特許7382070液体クロマトグラフィー用モジュール内の統合されたカラム及び検出器
(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】
(24)【登録日】2023-11-08
(45)【発行日】2023-11-16
(54)【発明の名称】液体クロマトグラフィー用モジュール内の統合されたカラム及び検出器
(51)【国際特許分類】
G01N 30/60 20060101AFI20231109BHJP
【ＦＩ】
G01N30/60 P
G01N30/60 Q
G01N30/60 B
G01N30/60 K
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2020544798
(86)(22)【出願日】2019-02-26
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-06-17
(86)【国際出願番号】 US2019019690
(87)【国際公開番号】W WO2019165477
(87)【国際公開日】2019-08-29
【審査請求日】2022-02-25
(31)【優先権主張番号】62/635,418
(32)【優先日】2018-02-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】592087647
【氏名又は名称】ブリガム・ヤング・ユニバーシティ
【氏名又は名称原語表記】ＢＲＩＧＨＡＭ ＹＯＵＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
(74)【代理人】
【識別番号】100104411
【弁理士】
【氏名又は名称】矢口 太郎
(72)【発明者】
【氏名】シェ、シャオフェン
(72)【発明者】
【氏名】トリー、ルーク、ティー．
(72)【発明者】
【氏名】ファーンズワース、ポール、ビー．
(72)【発明者】
【氏名】トリー、エイチ．、デニス
(72)【発明者】
【氏名】リー、ミルトン、エル．
【審査官】倉持 俊輔
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００２／０１５５０３３（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特表２０１２－５２３００４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表平０８－５０２８２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０４０５７９９８（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許第０５３４０５４３（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２３１２９６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／１４６９９２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０２５６９２２（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２１８３５２（ＵＳ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ ３０／６０，３０／６２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体クロマトグラフィー（ＬＣ）システムであって、ＬＣ装置であって、
ポンプ、溶媒、及び試料と、
前記溶媒中の試料を供給するための注入器と、
接続ドックであって、前記注入器が前記溶媒中の試料を出力ポートに供給可能にする当該出力ポートを提供する、接続ドックと、
第１の電気ポートと、
を有するＬＣ装置と、
圧入接続を使用して前記ＬＣ装置に接続される別のモジュールであって、
前記出力ポートへの圧入接続を形成し、前記溶媒中の試料を受け取るためのモジュール入力ポートと、
前記第１の電気ポートに結合される第２の電気ポートと、
前記溶媒中の試料を受け取るために、第１の端部で前記モジュール入力ポートに結合されたカラムと、
前記溶媒の試料中の物質のオンカラム検出を実行するための少なくとも１つの検出器であって、前記カラムおよび前記検出器は、物質の分離、同定、および定量化を実行する、少なくとも１つの検出器と、
を有するモジュールと、を有し、
物質の分離、同定、および定量化の結果は、前記第１および第２の電気ポートを使用して前記モジュールから前記ＬＣ装置に送信されるものである、ＬＣシステム。
【請求項2】
請求項１記載のＬＣシステムにおいて、前記接続ドックの前記出力ポートが、円錐台形窪みをさらに有し、
前記モジュール入力ポートが、前記出力ポートの前記窪みを補完する円錐台形突起をさらに有し、前記出力ポートおよび前記モジュール入力ポートは、漏れのない圧入接続を形成するものである、ＬＣシステム。
