特許 6194310 液体クロマトグラフィーに使用されるマルチゾーン熱システムを備えたカラムマネージャ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6194310

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】液体クロマトグラフィーに使用されるマルチゾーン熱システムを備えたカラムマネージャ

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/54 20060101AFI20170828BHJP

   G01N 30/30 20060101ALI20170828BHJP

【ＦＩ】

   G01N30/54 D

   G01N30/30

【請求項の数】24

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-526203(P2014-526203)

(86)(22)【出願日】2012年8月16日

(65)【公表番号】特表2014-521983(P2014-521983A)

(43)【公表日】2014年8月28日

(86)【国際出願番号】US2012051088

(87)【国際公開番号】WO2013028450

(87)【国際公開日】20130228

【審査請求日】2015年8月14日

(31)【優先権主張番号】61/525,253

(32)【優先日】2011年8月19日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】509131764

【氏名又は名称】ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】シュリーブ，ジョシュア・エイ

(72)【発明者】

【氏名】メイレット，ジョン

【審査官】 大瀧 真理

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４５３４９４１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−２６１０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第０１／０６７０８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００７−５２３３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０８５３３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００８−５０９４０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３０／００ − ３０／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体クロマトグラフィーシステムのカラムマネージャで使用するための熱システムであって、
空間的に分離され個々に制御された複数の熱電チップと、
それぞれが別個の熱ゾーンに位置して、個々に制御された熱電チップの１つにより個々に熱調整され、それぞれが１つまたは複数の液体クロマトグラフィーカラムを保持するような構造である熱伝導性の複数の溝を収容するカラムモジュールと、
空間的に分離された複数の熱ブリッジであって、複数の熱ブリッジのうちの第１の熱ブリッジは熱電チップの１つを複数の溝のうちの第１の溝に熱的に結合させ、複数の熱ブリッジのうちの第２の熱ブリッジは別の熱電チップを複数の溝のうちの第２の溝に熱的に結合させるような熱ブリッジと
を備え、
第１の熱ブリッジが、第２の熱ブリッジと同じ形状および同じサイズを有し、第２の熱ブリッジに対して互いに逆位置にしてカラムモジュールに物理的に接続される、熱システム。

【請求項2】

空間的に分離され個々に制御された複数の熱電チップに熱的に結合され、複数の熱電チップに共有されるヒートシンクと、
ヒートシンクに結合されて、空気をヒートシンクへと移動させるファンと
をさらに備える、請求項１に記載の熱システム。

【請求項3】

隣接する熱電チップ間に配置されて、それぞれの熱電チップを隣接する熱電チップから熱的に隔離する絶縁体をさらに備える、請求項１に記載の熱システム。

【請求項4】

熱電チップの熱的隔離の方向が、熱ゾーンの熱的隔離の方向に対して直角である、請求項３に記載の熱システム。

【請求項5】

それぞれの熱電チップが、熱電チップが熱的に結合される溝をセ氏４度〜９０度の温度に個々に熱調整することができる、請求項１に記載の熱システム。

【請求項6】

それぞれの溝の一端の近傍に配置されるカラム溶媒予熱器をさらに備える、請求項１に記載の熱システム。

【請求項7】

それぞれの溝が、水滴を捕捉するために三方が外側シェルに囲まれ、外側シェルは、捕捉した水滴をカラムモジュールの外側に流すためのドレイン管を有する、請求項１に記載の熱システム。

【請求項8】

それぞれの外側シェルが、外側シェルで囲まれた溝の一部を露出させる複数の開口部を有し、それぞれの溝のそれぞれの露出部分は、所定の熱ブリッジが物理的かつ熱的に結合する接触領域を形成し、カラムモジュールは、それぞれの溝の露出部分を除いて全てを覆うパネルを有する、請求項７に記載の熱システム。

【請求項9】

熱ブリッジの１つに熱的に結合されるサーモスタットであって、その熱ブリッジに結合された熱電チップの電気回路に含まれるサーモスタットをさらに備える、請求項１に記載の熱システム。

