JP5568948B2 - シート状キャピラリーの配管接続機構、キャピラリーカラムおよび流れ分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜シートに微細管を埋めこんだ構造からなるシート状キャピラリーと他の配管との配管接続機構、前記配管接続機構を備えたキャピラリーカラム、および前記カラムを備えたクロマトグラフィ等の流れ分析装置に関する。

ガスクロマトグラフィ、液体クロマトグラフィ、電気泳動等流れ分析の分野では、分離媒体（固定相）を小型化・微小化することにより、分析の高速化や高性能化、溶離液や試薬等消耗材の削減、検体量の微量化が図られてきた。従来、液体クロマトグラフィの分野では、内径４．６ｍｍ程度のステンレスカラムに分離剤を充填したものが多く使用されていたが、近年では、内径が数μｍから数１０μｍで、外径が数１０μｍから数１００μｍのガラス素材からなる微細管カラム（キャピラリーカラム）を使用する例が増えつつある。これらはキャピラリー液体クロマトグラフィと称されている。なお、ガスクロマトグラフィの分野では、キャピラリーガスクロマトグラフィが既に一般化されている。

微細管カラムすなわちキャピラリーカラムは従来のステンレスカラムと比較すると、機械的強度が弱く、取り扱いを慎重にする必要がある。このため、微細管カラムを所定の保持具に保持して使用する例が多い。例えば特許文献１は、ガスクロマトグラフ用キャピラリーカラムを保護枠または形状保持枠に装着する事例を開示している。また、特許文献２は、渦巻状に巻いたキャピラリーの片面または両面に熱伝導性の板を一体に添わせた構造をとることにより、キャピラリーの破損防止と均熱化を達成していることを開示している。さらに近年になって、キャピラリー電気泳動用のキャピラリーの束を樹脂フィルムでラミネートしたキャピラリーアレイが開示されている（例えば特許文献３参照）。特許文献３の方法ではラミネートすることにより、キャピラリー同士が交差することを防止し、電気泳動装置への装着や交換の作業性を容易にすることができる。

特開昭５９−２２１６６４号公報 特開昭６１−２６５５６８号公報 米国特許第６５６２２１４号公報

キャピラリーカラムの機械的強度を向上させることで取り扱いを容易にした一例として、薄膜シートに微細管を埋め込んだ構造からなるシート状キャピラリー１０の模式図を図１に示す。薄膜シート１１に微細流路配管１２が埋め込まれており、前記微細流路配管１２が目的に応じた分離媒体または反応器となる。前記微細流路配管１２はその端部が、外部機器へ接続するために一定の長さだけシート外に露出している（微細流路配管露出部１３）。

図１に示す構造からなるシート状キャピラリー１０を実際の分析に使用する場合は、何らかの方法で、送液配管等外部機器へ接続する配管に接続する必要がある。最も簡単な接続法としては、図２に示すように、薄膜シート１１から露出している微細流路配管１３に連結部品（ナットまたは押しネジ）１４を取り付け、継手１５および他方の連結部品（ナットまたは押しネジ）１６を介して外部接続用配管１７に接続する方法がある。しかしながら、前記方法は配管接続作業の際、連結部品１４・１６を継手１５にネジ締め等で接続する際のねじれ、ならびに継手１５および連結部品１４・１６の荷重により微細流路配管に機械的な負荷が掛かりやすい。特に薄膜シート１１と微細流路配管露出部１３との境界部に力が掛かりやすく、破損しやすい問題があった。

そこで本発明は、薄膜シートに微細管を埋め込んだ構造からなるシート状キャピラリーと外部接続用配管とを接続する際に、前記微細流路配管に負荷をかけることなく外部接続用配管との着脱が容易な配管接続機構を提供することが課題である。また、本発明は前記配管接続機構を備えたキャピラリーカラム、および前記カラムを備えた流れ分析装置を提供することも課題である。

本発明者らは、上記目的を達成するために検討を重ね本発明を完成するに至った。

第一の発明は、
薄膜シートに微細管を埋め込んだ構造からなり、かつ前記微細管の両端が前記薄膜シートから露出しているシート状キャピラリーと、
前記微細管の両端にそれぞれ取り付けた連結部品と、
前記連結部品と他の配管に取り付けた連結部品とを接続するための継手と、
前記シート状キャピラリーの外縁部を固定するための枠体と、
前記継手を挿入可能な貫通孔および前記枠体と接続可能な手段を設けた継手保持具と、
を備えた、キャピラリーカラムである。