【請求項3】
請求項２記載のＬＣシステムにおいて、前記接続ドックの前記出力ポート、および前記モジュール入力ポートはさらに、１０００ｐｓｉを超える圧力に耐えることができる高圧接続をさらに形成するものである、ＬＣシステム。
【請求項4】
請求項３記載のＬＣシステムにおいて、さらに、前記ＬＣ装置との圧入接続を行う時に前記モジュールをガイドするための、前記ＬＣ装置上の少なくとも１つのガイドレールと、
前記ＬＣ装置に配置されたラチェット式つまみと、
前記ラチェット式つまみに結合されたねじ山付ネジであって、前記ラチェット式つまみが回されると前記ねじ山付ネジは回転し、前記ねじ山付ネジは前記接続ドックを通して配置されるものである、ねじ山付ネジと、
を有し、
前記モジュールの接続端にあるネジ穴であって、このネジ穴は前記ＬＣ装置のネジ山付きねじと位置合わせされ、前記モジュールを前記ＬＣ装置に接続する時に前記ラチェット式つまみを回すと、前記ねじ山付きネジがネジ穴に回転して結合され、前記溶媒中の試料が前記ＬＣ装置から前記モジュールに移動可能になるように、前記ラチェット式つまみによって適切な力が適用されて、漏れのない接続が行われるものである、ＬＣシステム。
【請求項5】
請求項１記載のＬＣシステムにおいて、前記ＬＣシステム内に配置された電池をさらに有し、前記第１の電気ポートから前記第２の電気ポートに電力を送ることによって前記モジュールに電力を供給するものである、ＬＣシステム。
【請求項6】
請求項１記載のＬＣシステムにおいて、前記モジュール内に配置された不揮発性メモリをさらに有し、この不揮発性メモリは、前記モジュールの動作に関するデータを格納するものである、ＬＣシステム。
【請求項7】
請求項１記載のＬＣシステムにおいて、前記接続ドック中の入力ポートと、
前記カラムの第２端と前記接続ドックの前記入力ポートに結合されるモジュール出力ポートであって、前記溶媒中の試料は、前記カラムで分離された後、前記モジュールから前記ＬＣ装置に送られる、モジュール出力ポートと、
をさらに有するものである、ＬＣシステム。
【請求項8】
請求項１記載のＬＣシステムにおいて、前記少なくとも１つの検出器は、少なくとも２つの検出器をさらに有するものである、ＬＣシステム。
【請求項9】
請求項１記載のＬＣシステムにおいて、前記少なくとも１つの検出器は、ＵＶ吸収検出器、蛍光検出器、電気化学検出器、電気伝導率検出器、および屈折率検出器からなる検出器の群から選択されるものである、ＬＣシステム。
【請求項10】
試料中の物質を分離、同定および定量化するための液体クロマトグラフィー（ＬＣ）を実行する方法であって、ポンプ、溶媒、及び試料と、前記溶媒中の試料を供給するための注入器と、前記注入器が前記溶媒中の試料を出力ポートに供給可能にする当該出力ポートを提供する接続ドックと、第１の電気ポートと、を有するＬＣ装置を提供する工程と、
圧入接続を使用して前記ＬＣ装置に接続される別のモジュールを提供する工程であって、このモジュールは、前記出力ポートへの圧入接続を形成し、前記溶媒中の試料を受け取るためのモジュール入力ポートと、前記第１の電気ポートに結合される第２の電気ポートと、前記溶媒中の試料を受け取るために、第１の端部で前記モジュール入力ポートに結合されたカラムと、前記溶媒中の試料中の物質のオンカラム検出を実行するための少なくとも１つの検出器であって、前記カラムおよび前記検出器は、物質の分離、同定、および定量化を実行する、少なくとも１つの検出器と、を有する、モジュールを提供する工程と、を有し、
前記圧入接続を使用して前記モジュールを前記ＬＣ装置に接続する工程と、
前記モジュール内の前記カラムに前記溶媒中の試料を注入する工程と、
前記溶媒中の試料を分離する工程と、
前記試料が前記カラム内の吸着剤とどのように相互作用するかに基づいて、前記溶媒中の試料中の物質を同定する工程と、
前記試料中の物質を定量化する工程と、
戦記第１および第２の電気ポートを使用して、前記モジュールから前記ＬＣ装置に前記物質に関するデータを送信する工程と、
を有する方法。
【請求項11】
請求項１０記載の方法において、さらに前記ＬＣ装置との圧入接続を行う時に前記モジュールをガイドするための、前記ＬＣ装置上の少なくとも１つのガイドレールと、前記ＬＣ装置に配置されたラチェット式つまみと、前記ラチェット式つまみに結合されたねじ山付ネジであって、前記ラチェット式つまみが回されるとこのねじ山付ネジは回転し、前記接続ドックを通して配置される、ねじ山付ネジと、前記モジュールの接続端にあるネジ穴と、を提供する工程と、
前記ネジ穴を前記ＬＣ装置のネジ山付きねじと位置合わせする工程と、
前記ラチェット式つまみを回転し、前記ネジ山付きねじが前記ネジ穴に回転して結合させて、前記モジュールを前記ＬＣ装置に接続する工程と、
前記溶媒中の試料が前記ＬＣ装置から前記モジュールに移動可能になるように、前記接続ドックの前記出力ポートが前記モジュール入力ポートに結合された時に前記ネジ山付ねじがさらに回転するのを防ぐ工程と、
を有するものである、方法。
【請求項12】
請求項１１記載の方法において、前記モジュール内に不揮発性メモリを提供する工程と、
