CN103221818A - 用于将层析柱的分配器板固定到背板上的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于在无须诸如螺钉或螺栓的可释放的固定装置的情况下，将层析柱的分配器板固定到背板上的方法。本发明还涉及利用这种方法的层析柱。该方法采用负压力或真空将分布器固定到背板上。

Description

用于将层析柱的分配器板固定到背板上的方法和装置
 技术领域
本发明涉及层析(chromatography)柱和其组成部件。具体而言，本发明涉及用于将层析柱的分配器板固定到背板上的方法。
发明背景
层析柱可在工业过程中用于净化工艺液体，并将所关心的物质从工艺液体中分离出来；典型的示例包括大规模精制化学品和药品连同生物产品的预备性净化。工业规模的层析柱通常包括空心的轴向垂直的管状外壳或管道，其包括位于上端的液体入口，且通过该入口将有待分离的缓冲剂和物质分放到定位在管道空腔中的介质床上；以及位于下端的用于收集物质和缓冲剂的液体收集系统。颗粒层析介质或层析床定位在液体入口和收集系统之间，其中有待分离和净化的缓冲流体和/或物质将穿过颗粒层析介质或层析床过滤。
适配器(adapter)组件通常固定在管状外壳的上端，并且底座组件固定在下端，其中底座组件在下端处用螺栓连接到底部凸缘上。这些组件中的每一个通常各包括坚固的背板和分布器，其进一步支承床支承件：床支承件是一层网、过滤器、烧结物、筛子或其它流体-可渗透的介质-保持材料，其允许工艺液体流入和流出层析床空间或空腔，同时保持颗粒介质床。为了提供对床高度和床压缩性的可调整能力和控制，适配器组件通常制成活塞的形式，或使适配器在柱管道内部滑动。在通常通过喷嘴为柱填充了床介质之后，可迫使适配器朝向管道的底部，从而对介质床进行压缩或加压。通常底座组件是一种固定结构，其用螺栓抵靠柱管道的底部凸缘，但在某些情况下，还可采用活动的可滑动的活塞或适配器的形式。
底座组件的背板通常用作用于柱的支承件，其本身支承在腿或某些其它立脚(stand)装置上，其容许用于出口管工作的间隙从底座组件下面伸出。
现有技术的适配器和底座组件是依靠螺栓或螺钉将分配器板螺纹或螺栓连接到背板上而形成的。当分布器由例如塑料的惰性的非金属材料制成时，其在柱的操作期间可由于受到-1巴至+5巴范围的内部压力而变形。为了克服这个问题，利用许多螺钉或螺栓将分布器固定到背板上。该过程通常需要将螺旋螺纹切入到背板中，需要一种可能昂贵且难以在适合于GMP环境中使用的如不锈钢的高质量材料和其它材料中实施的工艺，以及利用合适的带螺纹的螺钉或螺栓将分布器固定到背板上。
为了将分布器固定到背板上需要极大数量的这种螺栓或螺钉(例如在1米直径的柱中，通常将存在20至40个螺钉或螺栓，并且对于2米直径的柱存在大概100至150个螺钉或螺栓)，因为所产生的组件必须能够承受背压缩压力，例如当柱进行填装时。
当开始构建层析柱以进行操作时，通过使用螺钉和/或螺栓将分配器板固定到背板上的这种过程可能是费时的。在构建过程中，当使用了错误长度的螺钉或螺栓或不正确的孔时可发生错误，导致在组成部件之间的薄弱密封。
螺钉或螺栓的腐蚀以及螺纹的腐蚀可随着时间以及柱的重复使用而发生。此外，柱的清洗和/或维护时常需要将分配器板与背板分离。这个过程再次需要时间以仔细地从背板上拧松或旋松分布器。
因此需要一种层析柱，其具有一种简单且成本有效的将分配器板固定到背板上的方法，以克服现有技术中所遭遇的上述问题。
发明内容
从本发明的第一方面来说，提供了一种将层析柱的分配器板固定到背板上的方法，其包括如下步骤：
a) 提供一种层析柱，其包括：
液体入口和液体出口；
管道，其与适配器组件和底座组件相接触，从而在其间限定了空腔，
所述适配器组件和所述底座组件各包括背板和分配器板；
密封装置，其位于适配器组件的所述背板和所述分配器板之间和/或位于底座组件的背板和分布器之间，所述密封装置在其间限定了气穴；
适配器组件的背板和/或底座组件的背板具有与所述气穴和真空泵流体连接的通道；和
b) 通过所述通道利用所述真空泵从气穴除去空气，从而将分配器板固定到背板上。
