JP7414783B2 - クロマトグラフィカラムを熱的に絶縁するための技術 - Google Patents

Description

（関連出願）
本出願は、２０１６年４月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／３２３，３２５号、「ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ ＦＯＲ ＴＨＥＲＭＡＬＬＹ ＩＮＳＵＬＡＴＩＮＧ Ａ ＣＨＲＯＭＡＴＯＧＲＡＰＨＩＣ ＣＯＬＵＭＮ」、代理人整理番号ＷＣＳ－０１８ＰＲ２、に対する優先権を主張するものであり、参照により本明細書に組み込まれる。

本出願は、概して、クロマトグラフィと共に使用する技術に関し、より具体的には、クロマトグラフィカラムを熱的に絶縁することに関する。

クロマトグラフィは、溶液中に保持されているものなどの化合物を分離する技術であり、化合物は、溶液と接触している分離媒体に対して異なる親和性を呈する。溶液がそのような不動の分離媒体を通って流れるにつれて、化合物は互いに分離する。一般的なクロマトグラフィ分離機器としては、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）システムが挙げられる。そのようなＬＣシステムは、既知であり、異なる化学化合物を含み得る試料溶液を分析するために使用される。ＬＣシステムは、３４．４７ＭＰａ（５，０００ｐｓｉ）以上などの、高圧で動作することができる。典型的なＬＣシステムは、液体溶液を圧送するためのポンプと、液体流体ストリームの中へ試料を注入するための注入器と、分離媒体として使用される充填材料を充填したクロマトグラフィカラムと、注入器からクロマトグラフィカラムまで試料溶液及び液体流体を搬送するための配管とを含む。次いで、配管を使用して、ＬＣカラムから出力された試料溶液を、試料溶液を分析するための検出器まで更に輸送することができる。検出器は、質量分析器、ＵＶ吸収検出器、蒸発光散乱検出器、及び同類のものなどの、任意の好適な検出器とすることができる。

ＬＣシステムの動作中には、液体溶媒が、ＬＣシステムの中へ高圧で圧送される。注入器は、制御体積の試料を手動又は自動でシステムの中へ注入するために使用することができ、ここで、試料は、流体ストリームにおいて液体溶媒と共に充填ＬＣカラムまで搬送され、次いで、ここで、試料は、分離させることができる。試料溶液中の化学化合物の各々は、ＬＣカラムのパッキング材料と異なる様態で反応するので、種々の化学化合物は、異なる速度で充填ＬＣカラムを通って流れる。試料溶液中の異なる化学化合物は、試料溶液がカラムを通って流れるときに互いに分離する。分離された化学化合物は、ＬＣカラムから出力されると、検出器に進み、ここでは、分離された化学化合物を更に分析して、例えば、識別及び／又は定量化の目的で化合物の物理的特性を決定することができる。

本明細書の技術の１つの態様によれば、クロマトグラフィを行うための装置は、クロマトグラフィカラムと、内壁及び外壁を含む真空絶縁ジャケットであって、内壁と外壁との間に真空領域が形成され、真空絶縁ジャケットの内壁が、クロマトグラフィカラムを取り囲み、クロマトグラフィカラムの外壁と真空絶縁ジャケットの内壁との間に間隙が形成される、真空絶縁ジャケットと、を備える。

間隙は、絶縁層を形成する１つ又は２つ以上の材料を含むことができる。間隙は、絶縁発泡体、絶縁プラスチック、エアロゲル、及びマイラー化アルミニウムのうちの少なくとも１つを含むことができる。真空絶縁ジャケットは、クロマトグラフィカラムの第１の端部においてフリットを越えて延在することができる。真空絶縁ジャケットは、クロマトグラフィカラムの第１の端部において端部取付金具を越えて延在することができる。第１の端部は、クロマトグラフィカラムの出口端部に存在することができる。第１の端部は、クロマトグラフィカラムの出口端部とすることができ、真空絶縁ジャケットは、クロマトグラフィカラムの入口端部において別のフリットを越えて延在し得ず、流体は、入口端部においてクロマトグラフィカラムに進入することができ、また、出口端部においてクロマトグラフィカラムを出ることができる。真空絶縁ジャケットは、クロマトグラフィカラムの入口端部及び出口端部の両方においてフリットを越えて延在することができ、流体は、入口端部においてクロマトグラフィカラムに進入することができ、また、出口端部においてクロマトグラフィカラムを出ることができる。クロマトグラフィカラムの第１の端部は、ねじなしの端部取付金具を含むことができる。端部取付金具は、面シールを含むことができる。面シールは、実質的に環形状又は円板形状とすることができる。面シールは、金属、ポリマー材料、及びエラストマー材料のうちのいずれかから作製することができる。真空絶縁ジャケットの端部取付金具は、注入器、予熱器、及び検出器のうちのいずれかである別の構成要素に接続することができる。

真空絶縁ジャケットは、予め製造しておくことができる。単一の構成要素は、注入器、予熱器、及び検出器のうちのいずれかである別の構成要素と一体化された真空絶縁ジャケットを含むことができる。真空領域は、ヘリウム、水素、ネオン、窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴン、六フッ化硫黄、クリプトン、及びキセノンのうちの少なくとも１つを含むことができる。真空絶縁ジャケットは、鋼で作製された壁を有する管とすることができ、真空領域は、管の封止された壁の間の領域内に形成することができる。真空絶縁ジャケットは、クロマトグラフィカラム内に半径方向熱勾配を形成することを実質的に阻止することができる。本装置は、クロマトグラフィカラムの入口の前に、移動相を加熱する予熱器を更に含むことができる。予熱器は、真空絶縁ジャケットを取り囲む周囲空気を加熱しない場合がある。予熱器は、測定温度がほぼ指定された設定点温度であるかどうかに従って予熱器の動作を制御する制御信号を受信するように構成することができる。本装置は、クロマトグラフィカラムの出口端部、クロマトグラフィカラムの入口端部、及び予熱器内の場所のうちのいずれかにおける、測定温度を取得し、それによって、予熱器内の現在の周囲温度を提供するように構成された温度センサを更に含むことができる。真空領域は、約１０^－３ａｔｍ以下の圧力とすることができる。真空領域は、約７６０トル未満の圧力とすることができる。圧力は、約１０^－４トル未満、約１０^－４トル以上かつ約１０^－１トル未満、約１０^－１トル以上かつ約２００トル未満、約１０^－１トル以上かつ約１００トル未満、及び約２００トル以上かつ約７５０トル未満からなる群から選択される範囲に含めることができる。圧力は、約１００トル、約２００トル、約１０^－１トル、及び約１０^－４トルからなる群から選択される閾値未満とすることができる。第１の端部取付金具は、クロマトグラフィカラムの入口端部に存在することができ、第２の端部取付金具は、クロマトグラフィカラムの出口端部に存在することができ、第１の端部取付金具は、第１の重量を有することができ、第２の端部取付金具は、第２の重量を有することができ、第２の重量は、第１の重量未満とすることができる。第２の重量は、第１の重量よりも少なくとも約１５％軽くすることができる。第２の重量は、第１の重量の約５０％以下とすることができる。

本明細書の技術の別の態様によれば、クロマトグラフィを行うための装置は、クロマトグラフィカラムと、内壁及び外壁を含む真空絶縁ジャケットであって、内壁と外壁との間に真空領域が形成され、真空絶縁ジャケットの内壁がクロマトグラフィカラムを取り囲み、真空絶縁ジャケットが、クロマトグラフィカラムの第１の端部を越えて延在する、真空絶縁ジャケットと、を備える。第１の端部は、クロマトグラフィカラムの出口端部に存在することができる。真空絶縁ジャケットは、クロマトグラフィカラムの入口端部においてクロマトグラフィカラムの第２の端部を越えて延在することができる。本装置は、第１の端部取付金具の第１の表面と真空絶縁ジャケットの外壁の第２の表面との間に位置付けられた絶縁体を含むことができ、第１の端部取付金具は、クロマトグラフィカラムの出口端部に存在することができる。本装置は、第２の端部取付金具の第３の表面と真空絶縁ジャケットの外壁の第２の表面との間に位置付けられた絶縁体を含むことができ、第２の端部取付金具は、クロマトグラフィカラムの入口端部に存在することができる。第１の端部取付金具及び第２の端部取付金具のうちのいずれかは、ねじなしとすることができる。第１の端部取付金具及び第２の端部取付金具のうちのいずれかは、面シールとすることができる。面シールは、実質的に環形状又は円板形状とすることができる。面シールは、金属、ポリマー材料、及びエラストマー材料のうちのいずれかから作製することができる。真空絶縁ジャケットは、クロマトグラフィカラムの出口端部の第１の端部取付金具によって、検出器である別の構成要素に接続することができる。真空絶縁ジャケットは、クロマトグラフィカラムの入口端部の第２の端部取付金具によって、注入器及び予熱器のうちのいずれかである別の構成要素に接続することができる。真空領域は、ヘリウム、水素、ネオン、窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴン、六フッ化硫黄、クリプトン、及びキセノン、のうちの少なくとも１つを含むことができる。真空絶縁ジャケットは、鋼で作製された壁を有する管とすることができ、真空領域は、管の封止された壁の間の領域内に形成することができ、クロマトグラフィカラムは、管を通して開口部内に実質的に位置付けることができる。本装置は、クロマトグラフィカラムの入口の前に、移動相を加熱する予熱器を含むことができる。予熱器は、測定温度がほぼ指定された設定点温度であるかどうかに従って、予熱器の動作を制御する制御信号を受信するように構成することができる。本装置は、クロマトグラフィカラムの出口端部、クロマトグラフィカラムの入口端部、及び予熱器内の場所のうちのいずれかにおける、測定温度を取得し、それによって、予熱器内の現在の周囲温度を提供するように構成された温度センサを含むことができる。真空領域は、約１０^－４トル未満の圧力とすることができる。第１の端部取付金具は、第１の重量を有することができ、第２の端部取付金具は、第２の重量を有することができ、第１の重量は、第２の重量未満とすることができる。第１の重量は、第２の重量よりも約１５％以下軽くすることができる。クロマトグラフィカラムの外壁と真空絶縁ジャケットの内壁との間に間隙を形成することができる。間隙は、絶縁発泡体、絶縁プラスチック、エアロゲル、及びマイラー化アルミニウムのうちのいずれかを含むことができる。

本明細書の技術の別の態様によれば、装置は、その中に形成された真空空間を有するチャンバであって、第１の端部壁及び第２の端部壁を含む端部壁を有する、チャンバと、真空空間に含まれるクロマトグラフィカラムであって、第１の端部壁が、クロマトグラフィカラムの入口端部に位置付けられ、第２の端部壁が、クロマトグラフィカラムの出口端部に位置付けられ、接続配管を使用して、クロマトグラフィカラムと第１の構成要素との間で第１の接続が行われ、接続配管のいかなる部分もチャンバ内に位置付けられない、クロマトグラフィカラムと、を備える。第１の端部取付金具及び第２の端部取付金具は、真空空間内に位置付けることができる。第１の端部取付金具は、クロマトグラフィカラムの入口端部に存在することができ、第２の端部取付金具は、クロマトグラフィカラムの出口端部に存在することができる。第１の端部取付金具の第１の端面は、第１の端部壁に位置付けることができ、第２の端部取付金具の第２の端部事実は、第２の端部壁に位置付けることができる。接続配管は、第１の端部取付金具の第１の端面を第１の構成要素に接続する、第１の部分を含むことができる。接続配管は、第２の端部取付金具の第２の端面を第１の構成要素に接続する、第１の部分を含むことができる。本装置は、複数の絶縁体を含むことができ、複数の絶縁体は、第１の端部壁と第１の端部取付金具との接触表面、第２の端部壁と第２の端部取付金具との接触表面、第１の端部壁とチャンバの内壁との接触表面、及び第２の端部壁とチャンバの内壁との接触表面、のうちのいずれかの間に位置付けられた少なくとも１つの絶縁体を含むことができる。チャンバは、真空ポンプと共に使用するように構成されたポートを更に備えることができる。

本明細書の技術の別の態様によれば、クロマトグラフィカラムを絶縁する方法は、内壁及び外壁を含む真空絶縁ジャケットを受容することであって、内壁と外壁との間に真空領域が形成される、受容することと、クロマトグラフィカラムを真空絶縁ジャケットの中へ挿入することであって、真空絶縁ジャケットの内壁が、クロマトグラフィカラムを取り囲み、クロマトグラフィカラムの外壁と真空絶縁ジャケットの内壁との間に間隙が形成される、挿入することと、を含む。本方法は、１つ又は２つ以上の材料を間隙内に配置して、絶縁層を形成することを含むことができる。１つ又は２つ以上の材料は、絶縁発泡体、絶縁プラスチック、エアロゲル、及びマイラー化アルミニウムのうちの少なくとも１つを含むことができる。

本明細書の技術の別の態様によれば、クロマトグラフィカラムを絶縁する方法は、内壁及び外壁を含む真空絶縁ジャケットを受容することであって、内壁と外壁との間に真空領域が形成される、受容することと、クロマトグラフィカラムを真空絶縁ジャケットの中へ挿入することであって、真空絶縁ジャケットが、クロマトグラフィカラムの第１の端部を越えて延在する、挿入することと、を含む。

本明細書の技術の別の態様によれば、クロマトグラフィカラムを絶縁する方法は、チャンバの真空空間を作成することであって、チャンバが、第１の端部壁及び第２の端部壁を含む端部壁を有する、作成することと、クロマトグラフィカラムを真空空間内に配置することであって、第１の端部壁が、クロマトグラフィカラムの入口端部に位置付けられ、第２の端部壁が、クロマトグラフィカラムの出口端部に位置付けられ、接続配管を使用して、クロマトグラフィカラムと第１の構成要素との間で第１の接続が行われ、接続配管のいかなる部分もチャンバ内に位置付けられない、配置することと、を含む。

図面中、類似の参照符号は一般に、異なる図全体を通して同じ部分を指す。また、図面は必ずしも縮尺どおりではなく、代わりに、一般に、本発明の原理を例示するにあたって強調されている。

本明細書の技術に従って説明されるクロマトグラフィカラムの実施形態を利用することができるシステムの一実施例の図である。 本明細書の技術に従う種々のクロマトグラフィカラム実施形態の実施例の図である。 本明細書の技術に従う種々のクロマトグラフィカラム実施形態の実施例の図である。 本明細書の技術に従う種々のクロマトグラフィカラム実施形態の実施例の図である。 本明細書の技術に従う種々のクロマトグラフィカラムの実施形態及び他の構成要素の図である。 本明細書の技術に従う種々のクロマトグラフィカラムの実施形態及び他の構成要素の図である。 本明細書の技術に従う種々のクロマトグラフィカラムの実施形態及び他の構成要素の図である。 本明細書の技術に従う種々のクロマトグラフィカラムの実施形態及び他の構成要素の図である。 本明細書の技術に従う種々のクロマトグラフィカラム実施形態の実施例の図である。 本明細書の技術に従う種々のクロマトグラフィカラム実施形態の実施例の図である。 本明細書の技術に従う種々のクロマトグラフィカラム実施形態の実施例の図である。 異なる環境での試験に従って発明者によって行われた試験結果からのクロマトグラムを例示する一実施例の図である。 本明細書の技術に従う一実施形態において使用することができる構成要素を例示する一実施例の図である。 図１２に関連して使用することができる真空ジャケット付きクロマトグラフィカラムの実施例の図である。 図１２に関連して使用することができる真空ジャケット付きクロマトグラフィカラムの実施例の図である。 図１２に関連して使用することができる真空ジャケット付きクロマトグラフィカラムの実施例の図である。 図１２に関連して使用することができる真空ジャケット付きクロマトグラフィカラムの実施例の図である。 図１２に関連して使用することができるクロマトグラフィカラムアセンブリを有する真空チャンバの一実施例の図である。 図１２に関連して使用することができる真空ジャケット付きクロマトグラフィカラムの実施例の図である。 本明細書の技術に従う真空ジャケット付きカラムを使用して発明者によって行われた実験及びモデリングから得られた結果のプロット又はグラフの実例の図である。 本明細書の技術に従う真空ジャケット付きカラムを使用して発明者によって行われた実験及びモデリングから得られた結果のプロット又はグラフの実例の図である。 本明細書の技術に従う真空ジャケット付きカラムを使用して発明者によって行われた実験及びモデリングから得られた結果のプロット又はグラフの実例の図である。 本明細書の技術に従う真空ジャケット付きカラムを使用して発明者によって行われた実験及びモデリングから得られた結果のプロット又はグラフの実例の図である。

図１を参照すると、本明細書の技術に従うシステムの一実施形態が示される。システム１００は、試料分析を行うための分析機器などの構成要素を含むことができる。１つの実施形態において、システム１００は、液体クロマトグラフ（ＬＣ）１０４と、検出器１１２と、記憶装置１１４と、コンピュータ１１６とを含む、ＬＣ機器システムとすることができる。以下の段落において説明されるように、システム１００は、試料１０２の分析を行って、対象の１つ又は２つ以上の化合物を検出するために使用することができる。ＬＣ１０４は、試料１０２を受容する注入器１０６と、ポンプ１０８と、カラム１１０とを含むことができる。液体試料１０２は、ＬＣ１０４への入力として導入することができる。図１には示されていないが、ＬＣ１０４はまた、任意選択的なカラム加熱器も含むことができる。下でより詳細に説明されるように、コンピュータ１１６は、構成要素の動作を制御するために使用すること、及び分析データを記憶装置１１４に記憶するためにデータ獲得に関連して使用することができる。また、下で更に詳細に説明されるように、試料及び移動相はシステムの流体経路を通って横断する。

動作中に、試料１０２は、注入器１０６を介してＬＣ１０４に注入される。ポンプ１０８は、カラム１１０を通して試料を圧送して、カラム１１０を通る保持時間に従って試料を構成部分に分離させる。ポンプ１０８及び注入器１０６によって提供されるクロマトグラフィ溶媒の高圧ストリームは、試料１０２を、ＬＣ１０４内のクロマトグラフィカラム１１０を通して移動させる。カラム１１０は、典型的に、その表面を化学的に修飾することができるシリカ、ポリマー、又は有機ハイブリッドシリカで作製された、多孔性、非多孔性、又は表面多孔性粒子の充填カラムを備える。カラム１１０からの出力は、分析のために検出器に入力される。検出器１１２は、ＵＶ吸収検出器、蒸発光散乱検出器、質量分析器、及び同類のものなどの、任意の好適な検出器とすることができる。