【請求項10】

液体クロマトグラフィーカラムから送達された溶媒組成物を受け取るカラムマネージャであって、複数の液体クロマトグラフィーカラムのマルチゾーン熱環境を提供する熱システムを含むカラムマネージャ
を備える液体クロマトグラフィーシステムであって、熱システムは、
空間的に分離され個々に制御された複数の熱電チップと、
それぞれが別個の熱ゾーンに位置して、個々に制御された熱電チップの１つにより個々に熱調整され、それぞれが１つまたは複数の液体クロマトグラフィーカラムを保持するような構造である熱伝導性の複数の溝を収容するカラムモジュールと、
空間的に分離された複数の熱ブリッジであって、複数の熱ブリッジのうちの第１の熱ブリッジは熱電チップの１つを複数の溝のうちの第１の溝に熱的に結合させ、複数の熱ブリッジのうちの第２の熱ブリッジは別の熱電チップを複数の溝のうちの第２の溝に熱的に結合させるような熱ブリッジと
を備え、
熱システムの第１の熱ブリッジが、熱システムの第２の熱ブリッジと同じ形状および同じサイズを有し、第２の熱ブリッジに対して互いに逆位置にしてカラムモジュールに物理的に接続される、液体クロマトグラフィーシステム。

【請求項11】

熱システムが、
空間的に分離され個々に制御された複数の熱電チップに熱的に結合され、複数の熱電チップに共有されるヒートシンクと、
ヒートシンクに結合されて、空気をヒートシンクへと移動させるファンと
をさらに備える、請求項１０に記載の液体クロマトグラフィーシステム。

【請求項12】

熱システムが、隣接する熱電チップ間に配置される絶縁体であって、それぞれの熱電チップを隣接する熱電チップから熱的に隔離する絶縁体をさらに備える、請求項１０に記載の液体クロマトグラフィーシステム。

【請求項13】

熱電チップの熱的隔離の方向が、熱ゾーンの熱的隔離の方向に対して直角である、請求項１２に記載の液体クロマトグラフィーシステム。

【請求項14】

それぞれの熱電チップが、熱電チップが結合される溝をセ氏１０度〜９０度の温度に個々に熱調整することができる、請求項１０に記載の液体クロマトグラフィーシステム。

【請求項15】

熱システムが、それぞれの溝の一端の近傍に配置されるカラム溶媒予熱器をさらに備える、請求項１０に記載の液体クロマトグラフィーシステム。

【請求項16】

それぞれの溝が、水滴を捕捉するために三方が外側シェルに囲まれ、外側シェルは、捕捉した水滴をカラムモジュールの外側に流すためのドレイン管を有する、請求項１０に記載の液体クロマトグラフィーシステム。

【請求項17】

それぞれの外側シェルが、外側シェルで囲まれた溝の一部を露出させる複数の開口部を有し、それぞれの溝のそれぞれの露出部分は、所定の熱ブリッジが物理的かつ熱的に結合する接触領域を形成し、カラムモジュールは、それぞれの溝の露出部分を除いて全てを覆うパネルを有する、請求項１６に記載の液体クロマトグラフィーシステム。

【請求項18】

熱システムが、熱ブリッジの１つに熱的に結合されるサーモスタットであって、その熱ブリッジに結合された熱電チップの電気回路に含まれるサーモスタットをさらに備える、請求項１０に記載の液体クロマトグラフィーシステム。

【請求項19】

隣接する熱電チップ間に配置される絶縁体をさらに備える、請求項１０に記載の液体クロマトグラフィーシステム。

【請求項20】

液体クロマトグラフィーカラムのマルチゾーン熱環境を提供する方法であって、
空間的に分離された複数の熱電チップのそれぞれの熱電チップを個々に制御するステップと、
熱的に隔離された隣接する複数のコンパートメントのそれぞれのコンパートメント内に１つまたは複数の液体クロマトグラフィーカラムを設置するステップと、
熱電チップの１つを複数のコンパートメントのうちの第１のコンパートメントに第１の熱ブリッジで物理的かつ熱的に結合させ、別の熱電チップを複数のコンパートメントのうちの第２のコンパートメントに第１の熱ブリッジに対して互いに逆位置の第２の熱ブリッジで物理的かつ熱的に結合させるステップと、
それぞれのコンパートメントを、コンパートメントに熱的に結合された熱電チップを個々に制御することに応じて互いに独立して熱調整するステップと
を含む方法。

【請求項21】

空間的に分離され個々に制御される複数の熱電チップにヒートシンクを共有させるステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項22】

それぞれの熱電チップをそれぞれの隣接する熱電チップから熱的に隔離するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。

【請求項23】

それぞれの熱電チップが、熱電チップが熱的に結合される溝をセ氏４度〜９０度の温度に個々に熱調整することができる、請求項２０に記載の方法。

【請求項24】

それぞれのコンパートメントとそのコンパートメントを熱調整する熱電チップとの間の位置の温度を測定するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、２０１１年８月１９日に出願された米国特許仮出願第６１／５２５，２５３号（発明の名称「液体クロマトグラフィーに使用されるマルチゾーン熱システムを備えたカラムマネージャ」）の優先権および利益を主張し、この出願の内容全体が参照によって本願明細書に引用される。

