CN104245077A - 制备型色谱柱 - Google Patents

Abstract

提供了一种色谱柱设计和填充装置以及一种用于获得具有非常致密而均匀的床的柱的方法。所述床在柱的操作期间以及柱的卫生处理、储存和运输期间保持紧凑而均质。硬件特别是与产品接触的硬件部件的数量被最小化，尤其是因为实施了内部衬里。利用该内部衬里，填充床可以完好形式与柱分离，或者甚至独立于柱且在柱外部制备。

Description

制备型色谱柱

相关申请的交叉引用

本申请要求于2012年2月22日提交的美国临时专利申请第61/601,904号的优先权，其全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及制备型色谱柱，即，其中分子种类被从源溶液大量提取以用于商业用途而不是分析目的的色谱柱。

背景技术

本发明主要涉及的色谱柱是制备型色谱柱，其设计用于流动相的活塞流通过由软性(半固态)或刚性(固态)颗粒制成的固态或半固态固定相的填充床。典型的此类柱是在每个端部处由板封闭的圆柱体，每个板配有流体口、分布系统和过滤器。该圆柱体均匀地填充有分离介质，该介质被压紧以形成“床”。过滤器具有小于介质的粒度的孔尺寸以将介质保持在圆柱体内，但又足够大，以允许过程液体(即，流动相)穿过过滤器并因此穿过该柱。分布系统确保过程液体散布在床的整个宽度上，从而最大限度地利用床。

典型的制备型色谱柱直径足够大，使得在柱内的分离操作可在商业上有效的产出率下进行，即，该色谱柱以经济上可行的生产率制备所提取的物类。典型的柱也在深度上足够小，使得通过柱的压降较低，从而不需高泵送压力来迫使流动相通过该柱。然而，必须有足够的深度，以便为流动相提供足够长的停留时间，以允许在流动相和固定相之间的适当的相互作用。典型的柱还包含柱塞或活塞头，其被降低以接触固定相并将其压缩至所需高度。在操作中，流动相在顶部处通过柱塞进入柱中，该柱塞包括分布器板以将流动相散布在床的整个宽度上，从而最大限度地利用床。

上述类型的制备型色谱柱的性能对于固定相的均匀程度非常敏感。当床为均质的、紧凑的并且具有均匀的深度使得流动相均匀地分布在床的整个宽度上时，实现最佳操作。在当前的现有技术中，对在柱的净化、卫生处理、储存和运输期间可调整但稳定的固定相的需求已导致产生具有可调式机械组件的柱。在柱的部件之间(尤其是在柱塞和柱管之间或在底板和管之间)的密封需要各部件的精确调整、各部件的严格对准以及柱管的平滑的内表面。此外，特别是在用于净化食品或药品的柱中，与产品接触的柱的部件，包括管自身、板和分布器在内，都必须由稳定且惰性的特殊材料(即，在与产品接触时既不浸入到产品中、又不腐蚀产品的材料)制成。因此，柱部件的数目、柱的体积、用来制造部件的材料以及部件的尺寸精度使柱变得昂贵并且因此不适合一次性应用。诸如膜或整块材料的其它形式的介质的使用可能更简单并且较不昂贵，但常常不能提供相同程度的净化。

例如就预填充柱或一次性柱应用而言，填充柱的长距离运输对于维持柱的性能也是一项挑战。诸如用于柱填充的循环流动和轴向压缩等仅使用向下的力量的所有填充方法在或短或长的时期之后将介质颗粒成功地沉降到某种平衡状态，其中每个颗粒在较低的颗粒上找到支撑。但该布置可能不是最佳的：由于管壁的摩擦，或者由于颗粒的尺寸和形状上的差异，仍可能出现过大的空隙。这些颗粒的无规则叠置也不是最佳的：运输期间的振动、冲击和倾斜以及热变化常常引起颗粒的局部重新布置，这导致床被进一步压缩、形成上层清液并引发床层裂化。这使得填充柱不能长距离运输，尤其是在使用不可压缩的色谱介质时，此时在压缩下不能维持床。

发明内容

目前已经发现，上述问题可通过柱的具体设计、专用填充装置和具体填充方法来解决和至少部分地缓解。在一些实施例中，通过使用色谱柱内部的衬里可显著简化这种设计并降低成本。衬里可以是例如管状和柔性的水不渗透性薄膜，该薄膜包含分离介质并允许活塞在衬里内移动。该构造允许利用下文描述的填充方法将浆液形式或干颗粒形式的介质填充到致密而均匀的床中，并且在柱的操作期间和运输期间使床保持致密和均匀。衬里的使用也促进和增强了柱的卫生处理、储存和运输，并且使用最少量的硬件，特别是与产品接触的硬件部件。衬里的使用也允许填充床与柱分离。在一些实施例中，衬里为透明的，以允许使用者容易地看到衬里内的内容物。包含衬里的刚性外壳在不同的实施例中可以是透明的或不透明的。

