特開 2024-108927 流路部材の接合構造及びカラム着脱ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024108927

(43)【公開日】2024-08-13

(54)【発明の名称】流路部材の接合構造及びカラム着脱ユニット

(51)【国際特許分類】

   G01N 30/60 20060101AFI20240805BHJP

【ＦＩ】

G01N30/60 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023013588

(22)【出願日】2023-01-31

(71)【出願人】

【識別番号】000141897

【氏名又は名称】アークレイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】南 隆男

(57)【要約】

【課題】複雑な構造で多数の部品を用いずに、簡単な構造によって、カラム着脱ユニットに代表される部材に、カラムに代表される部材が容易に着脱できるような流路部材の接合構造。
【解決手段】第一流路を有する第一部材に、第二流路を有する第二部材を装着させることで、第一流路と第二流路とを互いに位置合わせして液体の流動を可能とする流路部材の接合構造であって、第一流路は第一部材における第一端面に開口し、第一流路の端部には、第一端面に向かって内径が漸増する拡径部が形成され、第二流路は第二部材における第二端面に開口する。
【選択図】図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一流路を有する第一部材に、第二流路を有する第二部材を装着させることで、前記第一流路と前記第二流路とを互いに位置合わせして液体の流動を可能とする流路部材の接合構造であって、
前記第一流路は前記第一部材における第一端面に開口し、該第一流路の端部には、前記第一端面に向かって内径が漸増する拡径部が形成され、
前記第二流路は前記第二部材における第二端面に開口する、流路部材の接合構造。

【請求項2】

前記拡径部の内面はテーパ形状に形成され、
前記テーパ形状のテーパ角度が３０°以上９０°以下である、請求項１に記載の流路部材の接合構造。

【請求項3】

前記第一部材はさらに、前記第一端面と前記第二端面とを接近させることで前記第一流路と前記第二流路とを接合させる圧着機構を備える、請求項２に記載の流路部材の接合構造。

【請求項4】

前記第一部材は、液体クロマトグラフィー装置におけるカラム着脱ユニットであり、
前記第二部材は、前記カラム着脱ユニットに着脱可能に装着されるカラムである、請求項３に記載の流路部材の接合構造。

【請求項5】

前記カラムは、第二流路の両端に前記第二端面をそれぞれ備え、
前記カラム着脱ユニットは、前記第二流路の両端にある前記第二端面にそれぞれ対応する前記第一端面を備える、請求項４に記載の流路部材の接合構造。

【請求項6】

前記第二端面は、前記第二流路の開口から周囲に向かって傾斜する傾斜面として形成される、請求項５に記載の流路部材の接合構造。

【請求項7】

二つの端面と、前記二つの端面の中心にそれぞれ開口する通液孔と、二つの前記通液孔を結ぶカラム流路と、を有するカラムを装着するためのカラム着脱ユニットであって、
前記二つの端面にそれぞれ対向する一対の台座と、
前記一対の台座の載置部の各々に開口する連通孔と、
前記連通孔の各々に連通する通液流路と、
前記通液流路の末端に形成され、前記載置部に向かって内径が漸増する拡径部と、
前記一対の台座を前記二つの端面に接近させて、前記通液流路と前記カラム流路とを接合させる圧着機構と、
を備える、カラム着脱ユニット。

【請求項8】

前記拡径部の内面はテーパ形状に形成され、
前記テーパ形状のテーパ角度が３０°以上９０°以下である、請求項７に記載のカラム着脱ユニット。

【請求項9】

前記テーパ形状のテーパ角度が６０°である、請求項８に記載のカラム着脱ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流路部材の接合構造に関し、特にカラムを接続する際の流路部材の接合構造及びそのカラム着脱ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

高速液体クロマトグラフィー装置の配管構造において、クロマトグラフィーに用いられるカラムは、一般的にねじ式のジョイントにより装着される。この装着には通常、専用の工具が必要であるため、カラムの着脱作業が煩雑である。

【0003】

この煩雑な着脱作業を簡略化するために、下記特許文献１に記載の技術では、着脱作業専用の工具が提示されている。しかし、この工具は部品数が多いため、コストの増加に繋がっている。下記特許文献１には、カラムを容易に交換し得る液体クロマトグラフ装置として、液体クロマトグラフ装置のカラムが、コネクタとクロマト管に分割されており、該クロマト管の両端はフィルタとシール材を固着し、上記コネクタとクロマト管の結合部の耐圧力の向上を図るために、該クロマト管の軸と平行にコネクタを押圧する押圧機構部を設け、これとアームの梃子機構部とを組合せることにより大きな押圧力を加えるようにしたものが開示されている。この構成により、アームの梃子機構の作用によりコネクタとクロマト管の結合部の耐圧力を向上することができるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平４－１９４７４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本開示の実施態様は、複雑な構造で多数の部品を用いずに、簡単な構造によって、カラム着脱ユニットに代表される部材に、カラムに代表される部材が容易に着脱できるような流路部材の接合構造、及び、この接続構造におけるカラム着脱ユニットを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、第一流路を有する第一部材に、第二流路を有する第二部材を装着させることで、第一流路と第二流路とを互いに位置合わせして液体の流動を可能とする流路部材の接合構造であって、第一流路は第一部材における第一端面に開口し、第一流路の端部には、第一端面に向かって内径が漸増する拡径部が形成され、第二流路は第二部材における第二端面に開口する。