第二の発明は、さらに前記貫通孔に挿入した継手を固定可能な手段を前記継手保持具に設けた、第一の発明に記載のキャピラリーカラムである。

第三の発明は、前記枠体と接続可能な手段として前記枠体と係合可能な係止手段を設けた継手保持具を備えた、第一または第二の発明に記載のキャピラリーカラムである。

第四の発明は、第一から第三の発明に記載のキャピラリーカラムを備えた、流れ分析装置である。

第五の発明は、
薄膜シートに微細管を埋め込んだ構造からなり、かつ前記微細管の端部が前記薄膜シートから露出しているシート状キャピラリーと、他の配管とを継手を介して接続するための配管接続機構であって、
前記シート状キャピラリーの外縁部を固定するための枠体と、
前記継手を挿入可能な貫通孔および前記枠体と接続可能な手段を設けた継手保持具とを備えた、配管接続機構である。

第六の発明は、さらに前記貫通孔に挿入した継手を固定可能な手段を前記継手保持具に設けた、第五の発明に記載の配管接続機構である。

第七の発明は、前記枠体と接続可能な手段として前記枠体と係合可能な係止手段を設けた継手保持具を備えた、第五または第六の発明に記載の配管接続機構である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のキャピラリーカラムで使用する微細管（微細流路配管）の太さには特に制限はないものの、外径が約１０μｍから約１．６ｍｍの微細管が好ましく、外径が数１０μｍから数１００μｍの微細管が特に好ましい。微細流路配管の材質も特に制限はないものの、化学的に不活性なガラス素材、プラスチックまたはこれらを層状に組み合わせたものが好ましい。なお、プラスチックの中でも、熱可塑性樹脂の一つであるＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）系樹脂や各種フッ素樹脂が特に好ましい。また、キャピラリーガスクロマトグラフィや電気泳動に通常用いられる、耐熱性着色樹脂ポリイミドで覆われた溶融シリカ製キャピラリーカラムも好ましい態様の一つである。

本発明のキャピラリーカラムのうち、シート状キャピラリーを構成する薄膜シートの材質は、ポリイミド樹脂や金属等の、一定の強度を有し、かつ化学的に安定な物質の中から適宜選択すればよい。薄膜シートの厚さについては、微細流路配管を埋設被覆したとき剛体に準ずる程度の形状保持性を保持すればよく、シートの材質にも依存するが、通常数１０μｍから数１００μｍの厚さからなる平板が用いられる。

本発明のキャピラリーカラムにおいて、薄膜シートから露出した微細流路配管露出部と外部接続用配管とを接続するために取り付ける連結部品としてはフェラルと一体化した押しネジがよく用いられる。また、微細流路配管露出部と外部接続用配管とを接続させるために用いる継手に特に制限はなく、キャピラリー等を接続するための市販のコネクター類を使用することができる。継手の一例として、ＨＰＬＣ（高速液体クロマトグラフィ）用に市販されている押しネジ型やスウェージロック型の連結部品があげられる。押しネジ型ユニオンはパイプユニオン（継手）の両側にそれぞれ押しネジとフェラルを通した微細管を固定することができる。スウェージロック型ユニオンは、ユニオンの両側にそれぞれ袋ナットとフェラルを通した微細管を固定することができる。

本発明の配管接続機構の構成要素である枠体は、少なくともシート状キャピラリー外縁部の一部を固定保持できるものであればよく、一例としてシート状キャピラリーのうち、薄膜シートと微細流路配管露出部との境界部を含んだ領域を二つのブロック状部材を用いて挟み、ネジ止めして組み立てることで得られる枠体があげられる。また、薄膜シートが四角形であり、その一辺から微細流路配管端部が露出した構造からなるシート状キャピラリーの場合、微細流路配管の露出がない残り三辺を囲むように嵌めた枠体であってもよい。

本発明の配管接続機構を構成する継手保持具に設けられる枠体と接続可能な手段は、前述した微細流路配管露出部と連結部品を介してそれぞれ接続した継手（例えば円筒状のパイプユニオン）が着脱できるように、枠体に固定できる手段であればよく、接続用のネジ穴を設けた枠体と接続可能な突起およびネジ穴からなる手段や、枠体に設けた突起およびネジ穴と接続可能なネジ穴からなる手段等を例示することができる。継手保持具に設けられる枠体と接続可能な手段の好ましい態様は、継手を固定しかつ枠体と係合可能な係止手段である。なお前記係止手段は、枠体に対して取り外し可能な構成がさらに好ましい。前記構成の例として、係止用の凹部を設けた枠体に係止可能なフックからなる係止手段や、係止用のフックを設けた枠体に係止可能な凹部からなる係止手段を例示することができる。また、前記フックにバネ等の付勢手段をさらに設けると取り外しが容易になるため好ましく、前記フックにネジ止め機構をさらに設けると継手保持具と枠体を堅固に固定できるため好ましい。