归功于所描述的填充方法，另外的优点包括在一次性柱的情况下能够分离污染的废物与未污染废物，并且能在大量的循环之后更好地稳定填充床。

还提供了能够在床高度和颗粒布置方面获得非常高的性能和可再现填充的填充方法和设备。该目标通过介质的精确投配与将流动填充和间歇(碰撞)填充结合的填充方法相结合来实现。虽然该方面可与如上所述柱衬里一起使用，但衬里与填充方法结合是可选的。在其中使用碰撞式填充的一些实施例中，层析树脂(即，分离介质材料)为刚性的或半刚性的，例如，陶瓷磷灰石(包括但不限于羟基磷灰石和氟磷灰石)或二氧化硅。

本文还提供了一种在活塞的内孔中或在柱的底板的内孔中施加和紧固过滤器的新方法。该方法涉及加热活塞和/或柱使得过滤器的区域热膨胀。最终，过滤器可被冷却以使其外径收缩。然后添加过滤器，并且允许活塞和/或柱冷却至环境温度，同时过滤器升温至环境温度，从而紧密地围绕过滤器紧固该区域，进而固定过滤器以覆盖内孔。

在一些实施例中，提供了一种色谱柱，其包括：刚性柱外壳；底板，其固定到该柱外壳并且包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料(过滤器)，并且该基部具有在其中的端口以用于通过液体；活塞，其包括在刚性且液体不可渗透的基部下方的多孔材料的层(过滤器)，并且基部具有在其中的端口以用于通过液体，该活塞配合在该柱外壳内的管内；以及由柔性防水的材料制成的管，其包含由分离介质形成的填充床，该管在第一端部处打开、在第二端部处由底板关闭，并且环绕活塞。

在一些实施例中，所述柱还包括在该管至活塞之间的可释放的密封件。在一些实施例中，活塞包括密封件。在一些实施例中，刚性柱外壳包括密封件。在一些实施例中，密封件选自O形环、凸角接头和防尘圈。

在一些实施例中，活塞配合在柱外壳内，在活塞和柱外壳之间具有空隙，以允许液体流经活塞，从而当活塞在柱外壳内移动时平衡活塞上方和下方的压力。

在一些实施例中，柔性防水的材料为弹性的。

在一些实施例中，在底板上的该层多孔材料为平面的，并且基部具有朝基部中的端口渐缩的凹形上表面，由此该层多孔材料沿基部的周边接触基部，同时在周边内部在该层和基部之间留下间隙。在一些实施例中，在活塞上的该层多孔材料为平面的，并且活塞具有面向该层多孔材料且朝活塞中的端口渐缩的凹形表面，由此该层多孔材料沿凹形表面的周边接触凹形表面，同时在周边内部在层和凹形表面之间留下间隙。

在一些实施例中，在底板上的该层多孔材料为平面的，并且基部具有朝基部中的端口渐缩的凹形上表面，由此该层多孔材料沿基部的周边接触基部，同时在周边内部在该层和基部之间留下间隙，并且在活塞上的该层多孔材料为平面的，并且活塞具有面向该层多孔材料且朝活塞中的端口渐缩的凹形表面，由此活塞的该层多孔材料沿凹形表面的周边接触活塞的凹形表面，同时在周边内部在该层和凹形表面之间留下间隙。

在一些实施例中，所述柱还包括柱外壳延伸部，该柱外壳延伸部能够可移除地附接到柱外壳以延伸柱外壳的高度，并且其中，柔性防水的材料的管具有足够的长度以延伸穿过柱外壳和柱外壳延伸部两者，柱外壳延伸部具有足够的宽度以接纳活塞，且在活塞和延伸部之间具有空隙，以允许液体流经活塞，从而当柔性防水的材料的管在柱外壳和柱外壳延伸部两者内并且活塞在管内被移动时平衡活塞上方和下方的压力。在一些实施例中，所述柱还包括附接到柱外壳延伸部且支撑活塞的帽盖，以及用于将柔性防水的材料的管的第一端部固定到帽盖的装置。在一些实施例中，所述柱还包括浆液注射口，该浆液注射口允许在所述柱中在活塞下方注射色谱介质的浆液。