【0002】

本発明は、全般的には、液体クロマトグラフィーに関する。特に、本発明は、液体クロマトグラフィーカラムの熱環境を生成するために、液体クロマトグラフィーシステムに使用されるマルチゾーン熱システムに関する。

【背景技術】

【0003】

クロマトグラフィーは、混合物を成分に分離するための一連の技術である。一般に、液体クロマトグラフィー分析では、ポンプシステムが、液体溶媒（および／または他の流体）の混合物を取り込んで、サンプルが溶媒への注入を待機しているサンプルマネージャに送達する。サンプルとは、分析する物質である。サンプルの例として、ほんの数例を挙げれば、タンパク質の複合混合物、タンパク質前駆体、タンパク質小片、反応生成物、および他の化合物がある。アイソクラティック（ｉｓｏｃｒａｔｉｃ）クロマトグラフィー法では、液体溶媒の組成物は変化しないが、グラジエント（ｇｒａｄｉｅｎｔ）クロマトグラフィー法では、溶媒組成物は経時変化する。溶媒（および／または他の流体）の混合物中に溶解しているサンプルから成る移動相は、固定相と呼ばれるカラムなどの使用場所に移動する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

移動相をカラムに通過させることで、サンプル中の種々の成分は、異なる速度で互いに分離することにより、異なる時間でカラムから溶出する。検出器は、カラムから分離した成分を受け取って出力を生成し、その出力から被アナライトの同定および量を判断することができる。温度は、分析結果に影響を与える可能性があり、例えば、カラムの分離性能や移動相の粘度などの特性に影響を及ぼす可能性がある。したがって、分析結果の正確度および再現性にとって正確な一定のカラム温度を維持することが重要である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一態様では、本発明は、液体クロマトグラフィーシステムのカラムマネージャで使用される熱システムを特徴とする。熱システムは、空間的に分離され個々に制御された複数の熱電チップを備える。カラムモジュールは、熱伝導性の複数の溝を収容している。それぞれの溝は、個々に制御された熱電チップの１つにより個々に熱調整される別個の熱ゾーンに位置する。それぞれの溝は、１つまたは複数の液体クロマトグラフィーカラムを保持するような構造である。空間的に分離される複数の熱ブリッジは、熱電チップの１つを複数の溝のうちの第１の溝に熱的に結合させる第１の熱ブリッジと、
別の熱電チップを複数の溝のうちの第２の溝に熱的に結合させる複数の熱ブリッジのうちの第２の熱ブリッジとを含む。

【0006】

別の態様では、本発明は、液体クロマトグラフィーカラムに送達される溶媒組成物を受け取るカラムマネージャを備えた液体クロマトグラフィーシステムを特徴とする。カラムマネージャは、複数の液体クロマトグラフィーカラムのマルチゾーン熱環境を提供する熱システムを含む。熱システムは、空間的に分離され個々に制御された複数の熱電チップを備える。カラムモジュールは、熱伝導性の複数の溝を収容している。それぞれの溝は、個々に制御された熱電チップの１つにより個々に熱調整される別個の熱ゾーンに位置する。それぞれの溝は、１つまたは複数の液体クロマトグラフィーカラムを保持するような構造である。空間的に分離される複数の熱ブリッジは、熱電チップの１つを複数の溝のうちの第１の溝に熱的に結合させる第１の熱ブリッジと、
別の熱電チップを複数の溝のうちの第２の溝に熱的に結合させる複数の熱ブリッジのうちの第２の熱ブリッジとを含む。

【0007】

さらに別の態様では、本発明は、液体クロマトグラフィーカラムのマルチゾーン熱環境を提供する方法を特徴とする。空間的に分離された複数の熱電チップのそれぞれの熱電チップは、個々に制御される。１つまたは複数のクロマトグラフィーカラムは、カラムモジュールの熱的に隔離された複数の隣接コンパートメントのそれぞれのコンパートメント内に設置される。熱電チップの１つは、複数のコンパートメントのうちの第１のコンパートメントに物理的および熱的に結合され、別の熱電チップは、複数のコンパートメントのうちの第２のコンパートメントに物理的および熱的に結合される。それぞれのコンパートメントは、コンパートメントに熱的に結合された熱電チップを個々に制御することに応じて互いに独立して熱調整される。