前記モジュールの構成要素及び構成要素の配置、及び前記モジュールの動作に関するデータを前記不揮発性メモリ中に格納する工程と、をさらに有するものである、方法。
【請求項13】
請求項１２記載の方法において、前記接続ドックに入力ポートを提供し、前記カラムの第２の端部と前記接続ドックの前記入力ポートとに結合されるモジュール出力ポートを提供する工程と、
前記カラムで分離された後、前記溶媒中の試料を前記モジュールから前記ＬＣ装置に供給する工程と、
をさらに有するものである、方法。
【請求項14】
請求項１３記載の方法において、前記圧入接続を行うときに前記モジュールを前記ＬＣ装置に真っ直ぐスライドさせる工程をさらに有するものである、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連技術の説明：液体クロマトグラフィー（ＬＣ）は、溶液中の化学物質を分析するために行われる。図１は、従来技術のＬＣシステムの一部として溶媒容器１０、ポンプ１２、注入器１４、試料１６、カラム１８、ヒーター２０、検出器２２、データ取得装置２４を含み得るが、これらに限定されると考えられるべきではない構成要素のブロック図である。 他の構成要素も必要となる場合があり、また特定の構成要素の配置は図示のものから変更することができるが、通常、これらの構成要素はＬＣシステムで使用される。
【背景技術】
【0002】
ＬＣシステムの機能は次のように行われる。ＬＣシステムでは、ポンプを使用して、試料混合物を含む加圧液体溶媒を、固体吸着剤で満たされたカラムに通す。試料内の各成分は収着剤とわずかに異なって相互作用するため、試料内のさまざまな物質の移動速度が異なり、物質がカラムから出る時に物質が分離する。
【0003】
これらの機器構成要素が実験室または移動環境で使用される場合、最新の技術では、システムのさまざまな構成要素間で物理的な接続を確立する必要がある。たとえば、図２に示す図を参照する。図２は、注入器１４とカラム１８の間に接続３０があることを示している。
【0004】
従来技術では、通常、ナット、フェルール、ねじを使用して、注入器１４とカラム１８との間の接続３０を行っている。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１） 米国特許出願公開第２０１４／０２１７１９６号明細書
（特許文献２） 米国特許第８，６４１，８８２号明細書
（特許文献３） 米国特許第９，２１１，５２０号明細書
（特許文献４） 米国特許第６，６４１，７８３号明細書
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある（国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む）。
（先行技術文献）
（特許文献）
（特許文献１） 米国特許出願公開第２０１４／０２１７１９６号明細書
（特許文献２） 米国特許第８，６４１，８８２号明細書
（特許文献３） 米国特許第９，２１１，５２０号明細書
（特許文献４） 米国特許第６，６４１，７８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
接続を行うためのツールの使用を必要とせずに、ＬＣシステム内の様々な構成要素間の接続を行うためのシステムおよび方法を有することは、従来技術に対する利点である。構成要素間の接続が正しく行われたかについてユーザーの判断に依存しないシステムと方法があれば、さらに有利である。構成要素間の接続を行うためにねじり運動に依存しない接続を有することは、従来技術に対する別の利点である。ユーザーのスキルやユーザーが使用可能なツールの適合性に関係なく、締めすぎたり締め不足になったりすることのない、常に同じ一貫した接続を提供できる接続システムを有すると、従来技術に対するもう１つの利点である。正確で一貫した量のトルクが接続に適用されたかに依存するユーザの判断を必要せずに再現可能な構成要素間の接続を有することは別の利点である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、液体クロマトグラフィー（ＬＣ）システムの機能を、より用途の広いＬＣシステムが可能になるように物理的に分離されたシステムに分離するシステムおよび方法であり、ＬＣ装置は、液体溶媒、試料、ならびに溶媒中の試料を出力ポートに押し出すポンプおよび注入器を提供し、モジュール入力ポート、カラム、およびオンカラム検出用の少なくとも１つの検出器を含む取り付け可能なモジュールを提供し、圧入接続を使用してモジュールをＬＣ装置に取り付け、この圧入接続により、溶媒中の試料をカラムから少なくとも１つの検出器にポンプで送り、試料中の物質を分離、同定、および定量化し、その結果を少なくとも１つの検出器からＬＣシステムに送信して収集および分析できるようにするものである。
【0007】