【0007】

本開示の別の態様は、二つの端面と、二つの端面の中心にそれぞれ開口する通液孔と、二つの通液孔を結ぶカラム流路と、を有するカラムを装着するためのカラム着脱ユニットであって、二つの端面にそれぞれ対向する一対の台座と、一対の台座の載置部の各々に開口する連通孔と、連通孔の各々に連通する通液流路と、通液流路の末端に形成され、載置部に向かって内径が漸増する拡径部と、一対の台座を二つの端面に接近させて、通液流路とカラム流路とを接合させる圧着機構と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示の実施態様によれば、複雑な構造で多数の部品を用いずに、簡単な構造によって、カラム着脱ユニットに代表される部材に、カラムに代表される部材が容易に着脱できるような流路部材の接合構造、及び、この接続構造におけるカラム着脱ユニットが提供される。また、本開示の流路部材の接合構造により、第一流路と第二流路とがシール材などの別部材を介さなくても密着して接合した状態を容易に実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】カラム着脱ユニットの外観構成を示す斜視図である。

【図2】第一台座の外観構成を示す斜視図である。

【図3】第二台座の外観構成を示す斜視図である。

【図4】第二台座の内部構成を示す、図３のIV－IV断面図である。

【図5】カラムの構成を示す断面図である。

【図6】カラム着脱ユニットにカラムを載置した状態を示す斜視図である。

【図7】カラム着脱ユニットにカラムを装着した状態を示す斜視図である。

【図8】カラム着脱ユニットにカラムを装着した状態を、図７のＸ－Ｘ断面図で示す。

【図9】カラム着脱ユニットとカラムとの接合部分を示す拡大断面図である。

【図10】拡径部と傾斜面との接合状態を模式的に示す断面図である。

【図11】液体クロマトグラフィー装置の概略構成を示す模式図である。

【図12】拡径部のテーパ角度が測定結果に及ぼす影響を示すクロマトグラムである。

【図13】カラムの締付力と圧力降下との関係に及ぼすカラムの傾斜面の角度の影響を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示における実施形態を、図面を参照しつつ説明する。各図において共通する符号は、特段の説明がない限り同一の部分を指し示す。また、各図に現された各部材や各部位はあくまで模式的に描かれたものであって、実際の製品のサイズ及び位置関係は必ずしも正確には現されていない。なお、以下の説明では、図１に示されているように、上流ブロック３１が位置する方を下方、下流ブロック３２が位置する方を上方としている。すなわち、図中の上下方向を装置の上下方向とし、紙面の左右方向を装置の左右方向として説明しているが、これは実施形態を限定するものではない。

【0011】

図１は、本実施形態のカラム着脱ユニット１０（第一部材に相当する）の外観構成を示す斜視図である。カラム着脱ユニット１０は、略板状の支持体１１と、後述の上流ブロック３１を介して支持体１１に固定的に装着される第一台座２０Ａと、後述のスプリング３３と後述の下流ブロック３２を介して支持体１１に沿って上下移動できるように装着される第二台座２０Ｂと、圧着機構３０とを有する。

【0012】

後述するカラム５０（図５参照）を支持するための第一台座２０Ａは、上流ブロック３１に設けられている。一方、カラム５０を保持するための第二台座２０Ｂは、下流ブロック３２に設けられている。第一台座２０Ａと第二台座２０Ｂとは、上下方向において対向している。後述する液体クロマトグラフィー装置１００（図１１参照）においては、液体が下側から上側に流れるように設計されている。よって、カラム着脱ユニット１０は、上流ブロック３１とそれに保持されている第一台座２０Ａとが液体流路の上流側である下側に位置し、また、下流ブロック３２とそれに保持されている第二台座２０Ｂとを液体流路の下流側である上側に位置している。