【0008】

本発明の上述およびさらに別の利点は、添付図面と併せて以下の説明からより十分に理解されるであろう。種々の図面において、同様の参照番号は同様の構造要素および構造的特徴を示すものとする。図面は、必ずしも原寸に比例しておらず、本発明の原理を説明することに重点を置くものとする。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】カラムマネージャ内に設置されているカラムのマルチゾーン熱環境を提供するための熱システムを備えたカラムマネージャを有する液体クロマトグラフィーシステムの一実施形態の機能ブロック図である。

【図2】複数のコンパートメントを有するカラムモジュールを含むカラムマネージャの熱システムの一実施形態の正面図である。

【図3】カラムモジュール内の１つのコンパートメントの一実施形態の正面図である。

【図4】１つの空のコンパートメントとカラムおよび予熱器が装着された１つのコンパートメントとを有するカラムモジュールの一実施形態の正面図である。

【図5】コンパートメントの裏面を示したカラムモジュールの背面図（カラムモジュールのバックパネルを外した状態）である。

【図6】カラムモジュールのバックパネルが取り付けられた状態の背面図であり、カラムモジュールのコンパートメントを熱調整する熱電チップにコンパートメントを結合する熱ブリッジを差し込む窓を示した図である。

【図7】ヒートシンクとファンとを示したカラムマネージャの背面図である。

【図8】カラムモジュールが外された状態のカラムマネージャの正面図であり、ヒートシンクに結合された熱ブリッジを示した図である。

【図9】図２のラインＡＡ’に沿ったカラムマネージャの上面断面図である。

【図10】図２のラインＢＢ’に沿ったカラムマネージャの側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本明細書に記載されているシステムは、以下で説明するように、液体クロマトグラフィー分析時に、１つまたは複数のカラムの個々に制御されたマルチゾーン熱環境を提供するためのカラムマネージャを含む。カラムおよびカラムに流れ込む液体の温度制御は、一貫した信頼性のある結果を得るためには重要な要因である。これらのシステムの種々の形態は、液体クロマトグラフィー装置、例えば、ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィー）システムおよびＵＰＬＣ（超高速液体クロマトグラフィー）システムに関する。

【0011】

概要を説明すると、カラムマネージャは、液体クロマトグラフィーカラムのマルチゾーン熱環境を提供する熱システムを備えたカラムモジュールを含む。カラムモジュールは、複数のコンパートメントを有し、それぞれのコンパートメントは１つまたは２つのカラムを保持することができる。さらに、それぞれのコンパートメントは個々に制御された熱ゾーンであり、それぞれの熱ゾーンはそのコンパートメント内の１つまたは２つのカラムの隔離された熱環境である。

【0012】

熱ゾーンの熱調整を行うエンジンは、個々に制御される別個の熱電チップを含み、それぞれの熱ゾーンに対して１つの熱電チップを含む。熱電チップの動作としては、所与の熱ゾーンを加熱もしくは冷却することができる。熱ブリッジは、熱電チップをコンパートメントに熱的に結合させるもので、それぞれの熱ブリッジは、異なる熱電チップを異なるコンパートメントに結合させる。

【0013】

熱電チップは、外部ヒートシンクを共有し、ファンは、外気をヒートシンクに向けて移動させる。内部サーモスタットおよび外部サーモスタットは温度を監視して、過度温度が検出された場合に、熱電チップへの電気を切断することができる。本明細書では個々に制御される２つの別個の熱ゾーンに関して記載されているが、本発明の原理は、３つ以上の熱ゾーンであり、それぞれの熱ゾーンは個々に制御される熱電チップによって熱調整され、別個の熱ブリッジによって熱電チップに結合される。本明細書内で示されている「正面」、「裏面」、「背面」、「裏側」、「上面」、「底面」、「側面」、「左側」、「右側」、「上部」、「下部」、「水平方向」、および「垂直方向」の用語は、これらの原理の説明を簡単にするためのものであり、限定的な意味としてとらえるべきでない。

【0014】

図１は、サンプルを成分に分離するための液体クロマトグラフィーシステム１０を示した図である。液体クロマトグラフィーシステム１０は、サンプルマネージャ１４と流体連通した溶媒送達システム１２を含む。一般に、溶媒送達システム１２は、溶媒容器と流体連通したポンプ（図示せず）を含み、ポンプは溶媒容器から溶媒を吸引する。溶媒送達システム１２は、溶媒混合物をサンプルマネージャ１４に送達する。サンプルマネージャ１４は、サンプル源１８と流体連通し、サンプルマネージャ１４はサンプル源１８からサンプルを取り出して、溶媒送達システム１２から送られた溶媒組成物にサンプルを導入する。