１つの実施形態において、ＬＣシステムは、例えば、高速液体クロマトグラフィ（HPLC:High Performance Liquid Chromatography）、又はマサチューセッツ州ミルフォードのＷａｔｅｒｓ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによるＡＣＱＵＩＴＹ ＵＰＬＣ（登録商標）及びｎａｎｏＡＣＱＵＩＴＹ ＵＰＬＣ（登録商標）システムなどの超高速液体クロマトグラフィ（UPLC:Ultra Performance Liquid Chromatography）システムとすることができる。Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによる上記したようなＬＣシステムは、（例えば、一部のＨＰＬＣシステムについて例示的に）３４．４７ＭＰａ（５０００ｐｓｉ）～（例えば、一部のＵＰＬＣシステムについて例示的に）１０３．４２ＭＰａ（１５０００ｐｓｉ）の範囲などの、高圧の下で動作することができる。

制御手段（図示せず）は、１０４及び１１２などのシステム１００の構成要素のための必要な動作電位をそれぞれ提供する、種々の電源（図示せず）のための制御信号を提供する。これらの制御信号は機器の動作パラメータを決定する。制御手段は、典型的に、コンピュータ１１６などのコンピュータ又はプロセッサからの信号によって制御される。

記憶装置１１４は、任意の１つ又は２つ以上の異なる種類のコンピュータ記憶媒体及び／又はデバイスとすることができる。当業者によって認識されるように、記憶装置１１４は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、又は他のデータなどの情報を記憶するための任意の方法又は技術で実装される、揮発性及び不揮発性媒体、取り外し可能及び取り外し不可能な媒体を含む、様々な異なる形態のうちの任意の１つを有する、任意の種類のコンピュータ可読媒体とすることができる。コンピュータ記憶媒体としては、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ若しくは他のメモリ技術、ＣＤ－ＲＯＭ、（ＤＶＤ）若しくは他の光記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置若しくは他の磁気記憶デバイス、又はコンピュータプロセッサによってアクセスすることができる、所望のコード、データ、及び同類のものを記憶するために使用することができる任意の他の媒体が挙げられるが、それらに限定されない。

コンピュータ１１６は、任意の市販の若しくは専用のコンピュータシステム、プロセッサボード、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）、又はコンピュータ可読媒体に記憶されたコードを実行するように構成されたプロセッサを含む他の構成要素とすることができる。プロセッサは、コードを実行するときに、コンピュータシステム１１６に、記憶装置１１４に記憶されたデータにアクセスし、それを分析するなどの処理ステップを行わせることができる。コンピュータシステム、プロセッサボードなどは、より一般的には、コンピューティングデバイスと呼ばれることがある。コンピューティングデバイスはまた、コンピュータプロセッサに処理ステップを行わせる実行可能コードが記憶された、１１４によって表されるようなコンピュータ可読媒体を含むこと、又は別様にはそれにアクセスするように構成することもできる。

１つ又は２つ以上の分子種は、カラム１１０通って移動し、それぞれカラム１１０から現れるか、又は溶出し、そして、検出器１１２によって検出される。分子がカラムを通って横断するのにかかる時間は、分子の保持時間と称される。すなわち、保持時間ｔにおいてカラムから溶出する分子は、実際には、時刻ｔに本質的に中心がある期間にわたって溶出する。この期間にわたる溶出プロファイルは、分子の保持時間がプロファイルの頂点に対応する、クロマトグラフィピークと称される。典型的で模範的なクロマトグラフィピークの溶出プロファイルは、正規（ガウス）分布によって説明することができる。ピークは、典型的に、半分の高さでのその全幅によって、又は半値全幅（ＦＷＨＭ）によって説明される幅を有する。

クロマトグラフィ支持マトリックス（カラム１１０の充填材料、又は試料溶液の化学化合物を分離するための他の分離媒体）から溶出する分子の保持時間及びクロマトグラフィピークのプロファイルは、支持マトリックスと移動相との間におけるその分子の物理的及び化学的相互作用の関数である。分子が支持マトリックスと移動相との間で有する相互作用の程度は、その分子のクロマトグラフィプロファイル及び保持時間を左右する。複雑な混合物では、各分子は化学的に異なる。その結果、各分子は、クロマトグラフィマトリックス及び移動相に対して異なる親和性を有することができる。結果的に、各分子は、一意的なクロマトグラフィプロファイルを呈することができる。

試料溶液が高圧で充填ＬＣカラムを通って流れるときに、カラム内で摩擦熱が発生する。発生する摩擦熱の量は、例えば、移動相の流量、カラム充填材料の粒径、及びカラムの寸法（長さ及び内径）などの、複数の要因の関数である。そのような摩擦熱は、カラムの外側縁部又は壁に対するカラムの中心における温度の上昇若しくは温度差をもたらし、それによって、ＬＣシステムの性能に悪影響を及ぼす半径方向熱勾配を生じさせる場合がある。当該技術分野で既知であるように、ＬＣの性能は、例えば、プレートカウントによる効率、プレート高さの低減、及び／又はテーリング係数に関して測定することができる。ＬＣ性能への悪影響は、例えば、通常の／予期されるピーク幅よりも広い幅、非対称のピーク形状、低減させたプレートカウント、及び同類のものを有することによって観察することができる。例えば、半径方向熱勾配は、カラム中心の温度がカラム外側縁部よりも高い場合、中心を通過する液体移動相に、外側縁部よりも低い粘度を生じさせる。その結果、液体移動相は、外側縁部よりも速くカラム中心を通って流れる。また、クロマトグラフィの保持は、典型的に、温度が上昇するにつれて減少するので、分析物は、カラムの中心においてより速く移動する。更に例示するために、例えば、クロマトグラフィピークは、上で説明したようなカラムにおける半径方向熱勾配に起因する粘度（したがって、流量）のそのような変化のため、より広範囲に又はより幅が広くなる場合がある。そのようなピーク幅の増加は、ピークの重なりもたらし、それによって、ＬＣデータから取得される情報の質に悪影響を及ぼす場合がある。したがって、そのような悪影響（上記したものが１つの例である）のため、半径方向熱勾配を最小にして、又は低減させて、ＬＣの性能を改善することが望ましい。

加えて、そのような摩擦熱は、ＬＣカラムを通って流れる方向（また、方向流の軸に関して軸方向とも称される）に関する温度差を生じさせる場合がある。そのような軸方向における温度差は、軸方向熱勾配と称することができ、また、ＬＣカラムに進入する液体移動相の温度Ｔ_ｉｎ、及びＬＣカラムを出るときの温度Ｔ_ｏｕｔを決定することによって測定することができる。ＬＣカラムに充填する粒径が、例えば５ミクロンの粒子であるときには、軸方向においてＴ_ｉｎとＴ_ｏｕｔとの間にほとんど差が生じない場合がある（例えば、１℃又は２℃であり得る）。しかしながら、１．７ミクロンのサイズを有する粒子などの、より小さい粒径の粒子でＬＣカラムを充填することで、軸方向におけるＴ_ｉｎとＴ_ｏｕｔとの差が、５ミクロンのサイズの粒子の事例に関する軸方向熱勾配と比較して、はるかに大きくなる。軸方向熱勾配は、保持に影響を及ぼす場合があるが、ＬＣ性能に対する悪影響は、最小に又は極めて少なくなり得る。

一般に、ＬＣカラムに関する任意の種類の温度勾配（例えば、半径方向熱勾配及び軸方向熱勾配のうちのいずれかを含む）は、移動相の粘度、移動相内の分析物が拡散する速度若しくは率に影響を及ぼす場合があり、また、保持性（例えば、分析物が、カラムに充填する際の粒子の表面とどのように相互作用するのか）にも影響を及ぼし、それによって、クロマトグラフィの保持時間に影響を及ぼす場合がある。上で述べたように、軸方向熱勾配は、一般に、クロマトグラフィの性能に相当な負の影響又は悪影響を及ぼさない。しかしながら、半径方向熱勾配の存在は、典型的に、カラム効率に関して測定され得るような、ＬＣの性能に相当な悪影響を及ぼす。

断熱、等温、及び周囲を含むカラム環境のモデリング及び一般的な試験を通して、断熱の（又は、できる限り近い断熱条件に接近する）カラム環境を有することが、（ＵＳＰプレートカウント及び／又はＨＥＴＰ（理論段相当長さ：Height Equivalent to the Theoretical Plate）に関して測定され得るような）最も少ない又は最小の半径方向熱勾配及び最高のカラム効率を有するために最善であると決定した。等温は、例えばカラムを水槽中に配置することなどによって、カラム外壁において一定のカラム温度を有するものとして定義することができる。断熱は、カラムに外部絶縁を提供することによって、カラムに対する熱のあらゆる追加又は除去を低減又は排除するものとして定義することができる。周囲は、静止空気中にカラムを有するものとして定義することができる。

この目的のために、本明細書では、そのような断熱条件を提供し、半径方向熱勾配を最小にして、カラムの効率及び性能を最大にする、ＬＣカラムに関する実施形態が説明される。断熱条件を提供することを目的として本明細書で説明されるようなカラムを有するＬＣシステムの動作中に、カラムは、本明細書の他の場所で説明されるように、摩擦を介して自然に温度が上昇する。ある時点で、カラム及びＬＣシステムは、定常状態温度に到達する。カラム温度に関するそのような定常状態は、Ｔ_ｉｎ、Ｔ_ｏｕｔ、及びそれらの差（例えば、軸方向温度勾配）を比較的又は実質的に一定にすることによって決定することができる。カラム温度に関するこの定常状態において（Ｔ_ｉｎ、Ｔ_ｏｕｔ、及び軸方向熱勾配の実質的に一定の値を取得することによって、並びに本明細書で説明される絶縁カラムを使用した断熱条件で決定することができる）、カラム外壁及びカラム中心の温度は、実質的に同じになり、それによって、半径方向熱勾配を最小に、又は排除する。したがって、カラム絶縁を介して断熱条件を提供する、本明細書でより詳細に説明されるカラムの実施形態を使用するそのような定常状態温度においては、軸方向熱勾配及び最小の半径方向熱勾配が存在することになる。

ＬＣシステムが、ＬＣ実験を行うことに関連して試料を注入する前に定常状態に到達し得ることが、当業者によって認識されるであろう。

図２を参照すると、本明細書の技術に従うクロマトグラフィカラムの一実施形態の一実施例が示される。図２の実施形態は、図１のシステムのカラム１１０として使用することができる。図２は、絶縁層内の高速液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）内のカラム１２８、又はカラム１２８と外側ジャケット１２０との間に形成された部材１３０の側破断図を例示する。入口管１０は、ＨＰＬＣカラム１２８の中へ試料溶液を搬送し、出口管２０は、ＨＰＬＣカラム１２８の外へ試料溶液を搬送する。要素３０は、ビーズ又は他のカラム充填材料などのクロマトグラフィ分離媒体を表す。

絶縁層又は部材１３０は、３４．４７ＭＰａ（５，０００ｐｓｉ）を超える圧力で動作することが可能なＨＰＬＣカラムのための熱的絶縁を提供することができる。１２５の実施形態において、絶縁層又は部材１３０は、熱的絶縁体として作用し、局所的大気圧未満である（例えば、領域１２０の外部、又はジャケット１２０を取り囲む大気圧未満である）圧力を有する、真空チャンバとすることができる。カラムを取り囲む領域１３０内の真空に関連して一実施形態において使用することができる、より具体的な圧力（複数可）の例は、本明細書で他の場所で提供される。例示されるように、カラム１２８は、好適な気密シーリングを有するジャケット１２０内に配置して、ジャケット１２０の外側の環境から、（そこに取り付けられた他の例示される構成要素に加えて）ジャケット１２０内に位置付けられたカラム１２８を隔離することができる。カラム１２８がジャケット１２０内に配置されると、ジャケット内でカラム１２８を取り囲むその中の空気を排出することによって、空間又はチャンバ１３０内に真空を作成することができる。空気は、真空ポンプ（図示せず）をジャケット１２０の貫通孔５０に接続することによって排出することができる。空気が空間１３０から排出された時点で、貫通孔５０を封止し、それによって、ジャケット１２０内のカラム１２８を取り囲む領域に、１３０によって表される真空チャンバ又は空間を作成することができる。

真空チャンバが空間１３０に作成される上記の第１の代替例として、空間１３０内の空気は、アルゴン、クリプトン、又はキセノンなどの重い不活性ガスと置換することができる。そのような実施形態において、不活性ガス（図示せず）の供給源は、貫通孔５０に接続して、空間１３０の大気のガスを不活性ガスと置換することができる。次いで、貫通孔５０を、上で説明したような任意の好適な手段を使用して閉鎖して、気密シールを形成することができる。この第１の代替例において、絶縁層１３０は、その中に位置付けられる不活性ガスによって形成することができる。上記の更なる変形例として、貫通孔５０を閉鎖する前に、不活性ガスを空間１３０に提供すると、次いで、真空ポンプを貫通孔５０に取り付けて、不活性ガスを排出することによって真空を作り出すことができる。十分な真空が作り出されると、次いで、上で説明したように貫通孔５０を閉鎖して、好適な気密シールを形成することができる。

したがって、上記の例示的な代替例に基づいて、一実施形態は、カラムを取り囲む空間内の空気又は大気ガスを排出することによって、カラムを取り囲む絶縁層を形成し、それによって、絶縁層１３０として真空チャンバ（最小の大気のガスを有する）を作成することができる。一実施形態はまた、カラムを取り囲む空間内の空気又は大気ガスを不活性ガスと交換することによって、カラムを取り囲む絶縁層を形成し、それによって、大気圧である絶縁層１３０として、不活性ガスチャンバ又は層を作成することもできる。一実施形態はまた、カラムを取り囲む空間内の空気又は大気ガスを不活性ガスと交換し、次いで、カラムを取り囲む空間内の不活性ガスを排出することによって、カラムを取り囲む絶縁層を形成し、それによって、絶縁層１３０として、真空チャンバ（最小の不活性ガスを有する）を作成することもできる。

絶縁層１３０のチャンバ内に形成することができる真空に関連して、真の真空が、最も低い熱伝導率を有し、それによって、熱は、放射加熱によってだけ輸送され得ることに留意されたい。非常に低い圧力（例えば、チャンバの寸法に依存して、約１０^－３ａｔｍ未満）において、熱伝導率は、圧力に正比例する。この領域はまた、クヌーセン領域として当該技術分野において既知であり、分子の平均自由行程は、チャンバの寸法と比較して大きい。低い圧力（例えば、１０^－３ａｔｍ～約１×１０^－１ａｔｍの近似範囲、又は約１０^－３ａｔｍ未満）において、熱伝導率は、非常に弱い圧力の関数であり、１ｂａｒあたりの増加は約１％未満である。したがって、いくつかの実施形態は、約１０^－３ａｔｍ以下の好ましい圧力を有する真空を利用することができる。本明細書の技術を使用する他の実施形態は、１０^－３ａｔｍ～約１×１０^－１ａｔｍの近似範囲などの他の圧力を利用することができるが、約１０^－３ａｔｍ以下の圧力が好ましい場合がある。

本明細書で説明される圧力のうちの１つにおいて、真空チャンバなどの本明細書で説明される実施形態において１３０に関連して使用することができるガスに関して、重いガスは、より低い熱伝導率を有するので、より軽いガスよりも良好な熱的絶縁を提供することに留意されたい。熱伝導率は、一般に、分子量が増加するにつれて減少する。一実施形態は、例えば、空気よりもはるかに重く、したがって、より低い熱伝導率を有する、アルゴン、キセノン、及び／又はクリプトンを使用することができる。別の例として、一実施形態は、六フッ化硫黄を含むガスを使用して、絶縁層１３０を形成することができる。

カラム内径は、１ｍｍ（ミリメートル）以上などの任意の好適な寸法とすることができるが、そのようなカラムを使用することによる利点の増加は、カラム内径が増加するにつれて（例えば、例えば２ｍｍ以上のカラム内径で）より明らかになり得ることに留意されたい。一実施形態はまた、充填材料又はより一般的には分離媒体に対して、任意の粒径を有するカラムを使用することができる。しかしながら、（例えば、２．５ミクロン以下サイズなどを有する粒子などの）より小さい粒径を使用するカラムは、典型的に、より多くの摩擦熱が発生し、それによって、より大きい熱勾配をもたらすので、より大きい利点を得ることができる。カラム１２８の外側カラム壁は、一般に３４．４７ＭＰａ以上（５，０００ｐｓｉ）を超えるようなＨＰＬＣの動作圧力に耐えることが可能な鋼、チタニウム、又は他の好適な材料から作製することができる。周囲ジャケット１２０は、貫通孔５０を機械加工又は別様には形成することができる鋼又は他の好適な材料から作製することができる。貫通孔５０は、圧着、キャッピング（例えば、取り外し可能又は永久的なキャップを使用する）、及び同類のものなどによる、任意の好適な様式で封止することによって、１３０によって表される空間に真空を作り出す際に使用するための気密シールを提供することができる。例えば、貫通孔５０は、（例えば、ねじを介して）取り外し可能なキャップを適用することによって封止することができる。

１つの実施形態において、領域１３０は、絶縁層又は絶縁部材を形成し、また、カラム１２８と、ジャケット１２０の外側又は周囲環境などの周囲温度との間の熱伝導率を妨げる十分な絶縁を提供することができる。絶縁層又は絶縁部材を形成する、１３０として表される領域は、例えば約０．０２Ｗ／ｍｋ以下である熱伝導率を提供することができる。理想的には、１３０によって提供される熱伝導率が空気の熱伝導率よりも低いことが望ましく、よって、例えば、一実施形態は、空気の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する、以下に表されるそのようなガスを使用することができることに留意されたい。（例えば、二酸化炭素、アルゴン、クリプトン、キセノン、六フッ化硫黄）。下記は、１気圧、２９８度Ｋにおけるいくつかのガスの熱伝導率の表である。

ガスについて上で参照した情報に関連して、そのような情報は、一般に、当該技術分野において利用することができ、また、既知である。例えば、クリプトン、キセノン、及び六フッ化硫黄（ＳＦ６）、並びに空気以外のデータは、ＲＣ Ｒｅｉｄ，ＪＭ Ｐｒａｕｓｎｉｔｚ，ＢＥ Ｐｏｌｉｎｇ，Ｔｈｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｇａｓｅｓ＆Ｌｉｑｕｉｄｓ，４ｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ，ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌｌ，１９８７から取得することができる。クリプトン、キセノン、及び六フッ化硫黄（ＳＦ６）、並びに空気以外のデータは、例えばｗｏｌｆｒａｍａｌｐｈａ．ｃｏｍにおいてオンラインで入手可能な、Ｗｏｌｆｒａｍ Ａｌｐｈａ ＬＬＣのＷｏｌｆｒａｍ Ａｌｐｈａ（商標）計算知識エンジンを使用して、インターネットで公的に入手可能な情報を通して見出すことができる。

