより小さなＰＥＥＫの内側スリーブがより大きな鋼鉄製スリーブの内側に挿入されている２つの同心円状スリーブの組み合わせ、から形成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記材料（３０）の成形は、前記プラスチック材料（３０）を、軟化温度を超えて加熱して、同プラスチック材料（３０）をその軟化範囲にして、軟化させることによって、行われる、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記プラスチック材料（３０）は、前記キャピラリ（１０）および前記形成ツール（４０）の少なくとも一方の形状に適合させる予備形成部として実現される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の方法。
5. キャピラリアセンブリであって、
   第１の端部および第２の端部を有する、好ましくは溶融シリカキャピラリである、キャピラリ（１０）と、
   前記キャピラリの端部を覆うスリーブ（２０）であって、前記キャピラリ（１０）の外径に密に適合するように構成されている、スリーブ（２０）と、
   前記キャピラリ（１０）および前記スリーブ（２０）の一部を完全にコーティングし、前記スリーブ（２０）のコーティングされていない領域を残す、好ましくは弾性プラスチック材料からなる、成形されたプラスチックコーティング（３０）と、
   を含む、キャピラリアセンブリ。
6. 前記スリーブ（２０）は、ＰＥＥＫ、ＰＥＥＫの誘導体、鋼鉄、または、鋼鉄とＰＥＥＫとの組み合わせであって、より小さなＰＥＥＫスリーブがより大きな鋼鉄スリーブの内部に挿入されている同鋼鉄とＰＥＥＫとの組み合わせ、である、請求項５に記載のキャピラリアセンブリ。
7. 前記アセンブリは、後に分析測定装置に容易に設置して、使用するために、対応する部分に適合する外形が備えられている、請求項５に記載のキャピラリアセンブリ。
8. 前記キャピラリ（１０）には、前記アセンブリがクロマトグラフィー用カラムとなるように、固定相の樹脂（即ち、クロマトグラフィー材料）が充填される、請求項５に記載のキャピラリアセンブリ。
9. 前記クロマトグラフィー用カラムとともに加熱部材が埋め込まれている、請求項８に記載のキャピラリアセンブリ。