【0015】

サンプルマネージャ１４と流体連通しているのは、サンプルマネージャ１４からサンプルを含む溶媒組成物を受け取るカラムマネージャ１６である。カラムマネージャ１６は、溶媒組成物を分離するのに使用する液体クロマトグラフィーカラムを保持し、後述するように、これらのカラムの個々に制御された複数の熱ゾーンを有する熱システム２０を含む。一実施形態では、それぞれの熱ゾーンの温度は、４℃〜９０℃である。これらの熱ゾーンは、両極端な場合もある。例えば、１つの熱ゾーンを４℃、他の熱ゾーンを９０℃にしてもよい。これは、次の稼働のためにカラムを事前調整するために行われる場合がある。溶出物は、分離物を分析するために、カラムマネージャ１６から検出器、例えば、質量分析計に移る。一実施形態では、溶媒送達システム１２、サンプルマネージャ１４、カラムマネージャ１６、および検出器は、例えば、Ｗａｔｅｒｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（マサチューセッツ州ミルフォード）製のＡＣＱＵＩＴＹ ＵＰＬＣシステムのような１つの装置に組み込むことができる別個の器具である。

【0016】

図２は、カラムマネージャ１６の熱システム２０の一実施形態を示した図である。熱システム２０は、カラムモジュール４２と物理的かつ熱的に結合された加熱器／冷却器モジュール４０を含む。加熱器／冷却器モジュール４０は、内側（熱環境の内部）と外側（熱環境の外側）とを含む。内側は、空間的に分離され個々に制御された複数の熱電チップ（図９）を含み、これらの熱電チップは絶縁体４４に埋め込まれる。絶縁体４４は、それぞれのチップの両側を囲撓して、それぞれのチップを互いに熱的に隔離する。加熱器／冷却器モジュール４０の外側は、接合されたフィン状のヒートシンク５０であって、熱電チップからの熱を伝えるために熱電チップに物理的かつ熱的に結合されたヒートシンク５０と、ヒートシンク５０のフィン間で（吹き出された、または吸い込まれた）空気を移動させるためのファン５４とを含む。電気信号導体４８は、ファン５４の動作を制御する電気信号を伝送する。

【0017】

一実施形態では、熱電チップはペルティエ素子である。ぺルティエ素子は、電力を使用して、一方の側から他の側へ熱を伝達するヒートポンプとして動作することで素子の両側の温度差を生成する。生成される温度差は、複数の可変要素、すなわち、熱電チップの材料特性、低温側から除去される熱量、チャンバの平均温度、および駆動電流／電圧よって決まる。加熱器／冷却器モジュール４０の電力は、熱電チップのサイズに比例する。一実施形態では、それぞれの熱電チップは、４ｃｍ×４ｃｍ×４ｍｍである。

【0018】

カラムモジュール４２は、側壁６０−１、６０−２（全体として６０）、端壁６２−１、６２−２（全体として６２）、後壁６４、およびフロントパネル（図８）を有する全体的に長方形のハウジングである。端壁６２のスリット６６は、マイクロ流体管６８の通路になり、マイクロ流体管６８は、カラムモジュール４２内に設置されたカラムに流体を搬送し、またカラムから流体を搬送する。一実施形態では、カラムモジュール４２は、幅が約１２インチ、高さが約４インチ、そして深さが約２．２５インチである。カラムモジュール４２の裏側には、以下で詳述するように、熱電チップをカラムモジュール４２に熱的に結合させるために、各熱電チップに対して１つずつの１組の熱ブリッジ（図示せず）がある。

【0019】

カラムモジュール４２は、水平方向に積み重ねられた隣接する１組の細長いコンパートメント７２−１、７２−２（全体として７２）を収容する。それぞれのコンパートメント７２は溝７４を含み、上部のコンパートメント７２−１は溝７４−１（上部溝とする）を有し、下部のコンパートメント７２−２は溝７４−２（下部溝とする）を有する。それぞれのコンパートメント内部では、溝７４は互いに熱的に隔離され、それぞれの溝は個々に制御された別個の熱ゾーンを占める。コンパートメント７２の下端部からは、端壁６２−２内の開口部を通るドレイン管７０が伸びる。