在一些实施例中，所述柱还包括在基部下方的碰撞台，该碰撞台能够有节奏地敲击基部以改善所述柱中的分离介质的颗粒的填充。

在一些实施例中，色谱柱为制备型色谱柱。

还提供了填充色谱柱的方法。在一些实施例中，该方法包括：(a)将柔性防水的材料的管放置在刚性柱外壳中，管在第一端部处打开且在第二端部处由底板关闭，该底板包括位于刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料，该层多孔材料面向管的第一端部，并且该基部具有在其中的端口以用于排放液体；(b)将分离介质颗粒的浆液放置在柱外壳内的管中，并且将管中的活塞放置在浆液的上方，活塞具有面向浆液的一层多孔材料和在该层多孔材料上方用于供应液体的端口；(c)施加液体在活塞和底板之间的向下循环以使浆液沉淀和压实；以及(d)降低浆液上方的活塞以将颗粒压实到填充床中。

在一些实施例中，该方法还包括利用来自基部下方的碰撞式敲击来帮助浆液的填充。在一些实施例中，碰撞式敲击以从0.2至100Hz的频率发生且具有小于5mm的振幅。

在一些实施例中，该方法还包括在将由柔性防水的材料制成的管放置在柱外壳中之前将柱外壳延伸部附接到柱外壳以延伸柱外壳的高度，并且其中：步骤(a)包括将柔性防水的材料制成的管放置在柱外壳和柱外壳延伸部两者中；步骤(b)包括将足够量的浆液放置在管内以延伸至柱外壳和柱外壳延伸部两者中；步骤(c)包括将颗粒全部压实到在柱外壳内的管的一部分中；该方法还包括：(d)在步骤(c)之后移除柱外壳延伸部以留下包含填充床的柱外壳。

在一些实施例中，该方法还包括利用帽盖关闭柱外壳延伸部的顶部，该帽盖支撑活塞并且用于在步骤(c)之前将柔性防水的材料制成的管的第一端部固定到帽盖。

在一些实施例中，该方法还包括：(e)切断在填充床上方的由柔性防水的材料制成的管，以留下环绕填充床的缩短长度的管。

在一些实施例中，在底板上的该层多孔材料为平面的，并且基部具有朝基部中的端口渐缩的凹形上表面，由此该层多孔材料沿基部的周边接触基部，同时在周边内部在该层和基部之间留下间隙。

在一些实施例中，在活塞上的该层多孔材料为平面的，并且活塞具有面向该层多孔材料且朝活塞中的端口渐缩的凹形表面，由此该层多孔材料沿凹形表面的周边接触凹形表面，同时在周边内部在该层和凹形表面之间留下间隙。

还提供了一种柔性防水的材料的管，该管在第一端部处打开且在第二端部处由底板关闭，该底板包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料，该层多孔材料面向管的第一端部，并且基部具有在其中的端口以用于通过液体。在一些实施例中，柔性防水的材料为弹性的。在一些实施例中，该层多孔材料为平面的，并且基部具有朝所述端口渐缩的凹形上表面，由此所述层沿基部的周边接触基部，同时在周边内部在该层和基部之间留下间隙。

还提供了一种色谱柱(包括或可选地缺少衬里)。在一些实施例中，所述柱包括：包含由分离介质形成的填充床的刚性防水的柱外壳，该外壳形成管，该管在第一端部处打开、在第二端部处由底板关闭并且环绕活塞，外壳或活塞包括用于供应液体的端口；底板，其固定到柱外壳并且包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料，并且基部具有在其中的端口以用于通过液体，以及活塞，其配合在外壳内且包括在活塞和外壳之间的密封件。

在一些实施例中，密封件选自O形环、凸角接头和防尘圈。在一些实施例中，活塞包括密封件。在一些实施例中，刚性柱外壳包括密封件。

在一些实施例中，在底板上的该层多孔材料为平面的，并且基部具有朝基部中的端口渐缩的凹形上表面，由此该层多孔材料沿基部的周边接触基部，同时在周边内部在该层和基部之间留下间隙。

在一些实施例中，在活塞上的该层多孔材料为平面的，并且活塞具有面向该层多孔材料且朝活塞中的端口渐缩的凹形表面，由此该层多孔材料沿凹形表面的周边接触凹形表面，同时在周边内部在该层和凹形表面之间留下间隙。

在一些实施例中，在底板上的该层多孔材料为平面的，并且基部具有朝基部中的端口渐缩的凹形上表面，由此该层多孔材料沿基部的周边接触基部，同时在周边内部在层和基部之间留下间隙，并且在活塞上的该层多孔材料为平面的，并且活塞具有面向该层多孔材料且朝活塞中的端口渐缩的凹形表面，由此活塞的该层多孔材料沿凹形表面的周边接触活塞的凹形表面，同时在周边内部在该层和凹形表面之间留下间隙。