本発明のこれらおよび他の実施形態は、添付の図面と組み合わせて以下の詳細な説明を考慮することにより、当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の様々な実施形態に参照符号を付し、当業者が本発明を作成および使用できるように実施形態を図面を参照しながら説明する。以下の説明は本発明の実施形態を例示するものであり、以下の特許請求の範囲を限定するものと見なすべきではないことを理解されたい。
【0010】
本発明は、試料混合物中の各成分を分離、同定および定量化するための液体クロマトグラフィー（ＬＣ）システムで使用できることが理解されるべきである。最新技術では、ＬＣシステムはさまざまな構成要素を１つの装置にまとめ、構成要素は、ナット、フェルール、ネジ付きコネクタなどの手動で締められるさまざまな接続を使用して互いに接続される。 ざまな構成要素間のこれらの接続は比較的小さく、ＬＣシステムを組み立てるときにコネクタを損傷しないように細心の注意が必要である。
【0011】
ＬＣシステムは流体を利用しているので、ＬＣシステムのさまざまな構成要素間の接続が液漏れから守られ、流体の損失がないことも重要である。しかし、ユーザーが指と親指を使用してネジ付きコネクタのナットを締める時に接続の締め具合がユーザーの判断に依存する場合、接続の信頼性と再現性は常に問題になる。
【0012】
言い換えると、ユーザーが従来技術のようにねじ付きコネクターにナットをねじ込む必要がある場合、ユーザーは接続を締めすぎて破損するか、接続を締めすぎて液体が漏れることがある。残念ながら、行われる接続は比較的小さく、そのため正確に判断することが難しく、機器の損傷や不正確な結果をもたらす可能性がある。さらに、ネジ付きコネクタは、最終的に摩耗して剥がれる可能性があり、それによってシステムの寿命が短くなる。
【0013】
例えば、図２に示す従来技術のＬＣシステム２６において注入器１４とカラム１８との間で行わなければならない接続３０を考える。この接続３０は、ナット、フェルールおよび対応するねじ付きコネクタを含み得る。ナット、フェルール、およびねじ付きコネクタのサイズが比較的小さい場合、ナット、フェルール、および／またはねじ付きコネクタは、締めすぎによって損傷しやすくなる。
【0014】
さらに、非常に小さな工具で作業する場合、簡単にコネクタの締めすぎが起こる。したがって、ユーザーは、接続がどれほど緊密に行われているかを「感じる」必要がある。
したがって、接続の信頼性は主観的な作業であり、ユーザーの指と親指の感度は大きく変化可能である。そのような接続システムは、多くの場合、再現不可能で、信頼できず、損傷する傾向がある。
したがって、接続の信頼性は主観的な作業であり、ユーザーの指と親指の感度は大きく変化可能である。そのような接続システムは、多くの場合、再現不可能で、信頼できず、損傷する傾向がある。
【0015】
本発明の第１の観点では、一貫して再現可能であり、したがって、ねじ付きコネクタ上のナットの相対的な締め付けを感知するユーザの能力に依存しない接続システムを提供するが、従来技術に対する利点である。
【0016】
本発明の第２の観点では、ＬＣシステムの汎用性を高めるために、ＬＣシステムの特定の構成要素が物理的に分離されている。ＬＣシステムは、評価対象の試料を準備、ポンプ、注入するＬＣ装置と、試料中の物質を分離、同定、定量化するカラム、ヒーター、および少なくとも１つの検出器を含むモジュールに分離できる。モジュールの第１の利点は、分離、同定、および定量化を実行する構成要素が別のモジュールに配置され、異なる測定機能を持つ構成要素にすばやく交換できることである。
【0017】
本発明の第１および第２の観点は、図３に示すように、交換可能なモジュールを使用するＬＣシステムで実現することができる。図３は、ＬＣ装置３８およびモジュール４０を含むＬＣ装置３８を示し、本願の第一の実施形態の透視図である。ＬＣ装置３８は、ポンプ、溶媒用のポンプリザーバ、注入器、試料および電池などのいくつかの構成要素を含み得る。ＬＣ装置３８は、より少ない構成要素を含んでもよく、または追加の構成要素を含んでもよく、上記の構成要素に限定されると見なされるべきではない。
【0018】
ＬＣシステム３６はまた、モジュール４０を含む。モジュール４０は、モジュールのＬＣ装置３８への取り付けを可能にし、モジュール内に配置された構成要素の保護を可能にするハウジングを含んでもよい。
【0019】
ＬＣ装置３８とモジュール４０との間の接続システムは、本発明の重要な観点である。 信頼性が高く再現性のある接続システムを提供するために、ＬＣ装置３８にスロット７０が設けられており、ＬＣ装置３８とモジュール４０間の位置合わせを前もって可能にし、モジュールをＬＣ装置の接続点に安全に誘導する。スロット７０はまた、ＬＣ装置３８およびモジュール４０の接続点が直進アプローチで接触することを可能にする。スロット７０は、ガイドレールまたは複数のレールなどの任意の便利な手段によって構築されてもよく、例示された例によって限定されると見なされるべきではないことを理解されたい。
【0020】
これらの接続点をより詳細に説明する前に、モジュール４０を説明することが有用である。図４は、本発明の観点に従って構成されたモジュール４０の第１の実施形態の斜視図であり、内部に配置された構成要素を覆うカバーが付いている。