从一个方面来说，真空泵并非柱的一体部分，因而为其使用提供了更大的灵活性。例如，真空泵可以是相对柱分离的实体或分离装置的组成部件，例如用于填装层析柱的填装站。
从另一方面来说，背板具有与气穴和真空泵流体连接的通道。在该实施例中，适配器组件和底座组件的分配器板将依靠真空固定至彼此。
从又一方面来说，密封装置是一个或多个O形环。可用于限定气穴的其它形式的密封装置也是可行的。密封装置由例如塑料、硅酮或橡胶的惰性的可压缩的材料制成(EPDM密封是优选的)。密封装置的形状可变化，例如它们可以是圆形、方形、矩形或长方形的形状。圆形或O形环形状是优选的。
从一个方面来说，可使用定位装置将背板和分配器板共同定位在一起。定位装置的示例包括但不限于销或柱头螺栓(stud)，其装配在相对应的孔或槽中。
从另一方面来说，空气被容许返回气穴，以便将分配器板从背板上释放下来。
从本发明的第二方面来说，提供了一种层析柱，其包括：
a) 液体入口和液体出口；
b) 管道，其连接在适配器组件和底座组件上，从而在其间限定了空腔，
所述适配器组件和所述底座组件各包括背板和分配器板；
c) 密封装置，其位于适配器组件的所述背板和所述分配器板之间，和/或位于底座组件的背板和分布器之间，所述密封装置在其间限定了气穴；
d) 适配器组件的背板和/或底座组件的背板具有与所述气穴流体连接的通道；和
e) 真空泵
从一个方面来说，真空泵并非柱的一体部分，因而为其使用提供了更大的灵活性。例如，真空泵可以是相对柱分离的实体或分离装置的组成部件，例如用于填装层析柱的填装站。
从另一方面来说，两个背板都具有与气穴和真空泵保持流体连接的通道。在这个实施例中，适配器组件和底座组件的分配器板将依靠真空固定至彼此。
从又一方面来说，密封装置是一个或多个O形环。可用于限定气穴的其它形式的密封装置也是可行的。密封装置由例如塑料、硅酮或橡胶的惰性的可压缩的材料制成(EPDM密封是优选的)。密封装置的形状可变化，例如它们可以是圆形、方形、矩形或长方形的形状。圆形或O形环形状是优选的。
从一个方面来说，可使用定位装置以将背板和分配器板共同定位在一起。定位装置的示例包括但不局限于销或钉，其装配在相对应的孔或槽中。
附图描述
从以下结合附图所做的描述中将明晰本发明的特征和优势，其中
图1显示了本领域中已知的层析柱的正截面图，其中分配器板通过螺钉固定到背板上。
图2是根据本发明的层析柱组件的示意性的正截面图。
图3a是本发明的柱的侧透视图，其显示了适配器组件的局部截面图。
图3b是图3a中所示的柱的正透视图，但没有局部截面图。
具体实施方式
图1是本领域中已知的层析柱100的正截面图。柱100由坚固的惰性材料制成，例如不锈钢和其它材料，其适合于在制药工业的典型的GMP环境中使用。柱100支承在腿102上，其具有可调整的底脚104，从而修改柱的高度和/或水平度。腿102支承柱100，柱100包括柱形的外壳或管道106，其限定了用于接收层析介质的空腔108，从而将在一端处的底座组件110与在另一端处的适配器组件120分离。管道106通常可由不锈钢或其它坚固的惰性材料制成。与适配器组件120相邻的是包括喷嘴132和液体入口136的分散系统130，喷嘴132包括移动相路径134，用于引入有待分离的缓冲剂或其它合适的移动相液体或化学品/材料。在一种操作模式下，适配器组件120可在管道106的空腔108中移动，从而例如填装或压缩层析介质床，其用于执行柱内化学品的层析分离。在附图中，适配器组件120包括适配器凸缘122、一个或多个隔离柱124、通常由不锈钢制成的背板126、由惰性的非金属材料制成的分布器128、以及床支承件129，分布器128可采用板的形式，其具有许多实现(effect)液体均匀分布的通道，床支承件129包括筛子或网或过滤器以及可选的密封环(未显示)。床支承件129可由惰性塑料或例如不锈钢的金属材料制成。分布器128和床支承件129通过可释放的固定装置(未显示)而彼此固定在一起。将分布器128固定到背板126上的典型的可释放的固定装置140包括但不局限于螺钉和螺栓。固定装置通常是螺钉，其通过背板126中的螺纹孔而插入到分布器128中。