【0020】

それぞれの溝７４は、１つまたは２つのクロマトグラフィーカラムを保持することができる。これらのクロマトグラフィーカラムは、５ｃｍ〜１５ｃｍの長さにすることができる。それぞれの溝７４の両端は、予熱器アセンブリを受承する構造のソケット７８を有する。予熱器アセンブリは、液体が溝内に配置されたカラムに移る前に液体を予熱する働きをする。

【0021】

例えば、図２では、下部溝７４−２には単一のＨＰＬＣカラム７６が設置されているが、上部溝７４−１は使用されていない。図２ではＨＰＬＣカラム７６が示されているが、ＵＰＬＣシステム向けに設計された他の実施形態は、ＨＰＬＣカラムよりも短い長さで、内のり寸法が狭いＵＰＬＣカラムを使用する。カラム７６は、溝７４−２の端壁６２−１に向けて配置される。管６８は、端壁６２−１内のスリット６６を通って下部溝７４−２に入り、予熱器アセンブリ５８に結合する。予熱器アセンブリ５８は、カラム７６の一端に結合されて、流体経路が形成され、この経路により管６８からの液体がカラム７６に入る前に加熱される。管６８は、カラム７６の他端に結合されて、端壁６２−２内の下部スリット６６を通って下部溝７４−２から出る。カラム７６の下流側では、端壁６２−１の近くのソケット７８には予熱器アセンブリが設置されていない。溝に２つのカラムが端と端とをつなげて設置された構造では、液体がそれぞれのカラムに入る前に液体を加熱するために、溝内のそれぞれのソケット７８に予熱器アセンブリが設置されてもよい。これらのカラムの下流側端部に接続された管は、カラムモジュール４２の背面を通って溝から出るようにしてもよい。

【0022】

図３は、溝７４（カラムが無い状態）と溝の両側に予熱器ソケット７８とを含む図２のそれぞれのコンパートメント７２の一実施形態を示した図である。それぞれの予熱器ソケット７８の背面には、予熱器ソケットを電気コネクタ９４に電気的に接続するリボンケーブル９０がある。溝７４は、後面１００および対向側面１０２−１、１０２−２（全体として１０２）を有する。（フロントパネル（図９）は、溝コンパートメント７２を囲い、溝７４の周囲でしっかりと熱封止を行う４つ目の側面になる）。面１００、１０２は、熱を溝の長さに沿って熱を分散させるために、熱伝導性の高い材料（例えば、アルミニウム）製である。さらに、裏面１００は、溝を熱ブリッジ１２０（図８）に接続する留め具を通す複数の穴１０４を有する。一部の穴１０４のみが使用されるが、使用される穴は、溝が接続される熱ブリッジによって決まる。

【0023】

外側シェルは、三方で溝７４および予熱器ソケット７８を囲み、カラムおよび管からの漏れまたは熱ゾーンの冷却により生じる凝結を捕捉するドリップトレイの働きをする。外側シェルは、各端部の弾性スナップ１０８（溝の左側のスナップは見えない）によって留められた２つのプラスチック片（１０６−１、１０６−２）で形成される。スナップ１０８は、外側シェルの一方のプラスチック片に含まれ、外側シェルの他方のプラスチック片の縁部にある引っ掛け部に引っ掛ける。外側シェル片１０６−１、１０６−２を接続する他の同様のスナップを外側シェルの裏面に備えてもよい。外側シェルの下部シェル片１０６−２は、液体をコンパートメント７２の外側に流すためのドレイン管７０を有する。

【0024】

図４は、カラムモジュール４２の正面図であり、下部溝７４−２にカラム７６が設置され、上部溝７４−１が使用されていない状態の図である。また、下部コンパートメント７２−２の左側の予熱器ソケット７８には予熱器アセンブリ５８が設置されているが、上部コンパートメント７２−１の予熱器ソケット７８および下部コンパートメント７２−２の右側予熱器ソケット７８は空である。空の予熱器ソケット７８の中には、設置されている予熱器アセンブリに電力を接続供給するための電気接点１１２が示されている（下部コンパートメント７２−２の右側予熱器ソケット７８では、マイクロ流体管６８で遮られているために電気接点は見えない）。リボンケーブル９０（図３）は、電気接点１１２と電気コネクタ９４（図３）とを電気連通させる。

【0025】

図５は、カラムモジュール４２の背面図であり、コンパートメント７２−１、７２−２の裏面が見えるようにバックパネルが外された状態の図である。裏面のスナップ１０８は、外側シェルの２つの半片１０６−１、１０６−２（図３）を接合するものである。接合された半片は開口部１２０を形成し、その開口部１２０からそれぞれの溝７４の後面１００の裏側が露出している。さらに、予熱器ソケット７８の裏側も露出している。

