JPH08105873A - 流動物質の分離のための装置と方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】外部からの高圧加圧器を必要としない高速液体
クロマトグラフィーの装置と方法 【構成】分離路１であってその中に固定相が配置されそ
してその分離路１を移動相と試料成分に分離されるため
に注入された試料が通過する分離路１、及び移動相を輸
送するための手段５、及び分離された成分を検出するた
めの検出器からなる流動物質の分離のための装置、特に
キャピラリクロマトグラフィー分離装置であって；分離
路１が環状のチャネルの形に構成されていてそのチャネ
ル１中に移動相と分離されるための流動物質のための流
入及び流出チャネル２，３が導かれている分離装置；７
──電気接触子、Ｍ，Ｐ，Ｗ──貯槽、１０──手段５
とキャピラリ群を組み込んだ基部。試料を含む移動相
を、分離路１中を多数回、回転させて成分に分離して、
検出された信号を変換して通常得られるクロマトグラム
を得る。
クロマトグラフィーの装置と方法 【構成】分離路１であってその中に固定相が配置されそ
してその分離路１を移動相と試料成分に分離されるため
に注入された試料が通過する分離路１、及び移動相を輸
送するための手段５、及び分離された成分を検出するた
めの検出器からなる流動物質の分離のための装置、特に
キャピラリクロマトグラフィー分離装置であって；分離
路１が環状のチャネルの形に構成されていてそのチャネ
ル１中に移動相と分離されるための流動物質のための流
入及び流出チャネル２，３が導かれている分離装置；７
──電気接触子、Ｍ，Ｐ，Ｗ──貯槽、１０──手段５
とキャピラリ群を組み込んだ基部。試料を含む移動相
を、分離路１中を多数回、回転させて成分に分離して、
検出された信号を変換して通常得られるクロマトグラム
を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、分離路であってその中
に固定相が配置されそしてその分離路を移動相と試料成
分に分離されるために注入された試料が通過する分離
路、及び移動相を輸送するための手段、及び分離した成
分を検出するための検出デバイスからなる流動物質の分
離のための装置と方法、特にキャピラリ液体クロマトグ
ラフィーのための装置と方法に関する。
に固定相が配置されそしてその分離路を移動相と試料成
分に分離されるために注入された試料が通過する分離
路、及び移動相を輸送するための手段、及び分離した成
分を検出するための検出デバイスからなる流動物質の分
離のための装置と方法、特にキャピラリ液体クロマトグ
ラフィーのための装置と方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液体クロマトグラフィー、特に高速液体
クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）は、流動物質をそれら
の個々の成分に分離するための製造又は分析のための分
離法である。クロマトグラフィー分離は、固定相を通過
する移動相の移動に基づいており、分離される成分はそ
れぞれ異なる速度で移送される。普通クロマトグラフィ
ー カラム中に置かれている固定相中では、分離される
成分は移動相中に異なって分散される。異なる分散の連
続が、連続的分離工程を生み出す。
クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）は、流動物質をそれら
の個々の成分に分離するための製造又は分析のための分
離法である。クロマトグラフィー分離は、固定相を通過
する移動相の移動に基づいており、分離される成分はそ
れぞれ異なる速度で移送される。普通クロマトグラフィ
ー カラム中に置かれている固定相中では、分離される
成分は移動相中に異なって分散される。異なる分散の連
続が、連続的分離工程を生み出す。
【０００３】最近の液体クロマトグラフィーによる分離
法では、固定相は通常ガラスカラム又は鋼鉄カラムの内
側にあって、移動相はそれを通過して流れる。分離効率
を上げるために、２００−３００バールの圧力勾配が分
離カラム中に頻繁に設定される（ＨＰＬＣ）。液体クロ
マトグラフィーそして特にＨＰＬＣは、非常に適応性の
高い分離方法であって、適応性高く使用できそしてよく
確立されそして一般に受け入れられる。液体クロマトグ
ラフィーそして特にＨＰＬＣの欠点は、比較的高レベル
の技術資源（例えば、ＨＰＬＣの特殊高圧バルブ）を使
用するにも係わらず、分離効率が余り高くないこと、そ
して周期時間が３０−６０分間である２０−４０分間の
長時間にわたる分析を必要とすることである。移動相の
典型的な流速は約２−５ｍｌ／分である。それに加え
て、そのような常法のクロマトグラフィー技術は、大量
の試薬を必要とし、それは多くの場合は望ましいことで
なく、少容量の試料の分離と分析におけるそれらの使用
範囲を限定してしまう。
法では、固定相は通常ガラスカラム又は鋼鉄カラムの内
側にあって、移動相はそれを通過して流れる。分離効率
を上げるために、２００−３００バールの圧力勾配が分
離カラム中に頻繁に設定される（ＨＰＬＣ）。液体クロ
マトグラフィーそして特にＨＰＬＣは、非常に適応性の
高い分離方法であって、適応性高く使用できそしてよく
確立されそして一般に受け入れられる。液体クロマトグ
ラフィーそして特にＨＰＬＣの欠点は、比較的高レベル
の技術資源（例えば、ＨＰＬＣの特殊高圧バルブ）を使
用するにも係わらず、分離効率が余り高くないこと、そ
して周期時間が３０−６０分間である２０−４０分間の
長時間にわたる分析を必要とすることである。移動相の
典型的な流速は約２−５ｍｌ／分である。それに加え
て、そのような常法のクロマトグラフィー技術は、大量
の試薬を必要とし、それは多くの場合は望ましいことで
なく、少容量の試料の分離と分析におけるそれらの使用
範囲を限定してしまう。
【０００４】既知のキャピラリ液体クロマトグラフィー
では、内径が僅かに１−５μｍである細いキャピラリが
使用されている。その分離技術は理論的には非常に効率
的であって非常に短い時間内に優れた分離効率を挙げる