一実施形態において使用されるジャケット１２０は、一般に、真空に耐えることができ、かつガスが抜けない、任意の好適な材料とすることができる。例えば、ジャケット１２０は、鋼、銅、黄銅、アルミニウム、又は他の金属のうちの１つ又は２つ以上から作製することができる。カラムは、例えば鋼又はチタニウムからなる壁を有することができるが、より一般的には、高圧に耐えることができ、更に、一実施形態において利用される移動相及び試料に対して化学的に不活性である、任意の材料から作製することができる。代替として、一実施形態は、試料と化学的に相互作用する材料から構築された壁を有するようにカラムを選択することができ（例えば、セラミックは、しばしば特定の分析物と相互作用する）、また、（例えば、流体経路内で試料及び移動相と接触する）カラムの内壁を溶融シリカ又はＰＥＥＫなどの不活性材料でコーティング／クラッディングすることができる。使用することができる好ましい真空圧力は、１０^－３ａｔｍ未満などの、上で説明したものである。カラム材料に使用される粒径は、１．５～２ミクロンの両端を含む近似範囲のサイズの粒子などの、２ミクロン未満のサイズを有することができる。本明細書の技術はまた、より大きいサイズの粒子と共に使用することができるが、熱的影響は、例えば５～１０ミクロンの一般的なサイズ範囲を超える、又は５ミクロンを超える粒子などの、より大きいサイズの粒子についてはあまり重要でなくなることに留意されたい。したがって、熱的影響は、より小さいサイズの粒子に関してより重要になる。本明細書の技術に関連して、任意の好適な寸法のＬＣカラムを使用することができる。一実施形態において使用することができるＬＣカラムの例示的な寸法は、２０ｍｍ～３００ｍｍの長さ、及び約１００μｍ以上～約５０ｍｍである直径を有することができる。当業者によって認識されるように、熱的影響は、熱伝達が放射勾配及び軸勾配を最小にするので、例えば約１００μｍ未満の小径カラムには重要でなくなり得る。より大きい直径において、約５０ｍｍのサイズは、ハードウェアの圧力定格などのため、実際的な限界に基づく場合がある。直径が増加すると、必要な高圧に耐えることができる管を作製することがかなり高価になる。

図３を参照すると、本明細書の技術に従うクロマトグラフィカラムの別の実施形態の一実施例が示される。図３の実施形態は、図１のシステムのカラム１１０として使用することができる。図３は、図２に類似する構成要素を含むが、絶縁部材又は層が（図２のように１３０ではなく）、１６０として表されること、また、カラムの一体化部分又は層として含まれることが異なる。例１５０において、カラムは、絶縁層１６０を形成する第２の外側部分によって取り囲まれた第１の内側部分１２８（図２に関連して上で説明したような非絶縁カラム１２８）を含むことを特徴とすることができる。図３の例１５０において、絶縁層１６０は、内側部分１２８の全長に延在し得ない。絶縁層１６０は、図２の要素１３０に関連して上で説明したように形成することができる。

図４を参照すると、本明細書の技術に従うクロマトグラフィカラムの別の実施形態の一実施例が示される。図４の実施形態は、図１のシステムのカラム１１０として使用することができる。図４は、図３の構成要素に類似する構成要素を含み、絶縁部材又は層１６０は、カラムの一体化部分又は層として含まれる。例１８０において（図３にもあるように）、絶縁層１６０を形成する第２の外側部分によって取り囲まれた（図２に関連して上で説明したような）第１の内側部分１２８を含むことを特徴とすることができる。図４の例１８０において、絶縁層１６０は、内側部分１２８の実質的に全長に延在することができる。絶縁層１６０は、図２の要素１３０に関連して上で説明したように形成することができる。

ＬＣシステムを使用して実験を行うときに、あるときには、移動相の温度が周囲温度又は気温よりも高くなるように加熱又は上昇させることが望ましい場合がある。この目的のために、更なる例示的な実施形態が図５Ａ及び５Ｂに関連して例示される。

図５Ａ及び５Ｂを参照すると、本明細書の技術に従って、カラム入口の前に移動相を加熱するためにアクティブ加熱要素をカラムの前に位置付けることができる、更なる例示的な実施形態が示される。

図５Ａは、ＬＣシステムの構成要素の一実施例２００を例示する。実施例２００は、ポンプ２０２と、注入器２０４と、加熱器２０６と、図２に関連して上で説明したものに類似する様式でＬＣカラムを封入する容器又は筐体２０１とを含む。筐体２０１は、図２のジャケット１２０として機能する外壁２２０を有する貫通孔２５０を含むことができる。要素２３０は、図２の要素１３０に関連して上で説明したような絶縁層を形成するチャンバとすることができる。加熱器２０６は、例えば、Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって提供されるＡＣＱＵＩＴＹアクティブ溶媒加熱器とすることができる。加熱器２０６は、例えば、種々の構成要素２０２、２０４、２０６、及び２０１の間で矢印によって表される流路を有する移動相を加熱するために、所望の設定点温度に設定することができる。

図５Ｂは、図５Ａの変形例に対する更なる変形例である。図５Ｂの実施例２８０は、図５Ａの実施例２００に類似するが、図５Ｂにおいては、加熱器２０６が筐体２０１内に含まれることが異なる。

要素２０１は、例えば、カラムが配置されるカラム加熱器コンパートメント又はオーブンとすることができることに留意されたい。カラム加熱器は、図２の貫通孔５０に関連して上で説明したように、貫通孔２５０を介して真空ポンプを接続することができる（図示せず）、本明細書で説明されるような適切な気密シールを含むことができる。そのような配設において、カラム加熱器は、必要に応じて、カラム１２８の中へ進入する前に移動相を加熱するための、２０６によって表されるアクティブ加熱要素に加えて、追加的な加熱を印加することができる。更に、一実施形態は、溶媒加熱器２０６の使用の有無にかかわらず、図５Ａに関連して上で説明したようなカラム加熱器を使用することができる。カラム加熱器（図５Ａ及び５Ｂにおいて２０１によって表されるものなど）は、例えば、ＷａｔｅｒｓのＡＱＵＩＴＹ ＵＰＬＣ（登録商標）カラム加熱器とすることができる。

上記の加熱器部材２０６及び／又は要素２０１がカラム加熱器である実施形態に関連して、所望の設定点を取得することに関連した加熱は、フィードバック制御（図示せず）を使用して行うことができ、それによって、（例えば、熱電対によって測定された現在の温度が、所望の温度設定点であるかどうか、又はそのような設定点の許容可能な閾値内であるかどうかに基づいて、加熱器を制御することによって熱の量を増加／減少させるために）１つ又は２つ以上の熱電対を使用するなどによって、実際の、又は観察された温度を取得して、加熱構成要素の電子機器制御へのフィードバックを提供することができる。カラム加熱器を使用する一実施形態においては、カラム加熱器を使用して、気密様態で２０１内に封入されたカラムへの追加的な熱の供給源を印加することができる。周囲環境からの放射加熱を介してカラム１２８を加熱するために、追加的な熱の供給源を提供する。他の好適な技術を使用して、カラム１２８の外壁と筐体２０１の壁２２０との間に真空チャンバによって形成されるような、上で述べた絶縁部材又は層２３０と共に筐体２０１内に含まれるカラム１２８に追加的な熱を提供することもできることに留意されたい。例えば、任意選択的な加熱器又は加熱手段は、筐体２０１を封入又は取り囲むことができ、これは、真の断熱条件に到達する際の潜在的な非理想性を補償するために放射熱を加える能力を提供する。

以下で説明される技術は、測定された軸方向熱勾配に関して上で説明したように定常状態を達成するためにかかる時間量を低減させるために、ＬＣシステムの動作中にＬＣ実験を行うことに関連して使用することができ、それによって、カラム入口温度Ｔ_ｉｎ、カラム出口温度Ｔ_ｏｕｔ、及びＴ_ｉｎとＴ_ｏｕｔとの差（例えば、ある許容量の測定された閾値の差の範囲内）について実質的に一定の値が生じる。

以下の段落において説明される技術は、種々のカラム位置でカラムと熱的に接触している１つ又は２つ以上の独立して制御される加熱器を使用することができる。本明細書で説明されるようないくつかの実施形態においては、種々のカラム位置でカラムと熱的に接触している複数の独立して制御される加熱器を利用することができる。これらの独立して制御される加熱器は、単独で使用すること、又はカラム及びそこを通過する液体移動相の温度を制御することに関連して適用することができる他の熱の供給源と組み合わせて使用することができる。

温度は、分析物の保持に対する顕著な影響を有し得る１つのパラメータである。温度は、例えば、分析物と静止相又は分離媒体との間の吸着及び脱着の動力学を変化させ、それによって、分離の速度及び選択性に影響を及ぼし得る。ＬＣ実験を行う際には、再現可能な結果を取得するためにＬＣカラムが定常状態温度を達成することが重要である。以下の段落で説明される技術は、カラム温度に関してそのような定常状態を達成するために必要な時間の低減を提供する。本明細書の別の場所で説明されるように、定常状態のカラム温度は、Ｔ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔ、並びにそれらの間の差（例えば、軸方向温度勾配）を比較的又は実質的に一定にさせることによって決定することができる。

図６を参照すると、Ｔ_ｉｎ、Ｔ_ｏｕｔ、並びにＴ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔの温度差（例えば、実質的に一定である軸勾配）の実質的に一定の測定値に基づいて決定するときに、定常状態を達成するために必要とされる時間量を低減させるための、本明細書の技術に関連して使用することができる構成要素の一実施形態の一実施例が示される。実施例３００は、ポンプ２０２と、注入器２０４と、加熱器２０６と、本明細書で他の場所で説明される入口１０及び出口２０を有する非絶縁カラム１２８とを含む。加えて、実施例３００は、カラム出口２０においてカラム１２８に結合され、かつそれと熱的に接触している、加熱器３１０を含む。カラム出口（ｅｘｉｔ又はｏｕｔｌｅｔ）温度Ｔ_ｏｕｔは、例えば、カラム出口又はその近くに位置付けられた熱電対によって測定することができる。要素Ｐ１、Ｐ２、及びＰ３は、温度測定値を取得するために熱電対を位置付けることができる、例示的な位置を示す。加熱器３１０は、手動で、自動で、又は自動化された制御手段（図示せず）を通して、所望の設定点温度に設定することができる。観察される実際の温度は、熱電対を使用して測定することができ、加熱器３１０は、（例えば、Ｐ１、Ｐ２、又はＰ３のうちの１つからなどの）測定温度Ｔ_ｏｕｔが所望の設定点値であるかどうかに基づいて、スイッチをオン／オフにして、又は別様には調整して、加熱器３１０からの熱量を増加又は減少させることができる。当該技術分野で既知であるように、好適な電子配線、回路、及び同類のものを使用するなどのフィードバック技術を使用して、加熱器３１０の制御及び動作を自動化することができる。例えば、図１を再度参照すると、コンピュータ１１６上で実行するコードは、ユーザがＴ_ｏｕｔの所望の設定点を選択し、設定することができる、ユーザインターフェースを提供することができる。測定温度Ｔ_ｏｕｔは、コンピュータシステムに提供することができ、それによって、コンピュータシステム上で実行するコードは、測定されたＴ_ｏｕｔとＴ_ｏｕｔの所望の設定点値とを比較し、測定されたＴ_ｏｕｔがＴ_ｏｕｔの所望の設定点値であるかどうかに応答して、加熱器３１０に制御信号を発行して、加熱器３１０の動作を適切に制御することができる。

上で説明したようなカラム入口温度Ｔ_ｉｎは、Ｔ_ｏｕｔに類似する様態で測定することができる。例えば、熱電対を使用して、Ｐ４、Ｐ５、及びＰ６によって表されるようなカラム入口の任意の好適な位置でＴ_ｉｎを測定することができる。Ｔ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔの観察値又は測定値、並びにそれらの差を決定することに基づいて、一実施形態は、Ｔ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔの測定値、並びにＴ_ｉｎとＴ_ｏｕｔとの間の軸方向熱勾配又は差が実質的に一定の測定値によって示されるように、定常状態がいつ到達されたのかを決定することができる。

Ｔ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔの測定値、加熱器３１０の制御、及びＴ_ｏｕｔの温度設定点の選択は、当業者には明らかなように、任意の好適な手動の及び／又は自動化された技術を使用して決定することができる。例えば、一実施形態は、加熱器３１０の動作を制御するために制御信号を使用して、上で説明したような自動化された技術を使用することができる。加えて、一実施形態はまた、所与のＴ_ｉｎ及び他のパラメータに基づいて定常状態のカラム出口温度を予測し、Ｔ_ｏｕｔの所望の設定点としてこのＴ_ｏｕｔの計算値を使用する、プロセッサ上で実行するコードによって実施されるアルゴリズムを使用するなどして、自動化された様態でＴ_ｏｕｔの所望の温度設定点を決定することができる。定常状態のカラム出口温度は、実現形態の詳細に基づいてアルゴリズム的に決定することができる。例えば、Ｔ_ｏｕｔの設定点としての予測された定常状態のカラム出口温度は、カラム寸法（例えば、長さ及び直径）、粒径、移動相の組成（例えば、溶媒）、流量、カラム入口温度Ｔ_ｉｎ、及びカラムアセンブリの熱的特性に基づいて／これらを使用して決定することができる。例えば、以下の式を、自動化された技術に関連して使用して、所与のＴ_ｉｎを含む種々のパラメータに応じて、定常状態の設定点として所望のＴ_ｏｕｔ（予測されたカラム出口温度）を自動的に予測することができる。例えば、一実施形態は、ＰＩＤ（比例積分微分）コントローラを使用して、既知又は所与のＴ_ｉｎ及び他のシステムパラメータに基づいて、Ｔ_ｏｕｔの設定温度を定常状態値に駆動することができる。この様態においては、そのような技術を使用して、定常状態を決定し、システムを定常状態に駆動することができる。当該技術分野で既知であるように、ＰＩＤコントローラは、種々の種類の制御システムにおいて広く使用されているような、一般的な制御ループフィードバック機構（コントローラ）を特徴とすることができる。摩擦熱を介して加熱される断熱カラムの温度上昇は、次式によって予測することができる。

式中、ΔＴ_Ｌは、カラムの入口と出口との長手方向温度差（例えば、Ｔ_ｉｎ－Ｔ_ｏｕｔ）であり、αは、移動相の熱膨張係数であり、

は、移動相の平均温度であり、ΔＰは、カラム全体にわたる圧力降下であり、Ｃ_Ｐは、一定圧力における移動相の熱容量であり、

は、量αＴの平均を表し、ρは、移動相の密度である。値（１－αＴ）は、２／３程度である（Ｆ Ｇｒｉｔｔｉ ａｎｄ Ｇ Ｇｕｉｏｃｈｏｎ，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．８０（２００８）５００９）。例えば、式Ａを使用することで、一実施形態は、自動化された技術を使用して、所与の又は設定されたＴ_ｉｎの定常状態と関連付けられたＴ_ｏｕｔの予測値を決定することができる。適切な制御信号は、Ｔ_ｏｕｔがその予測された定常状態値に到達し、（いくつかの指定許容範囲内に）維持されるように、加熱器／冷却ユニット３１０に送信することができる。Ｔ_ｉｎの異なる所与の値に基づいて、Ｔ_ｏｕｔの異なる値が所望されたときに、そのような自動化された技術を使用して、（例えば、３１０を制御することによって）Ｔ_ｏｕｔを決定し、その調整を提供することができる。より一般的には、式Ａを使用して、定常状態と関連付けられたＴ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔの値の特定の対を決定することができる。本明細書の他の場所でより詳細に説明されるように、１つ又は２つ以上の加熱及び／又は冷却ユニットを使用して、Ｔ_ｉｎ及び／又はＴ_ｏｕｔを、式Ａを使用して決定される所望の温度に駆動することができる。

上記に基づいて、予測された定常状態のカラム出口温度を算出するための方法は、例えば図１のコンピュータ１１６などのプロセッサ上で実行するソフトウェアを使用して実施することができる。上で説明したように、加熱器３１０の温度制御は、フィードバックループを介して加熱器３１０を調整又は制御することによって得ることができ、このフィードバックループは、カラム出口温度を監視し、また、Ｔ_ｏｕｔの予測された所望の設定点に到達したとき（例えば、測定されたカラム出口温度Ｔ_ｏｕｔが、Ｔ_ｏｕｔの予測値である、又はその付近である（例えば、その閾値量の範囲内である）とき）に基づいて加熱器３１０に制御信号を送信する。

図６に関連して、本明細書の技術に従う一実施形態は、カラム１２８に進入する前の溶媒加熱器として、２０６を除いて加熱器３１０だけを含むことができるように、加熱器２０６を任意選択的に利用することができることに留意されたい。加えて、図６に関連して、要素３１０は、加熱器とするか、又はより一般的には加熱及び／若しくは冷却を提供する温度制御ユニットとすることができる。

図６の実施形態の変形例として、３１０によって表されるユニットは、移動可能又は携帯可能であるように構成し、また、例示されるようなカラム出口（ｅｘｉｔ又はｏｕｔｌｅｔ）の他に、カラム１２８に沿った他の軸方向位置に容易に位置付けることができる。

図７を参照すると、Ｔ_ｉｎ、Ｔ_ｏｕｔ、並びにＴ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔの温度差（例えば、実質的に一定である軸勾配）の実質的に一定の値に基づいて決定するときに、定常状態を達成するために必要とされる時間量を低減させるための、本明細書の技術に関連して使用することができる構成要素の別の実施形態の一実施例が示される。実施例４００は、ポンプ２０２と、注入器２０４と、加熱器２０６と、加熱器３１０と、図６に関連して上で説明した入口１０及び出口２０を有する非絶縁カラム１２８とを含む。加えて、実施例４００は、カラム入口１０においてカラム１２８に結合され、かつそれと熱的に接触している、第２の加熱器４１０を含む。