【0026】

図６は、バックパネル１３０が取り付けられた状態のカラムモジュール４２の背面図である。バックパネル１３０は、２つの主開口部１３２−１、１３２−２（全体として１３２）を有する。２つの主開口部１３２は斜め向かいにあり、それぞれの開口部は異なる溝の露出後面１００の裏側が見える窓を形成し、溝の接触領域を露出させることで熱ブリッジが接触領域に物理的に接続できるようにする。あるいは、主開口部１３２は、反対の対角線に沿って斜め向かいに配置することができ、主開口部１３２−１が下部コンパートメント７２−２の窓を形成し、主開口部１３２−２が上部コンパートメント７２−１の窓を形成するようにしてもよい。バックパネル１３０のカバー１３６は、予熱器ソケット７８（図５）および予熱器ソケットに接続されたリボンケーブル９０（図３）を覆って保護する。それぞれのカバー１３６は、１組の副開口部１３４を有し、それぞれリボンケーブル９０を通すことができるサイズである。

【0027】

図７は、空間的に分離された複数の熱伝導性の水平方向フィン１３８から成るヒートシンク５０に結合されたファン５４を含む熱システム２０の背面図である。ヒートシンク５０は、カラムモジュール４２のバックパネル１３０に結合される。ヒートシンク５０とバックパネル１３０との間に配置されるのは、熱ブリッジ（図８）および熱電チップ（図９）を囲撓する絶縁体４４である。電気信号導体１４０は、絶縁体４４の側面を通り、熱電チップの１つに電気信号を伝達する。電気信号導体１４０は、絶縁体４４の側面を通って伸びた状態で示されているが、絶縁体４４の上面または底面を通って伸びてもよい。これらの電線によって搬送された信号に応じて、熱電チップは、カラムモジュール４２に熱を伝える、またはカラムモジュール４２から熱を逃がす（すなわち、カラムモジュールを加熱する、または冷却する）ように個々に制御可能である。他の電気信号導体１４２は、図８に示すように、熱ブリッジに組み込まれた温度センサ（図示せず）に電気的に接続される。電気コネクタ９４は、表面カバー１３６に沿って伸びる。これらの電気コネクタ９４はそれぞれ、副開口部１３４（図６）を通るリボンケーブル９０（図３）で接続され、予熱器ソケット７８（図５）に結合される。

【0028】

図８は、熱システム２０の正面図であり、熱ブリッジ１２０−１、１２０−２（全体として１２０）をより詳細に示すためにカラムモジュール４２が外された状態の図である。熱ブリッジ１２０は、高熱伝導性材料製、例えば、アルミニウム製である。それぞれの熱ブリッジ１２０は、薄い部分１５０と厚い部分１５２とを有する。薄い部分１５０は、温度センサ１５６（例えば、サーモスタット）および温度センサ１５６に接続された電気信号導体１４２を収容できるサイズおよび形状の切り欠き領域１５４を有する。この温度センサ１５６は、熱ブリッジに結合された熱電チップを駆動する電気回路の一部である。温度センサが過度温度を計測した場合には、対応する熱電チップはオフにされる。両方の熱電チップの回路内の別の温度センサ（図示せず）は、ヒートシンク５０の外側に結合された状態にある。この温度センサがヒートシンク５０で過度温度を計測した場合には、例えば、ファンが故障するので、両方の熱電チップがオフにされる。

【0029】

熱ブリッジ１２０−１、１２０−２は、互いにサイズおよび形状が同じであり、ヒートシンク５０に取り付けた時に互いに逆位置になる。このように互いに逆位置にすることで、一方の熱ブリッジ１２０の厚い部分１５２を（図６の一方の主開口部１３２を通って）一方の溝に物理的に結合させることができ、他方の熱ブリッジの厚い部分１５２を（図６の他方の主開口部１３２を通って）他方の溝に物理的に結合させることができる。厚い部分１５２はさらに、熱ブリッジ１２０をカラムモジュール４２の溝に物理的に接合してそれらを熱伝導連通させる留め具を受ける１組のねじ穴１５８を有する。この留め具は、熱ブリッジが付着する溝の後面１００（図３）の穴１０４（図３）の２つを通る。