在一些实施例中，所述柱还包括柱形防水外壳延伸部，该柱防水外壳延伸部能够附接到柱外壳以防水地延伸柱外壳的高度，并且其中，外壳延伸部具有足够的宽度以接纳活塞，且在活塞和延伸部之间具有空隙，以允许液体流经活塞，从而平衡活塞上方和下方的压力。在一些实施例中，所述柱还包括附接到柱外壳延伸部且支撑活塞的帽盖。在一些实施例中，所述柱还包括浆液注射口，其可用来在所述柱中在活塞下方注射。

在一些实施例中，色谱柱为制备型色谱柱。

还提供了一种填充上述制备型色谱柱的方法。在一些实施例中，该方法包括：(a)将分离介质颗粒的浆液放置在底端由底板关闭的柱外壳上，并且将活塞放置在柱外壳中浆液上方；(b)由支撑活塞的帽盖关闭柱外壳延伸部的顶部；(c)施加在活塞和底板之间液体的向下循环以使浆液沉淀和压实；(d)降低浆液上方的活塞以将颗粒压实到填充床中；以及(e)在步骤(d)之后移除柱外壳延伸部以留下包含填充床的柱外壳。在一些实施例中，所述柱还包括在基部下方的碰撞台，该碰撞台能够有节奏地敲击基部以改善所述柱中的分离介质的颗粒的填充。

在一些实施例中，刚性柱外壳和柔性防水的材料制成的管足够高以包含处于悬浮液(浆液)状态的介质，还包括具有垫圈或隆起的活塞以沿着管的长度将管密封到活塞。

还提供了一种将过滤器附接到色谱柱的底板中的内孔和/或用于填充色谱柱的活塞中的内孔的方法。在一些实施例中，该方法包括：加热底板和/或活塞，使得包括内孔的开口膨胀；将过滤器放置在加热的开口中；以及允许底板和/或活塞冷却，从而使开口收缩，使得过滤器被固定在开口中。

在一些实施例中，放置在加热的开口中的过滤器被冷却至环境温度以下，使得过滤器在返回到环境温度时膨胀。

在一些实施例中，该方法还包括在除了过滤器边缘之外的过滤器上的至少一个位置处将过滤器紧固到底板和/或活塞。在一些实施例中，该紧固操作包括将一个或多个螺钉穿过过滤器且进入底板和/或活塞而添加。

