CN102422156B - 层析柱中的过滤器夹持器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于层析柱的过滤器夹持器。所述过滤器夹持器包括过滤器挤压部件(356)和挤压器件(354)，过滤器挤压部件(356)面向柱的过滤器，且大体上呈板的形式，挤压器件(354)适于抵靠过滤器(204)挤压过滤器挤压部件(356)，以防止微粒介质从柱的床空间(209)进入过滤器夹持器和过滤器(204)之间的任何泄漏。根据本发明，该过滤器挤压部件(356)包括至少一个通道(338)，提供从面向过滤器(204)的过滤器挤压部件(356)的侧通过过滤器挤压部件(356)至面向床空间(209)的过滤器挤压部件(356)的侧的流体连接。

Description

层析柱中的过滤器夹持器
技术领域
本发明涉及层析柱。具体而言，本发明涉及用于在柱内的流体分布的微粒保留过滤器的固定。
背景技术
层析是用于分离化学和生物物质的沿用已久且有价值的技术，且被广泛用于研究和工业中，从而在化合物制备、提纯和分析中具有许多应用。存在许多不同形式的层析，液体层析在用于蛋白质、缩氨酸、核酸的制备、提纯和分析的制药和生物工业中尤其重要。
典型的液体层析装置具有竖直的外壳，其中填充料床(其本质上通常是微粒状的且由多孔介质组成)倚靠在可渗透的保持层上。液体流动相通过入口(例如在柱的顶部处)进入，通常穿过多孔的穿孔过滤器、网眼或玻璃料，移动穿过填充料床且经由出口被移除，典型地通过第二过滤器、网眼或玻璃料。
用于液体层析的柱典型地包括装入多孔层析介质的管状主体，载体液体或流动相流过该多孔层析介质，且物质或分析物的分离发生在多孔介质的流动相和固相之间。典型地，多孔介质被装入柱中作为填充床，通常由结合分离微粒的悬浮液(已知为通常从位于柱的一端处的中心孔或喷嘴被泵入、倒入或吸入柱内的浆状物)形成。稳定均匀的床的产生对最终分离过程是关键的，且发现最佳的结果是使用穿过至少一个柱端件的中心地定位的孔。
在物质的分离中的另一个关键特征是流体分布系统，尤其是当层析柱的横截面增加时。层析分离的效率依赖于在填充床的流体入口和出口处的液体分布和收集系统。
理想的是，载体液体被均匀地引导贯穿填充物的顶部处的表面，贯穿填充物横截面以相同的速率流动通过填充物，且在由填充床的底部限定的平面处被均匀地移除。
用于液体层析的传统分布系统必须解决对柱的分离效率具有有害影响的许多固有问题。这些问题之一是在填充床的顶部处的不均匀的初始流体分布。不均匀的初始流体分布的问题通常指在填充床的横截面区域同时地应用样本体积的问题。该问题将通过拓宽与流体一起贯穿系统运送的追踪剂物质的对流驻留时间分布而导致层析系统中增加的分散。由液体分布系统产生的分散必须相对于由层析填充床本身通过扩散和混合效果所引入的分散的量而控制。在没有在由床的顶部限定的平面中的流体的同时引入的情况下，实际上不可能达到所谓的塞式流动性状，塞式流动是样本分别通过填充床和柱的均匀且良好限定的移动，从而导致均匀的驻留时间分布。
标准的流体分布系统由用于流动相的一个中央入口结合薄的分布通道(间隙)组成，薄的分布通道(间隙)邻近限制填充床的入口和出口的顶平面和底平面的微粒保留过滤器(网眼、编织网或烧结物)。理论上且根据经验，已知此类系统在性能上随着增加柱的直径而恶化。这是由于在从入口移动至外柱壁的流体要素和能够直接进入过滤器或网和在入口以下的填充床区域的流体要素之间的驻留时间差异。驻留时间的该差异随着柱直径被放大，且导致了层析带拓宽，其对小微粒变得最严重。该问题对应于不均匀的初始流体分布。