【0021】
モジュール４０のハウジングは、ＬＣ装置３８に対してモジュールを取り付けるために使用されてもよいが、取り付け点は、漏れのない圧入接続を行うために依存していないことを理解されたい。例えば、ＬＣ装置３８は、モジュール４０に示される複数のラッチポート６０と係合する対応するラッチを有し得る。
【0022】
図５は、モジュール４０内部の構成要素の第１の配置を示すためにカバーが取り外された、本発明の第１の実施形態の斜視図である。モジュール４０は、ＬＣ装置３８の対応する接続端に対して着座する接続端４２を含み得る。図５はまた、２つの直列オンカラム検出器５２に向かって湾曲しているカラム５０を示す。カラム５０の湾曲により、より長いカラム５０がより短いモジュール４０内で使用できるようにする。
【0023】
カラム５０の長さは、カラム自体ではなく、モジュール４０全体を交換することによって調整可能であることを理解されたい。言い換えれば、第１のモジュール４０を第２のモジュールで置き換えることにより、異なる長さのカラム５０および／または異なる充填材を有するカラムを同じＬＣ装置３８で使用することができる。ＬＣ装置３８のカラム５０では、モジュール４０の交換のみが必要になる。しかしながら、必要に応じて、カラム５０はモジュール内で交換できることは理解されたい。
【0024】
モジュール４０の接続端４２はまた、第１の電気ポート４４、カラム５０に結合されるモジュール入力ポート４６、および同じくカラムに結合されるモジュール出力ポート４８を含んでもよい。これらの特定の電気ポート４４および流体ポート４６、４８がこの実施形態に示されているが、モジュール４０の他の実施形態では、必要に応じて他のポートを設けることができ、本発明は、図示されるポートの数またはタイプに限定されると考えるべきではない。また、モジュール出力ポート４８は、カラム５０からの試料流体の収集のために、ＬＣ装置３８に戻るように向けられてもよいことが理解されるべきである。
【0025】
モジュール４０のモジュール入力ポート４６および流体出力ポート４８は、通常は開いているポートである。同様に、ＬＣ装置３８上の対応するポートも通常開いている。モジュール入力ポート４６は、ＬＣ装置３８上の対応する出力ポートと位置合わ、モジュール出力ポート４８は、ＬＣ装置上の対応する入力ポートと位置合わせされる。ＬＣ装置３８はまた、モジュール４０への取り付けのための対応する電気接続を備えた接続ドックを有し得る。
ＬＣ装置３８の接続ドックのポートとモジュール４０との間の接続を行うとき、ＬＣ装置の出力ポートとモジュールのモジュール入力ポート４６との間に空の空間またはデッドボリュームが導入することは避けるべきであることを理解されたい。デッドボリュームは、ピークを広くさせ、測定の効率を低下させる可能性がある。本発明の実施形態の圧入接続は、流体密封シールを提供するだけでなく、先行技術とは異なり、接続間でエアギャップを生じさせない形状嵌合接続を有することにより、カラム５０の前にデッドスペースの導入を防ぐこともできる。
ＬＣ装置３８の接続ドックのポートとモジュール４０との間の接続を行うとき、ＬＣ装置の出力ポートとモジュールのモジュール入力ポート４６との間に空の空間またはデッドボリュームが導入することは避けるべきであることを理解されたい。デッドボリュームは、ピークを広くさせ、測定の効率を低下させる可能性がある。本発明の実施形態の圧入接続は、流体密封シールを提供するだけでなく、先行技術とは異なり、接続間でエアギャップを生じさせない形状嵌合接続を有することにより、カラム５０の前にデッドスペースの導入を防ぐこともできる。
【0026】
図６は、ＬＣ装置３８内のガイドレール７２によって形成されるスロット７０の斜視図である。モジュール４０の接続端４２は、ＬＣ装置３８の接続ドック８０を押し付けているのが図示される。モジュール入力ポート４６とモジュール出力ポート４８の一部も見える。ガイドレール７２は、それをＬＣ装置３８に接続するときにモジュール４０をガイドするための１つの手段に過ぎないことを強調しておく。例えば、モジュールがＬＣ装置３８内に設置されない場合、ガイドレールは全く必要とされない場合がある。あるいは、単一のガイドレールまたは他の何らかの装置が使用されてもよい。
【0027】
図７は、図６に示すものと同じ斜視図であるが、断面図であり、モジュール４０のモジュール入力ポート４６およびモジュール出力ポート４８、さらに接続ドック８０の出力ポート８２と入力ポート８４が見える。ボックス９０は、出力ポート８２およびモジュール入力ポート４６を取り囲むように示されている。ボックス９０内の領域は、図８の拡大図に示される。出力ポート８２およびモジュール入力ポート４６のハードウェアは、モジュール出力ポート４８および入力ポート８４でも同じなので、したがって、詳細に示される必要はない。
【0028】
図８は、ＬＣ装置３８の接続ドック８０の一部およびモジュール４０の接続端４２の拡大断面図である。具体的には、モジュール４０への接続が行われる前の出力ポート８２を示す。図８はまた、モジュール４０の一部、具体的にはモジュール入力ポート４６を示す。