べきであるのに、その使用には高度の専門知識を必要と
しそして装置と使用者の技術への要求度が大きい。２０
０ないし３００バールの系圧は、そのような操作系には
必須であるが、そのような圧下で又は少量が移送される
系内で高圧を保ちながら、分当りピコリットル又はナノ
リットルを移送できるポンプは知られていない。別の課
題は、非常な微量容積、例えばピコリットルだけの注入
と検出により提起される。
では、内径が僅かに１−５μｍである細いキャピラリが
使用されている。その分離技術は理論的には非常に効率
的であって非常に短い時間内に優れた分離効率を挙げる
べきであるのに、その使用には高度の専門知識を必要と
しそして装置と使用者の技術への要求度が大きい。２０
０ないし３００バールの系圧は、そのような操作系には
必須であるが、そのような圧下で又は少量が移送される
系内で高圧を保ちながら、分当りピコリットル又はナノ
リットルを移送できるポンプは知られていない。別の課
題は、非常な微量容積、例えばピコリットルだけの注入
と検出により提起される。
【０００５】流動物質をそれらの成分に分離するための
別の分離技術は電気泳動である。その分離技術では、分
子的に又はコロイド的に分散した粒子は、電界で異なる
速度で移動し、かくして分離される。（米国特許出願N
o. ０７／９８３１７８号に相当する）欧州特許公開公
報（ＥＰ−Ａ−）第０５４４９６９号にはある装置が記
述されており、その装置中では分離される物質が閉鎖路
に沿って周期的に移送させられ、そしてその過程中で区
分毎に適用されてもよい電界中で電気泳動的に分離され
る。ミニチュア化されているのが好ましい、この装置を
使用すると、非常に高い分離効率を挙げることができ、
それは分離時間が増加する時ですら高くなる。区分から
区分への電圧切り替えは、分析される成分が検出可能な
「窓」中に存在するようにそして循環している成分が早
過ぎて又は遅過ぎて失われないように、非常に精確に定
時化されていなければならい。
別の分離技術は電気泳動である。その分離技術では、分
子的に又はコロイド的に分散した粒子は、電界で異なる
速度で移動し、かくして分離される。（米国特許出願N
o. ０７／９８３１７８号に相当する）欧州特許公開公
報（ＥＰ−Ａ−）第０５４４９６９号にはある装置が記
述されており、その装置中では分離される物質が閉鎖路
に沿って周期的に移送させられ、そしてその過程中で区
分毎に適用されてもよい電界中で電気泳動的に分離され
る。ミニチュア化されているのが好ましい、この装置を
使用すると、非常に高い分離効率を挙げることができ、
それは分離時間が増加する時ですら高くなる。区分から
区分への電圧切り替えは、分析される成分が検出可能な
「窓」中に存在するようにそして循環している成分が早
過ぎて又は遅過ぎて失われないように、非常に精確に定
時化されていなければならい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の課題
は、関連する先行技術の欠点と難題を排除できる、流動
物質の分離のための装置と方法を提供することである。
そのようにすることにより、クロマトグラフィー分離技
術の利点は利用されなければならず、同期化もされてい
るべきかもしれない分離電界の適用は、不必要にならな
ければならない。特に、キャピラリクロマトグラフィー
分離法とその分離法のための装置は、非常に効率的であ
って、高い分離性能を挙げることができるばかりでなく
それと同時に分離と解析を迅速にできることを条件とす
る。その方法と装置は、微小体積の試料のためにも適し
ていなければならない；それはキャピラリクロマトグラ
フィーのために必要な２００−３００バールの超高圧を
無しに済ますことができなければならない。その装置
は、クロマトグラフィー分離技術の基礎である、固定相
と移動相を使用する原理を拡大することも可能にできな
ければならない。その装置は、ミニチュア化するのが容
易でなければならずそして大量製造技術を使用して比較
的低い経費で製造できなければならない。
は、関連する先行技術の欠点と難題を排除できる、流動
物質の分離のための装置と方法を提供することである。
そのようにすることにより、クロマトグラフィー分離技
術の利点は利用されなければならず、同期化もされてい
るべきかもしれない分離電界の適用は、不必要にならな
ければならない。特に、キャピラリクロマトグラフィー
分離法とその分離法のための装置は、非常に効率的であ
って、高い分離性能を挙げることができるばかりでなく
それと同時に分離と解析を迅速にできることを条件とす
る。その方法と装置は、微小体積の試料のためにも適し
ていなければならない；それはキャピラリクロマトグラ
フィーのために必要な２００−３００バールの超高圧を
無しに済ますことができなければならない。その装置
は、クロマトグラフィー分離技術の基礎である、固定相
と移動相を使用する原理を拡大することも可能にできな
ければならない。その装置は、ミニチュア化するのが容
易でなければならずそして大量製造技術を使用して比較
的低い経費で製造できなければならない。
【０００７】それらの課題及び他の内在する課題の全て
は、各々の独立請求項１と１３の特徴とする部分に従っ
た流動物質の分離のための装置と方法により解決され
る。
は、各々の独立請求項１と１３の特徴とする部分に従っ
た流動物質の分離のための装置と方法により解決され
る。
【０００８】本発明は、分離路であってその中に固定相
が配置されそしてその分離路を試料成分に分離されるた
めの試料を含有する移動相が通過する分離路からなる流
動物質の分離のための装置、特にキャピラリクロマトグ
ラフィー分離装置を提供する。その装置は、移動相を輸
送するための手段、及び分離された成分を検出するため
の検出デバイスも包含する。分離路は、環状のチャネル
の形に構成されていてそのチャネル中に移動相と分離さ
れるための流動物質のための流入及び流出チャネルが導
かれている。分離路が環状に構成されている結果、その
装置の全長をかなり短くできる。注入された試料は環状
チャネル中の周期的循環の過程で分離され、その環状チ
ャネル中には固定相が配置されている。圧力形成は環状