跨越填充床的表面的不均匀的流体分布还源自接触填充床表面的过滤器面积的减少。例如，当提供用于将介质引入柱的介质入口(此处也称为喷嘴，该喷嘴在一个端单元中通过分布系统和过滤器在中心突出到柱中)时，此处，由于过滤器面积的中心部分由介质入口取代，流动相可明显地不被精确地添加至柱。因此希望尽可能地多地减少该介质入口的尺寸，以便维持大的过滤器面积且因而尽可能多地最小化流型的扭曲。在实践中，不仅喷嘴的尺寸，还有环绕喷嘴的密封方式都导致跨越填充床的流体分布的可达面积减少。为了避免树脂(微粒介质)泄漏进流动相，需要环绕喷嘴的紧密密封。此外，必须提供足够的机械支承，使得过滤器在喷嘴周围被保持就位。这样做的一种方式是靠着所谓的喷嘴保持器焊接过滤器。然而，焊接是昂贵的，因而可能优选其它方式。另一种可能性是在过滤器以下且环绕喷嘴的部分提供过滤器夹持器以防止泄漏。过滤器夹持器包括一个挤压器件和一个过滤器挤压部件，挤压器件此处呈圆柱状部件的形式，其例如是适于环绕喷嘴的最低部分的带螺纹的圆柱体，过滤器挤压部件例如呈板状，具有适于接纳喷嘴的中央孔。所述过滤器挤压部件附接至圆柱状部件，使得喷嘴能够通过。过滤器挤压部件适于在柱的端件处抵靠对应的元件挤压过滤器，以便防止树脂在过滤器挤压部件和过滤器之间泄漏进流动相。为了得到可靠的泄漏保护，过滤器挤压部件的区域需要比设置在过滤器中的介质入口通道稍大一点，以让介质入口(喷嘴)通过。这将导致阻碍液体流向填充床的在柱中心线上更大的区域，且增加了如上所述填充床上不均匀的初始流体分布的问题。
对于小的柱而言，过滤器挤压部件的该面积相比柱的总的横截面面积是相对大的，且因为没有流动相将被应用在此过滤器夹持器区域以下，流动相分布并不是最佳的且当操作柱时柱效率将被降低。此外，在填充床的卫生处理期间，重要的是卫生制剂将有效地抵达填充床的总体容量，当大的过滤器夹持器阻塞填充床表面的过大区域时，这会受到损害。
发明内容
本发明的一个目标是提供过滤器夹持器，其克服了现有技术系统的缺点。
这通过一种用于层析柱中的过滤器夹持器而实现，层析柱包括用于向柱中提供微粒介质的介质入口，介质入口通过柱的端单元且通过第一过滤器进入柱的被包围的床空间，过滤器夹持器包括：过滤器挤压部件，其适于邻近过滤器设置在过滤器的面向被包围的床空间的侧上，面向过滤器的过滤器挤压部件大体上呈板的形式，具有用于接纳介质入口的中心孔，以及挤压器件，其适于抵靠过滤器挤压过滤器挤压部件，以防止微粒介质从床空间进入过滤器夹持器和过滤器之间的任何泄漏，其中，过滤器挤压部件包括至少一个通道，从而提供从面向过滤器的过滤器挤压部件的侧通过滤器挤压部件并到达面向床空间的过滤器挤压部件的侧的流体连接。过滤器的挤压使得能够进行成本有效的设计，然而，由于液体在填充床表面的更大区域上分布，应用于过滤器夹持器的流体连接通道允许了更均匀的初始液体分布。此外，在柱卫生处理期间，能够在柱横截面区域上更有效地提供卫生制剂。
本发明的实施例在所附权利要求书中限定。
附图说明
图1是显示了从现有技术中已知的层析柱的横向截面视图的三维示意图。
图2是包括根据本发明的过滤器夹持器的层析柱的端板的放大的示意性横向截面视图。
图3a和3b示意性地从两侧显示了根据本发明的过滤器夹持器。
具体实施方式
从现有技术已知的柱的示意性横向截面视图(例如参见US20080017580)显示在图1中。柱201包括管状外壳211、第一端单元212(部分显示)和第二端单元213，它们通过具有头216的拉杆214被紧固在一起以形成不透流体密封。第一过滤器204和第二过滤器206分别邻近第一端单元212和第二端单元213。这些过滤器204、206连同侧壁211一起限定了用于包含微粒介质的床的床空间209。