要素４１０は、要素３１０によって表される加熱及び／又は冷却ユニットに類似し得るが、４１０が１２８の入口に位置付けられ、Ｔ_ｉｎを制御するように機能することが異なる。したがって、Ｔ_ｏｕｔに関して上で説明した様態に類似して、Ｔ_ｉｎは、所望の温度設定点に設定し、加熱器４１０を制御するための設定点として使用することができる。

加熱器４１０は、例えば、手動の及び／又は自動化された様態を介して設定することができ、加熱器４１０は、手動で（例えば、ユーザは、観察されたＴ_ｉｎに基づいて、加熱器４１０のスイッチをオンに、オフに、又は別様にはその制御を調整することができる）、又は自動的に（例えば、観察又は測定されたカラム入口温度Ｔ_ｉｎ及び所望の設定点Ｔ_ｉｎに基づいて、加熱器４１０を調整するために、電子温度監視及び制御手段を伴うフィードバック技術を使用して）制御することができる。そのような温度監視及び制御手段は、その上で実行するコードを有するコンピュータ又はプロセッサの使用を含むことができ、その使用は、温度センサ（例えば、図６のＰ１～Ｐ６のうちのいずれかに位置付けられるものなど）から観察された温度を取得し、加熱／冷却又は温度制御ユニットのうちの適切なものに接続された電子回路を通じて送信される適切な制御信号を決定して、所望の温度調整を遂行する。観察された温度（複数可）を使用して、該当する場合に、どのような制御信号を温度制御ユニット（複数可）のうちの１つ又は２つ以上に送信するのかを決定して、式Ａに従って決定することができるような所望の設定点温度（複数可）を達成することができる。

要素４１０は、加熱及び／又は冷却を提供する、独立して制御される温度制御ユニットとすることができる。例えば、Ｔ_ｉｎは、所望の設定点として選択することができ、ユニット４１０は、適切な加熱及び／又は冷却を提供して、Ｔ_ｉｎの所望の設定点を達成し、維持することができる。Ｔ_ｉｎ及び上記の式Ａを使用して、Ｔ_ｏｕｔの予測された所望の設定点を算出し、ユニット３１０の所望の設定点として使用することができる。ユニット３１０及び４１０は、独立して制御されて、一実施形態において使用することができるような各々の異なる所望の設定点を達成し、維持することができる。

ＬＣ実験を行うときに図７の実施形態４００に関連して使用する別の例として、加熱器２０６を利用しない場合がある。加えて、ユニット４１０は、ユニット３１０の所望の温度設定Ｔ_ｏｕｔ未満である、所望の温度設定Ｔ_ｉｎを有することができる。ユニット４１０は、冷却ユニットとして機能して、移動相の温度を周囲温度未満になるように低減させることができ、ユニット３１０は、加熱ユニットとして機能して、移動相の温度を周囲温度よりも高く、更にＴ_ｉｎよりも高くなるように上昇させることができる（例えば、Ｔ_ｉｎ＜周囲温度、Ｔ_ｏｕｔ＞周囲温度、及びＴ_ｉｎ＜Ｔ_ｏｕｔ）。更なる一例として、要素４１０及び３１０は、所望の設定点を有する冷却ユニットとすることができ、この所望の設定点は、どちらも周囲温度未満であり、更に、４１０の設定点Ｔ_ｉｎは、３１０の設定点Ｔ_ｏｕｔ未満である（例えば、Ｔ_ｉｎ＜周囲温度、Ｔ_ｏｕｔ＜周囲温度、及びＴ_ｉｎ＜Ｔ_ｏｕｔ）。なお更なる一例として、要素４１０及び３１０は、所望の設定点を有する加熱ユニットとすることができ、この所望の設定点は、どちらも周囲温度を超え、更に、４１０の設定点Ｔ_ｉｎは、３１０の設定点Ｔ_ｏｕｔ未満である（例えば、Ｔ_ｉｎ＞周囲温度、Ｔ_ｏｕｔ＞周囲温度、及びＴ_ｉｎ＜Ｔ_ｏｕｔ）。

より一般的には、本明細書の技術に従う一実施形態は、カラム１２８と熱的に接触しているカラム軸に沿った任意の場所において、上記の３１０、４１０によって示されるような複数の加熱及び／又は冷却ユニットを含むことができる。

当業者によって認識されるように、本明細書で説明される種々の実施例に関連して、式Ａを使用して、Ｔ_ｉｎを含む特定の一組のパラメータの場合のＴ_ｏｕｔの所望の定常状態値を決定し、予測することができる。次いで、加熱／冷却ユニット３１０を、式Ａに基づいて、所望の定常状態の予測された設定点温度になるように、Ｔ_ｏｕｔの適切な調整を提供するように制御することができる。図７に関連して説明されるような類似の様態において、そのような技術は、４１０の動作を制御するために使用することができ、それによって、特定の所与のＴ_ｏｕｔ値に基づくなどして、Ｔ_ｉｎを所望の予測値に駆動又は調整することができる。より一般的には、式ＡのΔＴ_Ｌは、定常状態に関連する２つの温度の間の温度差を表す。このように、ΔＴ_Ｌを計算するために使用される式Ａ及び２つの温度のうちの１つが与えられれば、２つの温度のうちの第２の温度を予測することができる。上で説明したように、温度差ΔＴ_Ｌは、Ｔ_ｉｎとＴ_ｏｕｔとの間の温度差とすることができ、どちらか１つが既知であり得、次いで、それを式Ａで使用して、算出を介して第２の温度を決定する（例えば、Ｔ_ｉｎが固定又は既知であり、式Ａを使用してＴ_ｏｕｔを駆動又は決定する。代替的に、Ｔ_ｏｕｔが固定又は既知であり得、それを式Ａで使用して、予測されたＴ_ｉｎを決定することができる）。より一般的には、自動化された技術及び式Ａを、２つの温度のうちの１つと共に使用してΔＴ_Ｌを決定することができ、２つの温度のうちの１つを与えて、それを使用して、所望の定常状態を達成することに関連して、もう１つの第２の温度を予測することができる。一実施形態は、実験のための所望の温度に基づいて、３１０及び／又は４１０の動作を制御することができる。

図８は、そのような一実施形態の別の実施例である。実施例５００において、同様に付番された構成要素は、図７に関連して上で説明したとおりであり得る。加えて、加熱及び／又は冷却を提供する第３のユニット５１０は、カラム１２８と熱的に接触しているカラム１２８の軸に沿って位置付けることができる。ユニット３１０、４１０、及び／又は５１０は、カラム１２８に固定すること、結合すること、又はより一般的にはそれと熱的に接触することができる。１つの実施形態において、ユニット３１０、４１０、及び／又は５１０は、クランプ又は他の好適な手段を使用してカラム１２８に取り付けること、又は固定することができる。例えば、１つの実施形態において、カラム１２８の端部は、要素３１０及び４１０によって表されるユニット内に位置付けることができる。

カラム入口からのカラム１２８上の軸方向位置又は場所に基づいて、要素５１０は、３１０及び／又は４１０に類似する様態で加熱及び／又は冷却するためのユニットとみなすことができる。より一般的には、カラムに沿った５１０の軸方向の場所又は位置に応じて、５１０の所望の設定点を、式Ａに従って決定することができる。場所５１０の、又はその近くの温度Ｔ_中間は、Ｔ_ｉｎ及び／又はＴ_ｏｕｔの観察値を測定することに関連して本明細書で説明されるように、温度感知デバイス使用して測定することができる。また、類似する手段を使用して、３１０及び／又は４１０について説明されるように加熱／冷却ユニット５１０を制御し、調整することもできる。Ｔ_中間の設定点は、例えば、Ｔ_ｉｎとＴ_ｏｕｔとの間の比例温度差に基づいて決定することができ、そのような比例は、Ｔ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔの１２８に沿った軸方向の場所に対する、Ｔ_中間の距離又は場所に基づく。例えば、Ｔ_中間５１０が１２８に沿ったＴ_ｉｎとＴ_ｏｕｔとの間の中間又は中間点に位置付けられた場合、Ｔ_中間は、およそＴ_ｉｎ＋（１／２ΔＴ_Ｌ）として決定することができる（例えば、Ｔ_ｉｎ＋Ｔ_ｏｕｔ／２として表すこともできる）。したがって、Ｔ_中間の所望の設定点温度は、Ｔ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔが測定されるカラム１２８に沿った軸方向の場所（例えば、カラム入口及び出口）の間のＴ_中間の場所又は距離に比例する、Ｔ_ｉｎとＴ_ｏｕｔとの間の値として推定することができる。

５１０の所望の目標又は設定点温度は、カラム１２８上の５１０の軸方向の場所に比例して変動し得る。要素５１０は、中間温度Ｔ_中間と関連付けることができ、また、Ｔ_ｉｎ及び／又はＴ_ｏｕｔに関して本明細書で説明される様態に類似する様態で使用することができる。例えば、３１０、４１０、及び／又は５１０のうちの任意の１つ又は２つ以上は、式Ａに従って調整して、定常状態を達成することができる。例えば、Ｔ_ｉｎは、既知又は所与であり得（それによって、４１０が使用されない、又は動作しない場合がある）、ユニット５１０及び／又は３１０は、式Ａに基づいて所望の設定点温度を達成するように制御することができる。Ｔ_ｏｕｔは、既知又は所与であり得（３１０が使用されない、又は動作しない場合がある）、ユニット５１０及び／又は４１０は、式Ａに基づいて所望の設定点温度を達成するように制御することができる。別の例として、特定の実験の条件に関連して、Ｔ_ｉｎ、Ｔ_ｏｕｔ、及びＴ_中間設定点値は、式Ａに基づいて決定することができ、それに応じてユニット４１０、５１０、及び／又は３１０を動作させて、所望の設定点値を達成することができる。上記に基づいて、中間点Ｔ_中間は、入口と出口との間でクロマトグラフィカラムに位置付けることができる。クロマトグラフィカラムの中間点は、（例えば、定常状態を取得することに関連して試料を注入する前に）ユニット５１０を使用して中間温度に設定することができる。中間点での中間温度は、（式Ａを使用して決定されるような）Ｔ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔの所望の設定点値の間であり得る。１つの態様において、所望の中間温度設定点は、Ｔ_ｉｎ及び近似値の合計として決定することができ、近似値は、カラム入口から中間点までの距離に比例する温度オフセットである。類似する様態において、所望の中間温度設定点は、Ｔ_ｏｕｔに関する温度オフセットとして決定することができる。この温度オフセットは、出口から中間点までの距離に比例する近似値であり得る。

したがって、図８の例５００は、加熱及び／又は冷却を提供する複数のユニットを使用する、本明細書の技術のうちの１つの可能な実現形態を例示する。クロマトグラフィカラムに沿った種々の軸方向の場所点に熱エネルギーを加えることによって（又は別様には、より一般的に、本明細書で説明されるように１つ又は２つ以上の補助加熱及び／又は冷却ユニットを使用することによって）、２１０、３１０、４１０、及び／又は５１０などの追加的なユニットを使用することなく、熱を提供する実験の摩擦及び他のアーチファクトを介してカラムを自然に加熱することが可能であれば、より少ない時間で熱平衡を取得することができる。

図６、図７、及び図８の例示的な実施形態の各々、並びに上で説明したような他の実施形態（例えば、カラムと熱的に接触する追加的な加熱器、及び／又はカラムに沿った異なる軸方向位置における加熱器の配置を伴う）は、カラム及び加熱器を取り囲む絶縁ジャケットを含むことができることに留意されたい。

上で説明したように、再度図８を参照すると、一実施形態は、Ｔ_ｉｎ、Ｔ_中間、及びＴ_ｏｕｔに関連して、それぞれ、要素４１０、５１０、及び３１０を使用することができる。その一変形例として、一実施形態は、例えば、Ｔ_ｏｕｔ及び３１０の使用を省き、むしろ本明細書の技術に関連して、それぞれＴ_ｉｎ及びＴ_中間を有する４１０及び５１０だけを含み、使用することができる。更に別の変形例として、一実施形態は、例えば、Ｔ_ｉｎ及び４１０の使用を省き、むしろ本明細書の技術に関連して、それぞれＴ_中間及びＴ_ｏｕｔを有する５１０及び３１０だけを含み、使用することができる。

更に別の変形例として、一実施形態は、制御又は調整することができる加熱／冷却ユニットを５１０に代理させるのではなく、代替的に、フィードバック制御処理の一部として、カラム１２８に沿ったＴ_ｉｎとＴ_ｏｕｔとの間の１つ又は２つ以上の点において、１つ又は２つ以上の中間温度を測定又は監視することができる。しかしながら、この事例において、測定される１つ又は２つ以上の中間温度を使用して、測定された中間温度に基づいて、ユニット４１０及び／又は３１０を調整又は制御することができる。それぞれのカラム終点におけるＴ_ｉｎ及び／又はＴ_ｏｕｔの測定又は観察された値を使用するのではなく、中間温度（複数可）を、フィードバック技術に関連して、監視又は観察された温度として使用することができる。この様態で、観察される中間温度が（ユニット４１０及び／又は３１０を使用して行われた調整を通して取得した）その所望の設定点値中間温度にほぼ近づくまで、中間温度を監視又は観察された温度として使用して、４１０及び／又は３１０の動作を制御することによって、Ｔ_ｉｎ及び／又はＴ_ｏｕｔを調整することができる。更に例示するために、一実施形態は、Ｔ_中間を測定して、測定されたＴ_中間が所望の値又は設定点であるかどうかを判定することができる。故に、測定されたＴ_中間がその所望の設定点になるまで、ユニット４１０に対して調整を行うことができる。したがって、Ｔ_ｉｎ（図６に例示されるような４１０の場所の、又はその近くの１２８の終点）において測定された温度に基づいて４１０に対してそのような調整を行うのではなく、Ｔ_中間を使用して、４１０を制御又は調整することができる。

図９を参照すると、熱的絶縁層を追加した、図６、図７、図８からの実施形態の実施例が示される。要素９０２は、９００、９１０、及び９２０の各々の熱的絶縁ジャケットを表すことができる。実施例９００は、周囲のジャケット９０２内の図６のカラムの実施形態を例示する。実施例９１０は、周囲のジャケット９０２内の図７のカラムの実施形態を例示する。実施例９２０は、周囲のジャケット９０２内の図６のカラムの実施形態を例示する。ジャケット９０２は、対流空気流による熱損失を低減させることによって、熱的絶縁を提供することができる。１つの実施形態において、ジャケット９０２は、カラム（及びその内容物）と、ジャケット９０２の外側又はそれを取り囲む環境などの周囲温度との間の熱伝導率を妨げる、十分な絶縁を提供することができる。

ジャケット９０２は、発泡スチロール（Ｓｔｙｒｏｆｏａｍ（登録商標））から、又はより一般的には、絶縁部材として作用する低い熱伝導率を呈する任意の材料から作製することができる。また、ジャケット９０２を形成するために、ポリメタクリレート、シリコーン、ウレタン、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリスルホン、ポリエチルアミド、ポリカーボネート、ゴム、ポリエステル、ポリフルオロエラストマー、及びポリエチレンテレフタレート、並びに同類のものなどのポリマーも使用することができる。加えて、ジャケット９０２を形成するために、セラミック（例えば、エアロゲルなど）繊維材料（例えば、メチルセルロース及びガラス繊維など）及び同類のものも使用することができる。ジャケット９０２を形成するために使用することができる材料に関して、種々の熱的絶縁材料が上記の例示的な実施形態に記載されているが、当該技術分野において既知の任意の種々の好適な熱的侮辱材料を利用することができる。そのような材料は、カラム内の半径方向熱勾配を阻止又は最小にするために、クロマトグラフィカラムの周囲の領域を絶縁するように成形して、制御された空隙又はチャンバを作成することができることが認識されるであろう。更に、そのような材料は、カラムを直接取り囲むように例示される場合があるが、そのような材料はまた、例えばカラム外壁を形成するために使用するように、カラム自体に一体化することもできる。

別の変形例として、ジャケット９０２は、図２に関連して上で説明したように、鋼又は金属で作製することができ、よって、絶縁層又は部材は、ジャケット９０２自体ではなく、むしろ非絶縁カラム１２８を取り囲む空隙９０３（例えば、カラム１２８と周囲ジャケット９０２との間）である。この事例において、要素９０３は、絶縁層を形成する真空チャンバなどのチャンバ又は空間とすることができ、また、図２などに関連する本明細書の他の場所で説明されるような、技術、ガス（例えば、挿入ガス、大気ガス）、及び同類のもののいずれかを使用して形成することができる。１つの実施形態において、カラム１２８とジャケット９０２との間の（例えば、カラム１２８を取り囲む）チャンバ又は空隙９０３は、周囲圧力とすることができ、また、絶縁を提供するために、エアロゲル粒子を領域９０３に含むことができる。代替的に、特定のエアロゲルを含む空間９０３は、周囲圧力よりも低い圧力を有する真空チャンバを形成することができる。そのような圧力の例は、本明細書の他の場所で説明される。エアロゲル粒子を含む領域９０３の変形例として、カラム１２８は、成型エアロゲル構成要素内に配置することができる。成型エアロゲルは、カラムを取り囲むことができ、また、例えば、２つの別々に成型された半部又は部分から形成されることができ、これらは、共に配置したときに、カラムの形状に近似する所望の空洞を形成する。上記の２つの成型エアロゲル部分は、形成された空洞の中へ挿入されるカラムを有するアセンブリの一部として、共に嵌合することができる。チャンバに成型エアロゲル又はエアロゲル粒子を使用する上記の実施形態は、例えば１つ又は２つ以上の追加的な加熱／冷却ユニットなどを使用して、本明細書で説明されるカラムの実施形態のいずれかに関連した絶縁手段として使用することができる。

図１０を参照すると、熱的絶縁層１００２を追加した、図６、図７、及び図８からの実施形態の実施例が示される。図１０の実施例１０００、１０１０、及び１０２０において、絶縁層１００２は、図３及び図４に関連して本明細書の他の場所で説明したようなカラム１２８の一体的な構成要素とすることができる。実施例１０００、１０１０、及び１０２０において、絶縁層１００２は、上で説明したようなジャケット９０２の材料のいずれかから形成することができる。更なる変形例として、絶縁層１００２は、カラム１２８の組み合わせの外壁を形成する周囲外側ジャケット９０２と絶縁層１００２との間の層として形成されることができる。ジャケット９０２は、この事例において、鋼、チタニウム、又は図２に関連して本明細書の他の場所で説明されるような他の好適な材料で作製することができ、絶縁層１００２は、真空チャンバなどのチャンバ又は空間とすることができ、図２などに関連して本明細書の他の場所で（及び図９において上で）説明されるような、技術、ガス（例えば、挿入ガス、大気ガス）、及び同類のもののいずれかを使用して絶縁層を形成することができる。