【0030】

さらに、留め具１６０は、熱ブリッジ１２０の四隅をヒートシンク５０の熱伝導性サイドパネル１６２に固定してカラムモジュール４２の裏側に差し込まれる。各熱ブリッジ１２０とサイドパネル１６２との間に挿置されるのは熱電チップ（図９）であり、それぞれの熱ブリッジは熱電チップと熱連通し、それぞれの熱電チップはヒートシンク５０の熱伝導性サイドパネル１６２と熱連通している。電気信号導体１４０は、電気信号を絶縁体４４に埋め込まれている熱電チップ（図８では見えない）に送る。

【0031】

図９は、図２の断面ＡＡ’に沿った上面図である（ここでは、カラムモジュール４２はフロントパネル１６８が取り付けられた状態である）。カラムモジュール４２内部の絶縁体層１７２は、カラムモジュール４２の溝７４とバックパネル１３０との間に配置される。絶縁体１７２内の開口部により、熱ブリッジ１２０を溝７４の後面１００の露出部分に直接接触させることができる。

【0032】

この断面は、熱ブリッジ１２０−１（すなわち、熱ブリッジの厚い部分１５２）の１つが上部溝７４−１の後面１００と直接物理的接触かつ熱伝導接触するのを示した図である。他方の熱ブリッジ１２０−２の薄い部分１５０は、上部溝７４−１まで到達せず、カラムモジュール４２のバックパネル１３０と薄い部分１５０との間に隙間ができる。さらに、熱ブリッジ１２０−１は、熱ブリッジ１２０−１とヒートシンク５０との間に挿置された熱電チップと物理的に当接する。この熱電チップ１７４−１は、ヒートシンク５０のサイドパネル１６２（図８）と直接物理的に接触する。その結果、矢印１７６で示されるように、熱ブリッジ１２０−１は、熱電チップ１７４−１を介して溝７４−１からヒートシンク５０に熱を伝えることができる熱経路を形成する。

【0033】

他方の熱電チップ１７４−２の動作が上部溝７４−１の温度に与える影響はわずかであり、熱電チップ１７４−２と上部溝７４−１との間に熱ブリッジは存在しない。さらに、熱ブリッジを逆に取り付けているので、熱ブリッジ１７４−２は、熱電チップ１７４−２を介して下部溝７４−２（図示せず）からヒートシンク５０に熱を伝えることができる熱経路を形成する。他方の熱電チップ１７４−１の動作は下部溝７４−２の温度に影響を与えず、熱電チップ１７４−１と下部溝７４−２との間に熱ブリッジは存在しない。

【0034】

図１０は、図２の断面ＢＢ’に沿った側面図である（同様に、カラムモジュール４２はフロントパネル１６８が取り付けられた状態である）。フロントパネル１６８は、絶縁体１８０を有し、絶縁体１８０が上部コンパートメント７２−１および下部コンパートメント７２−２の面それぞれに当接することにより、溝７４−１、７４−２内に設置されているカラム７６を個々に制御された熱環境内に閉じ込める。

【0035】

この断面は、熱ブリッジ１２０−１の厚い部分１５２が上部溝７４−１の後面１００と直接物理的接触かつ熱伝導接触した状態を示している。一方、熱ブリッジ１２０−１の薄い部分１５０は、バックパネル１３０から空間的に分離され、下部溝７４−２に接触していない。さらに、絶縁層１７２が、下部溝７４−２と熱ブリッジ１２０−１の薄い部分１５０との間に挿置されることにより、下部溝７４−２と熱ブリッジ１２０−１の薄い部分１５０との間で熱が伝達しにくくなる。したがって、熱ブリッジ１２０−１は、下部溝７４−２の温度に影響を与えずに、熱電チップ１７４−１を介して溝７４−１とヒートシンク５０との間で熱が交換される経路を形成する。

【0036】

他方の熱ブリッジ１２０−２（図９）によって行われる熱伝達は、熱ブリッジ１２０−１に対して互いに逆位置にある他方の熱ブリッジ１２０−２の厚い部分１５２が下部溝７４−２と物理的接触かつ熱伝導接触し、薄い部分１５０はバックパネル１３０から空間的に分離されて上部溝７４−１に接触しない状態である以外は、ブリッジ１２０−１によって行われる熱伝達と同様である。したがって、熱ブリッジ１２０−２は、上部溝７４−１の温度に影響を与えずに、他方の熱電チップ１７４−２（図９）によってヒートシンク５０に熱を伝導する働きをする。

【0037】

本発明は特定の好適な実施形態に関して図示され説明されているが、以下の請求項によって定義された本発明の精神および範囲から逸脱せずに形態や細部の種々の変更が可能であることは当業者によって理解されるべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】