【0029】
本発明のこの実施形態では、出力ポート８２は、中空の円錐を形成する円錐台状の窪み９６を含んでもよい。モジュール入力ポート４６は、窪み９６の形状と一致する切頭円錐の形状の相補的な円錐台状または突起９８を含み得る。
【0030】
モジュールの入力ポート４６およびモジュールの出力ポート４８は、ポートの直径が小さいため、流体の漏れを防ぐためのシールを必要としないことに留意されたい。モジュールがＬＣ装置３８との圧入接続されるまで、流体はポートに残る。接続をぴったりとした形状の接続にすることにより、デッドボリュームが減少または排除される。
【0031】
図９は、図８と同じ拡大断面図であるが、ここではモジュール入力ポート４６が出力ポート８２と接触している。より正確には、突起９８は、窪み９６内に配置されている。ラチェット機構がモジュールをＬＣ装置に固定すると、モジュール４０が十分にしっかりとしたシールを機能させるためにはモジュール４０を出力ポート８２に嵌合することで十分であることを理解されたい。
【0032】
本発明の実施形態では、ポート４６、４８、８２、および８４のプラグ間のしっかりとした漏れのない接続を確実にするために、モジュール４０をＬＣ装置３８に固定できるようにするラチェット機構が提供される。
【0033】
図１０は、ガイドレール７２、出力ポート８２、入力ポート８４、電気ポート４４、つまみ１００、およびつまみに結合されたねじ山付ネジ１０２を含む、ＬＣ装置３８の一部の斜視図である。
【0034】
つまみ１００は、ラチェット機構を含み得る。ラチェット機構は、つまみ１００を回転可能にし、それによりねじ山付ネジ１０２を回転させることができる。ねじ山付ネジ１０２は、図６および１１に示すように、モジュール４０の接続端４２のねじ穴にねじ込むことができる。つまみ１００のラチェット機構は、ねじ山付ネジ１０２が所定の力を使用してねじ穴１０４内に進むことのみを可能にする。モジュール４０をＬＣ装置３８に取り付けるときにその所定の力が加えられると、つまみ１００のラチェット機構により、つまみ１００は回転し続けることができるが、ねじ１０２はもはや回転することができない。しかしながら、つまみ１００が反対方向に回されてモジュール４０が取り外されると、ねじ山付ネジ１０２はつまみ１００によって再び係合され、ねじ穴１０４からねじを外す。
【0035】
したがって、所定の力が加えられた後、モジュール４０およびＬＣ装置３８のポート４６、４８、８２、および８４は結合され、ＬＣ装置とカラム５０との間の適切な流体の流れを可能にし、ポートをまったく損傷することなくＬＣ測定を実行することができる。
【0036】
図１１は、ハウジングにある、モジュール入力ポート４６、モジュール出力ポート４８、電気ポート４４、およびねじ穴１０４を示す、モジュール４０の接続端４２の斜視図である。
【0037】
上記の本発明の実施形態はすべて、入力ポート８４を有するＬＣ装置および出力ポート４８を有するモジュール４０を示した。しかしながら、このポート配置は、便宜のためにのみ行われており、本発明の要件ではない。これらのポートは、試料の廃棄物をＬＣ装置で処分できるようにするために示されている。しかしながら、試料廃棄物はまた、モジュール４０内に留め、入力ポート８４または出力ポート４８の必要性を排除することも可能である。
【0038】
図１２は、構成要素の第２の配置を示すためにカバーが取り外された、本発明の第２の実施形態の斜視図である。
【0039】
カラム５０および検出器５２の特定の配置は、実施形態に示されるものに限定されず、必要に応じて変更されてもよい。モジュール４０の１つの利点は、カラム５０および検出器５２または複数の検出器の任意の配置が、ＬＣ装置３８に接続されたモジュールを単に交換することによって、任意の所望の構成で使用され得ることである。
【0040】
例えば、図５は、カラム５０の端に２つの検出器５２を示し、図１２は、２つの異なる場所にある検出器５２を示す。モジュールが異なれば、測定も異なる。本発明のすべての実施形態において、カラム５０は、モジュール４０内の複数のカラムを指す場合があることも理解されたい。これは、図１２が単一のカラムを示しているように思われる場合でも、液体クロマトグラフィーの当業者に知られているように、実際にはカラムが異なる充填剤を含む異なるカラムに分離可能であるからである。
【0041】
したがって、単一のカラム５０へのすべての言及は、物理的に単一のカラム、およびモジュール内で端から端にフィットする複数の別個のカラムのセグメントを指すと理解されるべきである。
【0042】
電気ポート４４は、モジュール４０がＬＣ装置３８に取り付けられたときに確実な電気接続が行われることを可能にする任意の標準的な圧入タイプの接続であり得る。電気ポート４４は、モジュール４０内のヒーターに電力を供給しカラム５０を加熱可能である。
【0043】
ただし、ヒーターはモジュール４０の必須の構成要素ではなく、オプションであることを理解されたい。 電気ポート４４はまた、検出器５２に電力を提供し、モジュール４０からＬＣ装置３８に送信される信号のための経路として機能し得る。