実施例１０２０に関連して、加熱及び／又は冷却を行うユニット５１０は、非絶縁カラム１２８との十分な熱的接触を有するべきであることに留意されたい。例えば、絶縁層１００２は、例えばユニット４１０及び５１０によって境界される、又はそれらの間の領域、及びユニット５１０及び３１０によって形成される、又はそれらの間の領域において、ユニット５１０の周囲に形成されるものとして例示される。

絶縁層及び／又はジャケットを利用する、図９及び図１０などと共に本明細書で説明される実施形態に関連して、カラム入口温度Ｔ_ｉｎ及びカラム出口温度Ｔ_ｏｕｔは、任意の絶縁層とカラム１２８との間などで非絶縁カラム１２８と熱的に接触している種々の熱電対を配置することによって測定することができることが当業者によって認識されるであろう。

図６～図１０などに関連して本明細書で説明される実施形態を使用して達成することができるカラム温度の軸方向制御は、追加的な利点を提供することができる。例えば、Ｔ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔの制御及び選択などによる温度の軸方向制御は、実験条件及びクロマトグラフィ方法の再現性を容易にすることができる。そのような技術は、類似する特性並びに異なる特性を有するカラムを使用する実験条件の再現性を提供することができる。例えば、５ミクロンの平均粒径を有する典型的なＨＰＬＣカラムは、１．７ミクロンサイズの粒子を使用する同等の寸法のカラムよりも少ない熱を発生する。本明細書の技術を使用しなければ、実験中に結果として生じる熱勾配が２つのカラムに関して異なり、２つのカラムを使用して取得された実験データに違いをもたらす場合がある。

本明細書の技術は、２つのカラム（それぞれ異なるサイズの粒子を使用する）と共に使用して、２つのカラムについて同一の熱勾配を作成することができる。

別の例として、クロマトグラフィにおけるスループットを増加させる１つの方式は、より速い流量で動作させることである。増加した流量を有することがクロマトグラフィの選択性に影響を及ぼすことを望まない、又は予期しない場合がある。しかしながら、２つのカラムが同じ特性（例えば、実験に影響を及ぼす、寸法、粒径、その他）を有する場合、及び（例えば、発生する摩擦熱が、移動相の流量と共に変動し、かつ移動相の流量と正比例するので）２つのカラムの各々が異なる流量を有する場合、２つのカラム全体にわたる熱勾配は、同一にならない。クロマトグラフィの選択性（例えば、溶出分析物のピーク間の距離）が流量と共に変化する場合の実験において、軸方向熱勾配は、異なる流量を使用する２つの実験が、類似する選択性を提供するように変化させることができる。当該技術分野で既知であるように、クロマトグラフィの選択性（また、分離要因又は相対保持比とも称される）は、時間の測定又は２つのピークの極大値間の距離である。

クロマトグラフィの選択性は、Ｋ２／Ｋ１として表すことができ、ここで、Ｋ１は、第１のピークの保持係数であり、Ｋ２は、第２のピークの保持係数である。Ｋ２／Ｋ１＝１である場合、ピークは、同じ保持を有し、共溶出する。

別の利点として、上で説明したようにカラム本体に沿って１つ又は２つ以上の独立に制御される加熱器を加えることで、カラム加熱器を使用するなどの他の代替例と比較したときに、全体的なコストを低減させることができる。

ＬＣカラムを取り囲む真空絶縁層又はチャンバを使用するなどの本明細書で説明されるような実施形態に関連して、半径方向熱勾配を最小にし、かつ対流熱損失を排除又は最小にするように、真の断熱条件に近づけることができる。

本明細書の技術に関連して、発明者は、以下に説明される実験を行った。２．１×１００ｍｍのＷａｔｅｒｓ ＡＣＱＵＩＴＹ ＢＥＨ Ｃ１８ １．７μｍのカラムを、Ｗａｔｅｒｓ ＡＣＱＵＩＴＹ（商標）ＵＰＬＣ機器に接続した。０．５マイクロリットルの試料は、以下の５つの成分を含有する。（１）０．０４６ｍｇ／ｍｌのチオカルバミド、（２）０．０８０ｍｇ／ｍｌのドデカノフェノン、（３）０．１ｍｇ／ｍｌのテトラデカノフェノン、（４）０．１０ｍｇ／ｍｌのヘキサデカノフェノン、及び（５）０．４８３ｍｇ／ｍｌのジ－ｎ－デシルフタレートを、アセトニトリルの移動相を使用するカラムの上へ注入した。分析は、以下の流量を使用して行った。０．４５、０．５０、０．５５、０．６５、０．７５、０．８５、０．９５、１．０５、１．１０、１．１５、及び１．２０ｍＬ／分。カラムは、保持時間の再現性が達成されるまで、試験プローブの繰り返し注入を監視することによって、流量の変化の間で熱平衡化した。検出は、２４０ｎｍにおけるＵＶによるものであった。

実験において使用した真空システムは、Ｐｆｅｉｆｆｅｒ Ｖａｃｕｕｍ ＴＳＨ ０７ＩＥターボ分子ドラッグポンピングステーションとしたが、これは、以下の標準構成要素を含む。Ｐｆｅｉｆｆｅｒ－Ｂａｌｚｅｒｓ ＴＭＨ－０７ＩＰターボ分子ドラッグポンプ、ＤＮ－６３－ＩＳＯ入口フランジ付き、及び固体周波数変換器を標準装備、及び電子制御式。Ｐｆｅｉｆｆｅｒ（Ｄｕｏ２．５モデルＰＫＤ４１７０７）から２．５ｍ^３／ｈのポンピング速度を有する、２段高性能ロータリーベーンポンプを使用して、ターボポンプを始動する前に、迅速に約１０^－２トル以下にした。カラムの真空チャンバ、及び真空システムへの接続は、ＭＤＣ Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ（Ｈａｙｗａｒｄ、ＣＡ）の３０４ステンレス鋼配管、及び定格１０^－８トルのシール（Ｖｉｔｏｎ（登録商標）又はＢｕｎａ－Ｎ（登録商標）Ｏリング）から構築した。大気～１０^－２ｍｂａｒ／トルの間の真空示度に関しては、Ｅｄｗａｒｄｓアクティブピラニゲージ、部品番号Ｄ０２１７７０００ ＡＰＧ－１－ＮＷ１６ ＳＴ／ＳＴを使用した。１０^－３～１０^－８ｍｂａｒ／トルの間の真空示度に関しては、Ｅｄｗａｒｄｓアクティブインバーテッドマグネトロンゲージ、部品番号Ｄ１４６４１０００ ＡＩＭ－Ｓ－ＮＷ２５を使用した。真空示度は、カラム真空チャンバの近く（４インチ以下離れる）で取った。

クロマトグラフィ性能は、４つの異なる環境下でのカラムについて評価した。（Ａ）等温：カラムは、２５℃に維持した再循環水槽（ＲＴＥ－１１１、Ｔｈｅｒｍｏ ＮＥＳＬＡＢ）内に配置した。（Ｂ）静止空気：カラムは、周囲空気の対流を最小にするために、約２０インチ×３３インチ×３４インチの箱の内部に配置した。（Ｃ）エアロゲルによる絶縁：カラムは、Ｕｎｉｔｅｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｌａｉｎｇｓｂｕｒｇ、ＭＩ）からの粒状エアロゲルを充填したチャンバの内部に配置した。（Ｄ）カラムは、粗引きポンプ及び拡散ポンプを使用して、３×１０^－５トルの真空において、ジャケットを付けた。

図１１を参照すると、上で述べた４つの試験環境（Ａ）～（Ｄ）に関する、結果として生じる分離のクロマトグラムが示される。実施例１１００は、１．２ｍＬ／分の流量について取得した４組のクロマトグラフィデータを含む。要素１１２０は、等温条件に関して、試験環境条件（Ａ）について取得したクロマトグラムを表し、カラムは、２５℃に維持した再循環水槽（ＲＴＥ－１１１、Ｔｈｅｒｍｏ ＮＥＳＬＡＢ）内に配置した。要素１１４０は、静止空気を使用して、試験環境条件（Ｂ）について取得したクロマトグラムを表し、カラムは、周囲空気の対流を最小にするために、約２０インチ×３３インチ×３４インチの箱の内部に配置した。要素１１６０は、試験環境条件（Ｃ）について取得したクロマトグラムを表し、エアロゲルを使用して絶縁を提供し、上で述べたように、カラムは、Ｕｎｉｔｅｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ（Ｌａｉｎｇｓｂｕｒｇ、ＭＩ）からの粒状エアロゲルを充填したチャンバの内部に配置した。要素１１８０は、試験環境条件（Ｄ）について取得したクロマトグラムを表し、カラムは、粗引きポンプ及び拡散ポンプを使用して、３×１０^－５トルの真空ジャケット付きとした。１１００のクロマトグラムに関連して、それぞれのＸ軸は、時間を示す。この実施例において、検出器は、Ｙ軸上の検出単位が２４０ｎｍにおける吸収度（ＡＵ）を表すように、ＵＶ吸収検出器とした。クロマトグラム１１２０、１１４０、１１６０、及び１１８０の各々は、１～５で表される５つのピークを含み、それぞれが、上で説明したように、試料の５つの成分のピークに対応する。

以下には、異なる流量での、ヘキサノフェノンに対応するピーク（４）のプレートカウントを例示する表が示される。結果は、流量を増加させると、カラムが断熱条件に近い場合にプレートカウントが最も高くなることを示す。

以下の段落では、本明細書の技術に従う、真空絶縁ジャケット、並びに真空環境又はチャンバの追加的な実施形態が説明される。後続の図で例示され、以下の段落で説明されるような真空絶縁ジャケットを使用した少なくともいくつかの実施形態においては、クロマトグラフィカラムからの最小の熱損失によって達成される高レベルの断熱条件のため、クロマトグラフィカラムの加熱器又はオーブン（例えば、図５Ｂに例示されるものなど）を省くことができる。しかしながら、そのような一実施形態は、下でより詳細に説明されるように、アクティブ加熱要素などの予熱器を任意選択的に含むことができる。そのような予熱器は、図１２に関連して下で説明され、また、カラム及びその制御された熱環境の上流に位置付けられた、インラインの溶媒予熱器としても一般的に既知であり得る。同じく下で説明されるように、そのような予熱器は、（例えば、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、及び図１８にあるような）真空絶縁ジャケット、真空環境チャンバ、又は環境の後続の実施形態に関連して任意選択的に使用することができる。

図１２を参照すると、本明細書の技術に従う、本明細書で予熱器とも称される加熱要素をクロマトグラフィカラムの前に位置付けて、カラム入口の前で移動相を加熱することができる、更なる一実施例の実施形態２０００が示される。そのような予熱器は、カラムを含めて、クロマトグラフィカラム又はクロマトグラフィモジュール、チャンバ、筐体、及び同類のものに対して外部とすることができる。実施例２０００においては、予熱器２００６を使用して、移動相がカラムに進入する前に加熱することができるが、実施例２０００は、真空絶縁ジャケットを取り囲む周囲空気を加熱するために加熱器を使用しない（例えば、下で更に詳細に説明される、カラムオーブン又はコンパートメントなどの閉環境内などで行うことができる）。

実施例２０００は、ポンプ２０２と、注入器２０４と、予熱器２００６と、真空ジャケット付きクロマトグラフィカラム２００２と、１つ又は２つ以上の検出器２００４とを含む。一般に、図１２の要素２０２、２０４、及び２００６は、それぞれ、例えば、図５Ａに関連して、及び本明細書の他の場所で説明されるような要素２０２、２０４、及び２０６に類似し得る。予熱器２００６は、溶出液又は移動相が真空ジャケット付きクロマトグラフィカラム２００２の中へ進入する前に予熱する、（上で述べたような）予熱器又はインライン溶媒予熱器として特徴付けることができる。

予熱器２００６は、例えば、Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって提供されるＡＣＱＵＩＴＹアクティブ溶媒加熱器とすることができる。加熱器２００６は、例えば、種々の構成要素２０２、２０４、２００６、２００２、及び２００４の間で矢印によって表される流路を有する移動相を加熱するために、所望の設定点温度に設定することができる。予熱器２００６は、手動で、自動で、又は自動化された制御手段（図示せず）を通して、所望の設定点温度に設定することができる。例えば、少なくとも１つの実施形態において、予熱器２００６は、目標設定点温度を有することができ、温度センサは、２００６内で観察された温度（例えば、２００６内の周囲温度又は空気温度など）を取得するように２００６内に配置することができる。２００６内で観察された実際の温度は、熱電対又は当該技術分野において既知の他の好適なデバイスを使用して測定することができ、予熱器２００６は、２００６内の測定温度が目標設定点値であるかどうかに基づいて、スイッチをオン／オフにして、又は別様には調整して、予熱器２００６からの熱量を増加又は減少させることができる。予熱器２００６の温度監視及び制御は、本明細書の別の場所で説明され、当該技術分野において既知であるような、コンピュータによるフィードバック及び制御信号を使用する自動化された様態で行うことができる。そのような実施形態において、（観察温度又は測定温度を取得して、２００６をその現在の目標設定点温度に駆動するために使用される）温度センサは、一般に、２００６内の任意の好適な場所に配置することができ、又は、例えば、２００２への入口の前に、予熱器２００６の出口における移動相の温度を測定することができる。

要素２００２は、以降の段落及び図において説明される数多くの異なる実施形態のうちの１つのように、真空ジャケット付きクロマトグラフィカラムとすることができる。要素２００４は、２００２のクロマトグラフィカラム出口に結合することができる、又はそれとインターフェースすることができる、１つ又は２つ以上の好適な検出器を表すことができる。好適な検出器の非限定的な例は、例えば、図１の要素１１２に関連して説明される。好適な検出器２００４の例としては、例えば、紫外線吸収検出器、蒸発光散乱検出器、質量分析器、イオン移動度分光計、及び同類のものを挙げることができる。

加えて、実施例２０００は、２００２及び第２の加熱器の両方が配置される、クロマトグラフィカラムオーブン又はコンパートメントなどの、閉環境に含まれるカラム加熱器又は第２の加熱器の使用を省いている。そのような閉環境は、絶縁チャンバ、コンパートメント、筐体、オーブン、及び同類のものとすることができ（例えば、図５Ｂの要素２０１を参照されたい）、また、カラム加熱器として使用される２００２及び第２の別個の加熱器の両方を含む。当該技術分野で既知であるように、カラムオーブンなどのそのような閉じた絶縁環境の目的は、典型的に実験中に生じるクロマトグラフィカラムからの熱損失又は熱伝達を補償するために、クロマトグラフィカラムの加熱及び定常状態の加熱条件の維持を提供することである。しかしながら、実施例２０００に例示されるように、カラム加熱器を伴ういかなるそのような閉環境も使用されない。真空ジャケットを付けることで熱損失の十分な低減及び排除を提供するので、第２のカラム加熱器及びクロマトグラフィカラムを含むそのような閉環境の使用は、以下の段落及び図で説明される真空ジャケット付きカラム２００２の実施形態には必要でない場合がある。この様態で、以下の段落において説明される真空ジャケット付きカラムの実施形態は、熱損失を回避又は最小にし、それによって、カラムを取り囲む閉環境における第２のカラム加熱器に対する必要性を除去する。そのような実施形態において、別々のカラムモジュール（カラム及びカラム加熱器を別個の閉システム、コンパートメント、又はモジュールに含む）を省くことができる。換言すれば、図５Ｂの２０１などの別個のモジュール又は閉環境は、もはや必要でない。更に、図１２の２００６などの予熱器の使用もまた、その特定のシステム要件及び用途に応じて、任意選択である。

上で説明したようにカラム加熱器及び閉環境（例えば、カラムオーブン）を除去することは、他の構成要素を有する真空ジャケット付きカラム２００２の配置及び可能な一体化に関連して、追加的な柔軟性を提供する。例えば、少なくとも１つの実施形態において、真空ジャケット付きクロマトグラフィカラム２００２は、検出器を有する一体化された構成要素として含むことができる。そのような実施形態においては、単一の構成要素が、真空ジャケット付きカラム及び検出器の両方を含むことができる。別の例として、少なくとも１つの実施形態で、真空ジャケット付きクロマトグラフィカラム２００２は、（例えば、予熱器２００６が必要でない場合の実施形態などにおいて）注入器を伴う一体化された構成要素として含むことができる。そのような実施形態においては、単一の構成要素が、真空ジャケット付きカラムと、注入器とを含むことができる。真空ジャケット付きカラム及び注入器を含むそのような単一の構成要素は、例えば、実験に関連してシーケンスで使用される多数の検出器（例えば、イオン移動度分光器及び質量分析器）も含むシステムにおいて使用することができる。

別の例として、少なくとも１つの実施形態において、真空ジャケット付きクロマトグラフィカラム２００２は、予熱器２００６を有する一体化された構成要素として含むことができる。そのような実施形態においては、単一の構成要素が、真空ジャケット付きカラムと、予熱器２００６とを含むことができる。そのような単一の構成要素は、単一の構成要素がいかなる追加的な絶縁も含まず、また、カラムを取り囲む閉環境を加熱するために閉環境が封止され、絶縁される、カラムを取り囲む閉環境ではないので、カラムオーブンと対照的であり得ることに留意されたい。

少なくとも１つの実施形態において、温度制御及び感知は、２００２の定常状態条件を制御するなどのために行うことができる。一般に、少なくとも第１の実施形態において、予熱器２００６は、（Ｚ１によって表されるような）カラム出口での観察された温度Ｔ_ｏｕｔが所望の設定点であるかどうかによって制御又は駆動することができる。代替的に、少なくとも第２の実施形態において、予熱器２００６は、予熱器２００６内の観察された周囲温度又は空気温度が所望の設定点であるかどうかによって制御又は駆動することができる。更に別の代替例として、少なくとも第３の実施形態において、予熱器２００６は、（Ｙ１によって表されるような）カラム入口での移動相の観察された温度Ｔ_ｉｎが所望の設定点であるかどうかによって制御又は駆動することができる。