本発明の配管接続機構の構成する継手保持具は、微細流路配管露出部と外部接続用配管とを接続する継手が挿入できる貫通孔を設けている。前記貫通孔の形状は、前記継手の形状を考慮して適宜決定すればよい。例えば、継手の形状が円筒形の場合、貫通孔は前記継手の外径よりわずかに大きい内径からなる円筒状の穴とするのが好ましい。また、継手の形状が多角柱の場合、貫通孔は前記継手よりやや大きめの多角柱の穴とするのが好ましい。なお、継手および貫通孔の形状を多角柱とすると、微細流路配管露出部と外部接続用配管とを接続する際に継手の空回りまたは微細管のねじれを防ぐことができる点で好ましい。前記多角柱としては、六角柱から十二角柱状が特に好ましい。なお、辺の数をそれ以下とする（例えば四角柱）と継手を継手保持具の貫通孔に挿入する際、微細流路配管をねじる可能性が増す。また、逆に辺の数をそれ以上とすると多角形の利点がなくなり、かつ継手保持具の製造に手間がかかる。

本発明の配管接続機構において、継手保持具の貫通孔に挿入した継手と、継手保持具とを固定する手段を継手保持具に設けていると好ましい。前記固定する手段としては、継手保持具に貫通孔と直角に交わるネジ穴を例示できる。当該手段と継手を固定するための固定手段（例えば止めネジ）を用いることで、継手保持具に継手を、さらに堅固かつ脱着可能に固定することができる。また、貫通孔に挿入した継手に対して、板バネ式、チャック式等の付勢可能な押さえ部材をさらに設けることにより、簡単な操作で、継手を貫通孔の一定位置に着脱可能に固定することができる。

シート状キャピラリーと本発明の配管接続機構を備えた本発明のキャピラリーカラムは、流れ分析における分離媒体または反応器として使用することができる。本発明のキャピラリーカラムは、液体または気体試料が微細流路配管内を移動する過程で、流体または気体試料に対して、組成物の相互分離、化学反応等を促す物理化学的・電磁気学的作用を及ぼしたのち、一以上の検出対象成分または反応生成物を検出する。本発明のキャピラリーカラムが適用可能な代表的な流れ分析の例として、ガスクロマトグラフィ、液体クロマトグラフィ、電気泳動およびフローインジェクション分析があげられる。

本発明の配管接続機構は、
薄膜シートに微細管を埋め込んだ構造からなり、かつ前記微細管の端部が前記薄膜シートから露出しているシート状キャピラリーの外縁部を固定するための枠体と、
前記露出した配管と他の配管とを接続するための継手が挿入可能な貫通孔および前記枠体と接続可能な手段を設けた継手保持具と、を備えていることを特徴としている。
本発明により、シート状キャピラリーと他の配管とを接続する際に前記薄膜シートから露出した微細管（特に前記薄膜シートと前記露出した微細管との境界部）に負荷をかけることなく接続することができる。また、継手保持具に設けられた枠体と接続可能な手段は枠体に対して取り外し可能な構造となっているので、シート状キャピラリーの交換および／または継手等の交換を容易に行なうことができる。また、本発明の配管接続機構は、継手保持具に設けられた枠体と接続可能な手段により枠体と継手保持具が一体となった構造となるため、比較的取り扱いに注意を要するシート状キャピラリー（特に薄膜シートと露出した微細管との境界部）を機械的に保護する効果を有する。さらに本発明の配管接続機構は、シート状キャピラリーを構成する露出した微細管の長さが異なっていても、前述した効果を得ることができる。

シート状キャピラリーと本発明の配管接続機構を備えた本発明のキャピラリーカラムは、汎用性が高く、取り扱いが容易で、かつ容易に交換可能な、流れ分析用の分離媒体または反応器として用いることができる。