【0013】

図１に示すように、圧着機構３０により第一台座２０Ａと第二台座２０Ｂとの上下方向における相対距離を変化させることが可能である。本実施形態において、圧着機構３０は、上流ブロック３１、下流ブロック３２、スプリング３３、リンク板３４、ローラ３５、カム３６、カム軸３７及びレバー３８を有する。上流ブロック３１は、支持体に固定的に設置され、下流ブロック３２は支持体に沿って上下移動できるように設置されている。上流ブロック３１と下流ブロック３２とは、左右両端に設置されている一対のリンク板３４で連接されている。リンク板３４は略長尺板状に形成され、上下方向に延伸している。一対のリンク板３４の上端がそれぞれ下流ブロック３２の左右両端にネジで固定されて、一対のリンク板３４は下流ブロック３２の左右両端からぶら下がっている。一対のリンク板３４は下流ブロック３２とともに、支持体１１に沿って上下移動可能である。一方、一対のリンク板３４にはそれぞれ、下端側にリンク板３４の上下方向に延長する細長い長孔３４Ａが形成されている。それぞれの長孔３４Ａには一対のローラ３５が貫通している。一対のローラ３５は、支持体１１に対して相対的に固定されているが、回転自在である。一対のローラ３５は、支持体１１に固定されている上流ブロック３１の左右両端よりもそれぞれ左右方向に突出した状態で長孔３４Ａを貫通している。リンク板３４は、下流側で下流ブロック３２に固定されている一方、上流側でローラ３５が貫設している。これにより、リンク板３４はローラ３５に沿って上下移動が可能であり、下流ブロック３２とともに上下移動が可能である。これにより、リンク板３４を上下移動させることで、下流ブロック３２を上下移動させることが可能である。

【0014】

リンク板３４において長孔３４Ａからさらに下端側では、カム軸３７が左右方向から一対のリンク板３４を貫通している。カム軸３７の両端には、各々のリンク板３４の外側において板カムであるカム３６が装着されている。すなわち、カム軸３７は、一方のリンク板３４の下端からもう一方のリンク板３４の下端まで、回転可能に架け渡されている。カム３６は、カム軸３７の回転とともに一体となって回転する。一対のリンク板３４の外側にそれぞれ設置されている一対のカム３６の外周がそれぞれ一対のローラ３５と対応している。さらに、カム軸３７の一端（図１中では右側）には、レバー３８が装着されている。レバー３８の操作に伴い、カム軸３７は回転し、カム３６は、カム軸３７の回転に連動して回転する。ローラ３５と当接するカム３６が回転に伴い、カム３６がローラ３５と摺動することで、カム軸３７はカム３６のカムプロフィールに応じてローラ３５から接近したり離れたりするように上下運動する。

【0015】

ここで、カム軸３７はリンク板３４の下端に設置されているので、カム軸３７が上下運動することで、リンク板３４を介して下流ブロック３２を上下運動させることができる。そして、カム３６のカムプロフィールの設計により、下流ブロック３２が上下運動する行程を制御することができる。このように下流ブロック３２を上下運動させることで、上流ブロック３１と下流ブロック３２との相対距離が変化する。また、ローラ３５が回転自在であることによって、カム３６の回転をスムーズにすることができる。また、ローラ３５が長孔３４Ａに貫通して設けられることにより、リンク板３４の上下運動の方向ずれを防止できる一方で、構造のコンパクト性も確保できる。

【0016】

一方、スプリング３３は、常に引っ張られる状態で、下流ブロック３２に連結され、下流ブロック３２を上方へ付勢している。そして、下流ブロック３２に対しては、リンク板３４による保持力とスプリング３３による引っ張り力が常に加えられている。

【0017】

なお、本実施形態において、第一台座２０Ａと上流ブロック３１とはそれぞれ個別に形成されているが、一体に形成してもよい。第二台座２０Ｂ及び下流ブロック３２も同様である。第一台座２０Ａ及び上流ブロック３１、並びに第二台座２０Ｂ及び下流ブロック３２がそれぞれ一体に形成されると、上流ブロック３１が第一台座２０Ａに、下流ブロック３２が第二台座２０Ｂにそれぞれ合体した構造となる。これにより、圧着機構３０におけるリンク板３４は、第一台座２０Ａ及び第二台座２０Ｂに直接的に連接すればよいので、単体で上流ブロック３１及び下流ブロック３２を設置する必要はなくなる。

【0018】

図２は、第一台座２０Ａの構成を示す斜視図であり、図３は、第二台座２０Ｂの構成を示す斜視図である。第一台座２０Ａ及び第二台座２０Ｂはいずれも、平坦な面として形成されている載置部２５（第一載置部２５Ａ及び第二載置部２５Ｂ）と載置部２５の周辺で立設されている周辺壁２４（第一周辺壁２４Ａ及び第二周辺壁２４Ｂ）とを有する。第一載置部２５Ａ及び第二載置部２５Ｂの中心にはそれぞれ、連通孔としての第一連通孔２１Ａ及び第二連通孔２１Ｂが開口している。本実施形態においては、最初にカラム５０を第一台座２０Ａの第一載置部２５Ａに載置するので、第一台座２０Ａの第一周辺壁２４Ａにはカラム５０の入り口としての開口部２６が設けられている。なお、この開口部２６は必ずしも設けられていなくてもよい。すなわち、第一周辺壁２４Ａはカラム５０を出し入れ自由にしつつ、カラム５０の外周面を保持することができる。載置部２５は、第一端面に相当する。