固定装置140可被接近，并因而可从分布器128或背板126的外面释放出来，即，所述外面是最远离空腔108的板面。从背板或分布器的外面可获得接近，从而避免操作员不必要地暴露于柱中所悬置的或所支承的负载中。
底座组件110包括通过可释放的固定装置140而彼此固定在一起的背板112和分布器114，以及床支承件116。背板112通常由不锈钢制成，而分布器114可采用板的形式，其具有许多实现液体均匀分布的通道。床支承件116包括筛子或网或过滤器以及可选的密封环(未显示)，并且通过可释放的固定装置(未显示)而连接到分布器114上。床支承件116可由惰性塑料或例如不锈钢的金属材料制成。固定装置140可采用通过围绕构件周边相对应的孔而插入的螺钉或螺栓的形式；固定装置通常是螺钉，其通过背板112中的孔而插入到分布器114的螺纹孔口中。在所示的示例中，从背板112的外面获得接近，从而避免操作员暴露于悬置的负载之下。
应该理解，当管道106充满层析介质时，柱上的化学品或生物材料的分离可在向下的流动或向上的流动中执行。因而，在向下的流动中，包含有待分离的化学品或生物材料的液体通过喷嘴132引入并以向下的方向移动穿过介质床，从而通过分散系统150的喷嘴152经由出口端口154而被收集在柱底座的收集系统中。在向上流动的模式中，包含有待分离的材料的液体通过底部喷嘴152引入并向上流过介质床，从而通过喷嘴132和入口136而被收集在柱的顶部。
图2显示了根据本发明的层析柱组件的示意性的正截面图。图中的组件是适配器组件的一个示例，但是本领域中的技术人员应该懂得，相同的操作原理将同等地施加于底座组件上。此外，还应该懂得根据本发明的层析柱可包括适配器组件和底座组件。
适配器组件220包括背板226和分配器板228。背板226和分配器板228具有圆形构型，其具有在其中的易于围绕液体入口/出口进行对准和定位(未显示)的中心孔(226a和228a)。少量的螺钉240是存在的，其将分布器228保持在背板226上搁停位置中，并且还用于压缩密封装置或O形环260，从而在背板226和分布器228之间产生气穴229。在不同的实施例(未显示)中，还可利用这些螺钉将床支承件固定到分配器板上。
在背板226和分配器板228之间通过密封装置260形成气穴229。气穴的尺寸可通过密封装置的尺寸/大小和/或背板226和分配器板228的接触表面的构型来掌控。例如，背板226和/或分配器板228的一个或两个接触表面的一部分可凹陷或者嵌入，从而当这两个表面发生接触时产生较大的气穴229，其由密封装置260来限定。密封装置260由例如塑料、硅酮或橡胶的惰性的可压缩的材料制成(EPDM密封是优选的)，并且可采用环，例如O形环的形式。密封装置260形成了不透气的密封，从而产生了气穴229。空气通过通道270经由真空泵施加通常0.1至1.0巴的负压力而从气穴229中除去。真空泵可以是层析柱的一体部分，或者可相对柱分离，例如用于为柱填装层析介质的填装站的一部分。
图3a是根据本发明的柱300的侧视图，其带适配器组件320的局部剖切图或截面图321，其显示了背板326、分配器板328和床支承件329的内部布局。分配器板328依靠真空而固定在背板326上，该真空从位于柱300外部的真空泵(未显示)来施加。真空泵可能是柱的一体部分，或者其可能是分离的实体或另一装置的一部分(例如用于为柱填装层析介质的填装站)。虽然图中未显示，但是在背板326和分配器板328的接触表面之间通过例如O形环的密封装置产生了气穴。通过施加负压力经由背板326中的通道(未显示)可除去空气。在操作中，通过泵施加0.1至1巴的真空，以便从室除去空气，并将分配器板328固定到背板326上。
可选地，底座组件(未显示)可存在于柱300中，其利用真空而将背板固定到分布器上。
位于柱300的顶部的控制箱(390)例如可采用红光或绿光(闪光)392，以便强调已施加真空而且柱300准备好使用了。
然后柱可操作，并可用于化学品和/或生物分子的分离和/或净化。在完成分离和/或净化工艺时，释放真空，并且出于清洗目的或检查目的可从分配器板上除去背板，而无须除去许多螺钉或螺栓。