外壳211和端单元212、213典型地由不锈钢或例如聚丙烯的高强度塑料材料组成。在一个优选的实施例中，其中柱被用于生物活性物质的分离，该材料被生物学地插入使得其不会引出根据美国药典(USP)<88>等级6人类的免疫反应。具有头216的拉杆214将端单元212、213紧固至外壳211以形成不透流体的床空间209，其能够承受高的操作压力。
柱可以用呈浆状物形式的微粒介质通过呈阀器件220的形式的介质入口219填充，阀器件220包括中心孔221和喷嘴224。在图1中，喷嘴224被显示处于其缩回的位置上，但将理解的是其可被移动至床空间209内的位置以利于柱的填充(见图2)。可以使用利于浆状物在床空间内的分布和均匀填充的各种各样的喷嘴。为实现分别在填充阀和喷嘴处的开/关功能的一个备选方式是具有固定在床空间(且因而不可伸缩)中且位于在喷嘴的内侧和外侧上的移动元件或套筒邻近的喷嘴，移动元件或套筒取决于其位置而打开和/或关闭喷嘴。过滤器204、206各定位在端单元212、213的内部面上且与侧壁211作用以限定床空间209，并且还防止微粒介质从床空间209的泄漏，介质入口219经过第一端单元212且通过第一过滤器204。
分布通道被合适地提供为横向穿过第一端单元212的面且与第一过滤器204成流体连通。流体分布通道作用以利于液体的径向分布。可应用从现有技术中已知的不同类型的分布通道。
包含一种或更多用于在柱上分离的分析物或物质的流动相或液体可经由第一口233添加。液体然后通过第一过滤器204进入以微粒介质填充(未显示)的床空间209。已经以这种方式被引入到微粒介质上的分析物的层析分离被流动相的引入影响，并被流动相洗提。流动相将最终通过第二过滤器206且经由通道242至第二口240离开柱。所得到的包含不同分析物的流动相的部分可被收集。
本领域技术人员将理解可以以如上所述的“向下流”模式或以“向上流”模式操作柱，在“向上流”模式中，流动相的流的方向是相反的，使得其移上柱。在向上流模式中，流动相将经由第二口240进入柱，向上移动通过微粒介质的床，并离开柱且经由第一口233被收集。
过滤器夹持器252被设置在第一过滤器204以下且环绕介质入口219的部分以防止泄漏。过滤器夹持器252包括一个挤压器件254和一个过滤器挤压部件256，挤压器件254在此处呈圆柱状部件254的形式，其适宜地是带螺纹的圆柱，适于环绕介质入口219的最低部分(参考在图1中的定向)，过滤器挤压部件256在该实施例中是呈板的形式，具有适于容纳介质入口219的喷嘴223的中心孔。所述过滤器挤压部件256在面向过滤器的侧上需要大体上平坦。然而，另外的侧例如可以是圆形的而不是平坦的。所述过滤器挤压部件可以是圆形、正方形、五角形、六角形或具有任何数量的边。可优选为非圆形的形状以允许通过使用像例如扳手的工具拧紧过滤器夹持器。所述过滤器挤压部件256附接至圆柱状部件254，使得喷嘴224可以穿过。挤压器件254适于向过滤器挤压部件256提供力，使得其靠着过滤器被挤压。在该实施例中，当带螺纹的圆柱被上紧时提供该力。因此，过滤器挤压部件256抵靠端单元212挤压第一过滤器204，以便防止树脂在过滤器204和过滤器夹持器之间泄漏进流动相。该过滤器挤压部件256需要具有一定直径，以便能够足够挤压过滤器204以防止泄漏。这意味着通过分布通道而贯穿柱的区域分布的流动相或液体将不直接分布在该过滤器夹持器252下。由于过滤器夹持器的相同抓持通常被也被用于更小的柱，流动相或液体将不被分布在过滤器夹持器下的相对区域对于更小的柱而言将更大。
将理解的是各种各样的柱容量都是可能的，典型地在0.1到2000升的范围变化。当使用柱作为用后即弃型柱时优选容量在0.1至50升的范围中。