【0019】

図４は、第二台座２０Ｂの内部構成を例示して台座２０の内部の流路に関する構造を示す断面図である。第二台座２０Ｂには、下流側の第二通液流路２２Ｂが貫通している。第二通液流路２２Ｂの下端部の近傍（すなわち、第二通液流路２２Ｂが第二台座２０Ｂの第二載置部２５Ｂに近づいている箇所）には、第二通液流路２２Ｂの内径が漸増し、流路内面が第二台座２０Ｂの第二載置部２５Ｂに向かって徐々に広がるように拡径部２３が形成されている。第二通液流路２２Ｂの中心軸Ｃを通る断面図においては、拡径部２３がテーパ形状に形成されている。この拡径部２３の端縁が第二連通孔２１Ｂとして第二載置部２５Ｂに開口している。この拡径部２３は、第二通液流路２２Ｂ及び第二連通孔２１Ｂと同じ中心軸Ｃを有する。なお、後述するように、第一台座２０Ａにも、上流側の第一通液流路２２Ａが貫通している。第一通液流路２２Ａの上端部の近傍（すなわち、第一通液流路２２Ａが第一台座２０Ａの第一載置部２５Ａに近づいている箇所）には、第一通液流路２２Ａの内径が漸増し、流路内面が第一台座２０Ａの第一載置部２５Ａに向かって徐々に広がれるように拡径部２３が形成されている。第一通液流路２２Ａの中心軸を通る断面図においては、拡径部２３がテーパ形状に形成されている。この拡径部２３の端縁が第一連通孔２１Ａとして第一載置部２５Ａに開口している（図８参照）。第一通液流路２２Ａの上端部及び第二通液流路２２Ｂの下端部は、それぞれカラム着脱ユニット１０の外部流路（図示せず）と繋がっている。第一通液流路２２Ａと第二通液流路２２Ｂとは、カラム着脱ユニットにある第一流路となり、カラム５０を外部流路に連通するための通液流路２２である。

【0020】

図５は、カラム５０（第二部材に相当する）の構成を示す断面図である。カラム５０は、中空な内部空間である本体流路５１Ａを有する略円筒状のカラム本体５１と、カラム本体５１の両端に、それぞれ第一フィルタ５３Ａ、第二フィルタ５３Ｂを介して装着される略円筒状の第一キャップ５２Ａ及び第二キャップ５２Ｂとを有している。第一キャップ５２Ａ及び第二キャップ５２Ｂは一端が後述する通液孔６１の箇所以外で閉鎖して他端が開放した略円筒状の形をしている。第一キャップ５２Ａ及び第二キャップ５２Ｂの端面はそれぞれ、中心から周囲に向かってカラム５０の外周面まで傾斜する傾斜面６０（第二端面に相当する）として形成されている。第一キャップ５２Ａの傾斜面６０は第一傾斜面６０Ａであり、第二キャップ５２Ｂの傾斜面６０は、第二傾斜面６０Ｂである。第一傾斜面６０Ａと第二傾斜面６０Ｂは円筒状のカラム５０の両端面として形成されている。第一キャップ５２Ａ及び第二キャップ５２Ｂの外周面はカラム５０の外周面に該当する。第一傾斜面６０Ａ及び第二傾斜面６０Ｂはいずれも、緩やかな角度のテーパ形状に形成されている。

【0021】

そして、カラム５０は、両端面と外周面を有する中空の略円筒状であるが、両端がカラム５０の中心軸Ｃの延長線に沿ってわずかに尖がっているような形状を呈している。第一キャップ５２Ａ及び第二キャップ５２Ｂは、それぞれの中心軸Ｃに沿って、第一カラム流路６２Ａ及び第二カラム流路６２Ｂが貫通している。第一カラム流路６２Ａ及び第二カラム流路６２Ｂは、本体流路５１Ａとともに、カラム流路６２（第二流路に相当する）を構成している。第一カラム流路６２Ａ及び第二カラム流路６２Ｂは、第一傾斜面６０Ａ及び第二傾斜面６０Ｂの中心に、すなわち、カラム５０の両端の最頂点に、第一通液孔６１Ａ及び第二通液孔６１Ｂをそれぞれ開口している。第一通液孔６１Ａ及び第二通液孔６１Ｂがそれぞれ開口しているところは、第一傾斜面６０Ａ及び第二傾斜面６０Ｂの先端となっている。第一通液孔６１Ａは第二通液孔６１Ｂとともに通液孔６１と称される。本体流路５１Ａには、液体クロマトグラフィー装置１００において被検物質の分離分析に用いられる充填材が充填されている。

【0022】

図６は、カラム着脱ユニット１０にカラム５０を載置した状態を示す斜視図である。本実施形態において、カラム５０は第一台座２０Ａにおける第一周辺壁２４Ａの開口部２６から手前より第一台座２０Ａに載置される。なお、開口部２６が設けられていない場合は、カラム５０を上から第一台座２０Ａに載置することは可能である。カラム５０が第一台座２０Ａに載置されると、第一傾斜面６０Ａ及び第二傾斜面６０Ｂはそれぞれ、第一台座２０Ａの第一載置部２５Ａ及び第二台座２０Ｂの第二載置部２５Ｂと対向するように、カラム着脱ユニット１０に載置される。この状態で、第一傾斜面６０Ａが第一載置部２５Ａと接触し、カラム５０の外周面が第一周辺壁２４Ａと接触する一方、第二傾斜面６０Ｂは第二台座２０Ｂからは離れている。図６に示すこの状態から、レバー３８を上方へ起こすと、レバー３８の回転と連動してカム軸３７が回転し、それに連動してカム３６も上方へ起きるように回転する。