カラム出口での観察された温度Ｔ_ｏｕｔによって予熱器２００６が駆動される上記のような一実施形態において、温度センサは、Ｚ１によって表されるようなカラム出口での観察された温度Ｔ_ｏｕｔを取得することができる。Ｔ_ｏｕｔの所望の設定点に到達したかどうかに基づいて（例えば、測定されたカラム出口温度Ｔ_ｏｕｔが、所望の設定点又は目標温度である、又はその近く（閾値の量の範囲内など）であるときに）、カラム出口温度を監視し、制御信号を予熱器２００６に送信するフィードバックループを介して予熱器２００６を調整又は制御することによって、Ｔ_ｏｕｔを所望の設定点に駆動することが望ましい場合がある。観察された実際の温度Ｔ_ｏｕｔは、熱電対又は当該技術分野において既知の他の好適なデバイスを使用して測定することができ、予熱器２００６は、測定温度Ｔ_ｏｕｔが所望の設定点であるかどうかに基づいて、スイッチをオン／オフにして、又は別様には調整して、予熱器２００６からの熱量を増加又は減少させることができる。予熱器２００６に提供されるそのような制御信号は、例えば、Ｔ_ｏｕｔが、所望の設定点又は目標温度になる、又はその近く（閾値の量の範囲内など）になるまで、２００６によって提供される現在の加熱レベルを維持すること、又は増加させることができる。Ｔ_ｏｕｔが所望の設定点に到達すると、（例えば、真空ジャケット付きカラムが、熱損失を大幅に低減させる、又は最小にする、以下の段落で説明されるような一実施形態であるという仮定の下で）制御信号を予熱器２００６に送信して、スイッチをオフにすること、又は現在の加熱レベルを下げることができる。

一般に、予熱器２００６に提供されるそのような制御信号は、例えば、Ｔ_ｏｕｔをその所望の設定点に到達させるために、現在の加熱レベル又は温度を最適に調整する（増加又は減少させる）ことができる。例えば、Ｔ_ｏｕｔが所望の設定点未満（例えば、指定された許容範囲による設定点未満）であった場合、制御信号を予熱器２００６に送信して、温度／現在の加熱レベルを維持し、又は相対的に上昇させ、それによって、現在のレベルに対する熱量を増加させることができる。Ｔ_ｏｕｔが所望の設定点を超えた（例えば、指定された許容範囲による設定点を超えた）場合、制御信号を予熱器２００６に送信して、スイッチをオフにするか、又はその温度を相対的に低下させ、それによって、現在のレベルに対する熱量を減少させることができる。そのような制御信号及びフィードバックは、例えば、図１のコンピュータ１１６などのプロセッサ上で実行するソフトウェアを使用して実施することができる。例えば、図１を再度参照すると、コンピュータ１１６上で実行するコードは、ユーザがＴ_ｏｕｔの所望の設定点を選択し、設定することができる、ユーザインターフェースを提供することができる。測定温度Ｔ_ｏｕｔは、コンピュータシステムに提供することができ、それによって、コンピュータシステム上で実行するコードは、測定されたＴ_ｏｕｔとＴ_ｏｕｔの所望の設定点値と比較し、測定されたＴ_ｏｕｔがＴ_ｏｕｔの所望の設定点値であるかどうかに応答して、予熱器２００６に制御信号を発行して、予熱器２００６の動作を適切に制御することができる。Ｔ_ｏｕｔを測定し、予熱器２００６を駆動する一実施形態について上で説明した様態に類似する様態において、代替的に、予熱器２００６は、予熱器２００６内で観察された周囲温度又は空気温度が所望の設定点であるかどうかによって駆動することができ、又はカラム入口での移動相の観察された温度Ｔ_ｉｎが所望の設定点であるかどうかによって駆動することができる。

本明細書の技術に従う少なくとも１つの実施形態においては、上で述べたようにＴ_ｏｕｔを所望の設定点（例えば、９０℃）にすることが望ましい場合があり、それによって、Ｔ_ｏｕｔは、観察温度又は測定温度が取得される点であり、また、予熱器２００６を所望の設定点に駆動するために使用される。条件を達成し、それによって、Ｔ_ｏｕｔが所望の設定点の観察温度（例えば、９０℃）を有することに関連して、予熱器２００６は、最初に、Ｔ_ｏｕｔで測定することができるように移動相の加熱を加速する（それによって、Ｔ_ｏｕｔが予熱器２００６をその所望の設定点に駆動する）ために、所望の設定点よりも高く（例えば、１００℃などの、９０℃よりも高い設定点に）設定することができる。Ｔ_ｏｕｔが所望の設定点に到達すると（例えば、９０℃に到達すると）、制御信号を送信して、スイッチをオフにするか、又は予熱器２００６によって提供される現在の温度／加熱レベルを低減させることができる。例えば、Ｔ_ｏｕｔが所望の設定点に到達すると、制御信号を送信して、予熱器２００６の現在の設定点を所望の設定点まで低減させることができる。この様態で、一実施形態は、加速した様態で所望の設定点（例えば、９０℃）を達成することができる。類似する様態で、加速された、又は最初により高い予熱器２００６の所望の設定点を使用して所望の条件を達成することは、予熱器２００６内で観察された周囲温度若しくは空気温度及び関連付けられた設定点を使用して、又はＴ_ｉｎでの移動相の観察された温度及び関連付けられた設定点を使用して行うことができる。

以下、実施例２０００において要素２００２として使用することができる真空ジャケット付きクロマトグラフィカラム（例えば、図１３、図１４、図１５、図１６、及び図１８）の種々の実施形態が説明される。加えて、また、実施例２０００において要素２００２として使用することができる一実施形態の真空チャンバ（クロマトグラフィカラムを含む）もまた、図１７に関連して下で説明される。

図１３を参照すると、本明細書の技術に従って一実施形態において使用することができるような、クロマトグラフィカラムの断面図を例示する一実施例２２００が示される。実施例２２００は、使用することができ、また、後続の図に関連して参照の目的で２２００内に例示される、カラムの単なる１つの実施例に過ぎない。２２００のカラムは、移動相又は流路がカラムに進入する入口２２０３と、移動相又は流路がカラムを出る出口２２０４とを有する。また、端部取付金具２２０２ａ及び２２０２ｂ、並びにカラム本体２２１０が例示される。要素２２０６は、流体経路がカラムを通って流れる、内部の配管を表す。２２００の少なくとも１つの実施形態において、端部取付金具２２０２ａ～ｂは、ねじ付き表面２２０６ａ～ｄによって本体２２１０に取り付けることができ、それによって、端部取付金具２２０２ａ～ｂを本体２２１０にねじ止めする。特に、要素２２０６ａ～ｄは、そのような接点表面（２２０２ａ～ｂ及び２２１０）が螺入される端部取付金具２２０２ａ～ｂの表面と接触する本体２２１０の表面を表す。要素２２０８は、カラムの外壁を示すことができる。要素２２０９は、カラムの内壁を示すことができる。

図１３、並びに以下の段落及び図において説明される実施形態において、例示されるカラムは、（例示を簡潔にするため）カラム充填材料を含まないことに留意されたい。

図１４を参照すると、本明細書の技術に従う１つの実施形態における真空ジャケット付きカラムの一実施例が示される。実施例２３００は、追加的な周囲真空スリーブ又はジャケットを伴う、２２００にあるようなカラムの断面図を例示する。真空スリーブ又はジャケットは、要素２３０２、２３０４、及び２３０６によって表される構成要素を含む。要素２３０２は、カラムを取り囲む真空空間又は空洞である。

ジャケットは、カラムの外壁を取り囲む、又は封入することができる。少なくとも１つの実施形態において、ジャケットは、外側シリンダ又は管とすることができる（外側シリンダ又は管の内側ジャケット壁２３０４と外側ジャケット壁２３０６との間に形成された真空空間２３０２を有する）。真空ジャケットを形成する外側シリンダ又は管は、そこを通る開口部を有してよく、それによって、カラムが開口部の中へ挿入される。本明細書で他の場所で説明されるように、真空空間２３０２は、真空圧力である任意の好適なガスを含むことができる。２３０２の好適なガス並びに圧力の例は、本明細書で他の場所で説明される。真空ジャケット又はスリーブは、２２００に例示されるように、カラム及び端部取付金具の上を滑動することができる。カラム端部取付金具は、カラム本体よりも直径が大きくなり得るので、真空スリーブの内壁２３０４とカラムの外壁２２０８との間には、間隙２３０８が存在する。理想的には、真空ジャケットの内壁２３０４は、カラムの外壁２２０８と密に接触しており、好ましくは２２０８と２３０４との間に最小サイズの間隙２３０８を有する。しかしながら、間隙２３０８は、例示の目的で、２３００において拡大されて例示される。間隙２３０８は、絶縁性を有するエアロゲル又は他の発泡プラスチックなどの材料を充填することができ、よって、そのような材料を充填したときに、熱障壁又は絶縁層が間隙２３０８内に形成される。２５００内の間隙２３０８は、放射伝達による熱損失を阻止するために、熱ラップ又は放射シールド（例えば、アルミめっきマイラーなどの「スペースブランケット材料」）を含むことができる。少なくとも１つの実施形態において、間隙２３０８は、熱ラップ又は放射シールド層、並びに絶縁発泡体又はエアロゲル層の両方を含むことができる。

少なくとも１つの実施形態において、真空スリーブ又はジャケット（２３００では、要素２３０２、２３０４、及び２３０６を含むように例示される）は、端部取付金具を有する充填カラムを挿入することができる、予め製造されたスリーブ又はジャケットとすることができる。

一般に、図１５、図１６、及び図１８において以下の段落で説明される真空ジャケットの実施形態は、図１４の実施例２３００に関連して上で述べたように予め製造しておくことができることに留意されたい。加えて、図１５、図１６、及び図１８において以下の段落で説明される真空ジャケットの実施形態はまた、上で説明したような外側シリンダ又は管とすることができ、そこを通る開口部を有し、それによって、カラムが開口部の中へ挿入される。

図１５を参照すると、本明細書の技術に従う１つの実施形態における真空ジャケット付きカラムの別の実施例が示される。例２４００は、その中の構成要素の断面図を例示し、また、実施例２３００に関連して説明されるように、（２３０２、２３０４、及び２３０６を含む）真空ジャケットを含む。加えて、間隙２３０８は、実施例２２００でも説明されるように、エアロゲル又は他の好適な材料を充填して、熱障壁又は絶縁障壁を形成することができる。間隙２３０８が十分に小さい、又は最小である（又は別様には、完全に取り除かれた）場合、そのような材料によって間隙２３０８を充填することを省くことができる。実施例２４００におけるカラムは、２３００にも関連して説明されるように、カラム入口端部２２０３において端部取付金具２２０２ａを含むことができる。

２３００の実施形態と比較して、実施例２４００における１つの違いは、２４００における真空スリーブ又はジャケットが、カラムの出口フリット２４０４を越えて延在していることである。２４００とは対照的に、２３００のスリーブは、出口フリット２３２０を越えて延在しない。２４００において、Ｌ１は、出口フリット２４０４の水平な場所、又は出口端部のカラムの端部を表すことができ、Ｌ２は、ジャケット又はスリーブの端部の水平な場所を表すことができる。したがって、Ｌ１とＬ２との間の水平距離は、実施例２４００において真空スリーブが出口フリット２４０４を越えて（例えば、出口端部におけるカラムの端部を越えて）延在する量を表す。２４００においては、修正された端部取付金具２４３０がカラム出口又は出口２２０４に存在する。修正された端部取付金具２４３０は、下で更に詳細に説明される。

当該技術分野で一般に既知であるように、出口フリット２４０４及び入口フリット２４２０などのフリットは、カラム充填粒子をカラム内部に保持するために、及び不必要な粒子がクロマトグラフィシステムに進入すること、又はそこを出ることを阻止するためなどの、不必要な特定の物体を濾過するために使用される、多孔性金属製品などのフィルタを特徴とすることができる。そのような粒子は、例えば、試料、溶媒、又はポンプ若しくは注入器などの他の構成要素によって発生した破片に由来し得る。２４００及び本明細書の他の図に例示されるように、フリットは、カラムの端部に配置することができる。例えば、出口フリット２４０４は、出口におけるクロマトグラフィカラムの端部を表すことができ、入口フリット２４２０は、入口におけるクロマトグラフィカラムの端部を表すことができる。

要素２４０８及び２４１０は、カラム本体２２１０から対流熱損失が生じる開口領域を表すことができる。少なくとも１つの実施形態において、領域２４０８及び２４１０は、例えば、絶縁プラスチック又は発泡材料などの形成可能な絶縁材料で作製されたＯリング又はプラグを挿入することなどによって閉鎖又は封止することができる。

実施形態２４００は、スリーブがカラム出口又は出口端部２２０４においてだけ、真空ジャケット又はスリーブが延在することに留意されたい。２４００には示されていないが、真空ジャケット又はスリーブはまた、カラム入口においてカラム入口フリット２４２０を越えて追加的に延在する（例えば、入口端部においてカラムの端部を越えて延在する）こともできる。そのような実施形態において、真空ジャケットは、入口フリット２４２０及び出口フリット２４０４を越えて延在することができる（例えば、ジャケットがカラムの両端部を越えて延在する）。真空ジャケットが入口端部２２０３においてカラム端部を越えて（例えば、２４２０を越えて）延在するときに、２４０８及び２４１０に類似する追加的な開口領域を作成することができる。そのような一事例において、入口端部２２０３の追加的な開口領域はまた、２４０８及び２４１０について述べたものに類似して施栓又は封止することもできる。

真空ジャケット又はスリーブは、出口端部２２０４及び／又は入口端部２２０３において、実施例２４００に例示されるよりも更に延在することができる留意されたい。例えば、真空ジャケット又はスリーブは、出口端部２２０４において、点Ｌ２を越えて更に延在して、修正された端部取付金具２４３０の上を延在することができる。例えば、真空ジャケット又はスリーブは、カラムに沿って少なくともＬ３の点まで、又はＬ３を越えて延在することができ、ここで、Ｌ３は、修正された端部取付金具２４３０の端部を表す。少なくとも１つの実施形態において、真空ジャケット又はスリーブは、ジャケットがカラム本体に沿ってＬ３を越えて延在するように、修正された端部取付金具２４３０の端部を越えて延在することができる。

出口端部２２０４は、入口端部２２０３よりも熱損失が大きいので、一実施形態２４００は、入口端部２２０３においてではなく、出口２２０４においてだけ真空ジャケットが延在するように好都合に選択することができる。そのような熱損失の差は、そこで粘性熱を発生させるカラム内の流体の流れの方向（入口２２０３から出口２２０４まで）起因し、それによって、流体の温度は、出口又は出口端部２２０４に向かってより高くなる傾向がある。このように、入口端部２２０３での熱損失を低減させるための更なる手段を講じることは、一般に、出口又は出口端部２２０４での熱損失を低減させるために更なる手段を講じるほど重大ではない。したがって、カラムの全長に沿って放射熱損失を阻止することが重要であるが、カラム出口（ｅｘｉｔ又はｏｕｔｌｅｔ）２２０４において最も重要である。

２４００と２３００との差の別の点は、２４００の実施形態が、出口端部２２０４において、修正されたカラム端部取付金具２４３０を含むことである。一般に、修正された端部取付金具２４３０は、端部取付金具２２０２ａ～ｂなどの、他の標準端部取付金具に対して異なり得るか、又は修正され得る。修正された端部取付金具２４３０は、一般に端部取付金具２２０２ａ～ｂのうちの１つの質量未満である、低減された質量を有する。例えば、少なくとも１つの実施形態において、修正された端部取付金具２４３０の質量は、２２０２ａ～ｂによって表されるようなねじ付き端部取付金具などの標準端部取付金具の質量の約１５％未満であり得る。例えば、少なくとも１つの実施形態で、カラム入口２２０３の端部取付金具２２０２ａなどの標準端部取付金具の重量は、約０．２８２オンスであり得、修正された端部取付金具２４３０の低減された重量は、約０．２４オンスであり得る。一般に、少なくとも１つの実施形態において、修正された端部取付金具２４３０の質量は、カラム入口端部２２０３において使用される端部取付金具などの標準端部取付金具の質量の約５０％以下であり得る。少なくとも１つの実施形態において、修正された端部取付金具２４３０の質量は、カラム入口端部２２０３において使用される端部取付金具などの標準端部取付金具の質量の約１５％未満であり得る。一般に、出口端部２２０４の修正された端部取付金具２４３０の質量が小さいほど良好である。出口カラム端部２２０４の修正された端部取付金具２４３０の質量を低減させるそのような取り組みは、カラム出口端部２２０４を通した熱損失の低減に寄与する。

少なくとも１つの実施形態において、修正された端部取付金具２４３０は、カラム本体２２１０の他のねじ付き接触表面と噛み合うようにねじ切りすることができる。例えば、２４０１ａ～ｂは、カラム本体２２１０の噛合ねじ付き表面と接触する端部取付金具２４３０の表面を表すことができる。

少なくとも１つの実施形態において、端部取付金具２４３０は、代替的に、ねじなし端部取付金具とすることができる。例えば、端部取付金具２４３０は、コネクタと噛み合うように嵌合するプラグ型端部取付金具とすることができる（例えば、端部取付金具２４３０を嵌合コネクタに挿入する若しくは差し込むことができ、又は別様には、嵌合コネクタを端部取付金具２４３０に挿入する若しくは差し込むことができる）。そのようなプラグ型端部取付金具によって、第１の構成要素を第２の構成要素に挿入して、接触表面において封止を形成することができる。接触表面のうちの１つ又は２つ以上は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）又は他のポリマーなどの形成可能な、又は可撓性の材料で作製されるような、任意の好適な材料から形成することができる。当該技術分野で既知であるように、ＰＥＥＫは、無色の有機熱可塑性ポリマーである。ねじなし端部取付金具はまた、より一般的には本明細書の任意の実施形態の端部取付金具に関連して使用することができるものとして、本明細書の他の場所でも論じられる。

実施形態２４００において、端部取付金具を有するカラムは、２３００に関連して上で述べたような様態に類似する様態で、要素２３０２、２３０４、及び２３０６を備える、予め製造した真空ジャケット又はスリーブの中へ挿入することができる。２３００及び２４００において表されるような予め製造した真空スリーブは、ステンレス鋼の真空フラスコを製造するために今日使用されている、公知の技術によって製作することができる。具体的には、これは、典型的に真空環境において３５０℃～１０００℃の高温でステンレス鋼を焼成することによって、ステンレス鋼中に溶解したガスの量を低減させることを含む。加えて、経時的に現れ得る残留ガスと反応させ、補足するために、製造中に、ゲッター材料をスリーブの真空領域の中へ導入することができる。この技術もまた、公知である。製造中に真空フラスコを封止するための種々の技術が存在し、予め製造した真空スリーブの製造に適用することができる。低放射率フォイルを真空領域内部に使用することもまた、真空フラスコの放射伝達を低減させるための既知の技術である。