本发明的另外的特征、方面、目的和优点通过下面的说明书将变得显而易见。

附图说明

图1是附接到底板的管状衬里的剖视图。该特征和本文中的所有其它特征都在本发明的范围内。

图2是定位在柱管内部的图1的管状衬里和底板的剖视图。

图3是图2中示出的部件的剖视图，其中分离介质正被放置在衬里内部中。

图4是在添加分离介质之后与图3相同的视图。

图5是与图4相同的视图，其中活塞被添加以压实分离介质。

图6是与图5相同的视图，其示出了活塞的移动方向。

图7是在由分离介质形成的床被充分填充之后与图5和图6相同的视图。

图8是在活塞下降抵靠床之后与图7相同的视图。

图9是与图8相同的视图，其示出了密封在活塞上方的线。

图10是与此前的附图相同的视图，示出了在密封衬里之后移除该结构的某些部件的操作。

图11是与此前的附图相同的视图，示出了后续阶段，其中帽盖放置在柱的顶部上。

图12是包含分离介质、衬里和外管的筒的剖视图。

图13是此前的附图的柱的拆卸的剖视图。

图14是叠置的柱的布置的剖视图，该叠堆的每个柱具有此前的附图中的构造。

图15是该柱的填充所需的装置的示意图。

图16是与图5相同的视图，示出了碰撞台。

图17是与图16相同的视图，其中管延伸部由单独的框架支撑。

图18是与图17相同的视图，其具有用于保持衬里的不同的解决方案，并且具有浆液注射阀。

图19示出柱和填充系统的设计的可替换解决方案，其中外部夹具由活塞上的O形环代替。

图20是在活塞下降抵靠床之后与图19相同的视图。

图21是与图27相同的视图，示出了后续阶段，其中帽盖放置在柱的顶部上。

图22示出带有管状衬里的柱的剖视图，其中管状衬里通过垫圈与活塞沿着柱管的整个长度密封。

图23示出与图22相同的视图，但其是活塞和底部直接密封到管状衬里的实施例。

图24描绘了过滤器在包括活塞的内孔的开口中的定位。

具体实施方式

图1至图11描绘了本发明的一个示例性实施例，并且示出了柱从排空状态到填充柱的逐步转变。这些图着重示出柱设计，而不显示该填充设备的任何细节。此一系列图示出了柱的不同部件、组装和拆卸的方法以及本发明的优点。图12至图14示出图1至图11的实施例的变型。图15至图18着重示出填充设备：图15示出的原理，而图16至图18示出与填充方法有关的设计的变型。图19至图20描绘了图5至图11的实施例的一个可替换实施例，并且示出用于获得填充柱的逐步转变的过程。然而，应当理解，本发明作为整体不限于这些附图中所示构造或以下对它们的使用的描述。

图1描绘了由诸如低密度聚乙烯或具有类似物理特性的任何聚合物等塑性材料制成的管状且柔性的防水薄膜101。管状薄膜在一个端部(即，在图中所示视图中顶端)处是敞开的并且在另一端部处由底板102(在这种情况下由围绕底板的外边缘放置的管状薄膜)封闭。底板102包含刚性且液体不可渗透的基部102a，其用作流动相分布器，其中在分布器的上侧上具有一层多孔材料102b。底部过程口103从分布器的下侧延伸，以用于从柱排放液体。在图1中所示的实施例中，底板102用环104包围以将薄膜101以不透流体方式固定在底板周围。环104的紧固可通过使用弹性体材料的环来实现，或由夹具、箍、线材或会在底板和塑料薄膜之间形成气密密封的任何其它装置或构件来实现。该密封也可通过粘合剂或通过焊接而形成。结合图19也进一步描述了另一个解决方案。在该实施例中，该层多孔材料层102b为平面的并且基部102a具有朝底部口103逐渐减小的凹形上表面，从而在多孔层和基部之间留下间隙以用于收集液体和避免死体积。

在没有固定环104的情况下，管101的内径可等于或略大于底板102，或者小于底板102但具有足够的弹性以便在进一步的液压下膨胀。管101的长度足够大，使得管的内部体积会包含在形成具有所需高度的床的过程中要使用的浆液的体积。

图2描绘了包含以下部件的组件：

柱管105。柱管(本文中也称为柱外壳)为刚性的并且支撑柱内部的压力。柱管105的直径等于管状塑料薄膜101的直径，管状塑料薄膜101由此由柱管105充分支撑并且用作管的衬里。如果管状塑料薄膜101是弹性的并且可以膨胀，那么柱管105可以在直径上略大于管状薄膜101以允许管状薄膜在内部压力下膨胀，直到薄膜101与管105充分接触。这样的膨胀将确保薄膜101在其被介质填充时保持无折叠。

管延伸部106。该延伸部在本文中也称为柱外壳延伸部，其被安装在柱管105上方且与柱管105对齐，并且在填充操作期间支撑柱内部的压力。与柱管105不同，管延伸部106可在介质填充完成之后拆下，如将在下文中说明和后续附图中示出的。管延伸部106的直径可等于或略大于管状塑料薄膜101的直径以提供与柱管105相同的有益效果。

上连结件107。在管延伸部106和柱管105之间的接口处是用于上连结件107的空隙，上连结件107可以是例如夹具、箍、线材或可以将管状薄膜可释放地固定到活塞(在下文中说明并在后续附图中描绘)的任何此类装置。当接合时，上连结件107的内径约等于管延伸部106的内径，并且提供管延伸部106和柱管105的内部圆柱形表面的平滑延续。连结件107同样包围管状塑料薄膜101并且在填充操作期间支撑柱内部的压力。该上连结件107可由外部工具通过管延伸部106和柱管101之间的孔口来紧固。这样的孔口的替代形式是在柱管105中的凹槽，其具有供紧固工具进入的开放狭槽。将塑料薄膜焊接到活塞的焊机可代替连结件107使用。

固定夹具108。该夹具将管延伸部106以完全对齐的方式沿同轴方向机械地固定到柱管105。固定夹具108也在填充操作期间支撑柱内部的压力。在该实施例中，固定夹具108为螺母，该螺母接合位于管延伸部上的肩部109并且带内螺纹以接合柱管105上的螺纹表面110。当固定夹具108被拧到柱管105时，固定夹具108将管延伸部106的肩部109抵靠柱管105紧固。在图2中所示示例中，肩部109包含在一个右侧上的狭槽111以允许触及上连结件107。可以使用用作固定夹具的任何装置，包括例如T形夹具、栓结凸缘和拉杆。当填充操作由自动器械执行时，管延伸部106和柱管105可由机器的部件保持在一起，同时为紧固工具留下到上连结件107的通路。