チャネル中で起こるので、外部の非常に高い加圧装置は
不要である。この方法でもって、例えば、長さ１ｍ、直
径３μｍのキャピラリ中の３００バールにおける分離
は、同じ直径と円周１ｃｍの環状チャネルであってその
中で試料が１００回転を終了する環状チャネルを持つ装
置の使用により換えることができる。
が配置されそしてその分離路を試料成分に分離されるた
めの試料を含有する移動相が通過する分離路からなる流
動物質の分離のための装置、特にキャピラリクロマトグ
ラフィー分離装置を提供する。その装置は、移動相を輸
送するための手段、及び分離された成分を検出するため
の検出デバイスも包含する。分離路は、環状のチャネル
の形に構成されていてそのチャネル中に移動相と分離さ
れるための流動物質のための流入及び流出チャネルが導
かれている。分離路が環状に構成されている結果、その
装置の全長をかなり短くできる。注入された試料は環状
チャネル中の周期的循環の過程で分離され、その環状チ
ャネル中には固定相が配置されている。圧力形成は環状
チャネル中で起こるので、外部の非常に高い加圧装置は
不要である。この方法でもって、例えば、長さ１ｍ、直
径３μｍのキャピラリ中の３００バールにおける分離
は、同じ直径と円周１ｃｍの環状チャネルであってその
中で試料が１００回転を終了する環状チャネルを持つ装
置の使用により換えることができる。
【０００９】本発明の特に好ましい変形では、移動相を
移送するための手段は、環状チャネル内に配置されてい
る。かくして、環状チャネル中の、分離されるための試
料を含有する移動相の周期的循環のための外部ポンプを
無くすことが可能である。分離はそれがポンプ中である
かのようにして行われる。
移送するための手段は、環状チャネル内に配置されてい
る。かくして、環状チャネル中の、分離されるための試
料を含有する移動相の周期的循環のための外部ポンプを
無くすことが可能である。分離はそれがポンプ中である
かのようにして行われる。
【００１０】流動物質の分離のための方法、特にキャピ
ラリクロマトグラフィー分離法では、成分に分離される
ための試料は移動相中に注入され移動相と共に、分離路
中に固定相が配置されているその分離路を通過して移送
される。その過程の間に、試料は固定相との相互作用の
結果としてその成分に分離され、次いでその成分は検出
デバイスを使用して検出され得る。本発明に従って、分
離されるための試料と一緒の移動相は環状チャネル型に
構成されている分離路中を周期的に循環させられる。
ラリクロマトグラフィー分離法では、成分に分離される
ための試料は移動相中に注入され移動相と共に、分離路
中に固定相が配置されているその分離路を通過して移送
される。その過程の間に、試料は固定相との相互作用の
結果としてその成分に分離され、次いでその成分は検出
デバイスを使用して検出され得る。本発明に従って、分
離されるための試料と一緒の移動相は環状チャネル型に
構成されている分離路中を周期的に循環させられる。
【００１１】特に好ましい変法では、移動相と分離され
るための試料は、環状チャネル内に配置されている手段
を使用して周期的に循環させられる。この方法では、環
状チャネル内に配置されている移送手段を持つその環状
チャネルは、それ自体が圧形成移送手段として利用され
ている。
るための試料は、環状チャネル内に配置されている手段
を使用して周期的に循環させられる。この方法では、環
状チャネル内に配置されている移送手段を持つその環状
チャネルは、それ自体が圧形成移送手段として利用され
ている。
【００１２】
【実施例】本発明の他の特に好ましい変法は、各々の従
属項に記載されている。本発明は本発明に重要であるそ
の詳細の全てと共に、線図で示した変形又は変法により
更に詳細に下記に説明される。
属項に記載されている。本発明は本発明に重要であるそ
の詳細の全てと共に、線図で示した変形又は変法により
更に詳細に下記に説明される。
【００１３】図１ないし１５については、図面の簡単な
説明も参照。
説明も参照。
【００１４】図１は、本発明に関連する本発明の構成要
素を示している。特に、図１は固定相Ｓが配置されてい
るキャピラリ型分離路１を示す。分離路１は環状チャネ
ル型に構成されていてその中に移動相と分離されるため
の試料のための流入チャネル２と流出チャネル３が導か
れている。図１では、流入チャネル２と流出チャネル３
が各々点線枠により示されている。示された装置の実施
態様では、固定相Ｓは環状分離チャネル１の境界壁８の
上に配置されている。固定相として使用できるいろいろ
の材料及びいろいろな型の試料との相互作用のそれらの
機構の原理の概観は、例えば、"L.R.Snyder and J.J.Ki
rkland,Introduction to modern liquidchromatography
（最近の液体クロマトグラフィー入門） ,第２版，Joh
n Wiley& Sons, U.S.A.1979"に記載されている。移動相
と移動相中に注入された試料のための移送手段（図示さ
れていない）は、移動相と試料が矢印Ｒにより示されて
いるように、分離チャネル１中で周期的に循環させられ
ることを保証する。移送手段は、例えば、流入と流出チ
ャネル内に配置されているポンプであってもよい。環状
分離チャネル１中のその周期的循環の間に、試料は固定
相Ｓと相互作用しそしてその成分、例えば図示したよう
な成分Ａ，ＢとＣに分離される。成分Ａ、ＢとＣは、環
状分離チャネル中で異なる循環速度を持ち、そして従っ
て各回転毎に更に分離される。検出デバイス４、例えば
吸光又は蛍光測定のための光学的検出システムは、環状
分離チャネル１に沿って配置される。図示されているよ
うに、流入チャネル２の流入点領域内に配置されている
のが好ましい；と言うのはその方法では流通する成分は
いつも回転を完了した後だけに検出されるからである。
検出デバイス４は、検出された信号が更に加工される評
価デバイス（図示されていない）も包含することが理解
されるであろう。図示したダイアグラムでは、それが例
えば検出デバイス４の検出窓中に、又は検出体積中にた
またま位置する成分Ａであるという原理を図示してい
る。
素を示している。特に、図１は固定相Ｓが配置されてい