图2是根据本发明的层析柱的端板的放大的横向截面视图。除了过滤器夹持器之外的所有部件均对应于参考图1所述的部件，且部件被对应地标号。如可见到的，喷嘴224已经被放低进入床空间209，以便床空间209可以被呈浆状物形式的微粒介质填充。将理解的是一旦柱已经被用微粒介质填充且在柱上的任何层析分离之前，喷嘴224将缩进中心孔221的主体中。填充微粒介质的床通过在本领域中熟知的传统的方式获得，例如通过其中一个端单元的移动来压缩床。
过滤器夹持器352包括挤压器件354(此处呈带螺纹的圆柱状部件的形式)，且提供了过滤器挤压部件356。根据本发明，过滤器挤压部件356包括至少一个(优选多个)通道338，通道338与第一过滤器204以及床空间209流体接触。在该附图中，可见到两个通道338，然而任何数量的通道都将是可能的。合适地，这些通道338根据本发明指向内，即在面向柱的内部的侧上的开口相比在面向过滤器204的侧上的对应的开口更接近于柱的中心。因此，流动相还分布在直接在过滤器夹持器以下的区域和床空间中。因此，流体跨过床空间的分布将更均匀，且柱的分离特性将更好。在图2中显示的实施例中，从床空间的侧进入通道338的介质颗粒将由过滤器204阻止。通道的倾斜将提供更接近柱的中心的液体流，且仍然提供对抗微粒泄漏进分布通道的坚固的密封。
在图3a中，根据本发明的一个实施例的过滤器夹持器显示成从上方(即从将最接近于过滤器的过滤器夹持器的侧)的单独的构件。在该实施例中，提供了6个通道。在该视图中，可看见第一通道开口401a。然而，通道的数量可多或少于6，但优选地至少是3个。在附图3b中，相同的过滤器夹持器从底显示，即从将面向柱内部的过滤器夹持器的侧。此处，见到6个第二通道开口401b。每一个第一通道开口401a都将当然通过通道338连接至一个第二通道开口401b。由于如上所述的通道338的倾斜，可见到相比第一通道开口401a，这些第二通道开口401b更接近于过滤器夹持器的中心。

Claims (5)

1. 一种用于层析柱中的过滤器夹持器，所述层析柱包括用于向所述柱中提供微粒介质的介质入口(219)，所述介质入口(219)通过所述柱的端单元(212)且通过第一过滤器(204)进入所述柱的被包围的床空间(209)，所述过滤器夹持器包括：
－ 过滤器挤压部件(356)，其适于邻近所述过滤器(204)设置在所述过滤器(204)的面向所述被包围的床空间(209)的侧上，面向所述过滤器(204)的所述过滤器挤压部件(356)大体上呈板的形式，具有用于接纳所述介质入口的中心孔，以及
－ 挤压器件(354)，其适于抵靠所述过滤器(204)挤压所述过滤器挤压部件(356)，以防止微粒介质从所述床空间(209)进入所述过滤器夹持器和所述过滤器(204)之间的任何泄漏，
其特征在于，
所述过滤器挤压部件(356)包括至少一个通道(338)，从而提供从面向所述过滤器(204)的所述过滤器挤压部件(356)的侧通过所述滤器挤压部件(356)并到达面向所述床空间(209)的所述过滤器挤压部件(356)的侧的流体连接。
2. 根据权利要求1所述的过滤器夹持器，其特征在于，所述通道(338)是倾斜的，使得面向所述床空间(209)的第二通道开口(401b)相比面向所述过滤器(204)的第一通道开口(401a)更接近于所述过滤器挤压部件(356)的中心，所述第一通道开口(401a)与所述第二通道开口(401b)成流体连接。
3. 根据权利要求1或2所述的过滤器夹持器，其特征在于，通道(338)的数量是至少三个。
4. 根据权利要求1或2所述的过滤器夹持器，其特征在于，所述挤压器件(354)是带螺纹的圆柱体，适于围绕所述介质入口(219)的部分。
5. 一种层析柱，包括根据权利要求1-4中任一项所述的过滤器夹持器。
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