【0044】
上記の実施形態は、ＬＣオンカラム検出システムで使用するためのモジュールを説明するものであるが、このモジュールおよび接続システムは、異なる構成要素間の流体の流れの確実な接続を必要とする任意の測定装置での使用に適合可能であり、図３～１２に示すＬＣオンカラム検出システムに限定されると考えるべきではないことを理解されたい。
【0045】
本発明の実施形態の概要は以下の通りである。 第１の実施形態は、試料中の物質を分離、同定および定量化するための液体クロマトグラフィー（ＬＣ）システムである。システムは、ＬＣ装置とモジュールの２つのデバイスで構成される。
【0046】
ＬＣ装置は、ポンプ、溶媒および試料と、溶媒中に試料を供給するための注入器と、注入器が溶媒中の試料を出力ポートに供給可能にするための流体ポートを提供する接続ドックと、第１の電気ポートとを有する。
【0047】
圧入接続を使用してＬＣ装置に接続される別のモジュールは、出力ポートへの圧入接続を形成し、溶媒中の試料を受け取るためのモジュール入力ポートと、第１の電気ポートと結合する第２の電気ポートと、溶媒中の試料を受け入れるためのモジュール入力ポートに第１の端部で結合されたカラムと、溶媒中の試料中の物質のオンカラム検出を実行するための少なくとも１つの検出器とを有し、前記カラム及び検出器は、物質の分離、同定、および定量化を実行し、物質の分離、同定、および定量化の結果は、前記第１および第２の電気ポートを使用して前記モジュールから前記ＬＣ装置に送信される。
【0048】
ＬＣシステムは、接続ドックの出力ポートが、通常開いている出力ポートをさらに備えるものとしてさらに定義することができる。同様に、モジュール入力ポートは、通常開いているモジュール入力ポートをさらに含む。
【0049】
接続ドックの出力ポートに関するより有用な詳細は、それが、窪みまたは凹んだ円錐台形円錐をさらに有し、前記モジュール入力ポートはさらに、出力ポートの窪みに相補的で形状適合する円錐台形突起を含み、出力ポートとモジュール入力ポートは、漏れのない圧入接続を形成する。
【0050】
ＬＣシステムは、１０００ｐｓｉを超える圧力に耐えることができる高圧接続をさらに形成することは重要点である。ＬＣシステムは１０，０００ｐｓｉを超える圧力でテストされており、さらに高くまで可能性があると考えられている。
【0051】
圧入接続システムは、つまみとネジ山付ねじを使用して可能になる。ただし、最初に、接続がまっすぐに行われていることを確実にするために、ＬＣ装置との圧入接続を行うときにモジュールをＬＣ装置上でガイドするための少なくとも１つのガイドレールと、ＬＣ装置に配置されたラチェット式つまみと、ラチェット式つまみに結合されたネジ付きネジがある。ラチェット式つまみを回すとネジ山付ねじが回転し、接続ドックを通じてネジ山付ねじが配置される。
【0052】
ネジ穴がまたモジュールの接続端に配置される。ネジ穴がＬＣ装置のネジ山付きねじと位置合わせされていることを確認するために、ラチェット式つまみが回される時にネジ付きねじがネジ穴を通って回転される。溶媒中の試料がＬＣ装置からモジュールに移動できるように接続ドックの出力ポートがモジュールの入力ポートに結合されている時に、ラチェット式つまみは、ネジ山付きねじが回転するのを防ぐ。
【0053】
言及されるべき本発明の他のいくつかの観点がある。まず、検出器は通常、ＬＣ装置に配置される。対照的に、本発明の実施形態は、カラムおよび１つまたは複数の検出器の両方を交換可能なモジュールに配置することができるという概念を示している。したがって、異なる検出器を同じＬＣ装置で使用することができ、実行可能なさまざまなタイプの測定について、ＬＣ装置で提供される検出器に依存する必要がなくなる。
【0054】
任意の所望の長さのカラムを任意のタイプの検出器と対にして、モジュール内に配置できることも別の観点である。したがって、ＬＣ装置は、本発明の実施形態のモジュールおよび圧入接続システムを使用して、カラム長および１つまたは複数の検出器の任意の所望の組み合わせにより容易かつ迅速に結合することができる。
【0055】
上述されていない本発明の別の観点は、本発明の実施形態の窪みおよび突起の圧入接続システムのために、実施形態は低圧および高圧の両方で動作することができるということである。例えば、本発明の実施形態は、１０００ｐｓｉをはるかに超える圧力で動作することができる。したがって、本発明の実施形態は、低圧および高圧ＬＣシステムとして動作すると見なされるべきである。
【0056】
実施形態の別の観点は、異なるタイプの検出器をモジュール内に配置できることである。例えば、実施形態の検出器は、ＵＶ吸収、蛍光、電気化学、電気伝導率、および屈折率の検出器を含むがこれらに限定されないと見なされるべきである。
【0057】
本発明の実施形態の別の観点は、各モジュールが不揮発性メモリを含み得ることである。不揮発性メモリにより、メモリの内容を失うことなくモジュールから電源を取り除くことができる。
【0058】