图3b是图3a中所示的柱的正透视图，但没有局部剖切图或局部截面图。如从图中可看见地，外部观察到的柱与图1中所示的柱是非常相似的，并且具有和上面关于现有技术的柱所述相同的组成部件。柱300由例如不锈钢的坚固的惰性材料制成，并且支承在腿302上，腿具有可调整的底脚304。柱包括柱形的外壳或管道306，其也由适合于GMP环境的诸如不锈钢的坚固的惰性材料制成。管道306使适配器组件320与底座组件310分离。与适配器组件相邻的是分散系统330，其用于引入有待分离和/或净化的缓冲剂或其它移动相液体或化学品/生物分子。如上面关于图1中描述的现有技术的柱所论述的那样，适配器组件320在操作模式下可在管道306的空腔中移动，从而填装或压缩层析介质床，其用于化学物质和生物分子的层析分离。
图3b的柱和图1的现有技术柱的显著区别是适配器组件的分配器板依靠负压力或真空固定到背板上(如上面图3a中所述)，而非通过许多可释放的固定装置，例如螺钉或螺栓。可选地，并且除了该特征之外，还可设计底座组件以利用这种相同的方法以将背板固定到分布器上，并因而消除了对于许多固定装置，例如螺钉或螺栓的需求。
该特征不仅简化了适配器和背板组件的设计和制造，而且还简化了构建和清洗柱时的工作流，因而节省了操作员时间并减少了潜在的错误。
技术人员应懂得适配器组件和底座组件的任一个或两者均可设置为可使分布器固定到背板上。
虽然已根据各个方面和优选实施例描述了本发明，但是应该懂得，本发明的范围不应认为仅仅局限于此，而且申请人意图其所有变型和等效物也落在所附权利要求的范围内。

Claims (11)

1. 一种将层析柱的分配器板固定到背板上的方法包括如下步骤：
a) 提供一种层析柱，其包括：
液体入口和液体出口；
管道，其与适配器组件和底座组件相接触，从而在其间限定了空腔，
所述适配器组件和所述底座组件各包括背板和分配器板；
密封装置，其位于适配器组件的所述背板和所述分配器板之间，并且/或者位于所述底座组件的背板和分布器之间，所述密封装置在其间限定了气穴；
所述适配器组件的背板和/或所述底座组件的背板具有与所述气穴和真空泵流体连接的通道；以及
b) 经由所述通道利用所述真空泵从所述气穴除去空气，从而将所述分配器板固定到所述背板上。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空泵并非所述柱的一体部分。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述背板都具有与所述气穴和所述真空泵流体连接的通道。
4. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述密封装置是一个或多个O形环。
5. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括利用定位装置，以便将所述背板和所述分配器板共同定位在一起。
6. 根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括容许空气返回所述气穴或气室，从而将所述分配器板从所述背板上释放。
7. 一种层析柱，包括：
a) 液体入口和液体出口；
b) 管道，其连接到适配器组件和底座组件上，从而在其间限定了空腔，
所述适配器组件和所述底座组件各包括背板和分配器板；
c) 密封装置，其位于适配器组件的所述背板和所述分配器板之间，并且/或者位于所述底座组件的背板和所述分布器之间，所述密封装置在其间限定了气穴；
d) 所述适配器组件的背板和/或所述底座组件的背板具有与所述气穴流体连接的通道；和
e) 真空泵。
8. 根据权利要求7所述的柱，其特征在于，所述真空泵并非所述柱的一体部分。
9. 根据权利要求7或8所述的柱，其特征在于，所述背板都具有与所述气穴或气室及所述真空泵流体连接的通道。
10. 根据权利要求7至9中的任一项所述的层析柱，其特征在于，所述密封装置是一个或多个O形环。
11. 根据权利要求7至10中的任一项所述的层析柱，其特征在于，还包括定位装置，从而将所述背板和所述分布器共同定位在一起。
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