【0023】

カム３６は、ローラ３５に当接しながらローラ３５の円周に沿って摺動し、カム３６のプロフィールに従い、カム軸３７がそれによって下方へ押し下げられる。これにより、リンク板３４の下端側がカム軸３７に引っ張られ、リンク板３４がカム軸３７とともに下方へ移動する。そして、リンク板３４の下方への移動に従い、下流ブロック３２がスプリング３３をさらに伸張させつつ下方へ移動し、図７の斜視図に示すように、第二台座２０Ｂが第二傾斜面６０Ｂに接近し、接触し、圧着される。この状態で、第二部材であるカラム５０が、第一部材であるカラム着脱ユニット１０に接合される。カム３６のプロフィールを適宜設計することで、第二台座２０Ｂが第二傾斜面６０Ｂに接触する速度や圧着する力の度合いを調整可能である。たとえば、第二台座２０Ｂが第二傾斜面６０Ｂに接触する時点から、カム３６の回転により、第一台座２０Ａと第二台座２０Ｂとを介してカラム５０に加えられる圧着力を所定値まで徐々に増加させることができる。また、スプリング３３により下流ブロック３２を引っ張りながら、第二台座２０Ｂを第二傾斜面６０Ｂに向かって降下させることで、第二台座２０Ｂが急激に第二傾斜面６０Ｂに接触することを防止できる。

【0024】

上記したように、上流ブロック３１、下流ブロック３２、スプリング３３、リンク板３４、ローラ３５、カム３６、カム軸３７及びレバー３８は、一対の台座２０の載置部（第一端面）２５を二つの端面である傾斜面（第二端面）６０に圧着させて、通液流路（第一流路）２２とカラム流路（第二流路）６２との中心軸Ｃを一致させ、通液流路２２とカラム流路６２とを接合させる圧着機構３０として作用する。

【0025】

図８は、図７に示す接合状態をＸ－Ｘ断面図で示すものである。この接合状態で、カラム着脱ユニット（第一部材）１０の上流側の通液流路（第一流路）２２である第一通液流路２２Ａの下流端である拡径部２３の中心軸Ｃがカラム（第二部材）５０の上流側のカラム流路（第二流路）６２である第一カラム流路６２Ａの中心軸Ｃと一致している。同様に、カラム着脱ユニット（第一部材）１０の下流側の通液流路（第一流路）２２である第二通液流路２２Ｂの上流端である拡径部２３の中心軸Ｃがカラム（第二部材）５０の下流側のカラム流路（第二流路）６２である第二カラム流路６２Ｂの中心軸Ｃと一致している。この状態で、第一通液流路２２Ａから流れてきた液体は、第一カラム流路６２Ａから本体流路５１Ａを通過し、第二カラム流路６２Ｂから第二通液流路２２Ｂへと流れていく。

【0026】

図９は、カラム着脱ユニット１０とカラム５０との接合部分を示す拡大断面図である。拡径部２３の端縁である第二連通孔２１Ｂ（連通孔２１）の径は、第二通液孔６１Ｂの径よりも大きい。そして、第二傾斜面６０Ｂ（傾斜面６０）の中心部、すなわち第二通液孔６１Ｂの周辺が、拡径部２３に入り込むことが可能である。また、後述のように、拡径部２３の内面のテーパ角度α（第一テーパ角度）が傾斜面６０のテーパ角度β（第二テーパ角度）より小さく形成されていて、かつ、カラム５０の径が連通孔２１の径より大きいので、第二傾斜面６０Ｂは拡径部２３の周縁との接触面が小さい。

【0027】

図１０は、第一端面である台座２０の載置部２５と、第二端面である傾斜面６０との接合の状態を示す模式図である。図１０においては、傾斜面６０が、カラム５０の中心軸Ｃに垂直な仮想面となす傾斜角度γは１°以上１０°以下である。なお、載置部２５が当該仮想面と図面上で重複しているので、本図では当該仮想面は省している。拡径部２３の内面のテーパ角度αは、３０°以上９０°以下である。傾斜面６０のテーパ角度βは１６０°以上１７８°以下である。すなわち、テーパ角度βはテーパ角度αより大きい。ここで、傾斜面６０の傾斜角度γと傾斜面６０のテーパ角度βとの間は、下記の式が成立する。