図１６を参照すると、本明細書の技術に従う真空ジャケット付きカラムの別の実施形態の一実施例２１００が示される。下でより詳細に説明するように、２１００は、真空ジャケット付きカラムの一実施例であり、ジャケットは、カラムの出口２２０４及び入口２２０３の端部においてフリット２１０４、２１０２を越えて延在する。

実施例２１００は、その中の構成要素の断面図を例示する。実施例２１００は、他の実施形態に関連して本明細書の他の場所で説明されるような対応する要素と同様に付番された要素を含む。例えば、真空ジャケット付きカラム２１００は、ジャケット外壁２３０６、ジャケット内壁２３０４、及び真空空間２３０２を備える、真空ジャケット又はスリーブを含むことができる。真空ジャケット又はスリーブは、予め製造したスリーブとすることができる。実施例２１００は、端部取付金具２２０２ａ及び修正された端部取付金具２４３０を伴うカラム本体２２１０を有するカラムを含む。実施例２１００はまた、カラム外径又は壁２２０８とジャケット内壁２３０４との間に間隙２３０８も含む。他の実施形態に関連して説明されるように、間隙２３０８は、任意選択的に、１つ又は２つ以上の材料を充填して、絶縁又は熱障壁を形成することができる。

実施例２４の線Ｌ１及びＬ２に関連して本明細書の他の場所で説明される様態に類似する様態において、Ｌ４は、出口フリット２１０４（例えば、出口又は出口端部のカラムの端部）の水平な場所を表すことができ、Ｌ５は、真空ジャケット又はスリーブの端部の水平な場所を表すことができる。したがって、Ｌ４とＬ５との間の水平距離は、真空スリーブが実施例２１００の出口フリット２１０４を越えて延在する量を表す。２１００で分かるように、真空ジャケット又はスリーブはまた、カラム入口２２０３において、入口フリット２１０２（例えば、カラムの端部）を越えて延在する。

実施例２１００はまた、端部ナット／端部取付金具とジャケット外壁との間の伝導を阻止し、更には内部対流も阻止する、絶縁体２１０８ａ～ｄも含む。絶縁体２１０８ａ～ｄは、一般に、絶縁発泡体、又はプラスチック、又はゴムなどの任意の好適な絶縁材料で作製することができる。絶縁体２１０８ａ～ｄは、例えば、可撓性の、又は形成可能な絶縁材料で作製された挿入可能なプラグ、Ｏリング、及び同類のものとすることができる。したがって、絶縁体２１０８ａ～ｄを使用して、カラム入口２２０３及び出口（ｏｕｔｌｅｔ又はｅｘｉｔ）２２０４における端部取付金具表面を通した伝導熱損失を最小にすることができる。真空空間がシリンダ又は管形状である、図１６（及び本明細書の他の図）に関連して説明した一実施形態において、絶縁体２１０８ａ～ｄは、２つのＯリングから形成することができる（例えば、絶縁体２１０８ａ～ｂが１つのＯリングに対応し、絶縁体２１０８ｃ～ｄが第２のＯリングに対応する）。

実施例２１００において、構成要素内の矢印Ａ１は、流体流路に沿った熱の流路を示し、また、カラム本体からカラム入口２２０３及びカラム出口（ｏｕｔｌｅｔ又はｅｘｉｔ）２２０４に向かう熱の流れを例示する。実施例２１００において、並びに本明細書の他の実施形態（例えば、２３００、２４００、２５００）において使用される、予め製造した真空ジャケット又はスリーブは、例えば、Ｊｕｐｉｔｅｒ ＦｌｏｒｉｄａのＣｏｎｃｅｐｔ Ｇｒｏｕｐ，Ｉｎｃ．からのＩｎｓｕｌｏｎ（登録商標）熱障壁又はジャケットとすることができる。

本発明者らは、定常状態における、本明細書で説明される真空ジャケット付きカラムの実施形態のＩＲ（赤外線）カメラ画像を取得したが、そのような画像は、最小の熱損失が、主にカラム端部に存在することを示している。例えば、そのようなＩＲカメラ画像は、真空ジャケット付きカラム２１００の実施形態を使用して本発明者らによって取得した。比較及び対比するために、真空ジャケット付きカラムは、穴をあけることによって、ジャケット付きカラムの全体を通した熱損失を可能にし、そのような熱損失は、定常状態において、穴をあけた真空ジャケット付きカラムについて取得した追加的なＩＲカメラ画像によって明らかに示された。

いかなる流れもない冷却段階中の本明細書で説明される真空ジャケット付きカラム実施形態２１００に関するＩＲカメラ画像もまた、本発明者らによって取得した。そのようなＩＲ画像は、一般に、熱損失が、主にジャケット付きカラムの開口端部からであり、他の場所では熱損失がほとんど又は全くないことを示した。

図１７を参照すると、本明細書の技術に従う一実施形態において使用することができる真空チャンバの一実施例が示される。実施例２６００は、一般に、充填カラムアセンブリ及びカラム端部取付金具を挿入することができる真空チャンバ、モジュール、又は筐体の断面図を例示する。例えば、チャンバ２６００は、カラムアセンブリ（カラム及び端部取付金具）の配置に適応するのに十分なサイズ及び寸法を有する、任意の好適な形状とすることができる。例えば、チャンバ２６００は、長方形状、管、又はシリンダ、及び同類の形状を有することができ、２６００は、その断面図を示す。チャンバは、例えば、カラムの配置を可能にするために、その側部又は壁のうちの１つ又は２つ以上から開くことができる。例えば、チャンバの端部壁２６２０ａ～ｂのうちの一方又は両方は、カラムの配置を可能にするために取り外し可能とすることができる。

動作中に、チャンバは、最初に真空排気されない。真空排気されていない（例えば、領域２６０２内が真空でない）ときに、端部取付金具を有する充填カラムをチャンバの中へ挿入することができ、次いで、チャンバを閉鎖又は封止することができる。その後に、（領域２６０２内の）チャンバ内の空気又は他のガスを、ポート２６１２を通して真空排気して、カラム２２１０を取り囲む真空空間２６０２を作成することができる。真空空間２６０２は、チャンバの内壁とカラム本体２２１０の外壁２２０８との間にある。この様態で、真空空間２６０２は、カラムを取り囲み、カラムにおける熱損失を最小にするために、本明細書の他の場所で説明される様態で絶縁層を提供することができる。

チャンバの端部壁又は端部キャップ２６２０ａ及び２６２０ｂは、ＰＥＥＫ又は他のポリマーなどの任意の好適な材料で作製することができる。端部壁２６２０ａ～ｂは、例えば、カラム端部取付金具２２０２ａ～ｂを通した熱損失を最小にするために、絶縁材料から作製することができる。要素２６０６ａ～ｈは、接触表面を通した伝導熱損失を低減させるために、絶縁材料で作製することができるシール又は絶縁体を表す。特に、２６０６ａは、チャンバの内壁２６０４ａの接触表面と端部キャップ２６２０ａの表面との間に配置される絶縁体とすることができる。絶縁体２６０６ｂ及び２６０６ｃは、端部取付金具２２０２ａの接触表面と端部キャップ２６２０ａとの間に配置することができる。絶縁体２６０６ｄは、端部キャップ２６２０ａの接触表面とチャンバの内壁面２６２１ａとの間に配置することができる。絶縁体２６０６ｈは、チャンバの内壁２６０４ａの接触表面と端部キャップ２６２０ｂの表面との間に配置することができる。絶縁体２６０６ｇ及び２６０６ｅは、端部取付金具２２０２ｂの接触表面と端部キャップ２６２０ｂとの間に配置することができる。絶縁体２６０６ｆは、端部キャップ２６２０ｂの接触表面とチャンバの内壁面２６２１ａとの間に配置することができる。チャンバが管形状である一実施形態においては、（例えば、実施例２１００の２１０８ａ～ｄに関連して説明されるような）好適な材料のＯリングの形態などの絶縁体を使用することができる。チャンバがシリンダ又は管形状のそのような一実施形態において、絶縁体２６０２ａ～ｈは、４つのＯリングから形成することができる（例えば、絶縁体２６０６ａ及び２６０６ｄが、１つのＯリングに対応し、絶縁体２６０６ｂ及び２６０６ｃが、第２のＯリングに対応し、絶縁体２６０６ｅ及び２６０６ｇが、第３のＯリングに対応し、絶縁体２６０６ｆ及び２６０６ｈが、第４のＯリングに対応する）。

実施例２６００においては、（カラムの外部にある接続配管の一部分が真空領域又はチャンバ内にもある図２とは対照的に）カラムへの流体接続が、真空チャンバ端部壁２６２０ａ～ｂの外側で行われることに留意されたい。例えば、図２を再度参照すると、要素１１ａ～ｂは、カラムの外部にある接続配管及びその端部取付金具の部分を表し、部分１１ａ～ｂもまた、真空チャンバ又はジャケット１２０内にある。対照的に、２６００を参照すると、カラム端部取付金具の端面２６２１ａ～ｂは、チャンバ２６２０ａ～ｂの端部壁にある。したがって、２６００において、真空チャンバは、カラムを越えて延在する液体流路のいかなる接続配管も含まない場合がある。この様態で、実施形態２６００におけるカラムへの外部流体接続は、（カラムの外部にある接続配管の一部分が真空領域又はチャンバ内にもある図２とは対照的に）真空チャンバの外側で行われる。換言すれば、接続配管は、チャンバ内のカラムを、接続配管のいかなる部分もチャンバ又は真空空間２６０２内に位置付けられていない別の構成要素に接続することができる。そのような接続配管は、チャンバの端部壁２６２０ａ～ｂに位置付けられたカラム端部取付金具の端面２６２１ａ～ｂを通してカラムに接続する。

２６００の配設の１つの利点は、例えば、（カラムの外部の）外部配管又はコネクタを交換する必要があるときに得られる。実施形態２６００において、そのような配管は、内部にアクセスして、チャンバ内の構成要素を修正することなく交換することができる。そのような利点は、例えば、図２の配設を使用することでは得られない場合がある。

少なくとも１つの実施形態において、例示されるようにカラムアセンブリを含むチャンバ２６００は、溶接したアセンブリのような完全なユニットとして予め製造しておくことができる。そのような一事例において、予め製造したチャンバは、２６１２を通してポンプに接続して、２６０２の真空を現場で作成することができる。一変形例として、完成した予め製造したチャンバを真空排気し、封止することができ、それによって、ポート２６１２を省くことができる。この様態で、例示されるカラムアセンブリを含むチャンバ２６００は、真空排気された真空空間２６０２を含むように予め製造しておくことができる。

図１８を参照すると、本明細書の技術に従う真空ジャケット付きカラムの一実施形態の別の実施例が示される。実施例２５００は、本明細書で説明される他の真空ジャケット付きカラムの実施形態の構成要素に類似する構成要素を含む。実施例２５００は、本明細書の技術に従う真空ジャケット付きカラムの別の実施形態の断面図を例示する。例えば、２５００は、真空ジャケット（真空空間２３０２、外壁２３０６、及び内壁２３０４を備える）と、端部取付金具２５０２ａ～ｂを有するカラム本体２２１０と、カラム外壁２２０８とジャケット内壁２３０４との間の間隙２３０８とを含む。２５００内のジャケットは、２１００における説明に類似して、カラムの両端部において端部フリットを越えて延在する。本明細書の他の実施形態に関連して説明されるように、２５００内の間隙２３０８は、追加的な熱障壁又は絶縁障壁を形成する材料の１つ又は２つ以上の追加的な層を含む空間又は領域とすることができる。例えば、２５００内の間隙２３０８は、絶縁材料（例えば絶縁発泡体、エアロゲル及び同類）を充填することができる。２５００内の間隙２３０８は、放射伝達による熱損失を阻止するために、熱ラップ又は放射シールド（例えば、アルミめっきマイラーなどの「スペースブランケット材料」）を含むことができる。少なくとも１つの実施形態において、２５００内の間隙２３０８は、熱ラップ又は放射シールド層、並びに絶縁発泡体又はエアロゲル層の両方を含むことができる。加えて、ジャケット、カラム、及び端部取付金具の表面の間の伝導熱伝達を低減させるために、絶縁体２５１０ａ～ｄを含むことができる。絶縁体２５１０ａ～ｄは、（例えば、実施例２１００の２１０８ａ～ｄに関連して）本明細書の他の場所で説明されるように、好適な材料から作製し、形成することができる。

本明細書で説明される端部取付金具（例えば、２５０２ａ～ｂ）又はキャップは、端部カラム本体の対応する嵌合したねじ付き表面に取り付ける、ねじ付き端部取付金具とすることができる。より一般的には、本明細書で説明される任意の実施形態で使用される任意の端部取付金具は、代替的に、ねじなし端部取付金具とすることができる。例えば、一実施形態は、代替的に、カラムの端部において、面シール（例えば、Ｏリング）などのねじなし端部取付金具を使用することができる。面シールは、シール面が封止の軸に対して垂直であるシールである。面シールは、例えば、封止の軸に対して半径方向の漏出を阻止するために使用することができる。この様態で、封止面は、Ｏリングを含むことができ（例えば、実質的に環形状又は円板形状とすることができる）、また、カラムの１つ又は２つ以上の端部（例えば、流路を形成するカラム配管の内部に）配置することができる。別のコネクタは、面シールを含むカラムの端部において配管の中へきっちりと挿入することができ、それによって、挿入された他のコネクタの外面は、Ｏリングなどの面シールの接触表面との半径方向シールを形成する。

面シール（例えば、Ｏリング）などのそのようなねじなし端部取付金具は、任意の好適な材料（例えば金属、Ｖｅｓｐｅｌ、ＰＥＥＫ、又は任意の他のポリマー若しくはエラストマー材料で作製することができる。一般に、面シールは、クロマトグラフィカラムの端部と他の配管との容易な接続、他の構成要素への接続、及び同類のものを促進するために使用することができる。例えば、面シールに関して、別の接続又は管は、真空ジャケット付きクロマトグラフィカラムの出口端部及び／又は入口端部の中へ挿入（施栓）し、それによって、別の構成要素（例えば、注入器、検出器、予熱器）へのジャケット付きカラムの接続を提供することができる。

本明細書の他の場所の考察と一致して、いくつかの実施形態において、２１００、２３００、２４００、及び２５００において説明されるような真空スリーブ又はジャケットは、予め製造しておくことができ、それによって、端部取付金具を有するカラムアセンブリを、顧客の現場においてジャケット又はスリーブの中へ挿入することができる。少なくともいくつかの実施形態において、２１００、２３００、２４００、及び２５００において説明されるような真空スリーブ又はジャケットは、管であり得るか、又は管様形状に近似し得、その中へカラムが配置される。真空スリーブ又はジャケットは、一般に、クロマトグラフィカラム及び端部取付金具などの構成要素のその中への挿入に適応するのに十分な寸法を有する、ステンレス鋼又はより一般的には鋼などの任意の好適な材料で作製されたその壁を有することができる。例えば、少なくとも１つの実施形態において、真空ジャケット又はスリーブは、そこを通る開口部を有する管又はシリンダとすることができ、カラムアセンブリは、管を通って延在する開口部の中へ挿入される。真空ジャケットを形成する管又はシリンダは、本明細書の他の場所で説明されるような好適な真空圧力で予め製造され、封止され、加圧された真空チャンバとすることができる。

代替的に、真空ジャケットカラムアセンブリ（真空ジャケット又はスリーブの両方をカラムアセンブリの組み合わせに含む）は、接着剤などの任意の好適な手段を使用してジャケットの内部に固定されたカラムアセンブリと共に販売される場合がある。そのようなカラムアセンブリにおいて、端部取付金具は、カラム端部において面シールを使用するなどにより、ねじなしとすることができる。なお更なる変形例として、真空ジャケットは、カラムを伴わずに、検出器又は注入器などの別の構成要素と一体化又は結合することができる。その後に、顧客の現場などにおいて、カラムを真空ジャケットに挿入又は配置することができる。この後者の事例において、ジャケットは、真空ジャケットからカラムを取り外すことができるように構成することができる。

真空ジャケット、真空チャンバ、又は筐体、及び同類のものを使用する、本明細書で説明される実施形態に関連して、好適な真空圧力の例が本明細書で説明される。例えば、少なくとも１つの実施形態で、真空圧力は、約１０^－３ａｔｍ未満とすることができる。一般に、本明細書で説明される真空ジャケット付きカラムの種々の実施形態などにおいて使用される真空圧力が低くなるほど、より良好な断熱条件によるより良好なクロマトグラフィ性能が達成される。

本明細書の他の場所では、本明細書で説明される種々の実施形態のうちのいずれかに関連して使用することができる圧力及び圧力範囲の更なる例が説明される。

図１２を再度参照すると、２３００、２４００、２１００、２５００に関連して説明されるような真空ジャケット付きクロマトグラフィカラムの任意の実施形態、並びに２６００の真空チャンバの配設（及び本明細書で説明される変形例）は、本明細書の技術に従うシステムの要素２００２として使用することができることに留意されたい。

本明細書の他の場所の考察と一致して、粘性熱は、溶出液又は移動相のカラム粒子に対する摩擦により生成される。この熱は、カラム及び軸に沿って、及びそれらの全体にわたって放散し、半径方向温度勾配が生じる。半径方向温度勾配は、クロマトグラフィ実験の性能に悪影響を及ぼす。本発明者らは、クロマトグラフィカラムがクロマトグラフィカラムを取り囲む真空筐体の内部に配置された場合の条件に従って、実験及びモデリングを行った。本発明者らが行ったモデリング及び実験に関連して使用されるそのような条件には、約６ｍｍの外径を有するクロマトグラフィカラムを含む。使用される真空筐体は、クロマトグラフィカラム（例えば、ステンレス鋼製カラム）を取り囲むシリンダ状のステンレス鋼製筐体管（内径６．０ｃｍ）であり、空気は、外側クロマトグラフィカラム壁と円筒筐体管の内壁との間の空間に閉じ込められ、空気圧力は、約１．４×１０^－５トル～約７５０トルの真空圧力の範囲にわたって段階的に低減される。室温及び最初の筐体内の空気の温度は、約２９７．０ケルビンである。そのような実験及びモデルにおいて、クロマトグラフィカラム壁における熱伝達は、（例えば、１）外側クロマトグラフィカラム壁と周囲真空筐体管の内壁表面との間の、及び２）真空筐体管の外部表面領域と研究室との間の空気を通した）自然空気対流、空気伝導、及び熱放射によって生じ得る。