床高度调整器112。可选地，底板102可由床高度调整系统112调整高度。该元件允许操作者调整床高度，而不改变柱管105的高度。在所示实施例中，床高度调整系统112表示为一堆间隔件，其设定了底板102和位于柱的底部处的柱支撑板113之间的受控距离。在所示实施例中，柱支撑板113由三件式固定夹具114固定到柱管105，固定夹具114类似于将管延伸部106接合到柱管105的固定夹具108。如在固定夹具108中那样，替代装置包括T形夹具、栓结凸缘和拉杆。其它工具对于本领域的技术人员也是显而易见。

图3示出用于在此前的附图的柱中形成填充床的程序的开始。介质浆液121(即，分离介质的颗粒的浆液)被倾注到由附接到柱管105的管延伸部106支撑的管状塑料薄膜101内。底部过程口103在此阶段例如由位于该柱上的阀(未示出)关闭。倾注的介质浆液的量被精确地选择，使得当浆液被向下填充时，所得到的填充床的上表面将刚好在上连结件107的下方。虽然示出为悬浮液，但介质也可呈干燥颗粒的形式。

图4示出了这样的阶段：其中，已倾注的介质被允许沉淀足够的时间，以便在沉淀的浆液123的上方留下一层澄清的上清液122。浆液的起始量应使得在管延伸部106中留下足够的空间124以在后续步骤中容纳活塞。

图5描绘了附接有顶部组件或帽盖131的柱。顶部组件131包括活塞132、过滤器和顶部过程口133。这些类似于底板102的对应特征，包括在活塞内的流动相分布系统。活塞杆134支撑活塞132并允许活塞沿柱管105的轴线下降。在所示实施例中，活塞杆134是与柱管105和管延伸部106同轴的管。在活塞杆134和活塞132之间的O形环135提供防水密封，并且通过摩擦将活塞132保持到活塞杆134，但如果摩擦不足以将活塞132保持在活塞杆134下方，也可以添加机械联接件。活塞132以允许活塞在这些部件内下降的方式配合在柱管和柱管延伸部以及管状薄膜内部。

顶部组件131在填充操作期间保持柱内部的压力。顶部组件131具有内孔(bore)，其带有O形环、防尘圈或其它密封装置以允许活塞杆134在内孔中沿该柱的轴线滑动，同时确保顶部组件131和活塞杆134之间的防水密封。顶部组件131也包括将顶部组件131气密地密封到管状塑料薄膜101的密封件。在所示实施例中，顶部组件131由两部分构成：底部部分136和顶部部分137。顶部部分137具有外螺纹，其接合底部部分136的中部的内孔中的内螺纹。因此，通过使底部部分136相对于顶部部分137旋转，可以改变这两部分之间的距离。在其外边缘上，底部部分136和顶部部分137具有容纳O形环138的两个相对的斜面。当底部部分136和顶部部分137靠近彼此时，相对的斜面以相同方式作用，并且径向地推动O形环138使之抵靠管状塑料薄膜101，而管状塑料薄膜101又紧靠到管延伸部106的内孔。顶部组件131可被紧固在管状塑料薄膜101上，以确保可以保持柱内部的压力。如果薄膜101是具有足够弹性的，那么如在图18上进一步描绘的组件131的替代解决方案是可以的。

顶部组件131以如下方式固定到管延伸部106。一旦浆液已沉淀，上清液122的层就保持，并且活塞被浸入上清液中。如果还不允许浆液沉淀，那么活塞必须被放置在浆液上方的空的空间124中。在此过程期间，介质不应行进到活塞上方的区域。一旦活塞132就位，顶部组件131就被紧固到管状塑料薄膜101。在顶部组件131固定的情况下，管状塑料薄膜的内侧被密封到底板102并且也密封到顶部组件131。在此阶段，活塞132未紧密地固定到管状塑料薄膜101，并且液体可以在活塞下方的区域和活塞上方的区域之间自由移动。这避免了对动态密封(即，在如活塞132的移动部分和如衬里101的静止部分之间的密封)的需求。从而避免了像具有校准和平滑内孔的昂贵的柱管所需要的在塑料薄膜101上的剪切应力。另一个益处在于，管延伸部106或柱管105都不需要由食品级或药品级材料制成。这甚至更进一步地降低了柱的成本。

图6示出了填充操作的开始。如在图15至图18中进一步所示，最佳填充性能通过碰撞式填充和流动填充的组合来获得。碰撞系统在图6和图7上未示出，这些图仅表示“流动填充”，其包括使流动相(即，填充缓冲液)在受控的流动速度、受控的压力或两者下在顶部过程口133和底部过程口103之间循环。