【0028】

２γ＋β＝１８０°

【0029】

拡径部２３及び傾斜面６０のそれぞれのテーパ角度がこのような数値範囲を有することによって、傾斜面６０の先端部だけ、すなわち、通液孔６１の付近が連通孔２１に浅く入り込んだ状態で密着することが可能となっている。これにより、第二流路であるカラム流路６２から、第一流路である通液流路２２へ流れる液体が、拡径部２３の辺縁と傾斜面６０との間に形成されるスペース２３Ａに滞留しにくくなっている。そして、この構成が液体クロマトグラフィー装置１００（図１１参照）で応用されることで、検体がスペース２３Ａに必要以上に滞留せず、検体の流れがスムーズになり、検体を測定する際の異常ピークを抑えられる。また、拡径部２３の最大径部分に当たる連通孔２１の径が通液孔６１の径より大きいため、カラム５０を台座２０に載置する位置が多少ずれたとしても、傾斜面６０の先端部が拡径部２３に入り込んで傾斜面６０が拡径部２３の端縁と確実に接合できるため、多少の位置ずれは吸収することができ、液体の流通に支障を来すことはない。

【0030】

上記のような構成は、カラム５０のキャップ（第一キャップ５２Ａ及び第二キャップ５２Ｂ）及び台座２０の少なくとも一方が弾性変形を被ることで実現される。しかし、カラム５０は消耗品であるため、カラム５０のキャップの方が台座２０より変形しやすい材質で形成されていることが望ましい。たとえば、カラム５０のキャップがポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂製で、台座２０がステンレス製であるように、カラム５０のキャップの方が台座２０よりも高度の低い材質であることが望ましい。

【0031】

図１１は、液体クロマトグラフィー装置１００の概略構成を示す模式図である。第一部材であるカラム着脱ユニット１０に装着された第二部材であるカラム５０には、上流側の給液路１１０から被検物質を含有する液体が流入する。流入した液体は、カラム５０内の充填材との吸着及び分配などの相互作用により、各成分が選択的に遅延されて送液路１２０から流出する。流出した各成分は、各々の遅延に基づき到達する時間に差を生じさせつつ測定部１３０に流入して所定の測定に供されたのち、排液路１４０から排出される。

【0032】

図１２は、拡径部２３のテーパ角度が測定結果に及ぼす影響を示すクロマトグラムである。このクロマトグラムは、カラム５０の第二端面を傾斜面ではなく平坦面とした状態で、拡径部２３のテーパ角度を６０°にした場合を実線で示し、１２０°にした場合を破線で示している。このクロマトグラムは、被検物質として血液中のヘモグロビンを測定したものである。拡径部２３のテーパ角度が１２０°の場合、矢印で示すような異常なピークが観察された。一方、拡径部２３のテーパ角度が６０°の場合はこのような異常なピークは観察されなかった。これは、拡径部２３のテーパ角度が１２０°の場合、図１０に示すスペース２３Ａに液体が滞留しやすくなるのに対し、拡径部２３のテーパ角度が６０°の場合はこのスペース２３Ａに滞留しにくくなり、カラム５０から溶出した成分が速やかに測定部１３０へ送出されていくためであると推測される。よって、拡径部２３のテーパ角度が３０°～９０°であることで、測定結果に悪影響を与える異常なピークの出現を抑制することが可能となる。なお、この図１２の測定結果は、カラム５０の第二端面を傾斜面６０とした場合でも同様の傾向になるものと推察される。

【0033】

図１３は、カラム５０の締付力と非密着による圧力降下との関係に及ぼすカラムの傾斜面の角度の影響を示すグラフである。この締付力とは、上述のように、二つの台座２０を介して上下方向からカラム５０に加えられる圧着力のことである。なお、ここでいう「非密着」とは、カラム５０の端面と台座２０の載置部２５との接合が不十分であることを意味する。すなわち、この非密着により、カラム５０内部の圧力低下を招き、液漏れや測定不能をもたらす恐れがある。このグラフは、傾斜面６０のテーパ角度βをそれぞれ、１８０°（菱形）、１７８°（丸）、及び１７４°（三角）としたカラム５０をカラム着脱ユニット１０に装着した際のデータを示している。傾斜面６０のテーパ角度βが１８０°（菱形）、１７８°（丸）、及び１７４°（三角）であることは、それぞれ傾斜角度γが０°、１°、３°である状況に対応している。具体的には、横軸に示す締付力（Ｎ）を加えつつ、１２ＭＰａの圧力を加えて１分後のカラム５０内部の圧力低下を観察した結果を示している。

【0034】

その結果、傾斜面６０がテーパ角度１８０°（傾斜角度０°）、すなわち平坦面として形成されている場合、１７０Ｎ以上の高い締付力を加えても圧力低下を避けることはできなかった。一方、傾斜面６０のテーパ角度βが１７８°（傾斜角度１°）の場合も、１７４°（傾斜角度３°）の場合も、いずれも１２０Ｎ程度の低い締付力でも圧力の低下は認められなかった。特に、傾斜面６０のテーパ角度βが１７８°の場合には、１００Ｎ未満の低い締付力でも圧力は低下せず、密着が十分であることを示している。これは、傾斜面６０にテーパ角度が付けられていることで、傾斜面６０の先端部が部分的に連通孔２１に入り込んで締付力で密着されることで、圧力の低下が妨げられているものと推察される。なお、図１３の測定結果は、カラム着脱ユニット１０側に拡径部２３が形成されていない状態で測定した結果である。これに対して、拡径部２３が形成され、傾斜面６０にテーパ角度が形成される場合にも、同様の傾向になることと推察される。