薄膜シート１１に微小流路配管１２を埋め込んだ構造からなるシート状キャピラリー１０の一例を示した図。 微細流路配管露出部１３と外部接続用配管１７とを接続する、従来の方法の一例を示した図。 微細流路配管露出部１３と外部接続用配管１７とを接続する、本発明の配管接続機構２０の全体を示した分解図。 本発明の配管接続機構を用いて、微細流路配管露出部１３と外部接続用配管とを接続する手順のうち、微細流路配管露出部１３に取り付けた連結部品１４と、枠体２１および継手１５とを接続する過程を示した図。 本発明の配管接続機構を用いて、微細流路配管露出部と外部接続用配管とを接続する手順のうち、継手保持具２３を枠体２１に係止する過程を示した図。 本発明の配管接続機構を用いて、微細流路配管露出部と外部接続用配管１７とを接続する手順のうち、継手１５と外部接続用配管１７に取り付けた連結部品１６とを接続する過程を示した図。 本発明の配管接続機構２０を用いて、微細流路配管露出部１３と外部接続用配管１７とを接続する手順の最終状態を示した図。 本発明の配管接続機構２０を用いた微細流路配管露出部１３と外部接続用配管１７との接続において、微細流路配管露出部１３の長さが異なる場合の、外部接続用配管１７と接続した状態を示した図。 微細流路配管露出部１３の長さの許容範囲を模式的に説明した図。 シート状キャピラリー１０、本発明の配管接続機構２０、加熱または冷却ユニット３０および断熱材４０を有した、本発明のキャピラリーカラムの概略図。 本発明のキャピラリーカラムをフローインジェクション分析法に適用した場合のシート状キャピラリー１１０の構造を模式的に示した図。 本発明のキャピラリーカラム１００をフローインジェクション分析法に適用した場合の、装置および流路構成の一例を示した図。 本発明のキャピラリーカラムをキャピラリー液体クロマトグラフィに適用した場合のシート状キャピラリー２１０の構造を模式的に示した図。 本発明のキャピラリーカラム２００をキャピラリー液体クロマトグラフィに適用した場合の、装置および流路構成の一例を示した図。 本発明のキャピラリーカラムをキャピラリー電気泳動に適用した場合のシート状キャピラリー３１０の構造を模式的に示した図。 本発明のキャピラリーカラム３００をキャピラリー電気泳動に適用した場合の、装置および流路構成の一例を示した図。 本発明のキャピラリーカラムをキャピラリーガスクロマトグラフィに適用した場合のシート状キャピラリー４１０の構造を模式的に示した図。 本発明のキャピラリーカラム４００をキャピラリーガスクロマトグラフィに適用した場合の、装置および流路構成の一例を示した図。 シート状キャピラリー１０と外部接続用配管１７とを接続する、本発明の配管接続機構２０の別の実施形態を示した図。

以下、実施例により本発明を詳細に説明するが、これら実施例は本発明を限定するものではない。

実施例１ 本発明の配管接続機構（その１）
本発明の配管接続機構の一態様を図３に示す。図３に示す配管接続機構２０は、
二つのブロック状部材（枠体構成部材）２１ａ・２１ｂからなる枠体２１と、
微細流路配管露出部１３の端部に取り付けた連結部品１４と接続する継手１５を挿入可能な貫通穴２７、および枠体２１と係合させるための係止手段２４を設けた継手保持具２３と、
継手保持具２３中の継手固定穴２６の位置で継手１５と継手保持具２３とを固定させるための継手固定手段２５と、から構成されている。

以下、図３に示す配管接続機構２０の組み立て手順を説明する。

（１）二本の微細流路配管露出部１３ａ・１３ｂを挟むように、枠体２１を構成する二つのブロック状部材（枠体構成部材）２１ａ・２１ｂをシート状キャピラリー固定手段（ネジ）２２を用いて薄膜シート１１に締着して固定する（図４）。

（２）枠体構成部材２１ａ・２１ｂから突出した二本の微細流路配管露出部１３ａ・１３ｂに、連結部品（ここではフェラル一体型の押しネジを使用）１４ａ・１４ｂをそれぞれ取り付ける（図４）。

（３）前記連結部品１４ａ・１４ｂに、継手（ここではユニオン継手を使用）１５ａ・１５ｂをそれぞれ接続する（図５）。

（４）二つの継手１５ａ・１５ｂを、継手保持具２３が有する二つの貫通孔２７ａ・２７ｂにそれぞれ通し、係止手段（フック）２４と、係止可能な凹部を設けた枠体２１とを係合させることで、継手保持具２３と枠体２１とを密着させる（図６）。

（５）継手保持具２３に設けられた二つの継手固定穴２６ａ・２６ｂにそれぞれ固定手段（止めネジ）２５ａ・２５ｂを用いて締着し固定することで、継手１５と継手保持具２３とを完全に固定する。なお、外部接続用配管１７を接続する場合は、継手保持具２３の端面に位置する継手１５に連結部品（押しネジ）１６を介して接続すればよい（図６）。

図４から６に示す手順により組み立てられた、二つのブロック状部材（枠体構成部材）からなる枠体２１および直方体状の継手保持具２３を備えた配管接続機構２０（図７）は、枠体２１と継手保持具２３とが一体化された直方体状のブロックを構成し、薄膜シート側の連結部品（押しネジ）１４および継手１５は、継手保持具２３が有する貫通孔２７内部に収められた形となっている。なお、二つのブロック状部材（枠体構成部材）を組み合わせた枠体２１の横と縦（ともに微細流路配管露出部１３の軸方向と直角）の長さと継手保持具２３の横と縦（ともに貫通孔２７の軸方向と直角）の長さとを一致させると、一体化した直方体状のブロックが構成され、直線的で美しい外観を呈することとなる。図７に示す、シート状キャピラリー１０にブロック状の配管接続部２０が一体化すなわちブロック化されたユニットは、比較的取扱いに注意を要するシート状キャピラリー１０（特に薄膜シート１１と微細流路配管露出部１３との境界部）を堅固なブロック状配管接続機構２０が保護する形となるので、外部配管との接続等の取り扱いが容易になるばかりでなく、直線的で美しい外観を呈することとなる。