在填充操作期间，如结合图15至图18进一步描述的，浆液床开始固结。这产生流动阻力并因此同时增加了整个床的压降和柱内部的液压压力。由于活塞132不紧靠柱管105，在活塞下方的压力和在活塞上方的压力彼此平衡，并且随着整个床的压降增加，活塞下方的一些液体将移动到活塞上方，直到压力平衡为止。然而，由于顶部室在上侧上被密封，流动相的大部分循环通过填充床以到达底部过程口，在这里流动相可逸出柱。

上室(即，活塞132上方的区域141)用作气阱。如果空气被流动相引入柱内，那么气泡移动至活塞的外侧，在这里，气泡可以在上室内上升通过活塞132和管状薄膜101之间的空隙。这使得床在形成时不含空气，该状态对于根据净化需要获得均质而紧凑的床来说具有价值。

图7描绘了固结(填充)床142。当床被固结时，整个床的压降被稳定。由于此时柱中的压力是恒定的，并且在柱上方和下方是相同的，离开柱的流动相的流量等于通过活塞进入柱的流动相的流量。

图8描绘了上清液的移除。一旦床142被完全固结，活塞132就在上清液中向下移动，直到活塞132遇到床142。如上所述，初始引入柱中的介质的量被选择以使活塞132遇到固结床142的高度与管状薄膜101可由上连结件107抵靠活塞132紧固的位置齐平。

随着活塞132在柱内被降低，在柱管105、管延伸部106、顶部组件131和底板102之间的内部体积减小了由在柱内部的活塞杆134的长度所占据的体积量。由于液体是几乎不可压缩的，顶部过程口133、底部过程口103或两者应保持打开，以使得由活塞杆134所占据的体积由通过任一口离开柱的流动相的相等体积来补偿。

图9和图10描绘了活塞132的密封。上连结件107被首先紧固以在管状塑料薄膜101和活塞132之间形成气密密封，如图9所示。一旦形成密封，就可移除活塞132上方的顶部组件131、管延伸部106和上清液122以实现图10中所示状态。顶部组件131、管延伸部106和上清液122的移除可通过首先将活塞杆134从活塞132脱开、然后通过活塞杆内部的孔口排空上清液122来实现。然后断开顶部组件131和管状塑料薄膜101之间的密封。然后，移除顶部组件131、活塞杆134和管延伸部106。

如果分离介质在填充期间已被压缩在柱中，如对于软性或半刚性介质来说典型的那样，那么介质通常将力施加在活塞上，力的大小与介质的杨氏模量有关。如果管状塑料薄膜101不能在其自身上支持该强度并且趋于膨胀和减小床的密度或均匀度，那么可使用外部装置来保持活塞的位置。用来紧固上连结件107的工具是一种这样的装置的示例。

如果需要，在活塞上方延伸的管状塑料薄膜的部段可被切割和移除，因为它在柱的进一步操作中不起作用，除非要在随后的时点时使管状塑料薄膜中的介质再悬浮。通过重新安装顶部组件131和脱开上连结件107，然后以从图9朝图1返回的反向顺序执行，可实现再悬浮。

图11描绘了用于净化的柱的构造。帽盖151固定到柱管105的顶部。帽盖151用来在柱的使用期间(即，在卫生处理、净化等期间)保持柱中的液压压力。帽盖151也维持床142抵靠活塞132的机械压力，如上所述。更进一步地，帽盖151可用来通过向下推动活塞来进一步压缩床，同时底部过程口103或顶部过程口133保持打开以允许移除相等体积的流动相。

如图11所示的填充柱的构造提供了多个优点：

(1)柱的总体尺寸最小化，因为在柱制备中使用的管延伸部106已被移除。

(2)与产品接触的部件的数目最小化：它们仅包括活塞132、底板102、过程口103、133、以及管状塑料薄膜101的内表面。由于食品级和药品级材料是昂贵的，最小化它们的使用降低了柱的成本。这也允许柱被用作“一次性”柱。

(3)柱的大部分部件(即，柱管105、支撑板113、管延伸部106和顶部组件131)仅用于机械支撑。不需要由与药品或食品相容的材料或与过程溶液相容的材料构成这些部件。由于它们不与产品接触，它们可以被回收利用以用于其它应用，而不存在交叉污染的风险。