るキャピラリ型分離路１を示す。分離路１は環状チャネ
ル型に構成されていてその中に移動相と分離されるため
の試料のための流入チャネル２と流出チャネル３が導か
れている。図１では、流入チャネル２と流出チャネル３
が各々点線枠により示されている。示された装置の実施
態様では、固定相Ｓは環状分離チャネル１の境界壁８の
上に配置されている。固定相として使用できるいろいろ
の材料及びいろいろな型の試料との相互作用のそれらの
機構の原理の概観は、例えば、"L.R.Snyder and J.J.Ki
rkland,Introduction to modern liquidchromatography
（最近の液体クロマトグラフィー入門） ,第２版，Joh
n Wiley& Sons, U.S.A.1979"に記載されている。移動相
と移動相中に注入された試料のための移送手段（図示さ
れていない）は、移動相と試料が矢印Ｒにより示されて
いるように、分離チャネル１中で周期的に循環させられ
ることを保証する。移送手段は、例えば、流入と流出チ
ャネル内に配置されているポンプであってもよい。環状
分離チャネル１中のその周期的循環の間に、試料は固定
相Ｓと相互作用しそしてその成分、例えば図示したよう
な成分Ａ，ＢとＣに分離される。成分Ａ、ＢとＣは、環
状分離チャネル中で異なる循環速度を持ち、そして従っ
て各回転毎に更に分離される。検出デバイス４、例えば
吸光又は蛍光測定のための光学的検出システムは、環状
分離チャネル１に沿って配置される。図示されているよ
うに、流入チャネル２の流入点領域内に配置されている
のが好ましい；と言うのはその方法では流通する成分は
いつも回転を完了した後だけに検出されるからである。
検出デバイス４は、検出された信号が更に加工される評
価デバイス（図示されていない）も包含することが理解
されるであろう。図示したダイアグラムでは、それが例
えば検出デバイス４の検出窓中に、又は検出体積中にた
またま位置する成分Ａであるという原理を図示してい
る。
【００１５】分離路１が環状構造であるという結果、装
置の全長はかなり短くできる。注入された試料の分離
は、環状分離チャネルの中に固定相Ｓが配置されている
その環状分離チャネル１中のその試料の周期的循環の間
に起こる。圧形成は、環状分離チャネル１それ自体の中
で起こる；外部の超高加圧デバイスは不要である。この
方法では、例えば、長さ１ｍ、直径３μｍのキャピラリ
中の３００バールにおける分離は、同じ直径と円周１ｃ
ｍの環状チャネルであってその中で試料が１００回転を
終了する環状チャネルを持つ装置の使用により換えるこ
とができる。この方法で得られる分離効率は、理論分離
段数４００ ０００の程度である。本発明の分離装置で
要求される分離時間は、既知の分離デバイスに要求され
る時間より顕著に短くそして典型的には約３０秒間であ
る。
置の全長はかなり短くできる。注入された試料の分離
は、環状分離チャネルの中に固定相Ｓが配置されている
その環状分離チャネル１中のその試料の周期的循環の間
に起こる。圧形成は、環状分離チャネル１それ自体の中
で起こる；外部の超高加圧デバイスは不要である。この
方法では、例えば、長さ１ｍ、直径３μｍのキャピラリ
中の３００バールにおける分離は、同じ直径と円周１ｃ
ｍの環状チャネルであってその中で試料が１００回転を
終了する環状チャネルを持つ装置の使用により換えるこ
とができる。この方法で得られる分離効率は、理論分離
段数４００ ０００の程度である。本発明の分離装置で
要求される分離時間は、既知の分離デバイスに要求され
る時間より顕著に短くそして典型的には約３０秒間であ
る。
【００１６】本発明の非常に特に好ましい変形は、図２
の切開図に示されている。この変形では、移動相と注入
された試料のための移送手段は環状分離チャネル１中に
配置されている。示された実施態様では、移送手段はト
ロイダル型の、平面−環型回転子５により示されてお
り、その回転子は環状チャネル１中を自由に回転でき
る。回転子５の回転運動は、分離されるための試料を含
有する、周辺の移動相に移される。かくして、環状分離
チャネル１中の、分離されるための試料を含有する移動
相を周期的に循環するための外部ポンプ無しに済ませる
ことが可能である。分離はそれがポンプ中であるかのよ
うに起こる。
の切開図に示されている。この変形では、移動相と注入
された試料のための移送手段は環状分離チャネル１中に
配置されている。示された実施態様では、移送手段はト
ロイダル型の、平面−環型回転子５により示されてお
り、その回転子は環状チャネル１中を自由に回転でき
る。回転子５の回転運動は、分離されるための試料を含
有する、周辺の移動相に移される。かくして、環状分離
チャネル１中の、分離されるための試料を含有する移動
相を周期的に循環するための外部ポンプ無しに済ませる
ことが可能である。分離はそれがポンプ中であるかのよ
うに起こる。
【００１７】図３−６は回転子の型の若干例を示してい
る。回転子５の最も一般的な形は図４に示されている。
この場合の回転子５は、直方形断面のＯ−環に非常に似
ている。他の回転子の型は図３，５と６に示されてい
る。図３中の回転子５は、その内方の又は外方の周囲に
沿って鋸歯状の窪みを持っている。その形の回転子の回
転方向は、それが放射状表面５１であって、最大の抵抗
性を与える表面であるので、その表面が移動相を駆動す
るように選択されている。図５と６中の例により示され
る回転子５は、桟の間に異なる大きさの空間を持つ櫛型
である。全ての回転子５の断面は、概して直方形であ
る。
る。回転子５の最も一般的な形は図４に示されている。
この場合の回転子５は、直方形断面のＯ−環に非常に似
ている。他の回転子の型は図３，５と６に示されてい
る。図３中の回転子５は、その内方の又は外方の周囲に
沿って鋸歯状の窪みを持っている。その形の回転子の回
転方向は、それが放射状表面５１であって、最大の抵抗
性を与える表面であるので、その表面が移動相を駆動す
るように選択されている。図５と６中の例により示され
る回転子５は、桟の間に異なる大きさの空間を持つ櫛型
である。全ての回転子５の断面は、概して直方形であ
る。