なお、本発明の配管接続機構は、薄膜シート１１から露出した二本の微細流路配管露出部１３ａ・１３ｂの長さがそれぞれ異なる場合であっても確実に接続を行なうことが可能である。前記場合における本発明の配管接続機構２０の模式図を図８に示す。

薄膜シート１１から露出した二本の微細流路配管露出部１３ａ・１３ｂの長さが異なる場合における、微細流路配管露出部１３の許容可能な長さについて、図９を用いて模式的に説明する。薄膜シート１１から露出している微細流路配管露出部１３の長さが短い場合、継手保持具２３における継手１５の位置は継手固定手段（止めネジ）２５から右寄りの位置となる（図９（ａ））。一方、微細流路配管露出部１３の長さが長い場合、継手保持具２３における継手１５の位置は継手固定手段（止めネジ）２５から左寄りの位置となる（図９（ｂ））。継手１５は継手固定手段（止めネジ）２５により継手保持具２３に締着されるため、本発明の配管接続機構は微細流路配管露出部１３の長さが変化した場合でも継手保持具２３に堅固に固定することができる。つまり、貫通孔２７の長さが、継手１５と薄膜シート側の連結部品（押しネジ）１４を足した長さより長く、かつ継手固定手段（止めネジ）２５が、継手１５の両側約１０％を除いた中央の領域に位置していれば、継手１５の長さＴの約８０％の範囲内で調整が可能となる（調整範囲Δ＝Ｔ×０．８）。例えば継手１５を３０ｍｍで作製した場合は、微細流路配管露出部１３の長さが２４ｍｍ変化しても堅固な接続が可能である。

実施例２ 本発明のキャピラリーカラム（その１）
本発明の配管接続機構２０とシート状キャピラリー１０を備えた本発明のキャピラリーカラムは、流れ分析用の分離媒体ユニットまたは反応器ユニットとして交換可能に使用することができる。以降、本発明を実際の流れ分析に適用した例を示す。

本発明のキャピラリーカラムをフローインジェクション分析法に適用する場合の、キャピラリーカラムの構成を図１０を用いて説明する。この場合、薄膜シート１１と微細流路配管１２からなるシート状キャピラリー１０は反応器ユニットすなわち「反応の場」として機能する。図１０に示すように、「反応の場」になるシート状キャピラリー１０の上面および／または下面には通常シート状の加熱ユニット３０を配置し、その両面を断熱材４０で覆う構成とする。前記構成をとることにより、シート状キャピラリー１０を一定温度に加熱することができ、反応を促進させることができる。

本発明のキャピラリーカラムをフローインジェクション分析法に適用した場合の、シート状キャピラリー１１０の構造を図１１に模式的に示す。図１１（ａ）はシート状キャピラリー１１０の斜視図、図１１（ｂ）はＢ−Ｂの位置で切断したときのシート状キャピラリー１１０の断面図である。薄膜シート１１１には微細流路配管１１２が埋め込まれており、前記配管が反応流路を構成する。薄膜状の薄膜シート１１１の材質は樹脂や金属といった、一定の強度を有し、かつ化学的に安定な物質であれば特に限定されない。

本発明のキャピラリーカラムを一般的なフローインジェクション分析法に適用した場合の全体の流路構成を図１２に示す。一般的なフローインジェクション分析法は、複数の反応液１５１・１５２をそれぞれ独立のポンプ１６１・１６２を用いて送液し、一方の反応液１５１が流れる流路の途中に設置した試料注入装置１７０から分析対象試料を注入する。注入した分析対象試料を含んだ反応液１５１はもう一方の反応液１５２と合流後、キャピラリーカラム入口１１７ａよりキャピラリーカラム１００に導入する。分析対象試料は微細流路配管１１２を通過する過程で反応液１５１・１５２と特異的反応を行なった後、キャピラリーカラム出口１１７ｂより流れた反応生成物等を検出器１８０で検出し定量分析する。