以下の段落は、そのようなモデリング及び実験に基づいて本発明者らによって得られた結果の一部を要約する。下で更に詳述されるように、そのような結果は、本明細書の技術の実施形態に関連して使用することができる真空の圧力及び圧力範囲を決定する際に使用することができる。特に、下でより詳細に説明されるように、図１９、図２０、図２１、及び図２２に関連した結果の考察は、圧力及び図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、及び図１８に関連して説明される実施形態に関連して使用することができるような真空空気圧力の圧力範囲を決定する際に使用することができる。本明細書で説明される他の好適な圧力はまた、図１２、図１３、図１４、図１５、図１６、図１７、及び図１８に関連して説明される実施形態に関連して使用することもできることに留意されたい。

４つの異なる圧力ドメインは、約１．４×１０^－５トル～約７５０トルの上記の真空圧力の範囲に関連して識別することができる。一般に、４つのドメインは、真空空気圧力が上記の範囲を通して変動するようなモデリング及び実験中に、種々の生理化学的な特性に関連して生じた変化に従って決定される、識別された圧力境界に基づく。

例えば、図１９の実施例１２００を参照する。実施例１２００は、真空筐体の空気圧力（例えば、Ｘ軸上）の関数として、算出された粘性熱分率ｆ（例えば、Ｙ軸上）のプロットを含む。粘性熱分率ｆは、定常状態レジーム（例えば、静止半径方向温度プロファイルは、充填ベッド（Ｔ_ベッド）のクロマトグラフィカラム軸／中心から、ステンレス鋼製クロマトグラフィカラム管（Ｔ_ｓｓカラム）まで、クロマトグラフィカラム外壁とシリンダ筐体タブの内壁との間の空間内に閉じ込められた空気（Ｔ_空気）まで、真空管又は筐体の壁を形成するステンレス鋼製筐体管（Ｔ_ｓｓ管）まで、及び研究室の周囲空気（Ｔ_∞約２９７．０ケルビン）まで確立される）の下でのクロマトグラフィカラム軸に対して垂直方向において放散される粘性熱の分率を表す。１２００のプロットは、本発明者らが使用した熱伝達及び質量移動モデルに基づいて算出した粘性熱分率ｆを表す。プロット１２００は、垂直線Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３によって表される３つの圧力境界を例示し、ここで、Ｂ１は、約１０^－４トルであり、Ｂ２は、約１０^－１トルであり、Ｂ３は、約２００トルである。下でより詳細に論じられるように、Ｂ３は、自然対流による熱伝達がＢ３未満の圧力で排除される境界を表すことができ、Ｂ１は、空気伝導による熱伝達がＢ１未満の圧力で排除される境界を表すことができる。

上記の圧力境界に基づいて、Ｘ軸の真空筐体圧力範囲は、下でも更に説明するように、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、及びＤ４によって表される４つの圧力ドメインに分割することができる。

ドメインＤ１は、約１０^－４トル未満の真空筐体圧力を表すことができる。Ｄ１における圧力において、クロマトグラフィカラム壁を通した熱損失は、主に、又は実質的に、クロマトグラフィカラムと真空筐体（どちらも、発明者が使用したモデリング及び実験的な試験条件において、ステンレス鋼で作製した）との間の放射に基づくことができる。ドメインＤ１においては、自然対流によって熱を伝達するには空気密度が小さ過ぎることを特徴とし得るので、空気の熱伝導率は、無視できるものとみなすことができる（例えば、大気圧における空気の熱伝導率よりも２桁以上小さい）。したがって、真空筐体圧力が１０^－４トル未満であるＤ１は、単にステンレス鋼製カラム管の外面での放射にだけ基づく粘性熱伝達を有することを特徴とすることができる（例えば、対流又は伝導によるいかなる熱伝達もない）。

ドメインＤ２は、約１０^－４トル～約１０^－１トルの真空筐体圧力を表すことができる。ドメインＤ２は、約１０^－４トル以上の下限、かつ約１０^－１トル未満の上限（例えば、１０^－４トル≦Ｐ＜１０^－１トル、ここで、Ｐは、Ｄ２における真空筐体の空気圧力である）の圧力範囲として更に定義することができる。Ｄ２における圧力において、クロマトグラフィカラム壁を通した熱伝達は、クロマトグラフィカラムと真空筐体との間の放射、及び真空筐体を通した空気伝導に基づくことができる。しかしながら、Ｄ２における熱伝達は、対流に起因しない。加えて、Ｄ２において、伝導は、筐体の空気圧力が増加するにつれて、より熱伝達に寄与する。１つの態様において、ドメインＤ２は、真空圧力が減少するにつれて、伝導を介した熱伝達が段階的に低減される、遷移ゾーンとして特徴付けることができる。

ドメインＤ３は、約１０^－１トル～約２００トルの真空筐体圧力を表すことができる。ドメインＤ３は、約１０^－１トル以上の下限、かつ約２００トル未満の上限（例えば、１０^－１トル≦Ｐ＜２００トル、ここで、Ｐは、Ｄ３における真空筐体の空気圧力である）の圧力範囲として更に定義することができる。Ｄ３における圧力において、ｆは、一般に、真空筐体の空気圧力とは関係なく一定である。Ｄ３において、対流による熱伝達は、依然として無視できるので、それによって、クロマトグラフィカラム壁を通した熱伝達は、一般に、クロマトグラフィカラムと真空筐体との間の放射、及び真空筐体を通した空気伝導に起因するとみなすことができる。

ドメインＤ４は、約２００トル～約７５０トルの真空筐体圧力を表すことができる。ドメインＤ４は、約２００以上の下限、かつ約７５０未満の上限（例えば、２００トル≦Ｐ＜７５０トル、ここで、Ｐは、Ｄ４における真空筐体の空気圧力である）の圧力範囲として更に定義することができる。Ｄ４における圧力において、カラム壁を通した熱伝達は、クロマトグラフィカラムと真空筐体との間の放射、真空筐体を通した空気伝導に基づき、更に、対流（例えば、加熱されたカラム壁から筐体真空管への対流を介した熱伝達）に起因する。したがって、Ｂ３は、約Ｂ３を超える圧力（例えば、Ｄ４における圧力）では、対流により追加的に熱伝達を経験し、また、約Ｂ３未満の圧力（例えば、Ｄ３、Ｄ２、及びＤ１における圧力）では、対流による熱伝達を無視できる、又は存在しない可能性がある、境界を表すことができる。１つの態様において、ドメインＤ４は、真空圧力が約７５０トルから約１００トルに減少するにつれて、自然対流を介した熱伝達が段階的に低減される、遷移ゾーンとして特徴付けることができる。Ｄ４における圧力は、伝導、対流、及び放射を介した熱損失をもたらす。

本発明者らが行った追加的なモデリング及び実験は、１２００におけるような境界Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、及びＢ４、並びにドメインＤ１、Ｄ２、Ｄ３、及びＤ４に関して上記したことをほぼ立証する結果をもたらした。

例えば、以下、図２０を参照すると、本発明者らは、モデルを使用して、筐体空気圧力の関数として、軸方向温度の上昇、変化、又は勾配の振幅Δ_ＬＴの算出値を決定し、ここで、入口カラム温度（Ｔ_入口）は、約２９７．０Ｋである。したがって、Δ_ＬＴは、カラム長に沿った温度差（例えば、クロマトグラフィカラム出口とクロマトグラフィカラム入口との温度差）を表す。例１３００で表されるように、Δ_ＬＴ（Ｙ軸）の変化は、１２００に関連した説明とほぼ同じ境界圧力Ｂ１～Ｂ３（Ｘ軸）において生じた。生じた曲線１３００の変動は、真空筐体の空気圧力の増加と共に、（例えば、１２００に例示されるように）ｆの変動に直接関連している。一般に、カラム壁を通した粘性熱損失の量が少ないほど、軸方向温度勾配の振幅Δ_ＬＴが大きくなる（例えば、１３００におけるΔ_ＬＴの値は、約１０－４トルのＢ１未満の圧力の場合には、約１６．２Ｋであり（Ｄ１にあるような放射制御された熱伝達が存在する）、Ｂ２（約１０^－１トル）とＢ３（約１００トル）との間の圧力の場合には、１３．９Ｋであり（放射、更には伝導を介した熱伝達が存在する）、Ｂ３を上回る場合には、１２．７Ｋであり、放射、伝導、及び対流を通して熱伝達が生じる）。

加えて、以下、図２１を参照すると、本発明者らは、モデルを使用して、筐体空気圧力の関数として、半径方向の温度変化又は勾配の振幅Δ_ＲＴの算出値を決定し、ここで、入口カラム温度（Ｔ_入口）は、約２９７．０Ｋである。したがって、Δ_ＲＴは、クロマトグラフィカラム中心からクロマトグラフィカラム壁までの温度差を表す。例１４００で表されるように、Δ_ＲＴ（Ｙ軸）の変化は、１２００及び１３００に関連した説明とほぼ同じ境界圧力Ｂ１～Ｂ３（Ｘ軸）において生じた。生じた曲線１４００の変動は、真空筐体空気圧力の増加と共に、（例えば、１２００に例示されるように）ｆの変動に直接関連している。一般に、カラム壁を通した粘性熱損失の量が多いほど、半径方向の温度変化又は勾配Δ_ＲＴの振幅が大きくなる。

更に、以下、図２２を参照すると、本発明者らが行った実験に基づいて、真空筐体空気圧力（Ｘ軸）の関数として、６つの注入された化合物１５２０の各々に関する修正された実験的なカラム効率（Ｙ軸上のＮ）のプロット１５００が示される。１５００に例示されるように、各化合物についてのＮの値は、凡例１５２０で識別されるように、特定の形状を有する（例えば、白抜きの三角１５０２は、ヘキサノフェノンのＮ値を表し、白抜きの丸１５０４は、バレロフェノンを表し、塗り潰しの円１５０６は、ブチロフェノンを表し、塗り潰しの三角１５０８は、プロピオフェノンを表し、塗り潰しの四角１５１０は、アセトフェノンを表し、塗り潰しの菱形１５１２は、ウラシルを表す）。１５００に例示されるように、２つの圧力遷移を観察することができ、第１の圧力遷移（約７５０トル～約１００トル）は、自然対流による熱伝達の漸進的排除に対応し、第２の圧力遷移（約１トル～約１０^－３トル）は、空気伝導（１～１０－３トル）による熱伝達の漸進的排除に対応する。一般に、上記の第１の圧力遷移は、ほぼ圧力ドメインＤ４に対応し、上記の第２の圧力遷移は、ほぼ圧力ドメインＤ２に対応する。

上記の第１の圧力遷移は、１２００、１３００、及び１４００に関連して本明細書の別の場所で説明され、例示されるように、モデル化された結果、遷移、及び挙動と概して一致して（例えば、本発明者らが決定した許容可能な許容範囲及び量、並びに予期される変動の範囲内で）、Ｔ１によって表されるように、約１００トル、又はそれ未満で完了した。

上記の第２の圧力遷移は、１２００、１３００、及び１４００に関連して本明細書の別の場所で説明され、例示されるように、モデル化された結果、遷移、及び挙動と概して一致して（例えば、本発明者らが決定した許容可能な許容範囲及び量、並びに予期される変動の範囲内で）、Ｔ２によって表されるように、約１０^－３トルで完了した。上記の第２の圧力遷移は、約１トル～約１０^－３トルであるにもかかわらず、本発明者らは、実際の遷移は、約１０^－１トル～約１０^－４トルの圧力範囲に対応する可能性がある（それによって、１２００、１３００、及び１４００のようなモデル化された熱伝達の結果との更に大きい相関及び一致を有する）と判断したことに留意されたい。

加えて、１５００に基づいて、ヘキサノフェノンの場合に、約７５０トルにおけるＮ＝１５８７６から約１００トルにおけるＮ＝１８４７８によって示されるように、自然空気対流による熱損失の排除後のクロマトグラフィカラム効率の相対的増加は、約１５％であること、及びヘキサノフェノンの場合に、約７５０トルにおけるＮ＝１５８７６から約１０^－３トルにおけるＮ＝２０７５１によって示されるように、自然空気対流及び伝導の両方による熱損失の排除後のクロマトグラフィカラム効率の増加は、約３０％であることを観察することができる。

したがって、本明細書の技術に従う一実施形態は、上記の結果に基づいて特定の圧力範囲を特定することができ、それによって、真空筐体について選択された圧力は、任意のそのような指定された圧力範囲の境界又は限度に従い得る。一般に、クロマトグラフィカラム効率を最大にするためには、より低い圧力（例えば、より深い／より強い真空）が望ましい。真空筐体圧力は、約７６０トル又は１ａｔｍ未満とすることができる。真空筐体圧力は、約７５０トル未満とすることができる。より好ましくは、真空筐体圧力は、（例えば、クロマトグラフィカラムの対流を通した粘性熱損失が排除される場合）約２００トル未満、又は約１００トル未満とすることができる。更に好ましくは、真空筐体圧力は、約１０^－１トル未満とすることができる。更に好ましくは、カラム効率を最大にするために、真空筐体圧力は、約１０^－４トル未満とすることができる（例えば、一般に、Ｄ１にあってＢ１未満であり、それによって、対流を通した粘性熱損失及びクロマトグラフィカラムを通した伝導を排除又は無視することができる）。したがって、約１０^－４トル未満の圧力において、熱損失は、ほぼ放射に起因し得る。

また、少なくとも１つの実施形態において、１０^－４トル未満の圧力の場合、空気伝導が放射に関して無視できるようになると、クロマトグラフィカラム効率には本質的にいかなる更なる向上も起こり得ないので、真空筐体圧力は、一般に、約１０^－４トル（Ｂ１）とすることができる。少なくとも１つの実施形態において、真空筐体圧力は、自然空気対流の排除によって得られる効率レベルに対応するように、一般に、約１００トル若しくは約２００トル（Ｂ３）とすることができ、又は、一般に、ドメインＤ３内の任意の圧力とすることができる。少なくとも１つの実施形態において、真空筐体圧力は、約１０^－１トル以下、更には約２００トル未満（例えば、１０^－１トル≦Ｐ＜２００トル）とすることができる。少なくとも１つの実施形態において、真空筐体圧力は、約１０^－１トル以下、更には約１００トル未満（例えば、１０^－１トル≦Ｐ＜１００トル）とすることができる。少なくとも１つの実施形態において、真空筐体圧力は、自然空気対流による熱損失の排除及び伝導を通した熱損失を少なくともいくらか低減することによって得られる効率レベルに対応するように、一般に、ドメインＤ２内とすることができる。

本明細書の技術の上の実施例及び説明は、液体クロマトグラフィと共に説明及び使用することができるが、本明細書の技術は、より一般的に、当該技術分野において既知の他の形態のクロマトグラフィに関連して使用することができることに留意されたい。例えば、本明細書で説明される技術は、超臨界流体クロマトグラフィに関連して使用することができ、二酸化炭素に基づくクロマトグラフィ及び高度に圧縮可能な流体クロマトグラフィとしても既知である。

本明細書に記載されるものの変形、修正、及び他の実現は、請求される本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者には想到されるであろう。したがって、本発明は、前述の例証的説明によってではなく、その代わりに以下の特許請求の範囲の趣旨及び範囲によって定義されるものとする。

Claims (7)

1. 液体クロマトグラフィを行うための装置であって、
   移動相を加熱するための移動相加熱器と、
   移動相加熱器によって加熱された後の移動相を受容するために流路に位置付けられた液体クロマトグラフィカラムであって、移動相が液体クロマトグラフィカラムに進入するための入口と、移動相が液体クロマトグラフィカラムから出るための出口とを有する液体クロマトグラフィカラムと、
   液体クロマトグラフィカラムを絶縁するために液体クロマトグラフィカラムの周囲を囲む、真空絶縁ジャケットと、
   出口における移動相の温度に基づいて、移動相加熱器の設定点を設定するためのプロセッサと、
   を含み、
   プロセッサは、摩擦熱を補償するように、移動相が液体クロマトグラフィカラムの入口から液体クロマトグラフィカラムの出口まで通過する際に移動相の摩擦熱がどれくらい生じるかの推定値に基づいて、移動相加熱器の温度を制御するように構成されている、液体クロマトグラフィを行うための装置。
2. プロセッサは、設定点、液体クロマトグラフィカラムを通る移動相の流量、および入口における移動相の温度を決定する、請求項１に記載の装置。
3. プロセッサが、液体クロマトグラフィカラム中の粒子のサイズ、移動相の組成、および液体クロマトグラフィカラムの熱的特性をさらに考慮して、設定点を決定する、請求項２に記載の装置。
4. 装置上の複数の点で温度を感知するように位置付けられた温度センサをさらに備える、請求項１に記載の装置。
5. 温度センサが、出口における移動相の温度を測定するように位置付けられた第１の温度センサと、入口における温度を測定するように位置付けられた第２の温度センサとを含む、請求項４に記載の装置。
6. 液体クロマトグラフィ用の装置によって行われる方法であって、
   移動相加熱器で移動相を加熱し、加熱された移動相を生成することであって、移動相加熱器の設定値は、真空ジャケット付き液体クロマトグラフィカラムの入口における移動相の温度と出口における移動相の温度との差が閾値以内に収まるようにプロセッサによって設定され、設定値は、真空ジャケット付き液体クロマトグラフィカラムの出口における移動相の温度と、移動相が真空ジャケット付き液体クロマトグラフィカラムの入口から真空ジャケット付き液体クロマトグラフィカラムの出口まで通過する際に移動相の摩擦熱がどれくらい生じるかの推定値とに基づいて、摩擦加熱を補償するように、プロセッサによって設定される、加熱された移動相を生成することと、
   移動相が真空ジャケット付き液体クロマトグラフィカラムを通過するように、加熱された移動相を真空ジャケット付き液体クロマトグラフィカラムの入口に注入することと、
   を含む、液体クロマトグラフィ用の装置によって行われる方法。
7. プロセッサは、装置上に位置付けられたセンサからの温度測定値を受け取り、温度測定値を使用して、加熱を制御する方法を決定する、請求項６に記載の方法。

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