【００１８】図３，５と６に示されている全ての回転子
５に共通の特徴は、それらの形状が移動相をして、環状
分離チャネル１中の回転子５の円周に関して直角に、試
料と混合させることである。これは、移動相が回転子５
の上方と回転子５の下方で分離に悪影響を与えるかも知
れない層になるのを、妨害することができる。
５に共通の特徴は、それらの形状が移動相をして、環状
分離チャネル１中の回転子５の円周に関して直角に、試
料と混合させることである。これは、移動相が回転子５
の上方と回転子５の下方で分離に悪影響を与えるかも知
れない層になるのを、妨害することができる。
【００１９】図７は、環状分離チャネル１の内側に回転
子５の別の変形を備えている分離装置を示している。こ
の場合、回転子５は小さい粒子群に分割されていて、そ
れが衝撃過程の結果、移動相と試料に運動量を移しそし
てそれらが環状分離チャネル１中で周期的に循環する原
因になる。小粒子群に分割された回転子５は、環状分離
チャネル１内での移動相の混合に妨害効果を実質的に与
えない。
子５の別の変形を備えている分離装置を示している。こ
の場合、回転子５は小さい粒子群に分割されていて、そ
れが衝撃過程の結果、移動相と試料に運動量を移しそし
てそれらが環状分離チャネル１中で周期的に循環する原
因になる。小粒子群に分割された回転子５は、環状分離
チャネル１内での移動相の混合に妨害効果を実質的に与
えない。
【００２０】回転子５は金属製であるか又は部分的に金
属製であって、好ましくは磁化されており、好ましくは
環状分離チャネル１の外側に配置されている駆動手段６
により誘導的に駆動される。図７の実施態様では、それ
らの駆動手段６は、磁気攪拌子の方法で回転性永久磁石
により形成される。永久磁石６の回転Ｒ’は、粒子型の
回転子５の相当する周期的循環をもたらす。個々の粒子
は試料を含有する移動相に運動量を移しそしてそして矢
印Ｒ方向に環状分離チャネル中でそれらの周期的循環を
起こす。永久磁石６の回転速度は、好ましくは要求に合
わせて調節され得る。
属製であって、好ましくは磁化されており、好ましくは
環状分離チャネル１の外側に配置されている駆動手段６
により誘導的に駆動される。図７の実施態様では、それ
らの駆動手段６は、磁気攪拌子の方法で回転性永久磁石
により形成される。永久磁石６の回転Ｒ’は、粒子型の
回転子５の相当する周期的循環をもたらす。個々の粒子
は試料を含有する移動相に運動量を移しそしてそして矢
印Ｒ方向に環状分離チャネル中でそれらの周期的循環を
起こす。永久磁石６の回転速度は、好ましくは要求に合
わせて調節され得る。
【００２１】図８に示した本発明の実施態様によると、
回転子５は回転する電界により駆動され得る。回転電界
の回転速度は必要に応じて調節され得る。この実施態様
では、流入チャネル２と流出チャネル３を付けた環状チ
ャネルは、ガラス、ポリマー又は単結晶材料の板上にプ
レーナー技術(planar technique)を使用して製造され
る。流出チャネル２と流入チャネル３は、移動相のため
の貯槽Ｍ、試料のための貯槽Ｐそしてそれらの混合物の
ための貯槽Ｗに接続している。プレーナー技術(planar
technique)を使用しそしてミクロ機械及び／又はミクロ
電子製造技術を使用してガラス、ポリマー又は単結晶材
料の平板上にデバイスが作製される時は、、いずれもの
電気接触子７がチップ上に組み込まれることは可能であ
る。ミニチュア化回転子５の製造工程は、例えば、"G.F
uhr, B.Wagner, Transducers '93 Digest of Technical
Papers", ed. Institute of Electrical Engineers of
Japan, Tokyo 1993(ISBN 4-9900247-2-9),88-92頁に記
載されている。
回転子５は回転する電界により駆動され得る。回転電界
の回転速度は必要に応じて調節され得る。この実施態様
では、流入チャネル２と流出チャネル３を付けた環状チ
ャネルは、ガラス、ポリマー又は単結晶材料の板上にプ
レーナー技術(planar technique)を使用して製造され
る。流出チャネル２と流入チャネル３は、移動相のため
の貯槽Ｍ、試料のための貯槽Ｐそしてそれらの混合物の
ための貯槽Ｗに接続している。プレーナー技術(planar
technique)を使用しそしてミクロ機械及び／又はミクロ
電子製造技術を使用してガラス、ポリマー又は単結晶材
料の平板上にデバイスが作製される時は、、いずれもの
電気接触子７がチップ上に組み込まれることは可能であ
る。ミニチュア化回転子５の製造工程は、例えば、"G.F
uhr, B.Wagner, Transducers '93 Digest of Technical
Papers", ed. Institute of Electrical Engineers of
Japan, Tokyo 1993(ISBN 4-9900247-2-9),88-92頁に記
載されている。
【００２２】図９は、図８においてＭとＷに接続してい
るラインに沿ったデバイスを通過する断面図を示してい
る。そのデバイスは基部１０と蓋部１１からなってお
り、基部１０中にはトラフ状(trough-like) の流入と流
出チャネル２と３及び環状分離チャネル１中に含まれた
回転子５付のその環状分離チャネル１が作製されてお
り、そして好ましくは透明である蓋部１１は流入と流出
キャピラリ２と３のための付属開口部１２と１３を持っ
ている。蓋部１１が透明であると、矢印により示したよ
うに検出デバイス４により、蓋部１１を通過してなされ
る光学測定を可能にする。測定は環状分離チャネル１に
沿って、好ましくは流入チャネル２の流入点領域内で行
われる。
るラインに沿ったデバイスを通過する断面図を示してい
る。そのデバイスは基部１０と蓋部１１からなってお
り、基部１０中にはトラフ状(trough-like) の流入と流
出チャネル２と３及び環状分離チャネル１中に含まれた
回転子５付のその環状分離チャネル１が作製されてお
り、そして好ましくは透明である蓋部１１は流入と流出
キャピラリ２と３のための付属開口部１２と１３を持っ
ている。蓋部１１が透明であると、矢印により示したよ