【0035】

前述したように、傾斜面６０の構成に基づいて、台座２０が傾斜面６０に接触する時点では線接触にほぼ等しいくらい小さい接触面であっても、カム３６の回転によってカラム５０に加わる圧着力が徐々に増加することで、第一キャップ５２Ａ及び第二キャップ５２Ｂがある程度変形する。この変形により、小さい接触面からより密着が進んで、連通孔２１の周辺ではリンク状の面接触になる。載置部２５において、傾斜面６０と台座２０の載置部２５との接触部分は、拡径部２３の端縁の周辺に限られ、拡径部２３の内面には及ばず、かつ載置部２５の全面にわたらなくても十分な密着が可能である。また、カラム５０の傾斜面６０と台座２０の載置部２５との接合は、シール材などの別部材を介さなくても密着して接合した状態を容易に実現することができる。

【0036】

カラム５０の端面、又は第一キャップ５２Ａ及び第二キャップ５２Ｂの端面（第一傾斜面６０Ａ、第二傾斜面６０Ｂ）において、台座２０の載置部２５と密着できる部分は、通液孔６１の辺縁から離れた、連通孔２１と接触する環状線からカラム５０の外周面へ延伸する環状面に限られる。これにより、カラム５０の端面の全面にわたらなくても十分な密着が可能である。そして、接触する面積が、カラム５０の端面の全面より小さいため、台座２０とカラム５０の端面とが全面で面接触する場合に比べ、圧着されたときの接触部分の単位面積当たりの圧力が高くなる。これにより、カラムに圧着する力を小さくしても密着性が確保でき、容易に液密の状態を確保することができる。この状態は、第一連通孔２１Ａの拡径部２３と第一傾斜面６０Ａとの間でも同様である。なお、拡径部２３の端縁は面取り処理されていてもよい。

【0037】

以上、本実施形態の流路部材の接合構造は、第一流路（通液流路２２）を有する第一部材（カラム着脱ユニット１０）に、第二流路（カラム流路６２）を有する第二部材（カラム５０）を装着させて、第一流路と第二流路とを一致させて液体の流動を可能とするものである。具体的には、第一部材とするカラム着脱ユニット１０と、第二部材とするカラム５０とを含む流路部材の接合構造は、カラム５０をカラム着脱ユニット１０に装着する際に、カラム５０のカラム流路６２とカラム着脱ユニット１０の通液流路２２とを互いに位置合わせして装着し、液体をカラム５０とカラム着脱ユニット１０との間に流動可能とするように構成されている。第一流路は第一部材における第一端面（台座２０の載置部２５）に開口し、第二流路は第二部材における第二端面（傾斜面６０）に開口する。また、第一流路の端部には、第一端面に向かって内径が漸増する拡径部２３が形成される。さらに、第二端面は、第二流路の開口から周囲に向かって傾斜する傾斜面６０として形成される。

【0038】

また、上記の部材の接続構造においては、拡径部の内面はテーパ形状に形成されているとともに、このテーパ形状のテーパ角度（換言すると、断面における内面の角度）が３０°以上９０°以下であることが望ましい。さらに、傾斜面はテーパ形状に形成されている。このテーパ形状のテーパ角度は１６０°以上１７８°以下であることが望ましい。傾斜面６０のテーパ角度β（第二テーパ角度）が拡径部２３の内面のテーパ角度α（第一テーパ角度）と異なることが望ましい。さらには、傾斜面６０のテーパ角度βが拡径部２３の内面のテーパ角度αより大きいことが望ましい。傾斜面６０のテーパ角度βが拡径部２３の内面のテーパ角度αより大きいことで、前記したように、カム３６の回転によりカラム５０に加わる圧着力が徐々に増力し、傾斜面６０の先端部分が拡径部２３に多少入り込んで、傾斜面６０と拡径部２３の内面とは全面で面接触することなく、小さい面接触が確保できるので、小さい圧着力でも単位面積当たりの圧力が高くなり、これにより密着性を確保することができる。

【0039】

さらに、上記の流路部材の接合構造においては、第一部材はさらに、第一端面と前記第二端面とを圧着させて前記第一流路と前記第二流路とを一致させる圧着機構３０を備えることが望ましい。

【0040】

上記の流路部材の接合構造は、第一部材が液体クロマトグラフィー装置１００におけるカラム着脱ユニット１０であり、第二部材がカラム着脱ユニット１０に着脱可能に装着されるカラム５０である場合に特に適している。この場合、カラム５０は、第二流路の両端に第二端面をそれぞれ備え、カラム着脱ユニット１０は、第二流路の両端に対応する側にそれぞれ第一端面を備えている。