図１１に示すシート状キャピラリー１１０を用いたフローインジェクション分析法では、反応液中または分析対象試料中の不純物／不溶物により、反応流路である微細流路配管１１２、特にその導入口に頻繁に詰まりが発生する。本発明のキャピラリーカラムでは、前記詰まりが発生しても、薄膜シート１１１から露出している微細流路配管露出部のうち導入口側１１３ａ先端を切除することで分析機能を回復させることができる。本発明の配管接続機構は、薄膜シートから露出している二本の微細流路配管露出部の長さが異なっていても一定の範囲であれば堅固な接続が可能であるため、キャピラリーカラム１００ごと交換する必要はなく（図１２）、シート状キャピラリーを無駄なく有効に使用することができる。

実施例３ 本発明のキャピラリーカラム（その２）
本発明のキャピラリーカラムをキャピラリー液体クロマトグラフィに適用する場合の、キャピラリーカラムの構成を図１０を用いて説明する。この場合、薄膜シート１１と微細流路配管１２からなるシート状キャピラリー１０は「分離の場」として機能する。この場合も「分離の場」になるシート状キャピラリー１０の上面および／または下面には通常シート状の加熱ユニット３０を配置し、その両面を断熱材４０で覆う構成とする。前記構成をとることにより、シート状キャピラリー１０を一定温度に保ち、分離の安定性を確保することができる。

本発明のキャピラリーカラムをキャピラリー液体クロマトグラフィに適用した場合の、シート状キャピラリー２１０の構造を図１３に模式的に示す。図１３（ａ）はシート状キャピラリー２１０の斜視図、図１３（ｂ）はＢ−Ｂの位置で切断したときのシート状キャピラリー２１０の断面図である。シート状キャピラリー２１０には、分離媒体（例えば、化学修飾した微小粒子）２１８が充填された微細流路配管２１２、または内面を化学修飾した微細流路配管２１２が埋め込まれており、分離流路を構成する。薄膜状の薄膜シート２１１の材質は樹脂や金属といった、一定の強度を有し、かつ化学的に安定な物質であれば特に限定されない。

本発明のキャピラリーカラムを一般的なキャピラリー液体クロマトグラフィに適用した場合の全体の流路構成を図１４に示す。一般的なキャピラリー液体クロマトグラフは、複数の溶離液をそれぞれ独立に送液することで試料を溶出する力を変化させ、一定温度に保たれた分離カラムにより試料を成分毎に分離後、検出器で試料中の成分を検出し、定性／定量分析を行なう。独立のポンプ２６１・２６２を用いてそれぞれ送液された複数の溶離液２５１・２５２は途中で合流し、前記合流した溶離液が流れる流路の途中に設置した試料注入装置２７０から分析対象試料を注入する。注入した分析対象試料を含んだ溶離液はキャピラリーカラム入口２１７ａよりキャピラリーカラム２００に導入する。分析対象試料は分離媒体（例えば、化学修飾した微小粒子）が充填された微細流路配管２１２、または内面を化学修飾した微細流路配管２１２を通過する過程で特異的分離を行なった後、キャピラリーカラム出口２１７ｂから溶出した分析対象試料を検出器２８０で検出し、定性／定量分析する。

図１３に示すシート状キャピラリー２１０を用いたキャピラリー液体クロマトグラフィでは、溶離液中または分析対象試料中の不純物／不溶物により、分離流路である微細流路配管２１２、特にその導入口に頻繁に詰まりが発生する。本発明のキャピラリーカラムでは、前記詰まりが発生しても、薄膜シート２１１から露出している微細流路配管露出部のうち導入口側２１３ａ先端を切除することで分析機能を回復させることができる。本発明の配管接続機構は、薄膜シートから露出している二本の微細流路配管露出部の長さが異なっていても一定の範囲であれば堅固な接続が可能であるため、キャピラリーカラム２００ごと交換する必要はなく（図１４）、シート状キャピラリーを無駄なく有効に使用することができる。

実施例４ 本発明のキャピラリーカラム（その３）
本発明のキャピラリーカラムをキャピラリー電気泳動に適用する場合の、キャピラリーカラムの構成を図１０を用いて説明する。この場合、薄膜シート１１と微細流路配管１２からなるシート状キャピラリー１０は「分離の場」として機能する。「分離の場」になるシート状キャピラリー１０の上面および／または下面には通常シート状の冷却ユニット３０を配置し、その両面を断熱材４０で覆う構成とする。前記構成をとることにより、シート状キャピラリー１０が低温に保たれるため、分離の安定性を確保することができる。

本発明のキャピラリーカラムをキャピラリー電気泳動に適用した場合の、シート状キャピラリー３１０の構造を図１５に模式的に示す。図１５（ａ）はシート状キャピラリー３１０の斜視図、図１５（ｂ）はＢ−Ｂの位置で切断したときのシート状キャピラリー３１０の断面図である。シート状キャピラリー３１０には、分離媒体（例えば、化学修飾した微小粒子）３１８が充填された微細流路配管３１２、または内面を化学修飾した微細流路配管３１２が埋め込まれており、分離流路を構成する。薄膜状の薄膜シート３１１の材質は樹脂や金属といった、一定の強度を有し、かつ化学的に安定な物質であれば特に限定されない。