うに検出デバイス４により、蓋部１１を通過してなされ
る光学測定を可能にする。測定は環状分離チャネル１に
沿って、好ましくは流入チャネル２の流入点領域内で行
われる。
【００２３】環状分離チャネル１は、キャピラリ様式で
構成されている。分離チャネルの大きさは、約０．１μ
ｍないし約１００μｍ、好ましくは約２−５μｍのキャ
ピラリ直径に該当する。環状分離チャネル１の円周は約
５０μｍないし約１０ｃｍである。流入と流出チャネル
２と３の大きさは、環状分離チャネル１のそれらに大体
相当する。これは製造工程を簡略にしそして望ましくな
い圧勾配を防ぐ。
構成されている。分離チャネルの大きさは、約０．１μ
ｍないし約１００μｍ、好ましくは約２−５μｍのキャ
ピラリ直径に該当する。環状分離チャネル１の円周は約
５０μｍないし約１０ｃｍである。流入と流出チャネル
２と３の大きさは、環状分離チャネル１のそれらに大体
相当する。これは製造工程を簡略にしそして望ましくな
い圧勾配を防ぐ。
【００２４】図１０の（ａ）と（ｂ）は、回転中の回転
子５と環状分離チャネル１の境界壁８の間の移動相の速
度プロフィルを説明するためのものである。移動相の速
度は、境界壁８においてその最小である。その速度は、
回転している回転子５に向かう方向内で増大して、回転
子５に直接である所においてその最大値に到達する。
子５と環状分離チャネル１の境界壁８の間の移動相の速
度プロフィルを説明するためのものである。移動相の速
度は、境界壁８においてその最小である。その速度は、
回転している回転子５に向かう方向内で増大して、回転
子５に直接である所においてその最大値に到達する。
【００２５】移動相と試料のための駆動手段５の環状分
離チャネル１内への配置の特別の利点は、固定相を所望
によって、環状分離チャネル１の境界壁８の上に又は回
転子５の上に又はその両方の上に配置できる点である。
これは図１１と１２に示してある。更に、本発明のこの
好ましい変形は２種の固定相ＳとＺを使用している。固
定相の一つ、例えば相Ｓは、図１３に示してあるような
環状分離チャネル１の境界壁上に配置され、他方、２番
目の固定相Ｚは回転子５上に配置されている。この方法
でもって、更に選択的な分離を実施することができ、そ
れは更に分離性能を高めることになる。例えば、分離チ
ャネル１の境界壁８の上に配置されている第１の固定相
Ｓは、非常に親水性である。回転子５上に配置されてい
る第２の固定相Ｚは、例えば非常に親油性である。移動
相は、中程度の親油性と親水性の媒体である。試料の親
油性成分は最大速度で分離チャネル１中を移動する。そ
の最大速度は循環中の移動相の２倍までになる。しか
し、親水性成分は、最も遅い循環速度を持つ。かくし
て、非常に早く循環している成分ですら優れて選択的に
分離することが可能である。
離チャネル１内への配置の特別の利点は、固定相を所望
によって、環状分離チャネル１の境界壁８の上に又は回
転子５の上に又はその両方の上に配置できる点である。
これは図１１と１２に示してある。更に、本発明のこの
好ましい変形は２種の固定相ＳとＺを使用している。固
定相の一つ、例えば相Ｓは、図１３に示してあるような
環状分離チャネル１の境界壁上に配置され、他方、２番
目の固定相Ｚは回転子５上に配置されている。この方法
でもって、更に選択的な分離を実施することができ、そ
れは更に分離性能を高めることになる。例えば、分離チ
ャネル１の境界壁８の上に配置されている第１の固定相
Ｓは、非常に親水性である。回転子５上に配置されてい
る第２の固定相Ｚは、例えば非常に親油性である。移動
相は、中程度の親油性と親水性の媒体である。試料の親
油性成分は最大速度で分離チャネル１中を移動する。そ
の最大速度は循環中の移動相の２倍までになる。しか
し、親水性成分は、最も遅い循環速度を持つ。かくし
て、非常に早く循環している成分ですら優れて選択的に
分離することが可能である。
【００２６】分離される試料の個々の成分の異なる循環
時間の結果として、個々の成分が他の成分を追い越すこ
とはあり得る。図４は、４回転についての個々の成分間
の距離の連続的な増加を示している。該当する指数を付
けたピークＡ，Ｂ，Ｃは、各々の回転が完了した際検出
デバイスにより検出された信号を表す。成分Ａ，ＢとＣ
についての時間尺度ｔA ，ｔB ，ｔC がピークの下に記
載されている。個々の成分の循環時間は、ａ，ｂとｃに
より表示される。簡略化した説明の一例を参照すること
により、或る回転数の後、成分Ａは初めにＣ、次いでＢ
を追い越すことが容易に判明するであろう。同様にし
て、より多い回転数の後、成分Ｂは成分Ｃを追い越すだ
ろう。これらの追越し事象は、周期的に起こる。従っ
て、得られた信号ダイアグラムを説明するためには、デ
ータを変換することが必要である。これは直交変換、特
に適当なフーリエ変換を使用することにより実施され、
それは同伴する度数スペクトルを提供する。この変換の
適用により、検出されたピークを再結合しそしてそれら
を明瞭な方法で組織化することが可能である。得られる
グラフは、通常得られるクロマトグラムの形を持ちそし
て常用の形式で更に評価できる。
時間の結果として、個々の成分が他の成分を追い越すこ
とはあり得る。図４は、４回転についての個々の成分間
の距離の連続的な増加を示している。該当する指数を付
けたピークＡ，Ｂ，Ｃは、各々の回転が完了した際検出
デバイスにより検出された信号を表す。成分Ａ，ＢとＣ
についての時間尺度ｔA ，ｔB ，ｔC がピークの下に記
載されている。個々の成分の循環時間は、ａ，ｂとｃに
より表示される。簡略化した説明の一例を参照すること
により、或る回転数の後、成分Ａは初めにＣ、次いでＢ
を追い越すことが容易に判明するであろう。同様にし
て、より多い回転数の後、成分Ｂは成分Ｃを追い越すだ
ろう。これらの追越し事象は、周期的に起こる。従っ
て、得られた信号ダイアグラムを説明するためには、デ
ータを変換することが必要である。これは直交変換、特
に適当なフーリエ変換を使用することにより実施され、
それは同伴する度数スペクトルを提供する。この変換の
適用により、検出されたピークを再結合しそしてそれら
を明瞭な方法で組織化することが可能である。得られる