【0041】

すなわち、上記のカラム着脱ユニット１０は、二つの端面（傾斜面６０）と、二つの端面の中心にそれぞれ開口する通液孔６１と、二つの通液孔６１を結ぶカラム流路６２と、を有するカラム５０が装着されるものであって、カラム５０の二つの端面にそれぞれ対向する一対の台座２０と、一対の台座２０の載置部２５の各々に開口する連通孔２１と、連通孔２１の各々に連通する通液流路２２と、通液流路２２の末端に形成されるとともに台座２０の載置部２５に向かって内径が漸増する拡径部２３と、一対の台座２０の載置部２５を二つの端面（傾斜面６０）に圧着させて、通液流路２２とカラム流路６２とを一致させる圧着機構３０と、を備える。拡径部２３の内面はテーパ形状に形成されているとともに、このテーパ形状のテーパ角度が３０°以上９０°以下であることが望ましい。

【0042】

また、上記のカラム５０は、互いに対向する一対の台座２０と、一対の台座２０の載置部２５の各々に開口する連通孔２１と、連通孔２１の各々に連通する通液流路２２と、を有するカラム着脱ユニット１０に装着されるものである。カラム５０は、カラム着脱ユニット１０の一対の台座２０の載置部２５にそれぞれ対向する二つの端面と、この二つの端面の中心にそれぞれ開口する通液孔６１と、二つの通液孔６１を結ぶカラム流路６２と、を備える。カラム５０の当該二つの端面は、通液孔６１から周囲に向かってカラムの外周面まで傾斜する傾斜面６０として形成されている。傾斜面６０はテーパ形状に形成されている。このテーパ形状のテーパ角度は、１６０°以上１７８°以下であることが望ましく、１７４°～１７８°であることがより望ましい。この構成により、通液孔６１がカラムの端面の最頂点となり、二つの通液孔６１の距離がカラム５０の最長の長さとなる。

【0043】

また、図７及び図８に示すように、下流ブロック３２は支持体に対して上下移動できるように設置されている。また、下流ブロック３２に囲まれた第二台座２０Ｂの内部空間には板バネ３９が挿入されている。

【0044】

そして、リンク板３４の下方への移動に従い、第二台座２０Ｂが第二傾斜面６０Ｂに接近し、接触した状態から、さらに第二台座２０Ｂをカラム５０に接合させると、板バネ３９が収縮し始める。板バネ３９の収縮に伴い、板バネ３９から第二台座２０Ｂへ、カラム５０に向った押圧力が生じる。板バネ３９のこの押圧力により、カラム５０が、さらにカラム着脱ユニット１０に密着する。これにより、カム３６のプロフィールを調整することだけではなく、板バネ３９の押圧力を調整することによっても、第二台座２０Ｂと第二傾斜面６０Ｂとが接合する力の度合いを調整可能である。すなわち、カム３６と板バネ３９とを組み合せることにより、第二台座２０Ｂからカラム５０の傾斜面に掛かる圧着力の調整が容易になっている。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明は、液体クロマトグラフィー装置などの検体測定装置、特に液体クロマトグラフィー装置におけるカラム着脱ユニットとカラムとの接合構造に利用可能である。

【符号の説明】

【0046】

１０ カラム着脱ユニット（第一部材）
１１ 支持体
２０ 台座 ２０Ａ 第一台座 ２０Ｂ 第二台座
２１ 連通孔 ２１Ａ 第一連通孔 ２１Ｂ 第二連通孔
２２ 通液流路（第一流路） ２２Ａ 第一通液流路 ２２Ｂ 第二通液流路
２３ 拡径部 ２３Ａ スペース
２４ 周辺壁 ２４Ａ 第一周辺壁 ２４Ｂ 第二周辺壁
２５ 載置部（第一端面） ２５Ａ 第一載置部 ２５Ｂ 第二載置部
２６ 開口部
３０ 圧着機構 ３１ 上流ブロック ３２ 下流ブロック
３３ スプリング ３４ リンク板 ３４Ａ 長孔
３５ ローラ ３６ カム ３７ カム軸
３８ レバー ３９ 板バネ
５０ カラム（第二部材）
５１ カラム本体 ５１Ａ 本体流路
５２Ａ 第一キャップ ５２Ｂ 第二キャップ
５３Ａ 第一フィルタ ５３Ｂ 第二フィルタ
６０ 傾斜面（第二端面） ６０Ａ 第一傾斜面 ６０Ｂ 第二傾斜面
６１ 通液孔 ６１Ａ 第一通液孔 ６１Ｂ 第二通液孔
６２ カラム流路（第二流路）６２Ａ 第一カラム流路 ６２Ｂ 第二カラム流路
１００ 液体クロマトグラフィー装置
１１０ 給液路 １２０ 送液路 １３０ 測定部
１４０ 排液路
Ｃ 中心軸
α 拡径部の内面のテーパ角度
β 傾斜面のテーパ角度
γ 傾斜面の傾斜角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】