本発明のキャピラリーカラムを一般的なキャピラリー電気泳動に適用した場合の全体の流路構成を図１６に示す。一般的なキャピラリー電気泳動は、２つの展開液に分離カラムの両端を浸し、電源より高電圧をかけて試料を成分毎に分離し、検出器で分離成分を検出し、定性／定量分析を行なう。この際、高電圧による発熱を抑えるため冷却を行なうのが一般的である。キャピラリー電気泳動分離用の微細流路配管３１２に接続された２本の微細流路配管（外部接続用配管）３１７ｃ・３１７ｄを、２つの展開液３５１・３５２にそれぞれ浸し、電源３５６で高電圧をかけることで、展開液が流れるようになる。キャピラリーカラム３００へ展開液が流れる流路３１７ｃの途中に設置した試料注入装置３７０から分析対象試料を注入する。注入した分析対象試料を含んだ展開液はキャピラリーカラム入口３１７ａよりキャピラリーカラム３００に導入する。分析対象試料は分離媒体（例えば、化学修飾した微小粒子）が充填された微細流路配管３１２、または内面を化学修飾した微細流路配管３１２を通過する過程で特異的分離を行なった後、キャピラリーカラム出口３１７ｂから溶出した分析対象試料を検出器３８０で検出し、定性／定量分析する。

図１５に示すシート状キャピラリー３１０を用いたキャピラリー電気泳動では、展開液中または分析対象試料中の不純物／不溶物により、分離流路である微細流路配管３１２、特にその導入口に頻繁に詰まりが発生する。本発明のキャピラリーカラムでは、前記詰まりが発生しても、薄膜シート３１１から露出している微細流路配管露出部のうち導入口側３１３ａ先端を切除することで分析機能を回復させることができる。本発明の配管接続機構は、薄膜シートから露出している二本の微細流路配管露出部の長さが異なっていても一定の範囲であれば堅固な接続を再構成することが容易に可能であるため、キャピラリーカラム３００ごと交換する必要はなく（図１６）、シート状キャピラリーを無駄なく有効に使用することができる。

実施例５ 本発明のキャピラリーカラム（その４）
本発明のキャピラリーカラムをキャピラリーガスクロマトグラフィに適用する場合の、キャピラリーカラムの構成を図１０を用いて説明する。この場合、薄膜シート１１と微細流路配管１２からなるシート状キャピラリー１０は「分離の場」として機能する。「分離の場」になるシート状キャピラリー１０の上面および／または下面には通常シート状の加熱ユニット３０を配置し、その両面を断熱材４０で覆う構成とする。前記構成をとることにより、シート状キャピラリー１０が一定温度に保たれるため、分離の安定性を確保することができる。

本発明のキャピラリーカラムをキャピラリーガスクロマトグラフィに適用した場合の、シート状キャピラリー４１０の構造を図１７に模式的に示す。図１７（ａ）はシート状キャピラリー４１０の斜視図、図１７（ｂ）はＢ−Ｂの位置で切断したときのシート状キャピラリー４１０の断面図である。シート状キャピラリー４１０には、分離媒体（例えば、化学修飾した微小粒子）４１８が充填された微細流路配管４１２、または内面を化学修飾した微細流路配管４１２が埋め込まれており、分離流路を構成する。薄膜状の薄膜シート４１１の材質は樹脂や金属といった、一定の強度を有し、かつ化学的に安定な物質であれば特に限定されない。

本発明のキャピラリーカラムを一般的なキャピラリーガスクロマトグラフィに適用した場合の全体の流路構成を図１８に示す。一般的なキャピラリーガスクロマトグラフィは、不活性ガスを圧送し、温度を変化させることで溶出する力を制御し、分離カラムにより試料を成分毎に分離後、検出器で分離成分を検出し、定性／定量分析を行なう。ガスボンベ４５３より不活性ガスが圧送され、前記ガスが流れる流路の途中に設置した試料注入装置４７０から分析対象試料を注入する。注入した分析対象試料を含んだ不活性ガスはキャピラリーカラム入口４１７ａよりキャピラリーカラム４００に導入する。分析対象試料は分離媒体（例えば、化学修飾した微小粒子）が充填された微細流路配管４１２、または内面を化学修飾した微細流路配管４１２を通過する過程で特異的分離を起こした後、キャピラリーカラム出口４１７ｂから溶出した分析対象試料を検出器４８０で検出し、定性／定量分析する。