グラフは、通常得られるクロマトグラムの形を持ちそし
て常用の形式で更に評価できる。
【００２７】
【発明の効果】本発明の装置と本発明の方法は、既知の
クロマトグラフィー技術の欠点を無くす。キャピラリク
ロマトグラフィーの効率を、高圧の欠点と入手できる通
常のポンプ系により課される限定に耐える必要なしに、
利用できる。環状分離チャネル内に配置されている回転
している回転子を持つデバイスは、というのはクロマト
グラフィー分離の選択性を更に増すために、分離のため
の２種の異なる固定相を使用することが今や可能である
からであると言う効果によって、クロマトグラフィー原
理を拡大することになる。そのデバイスは、ミニチュア
化しそしてミクロ機械及び／又はミクロ電子製造技術を
使用して製造することが可能である。それがプレーナー
技術(planar technique)を使用して製造される時は、デ
バイス上に直接、電気的又は電子的素子を組み込むこと
すらできる。
クロマトグラフィー技術の欠点を無くす。キャピラリク
ロマトグラフィーの効率を、高圧の欠点と入手できる通
常のポンプ系により課される限定に耐える必要なしに、
利用できる。環状分離チャネル内に配置されている回転
している回転子を持つデバイスは、というのはクロマト
グラフィー分離の選択性を更に増すために、分離のため
の２種の異なる固定相を使用することが今や可能である
からであると言う効果によって、クロマトグラフィー原
理を拡大することになる。そのデバイスは、ミニチュア
化しそしてミクロ機械及び／又はミクロ電子製造技術を
使用して製造することが可能である。それがプレーナー
技術(planar technique)を使用して製造される時は、デ
バイス上に直接、電気的又は電子的素子を組み込むこと
すらできる。
【図１】環状分離チャネルを持つ本発明の装置の原理を
説明するための線図である。
説明するための線図である。
【図２】環状分離チャネル中に配置されている回転子を
持つその環状分離チャネルの切開図を示している。
持つその環状分離チャネルの切開図を示している。
【図３】回転子の一変形を示している。
【図４】回転子の一変形を示している。
【図５】回転子の一変形を示している。
【図６】回転子の一変形を示している。
【図７】環状分離チャネル中に配置されている粒子型に
分割された回転子とその回転子のための駆動手段を備え
たその環状分離チャネルを示す。
分割された回転子とその回転子のための駆動手段を備え
たその環状分離チャネルを示す。
【図８】本発明のチップの一変形の平面図である。
【図９】図８のチップの一変形のIXを切断線とする軸断
面図である。
面図である。
【図１０】（ａ）は、（ｂ）に記載の速度プロフィルの
境界壁８と回転子５の形と位置関係を説明するためのも
のである。（ｂ）は、環状分離チャネル１中を周期的に
循環している移動相中の速度プロフィルを示す。
境界壁８と回転子５の形と位置関係を説明するためのも
のである。（ｂ）は、環状分離チャネル１中を周期的に
循環している移動相中の速度プロフィルを示す。
【図１１】環状分離チャネル内の固定相の配置の一変形
を示す。
を示す。
【図１２】環状分離チャネル内の固定相の配置の一変形
を示す。
を示す。
【図１３】環状分離チャネル内の固定相の配置の一変形
を示す。
を示す。
【図１４】回転の間に検出デバイスにより登録された信
号の例を示す。
号の例を示す。
【図１５】検出された信号の変換により得られるクロマ
トグラムを示す。
トグラムを示す。
１──分離路、又は環状分離チャネル ２──流入チャネル ３──流出チャネル ４──検出デバイス（検出器）又は検出用の窓 ５──回転子（又は移動相又は試料のための駆動手段） ５１──放射状表面 ６──磁化された回転子のための駆動手段（永久磁石又
は電界） ７──電気接触子 ８──境界壁 １０──基部 １１──蓋部 １２──開口部 １３──開口部 Ｓ──固定相 Ｒ──移動相と試料の移動方向、又は回転子の回転方向 Ｒ′──磁化された回転子のための駆動手段の回転方向 Ａ、Ｂ、Ｃ──試料中の成分 Ｐ──試料のための貯槽 Ｍ──移動相のための貯槽 Ｗ──移動相と試料の混合物のための貯槽
は電界） ７──電気接触子 ８──境界壁 １０──基部 １１──蓋部 １２──開口部 １３──開口部 Ｓ──固定相 Ｒ──移動相と試料の移動方向、又は回転子の回転方向 Ｒ′──磁化された回転子のための駆動手段の回転方向 Ａ、Ｂ、Ｃ──試料中の成分 Ｐ──試料のための貯槽 Ｍ──移動相のための貯槽 Ｗ──移動相と試料の混合物のための貯槽
Claims (26)
- 【請求項１】分離路であってその中に固定相が配置され
そしてその分離路を移動相と試料成分に分離されるため
に注入された試料が通過する分離路、及び移動相を輸送
するための手段、及び分離された成分を検出するための
検出デバイスからなる流動物質の分離のための装置、特
にキャピラリクロマトグラフィー分離装置であって；分
離路が環状のチャネルの形に構成されていてそのチャネ
ル中に移動相と分離されるための流動物質のための流入
及び流出チャネルが導かれている分離装置。 - 【請求項２】注入された試料と一緒に移動相を移送する
ための手段が環状チャネルの内側に配置されている請求
項１記載の装置。 - 【請求項３】移動相と試料を移送するための手段が、ト
ロイダル型又は平面−環型であるか又は粒子群に分割さ
れている回転子であって、その回転子が環状チャネルの
内側で自由に回転させられ得る回転子により形成されて
いる請求項２記載の装置。 - 【請求項４】回転可能な回転子が、移動相と試料が環状
チャネルの垂直方向内で非常に自由に混合させられ得る
ような方法で構成されている請求項３記載の装置。 - 【請求項５】回転子が金属製であるか又は部分的に金属
化されていて好ましくは磁化され、そして好ましくは環
状チャネルの外側に配置されている駆動手段により誘導
的に駆動され得る請求項４記載の装置。 - 【請求項６】駆動手段が、回転永久磁石又は回転電界又
は磁界であってその回転速度をいろいろに調節できるそ
れらである請求項５記載の装置。 - 【請求項７】検出デバイスが環状チャネルに沿って配置