モジュール内のメモリの内容は、ＬＣ装置または電気ポート４４に適切に接続可能な任意の他のデバイスによって書き込まれ、読み取られ得る。モジュール内のメモリの内容は、カラム長、カラムのタイプ、検出器のタイプ、カラムに沿った検出器の位置、モジュールが測定を行うために使用された回数、およびモジュールのユーザにとって有益なその他の統計を含むが、これらに限定されると理解されるべきでない。本発明の実施形態の別の態様は、モジュールが、複数のカラムセグメントを有するカラムを含み得ることである。
【0059】
実施形態の別の観点は、モジュール内に１つまたは複数の検出器を有するモジュールが示されているが、これは必須ではない。代替の実施形態では、モジュールは、カラムを含むが、検出器を含まない場合がある。そのような場合では、検出器はＬＣ装置内に配置されてもよい。したがって、モジュールにはカラムとヒーターが含まれていても、検出器は含まれない。
【0060】
上記の説明から明らかかもしれないが、モジュールとＬＣシステム自体のサイズは比較的小さいことを述べておく必要がある。例えば、ＬＣシステムは、携帯可能であり、電池によって操作可能である。それにもかかわらず、ＬＣシステムは、ポータブルＬＣシステムで使用可能な同じモジュールを使用するデスクトップシステムでもありえる。モジュールが小さいことは、ＬＣシステムの要件ではない。
【0061】
上記の実施形態はすべて、液体クロマトグラフィーを実行するために必要なすべての構成要素を、ＬＣ装置およびモジュールという２つの別個の構成要素に分割されて有するＬＣシステムに関する。しかしながら、図１３のブロック図に示される代替の実施形態では、ＬＣ装置１１０は、モジュール内に配置されることが前述で示された少なくとも１つの検出器１１２を含むものである。したがって、新しいモジュール１１４は、カラムのみを含み、検出器または複数の検出器１１２は、ＬＣ装置１１０の内部で、入力ポートに隣接して配置される。この実施形態では、モジュール１１４は、カラム内で試料を分離する目的でのみで使用される。
【0062】
このような装置の概要は次の通りである。ポンプ、溶媒および試料と、溶媒中の試料を供給するための注入器と、注入器が溶媒中の試料を出力ポートに供給可能する出力ポートを提供するための接続ドックと、モジュールから溶媒中の試料を受け取るための入力ポートと、第１の電気ポートと、溶媒中の試料中の物質のオンカラム検出を実行するための少なくとも１つの検出器を有するを含むＬＣ装置である。
【0063】
次に、個別のモジュールが圧入接続を使用してＬＣ装置に取り付けられるが、モジュールは、出力ポートへの圧入接続を形成し、溶媒中の試料を受け取るためのモジュール入力ポートと、入力ポートへの圧入接続を形成し、溶媒中の試料をＬＣ装置に送信するモジュール出力ポートと、第１の電気ポートに結合される第２の電気ポートと、溶媒中の試料を受け取るためにモジュール入力ポートに第１の端で結合されたカラムとを有するものである。
【0064】
あるいは、図１４に示されるように、前記少なくとも１つの検出器１２０は、ＬＣ装置１２２またはモジュール１２４内に配置されなくてもよく、代わりに、これらのデバイス１２２、１２４の両方から分離された、ＬＣシステムの第３の個別構成要素としてもよい。
【0065】
このようなデバイスの概要は次の通りである。液体クロマトグラフィー（ＬＣ）システムであって、ポンプ、溶媒および試料と、溶媒中に試料を供給するための注入器と、注入器が溶媒中の試料を出力ポートに供給することを可能にする出力ポートを提供するための接続ドックと、第一の電気ポートとを有するＬＣ装置を有するシステムである。
【0066】
圧入接続を使用してＬＣ装置に接続される別のモジュールがあり、このモジュールは、出力ポートへの圧入接続を形成し、溶媒中の試料を受け取るためのモジュール入力ポートと、溶媒中の試料を送るためのモジュール出力ポートと、前記第１の電気ポートに結合される第２の電気ポートと、溶媒中の試料を受け取るためのモジュール入力ポートに第１の端部で結合されたカラムとを有する。
【0067】
次に、モジュールとは分離され、圧入接続を使用してモジュール出力ポートに接続された少なくとも１つの検出器があり、分離された溶媒中の試料を受け取るためのものであり、この少なくとも１つの検出器は溶媒の試料中の物質のオンカラム検出を実行し、カラムと検出器が物質の分離、同定、定量化を行う。
【0068】
少数の例示的な実施形態のみを上で詳細に説明してきたが、当業者は、本発明から実質的に逸脱することなく、例示的な実施形態において多くの修正が可能であることを容易に理解するであろう。したがって、そのようなすべての変更は、以下の特許請求の範囲で定義されるように、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。請求項が関連する機能とともに「手段」という言葉を明示的に使用しているものを除き、請求項のいかなる限定について米国法３５，１１２、６を援用しないことは出願人が明確に意図するものである。
【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】
【図14】