図１７に示すシート状キャピラリー４１０を用いたキャピラリーガスクロマトグラフィでは、不活性ガス中または分析対象試料中の不純物／不溶物により、分離流路である微細流路配管４１２、特にその導入口に頻繁に詰まりが発生する。本発明のキャピラリーカラムでは、前記詰まりが発生しても、薄膜シート４１１から露出している微細流路配管露出部のうち導入口側４１３ａ先端を切除することで分析機能を回復させることができる。本発明の配管接続機構は、薄膜シートから露出している二本の微細流路配管露出部の長さが異なっていても一定の範囲であれば堅固な接続を再構成することが容易に可能であるため、キャピラリーカラム４００ごと交換する必要はなく（図１８）、シート状キャピラリーを無駄なく有効に使用することができる。

実施例６ 本発明の配管接続機構（その２）
本発明の配管接続機構の別の態様を図１９に示す。図１９に示す配管接続機構２０では、長方形の薄膜シートに微細流路配管を埋め込んだ構造からなるシート状キャピラリー１０のうち微細流路配管露出部を有していない辺（三辺）に枠体２１を嵌めて固定している。また図１９では、継手１５として八角柱状の継手を、継手保持具２３として継手１５と同じ八角柱状の貫通孔２７を備えたものを使用している。なお、配管接続機構を構成する要素のうち、枠体２１については図３に示した構成要素と同様なものが使用できる。

１０、１１０、２１０、３１０、４１０：シート状キャピラリー
１１、１１１、２１１、３１１、４１１：薄膜シート
１２、１１２、２１２、３１２、４１２：微細流路配管
１３、１１３、２１３、３１３、４１３：微細流路配管露出部
１４：連結部品（微細流路配管露出部側）
１５：継手
１６：連結部品（外部接続用配管側）
１７：外部接続用配管
２０、１２０、２２０、３２０、４２０：配管接続機構
２１：枠体
２１ａ、２１ｂ：枠体構成部材
２２：シート状キャピラリー固定手段
２３：継手保持具
２４：係止手段
２５：継手固定手段
２６：継手固定穴
２７：貫通孔
３０：加熱または冷却ユニット
４０、１４０、２４０、３４０、４４０：断熱材
１００、２００、３００、４００：キャピラリーカラム
１１７ａ、２１７ａ、３１７ａ、４１７ａ：キャピラリーカラム入口
１１７ｂ、２１７ｂ、３１７ｂ、４１７ｂ：キャピラリーカラム出口
１５１、１５２：反応液
１６１、１６２、２６１、２６２：ポンプ
１７０、２７０、３７０、４７０：試料注入装置
１８０、２８０、３８０、４８０：検出器
１９０、２９０、３９０、４９０：廃液
２１８、３１８、４１８：分離媒体
２５１、２５２：溶離液
３１７ｃ、３１７ｄ：微細流路配管（外部接続用配管）
３５１、３５２：展開液
３５６：電源
４５３：ガスボンベ
４５４：圧力調整器

Claims (7)

1. 薄膜シートに微細管を埋め込んだ構造からなり、かつ前記微細管の両端が前記薄膜シートから露出しているシート状キャピラリーと、
   前記微細管の両端にそれぞれ取り付けた連結部品と、
   前記連結部品と他の配管に取り付けた連結部品とを接続するための継手と、
   前記シート状キャピラリーの外縁部を固定するための枠体と、
   前記継手を挿入可能な貫通孔および前記枠体と接続可能な手段を設けた継手保持具と、
   を備えた、キャピラリーカラム。
2. さらに前記貫通孔に挿入した継手を固定可能な手段を前記継手保持具に設けた、請求項１に記載のキャピラリーカラム。
3. 前記枠体と接続可能な手段として前記枠体と係合可能な係止手段を設けた継手保持具を備えた、請求項１または２に記載のキャピラリーカラム。
4. 請求項１から３に記載のキャピラリーカラムを備えた、流れ分析装置。
5. 薄膜シートに微細管を埋め込んだ構造からなり、かつ前記微細管の端部が前記薄膜シートから露出しているシート状キャピラリーと、他の配管とを継手を介して接続するための配管接続機構であって、
   前記シート状キャピラリーの外縁部を固定するための枠体と、
   前記継手を挿入可能な貫通孔および前記枠体と接続可能な手段を設けた継手保持具とを備えた、配管接続機構。
6. さらに前記貫通孔に挿入した継手を固定可能な手段を前記継手保持具に設けた、請求項５に記載の配管接続機構。
7. 前記枠体と接続可能な手段として前記枠体と係合可能な係止手段を設けた継手保持具を備えた、請求項５または６に記載の配管接続機構。

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