されている前出の請求項いずれかの一つに記載の装置。 - 【請求項８】環状チャネルがキャピラリ状に構成されて
いて約０．１μｍないし約１００μｍのキャピラリ径を
持つ前出の請求項いずれかの一つに記載の装置。 - 【請求項９】流入チャネルと流出チャネルを付けた環状
チャネル、及び注入された試料と一緒に移動相を移送す
るための手段、及び、所望により、検出器といずれの電
気接触子も、ガラス、ポリマー又は単結晶材料の平板上
に、プレーナー技術(planar technique)を使用して配置
され、そして所望によりトラフ状(trough-like) のチャ
ネルのために被覆デバイスを備えている前出の請求項い
ずれかの一つに記載の装置。 - 【請求項１０】環状チャネルの円周が約５０μｍないし
約１０ｃｍである前出の請求項いずれかの一つに記載の
装置。 - 【請求項１１】固定相がチャネルの内壁上及び／又は注
入された試料と共に移動相を移送するための手段の上に
配置されている請求項２ないし１０のいずれかの一つに
記載の装置。 - 【請求項１２】２種の異なる固定相が環状チャネルの内
側に配置され、２種の異なる固定相の一つがチャネルの
内壁上に配置されそして他の固定相が移動相と試料を移
送するための手段上に配置されている請求項２ないし１
０の何れか一つに記載の装置。 - 【請求項１３】試料成分に分離される試料が、移動相中
に注入されそして移動相と一緒に分離路を通過して移送
され、その分離路の内側に固定相が配置され、試料は固
定相との相互作用の結果その成分に分離され、その成分
は検出デバイスを使用して検出されることができる流動
物質の分離のための方法、特にキャピラリ−クロマトグ
ラフィーによる分離方法であって；分離される試料と一
緒の移動相が環状チャネルの形に構成された分離路中で
周期的に循環させられる方法。 - 【請求項１４】移動相と分離される試料が、環状チャネ
ル内に配置されている手段を使用して周期的に循環され
る請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】移動相と試料が、トロイダル型又は平面
−環型であるか又は粒子群に分割されている回転子によ
り周期的に循環させられ、そしてその回転子が環状チャ
ネル内で自由に回転させられ得る請求項１４記載の方
法。 - 【請求項１６】試料成分への試料の分離が、回転してい
る回転子とチャネルの壁の間で設定されている移動相の
速度プロフィルの助けによる請求項１５記載の方法。 - 【請求項１７】回転している回転子の形が、回転子の回
転方向に関して垂直方向内での移動相の十分な混合が成
されるように、選択される請求項１６記載の方法。 - 【請求項１８】回転子が、環状チャネルの外側に配置さ
れている駆動手段により誘導的に駆動される請求項１７
記載の方法。 - 【請求項１９】回転子のために使用される駆動手段が、
回転速度をいろいろに調節できる、回転している永久磁
石又は回転界により形成される請求項１８記載の方法。 - 【請求項２０】分離された成分が、環状チャネルに沿っ
て配置されている検出デバイスで検出される請求項１３
ないし１９の何れか一つに記載の方法。 - 【請求項２１】分離操作の間の各々の循環(circuit) で
検出された信号の総量が合わされて直交変換によりクロ
マトグラムが得られる請求項２０記載の方法。 - 【請求項２２】環状チャネルがキャピラリ方式で構成さ
れ、キャピラリ径は約０．１μｍないし約１００μｍか
ら選択される請求項１３ないし２１のいずれかの一つに
記載の方法。 - 【請求項２３】流入チャネルと流出チャネルを付けた環
状チャネル、及び移動相を移送するための手段、及び、
所望により、検出器といずれの電気接触子も、ガラス、
ポリマー又は単結晶材料の平板上に、プレーナー技術(p
lanar technique)を使用しそしてミクロ機械及び／又は
ミクロ電子製造技術を使用して製造され、そして所望に
よりトラフ状(trough-like) のチャネルのために被覆デ
バイスを備えている請求項１３ないし２２のいずれかに
記載の方法。 - 【請求項２４】環状チャネルの円周が約５０μｍないし
約１０ｃｍから選択される請求項１２ないし２３のいず
れかの一つに記載の方法。 - 【請求項２５】固定相がチャネルの内壁上及び／又は移
動相を移送するための手段の上に配置されている請求項
１３ないし２４のいずれかの一つに記載の方法。 - 【請求項２６】２種の異なる固定相が環状チャネルの内
側に配置され、２種の異なる固定相の一つがチャネルの
内壁上に配置されそして他の固定相が移動相を移送する
ための手段上に配置されている請求項１３ないし２４の
何れか一つに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH63394 | 1994-03-03 | ||
| CH633/94-8 | 1994-03-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08105873A true JPH08105873A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=4191566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7070539A Pending JPH08105873A (ja) | 1994-03-03 | 1995-03-02 | 流動物質の分離のための装置と方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5595650A (ja) |
| EP (1) | EP0670489A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08105873A (ja) |
Families Citing this family (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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