(4)在其中活塞小于柱管的制备型色谱柱中，流动相分布系统常常不能将流动相延伸至柱的外部部件。这些外部部件的较差冲洗可引发卫生问题。通过本发明，管状塑料薄膜101在活塞132周围绷紧，并且在活塞下方的管状塑料薄膜内部的柱部段非常接近活塞自身，由此减轻了关于分布和卫生的顾虑。

(5)该柱可经受高的液压压力，并且其这样做的能力仅受其机械部件的尺寸的限制。管状塑料薄膜在每个方向上被支撑并且用作衬里，该衬里除了在塑料薄膜101紧靠紧固底板102或活塞132的部段处之外不需要机械阻力。不被支撑的管状塑料薄膜的部段可响应于柱内部的高压力而膨胀，这导致破裂的风险，但该风险可通过用外部液体来填充帽盖顶部组件131和活塞132之间的空间以及底板102和支撑板113之间的空间而减轻。该外部液体不会与柱内部接触，但是它会将薄膜保持在其不被机械部件支撑的位置处。

(6)管状塑料薄膜101可以是薄而透明的，这有利于温度感测和压力感测以及通过薄膜的光学、超声或其它信号的检测。该薄膜因此避免了对设计用于与食品和药品接触的昂贵仪器的需求以及对与过程溶液相容的材料的需求。薄膜也消除了对各次运行之间的交叉污染的顾虑。用于感测和检测的仪器可例如通过将该仪器插入柱管中而放置成与薄膜直接接触，或者放置成与如上所述的外部流体接触。

(7)薄的透明管状塑料薄膜的使用也可有益于热交换，该热交换通过在柱管上的电阻加热或通过液体在管状塑料薄膜外部的循环而实现。在柱管105中可形成细小凹槽以提供冷却或加热液体可在其中循环而不与柱内部的过程液体直接接触的通道。

(8)该柱管可由诸如塑料、钢或不锈钢的不透明材料制成。可在柱壁中沿柱的长度包括狭槽以允许观察床。最佳的狭槽是这样的狭槽：该狭槽足够宽，以用于通过其观察，但又足够窄，以避免管状塑料薄膜在液压压力下通过该狭槽伸出。狭槽可因此用作低成本观察孔。

(9)可使用具有高机械阻力的管状塑料薄膜(例如，由纺织结构共挤获得的塑料薄膜制成的管状塑料薄膜)，而不带有顶部组件131和支撑板113或甚至不带有柱管105。

(10)上述特征容易适用于制备如图12中描绘的色谱筒。该筒包含活塞161、底板162、顶部过程口163、底部过程口164、连结件(例如，环165、166)、管状塑料薄膜167、低成本外管168、以及用于保持活塞161和底板162之间的所需距离的夹具169。低成本管168配合在此前的附图中描绘的较宽的柱管105内部。

图13中描绘了图1至图11的柱的拆卸。打开顶部组件131，并且将包括底板102、管状塑料薄膜101、下连结件104和上连结件107、以及活塞132的各部件从柱管105中提起。作为替代形式，可拧松上连结件107，并且移除活塞132，以允许从上方移除填充介质，然后拆卸底部夹具114，以允许移除底板102和管状塑料薄膜101。然后，柱管105、底部夹具114、床高度调整系统106、顶部组件115、底部夹具114和其它部件可重新使用。

图15提供了利用对该柱的基部的碰撞式敲击从而辅助均匀填充的另一种填充方法的原理。在该图中，柱仅由其顶板170、底板171和介质的床172来描绘。该图还示出了如何可以通过使用泵174(可选地紧接着使用气阱179，以确保流动相不含气体)来进行流动填充。

箭头173表示的流动相的流动向介质颗粒施加向下的力量，并将该力量增加到重力。这迫使介质颗粒以稳定方式沉淀到下面的颗粒或柱壁上。这种向下的力量越大，颗粒沉淀得越快，并且由该颗粒施加到下面的颗粒层上的力量就越大，从而引发某种局部重新布置，直到达到平衡为止。流动填充防止大颗粒在小颗粒之前沉淀。如果相反允许颗粒通过重力沉淀，那么大颗粒就会首先沉淀并且聚集在柱的底部处，而小颗粒更慢地沉淀，导致它们变得集中在柱的顶部处。较快的沉淀还减少了必须保持碰撞的时间，并且因此降低了颗粒损坏的风险。必须在进行碰撞整个过程内保持此向下的力量。

碰撞台175可包含移动的质量体175a(此处称为撞锤)，其由固定到地板的致动器175b沿竖直方向致动。该撞锤175a周期性地伸出抵靠板175d，其能量被传递到板175d。在图15至图18中描绘的实施例中，板175d由弹性块175c连结到地面，该弹性块175c在低频率下具有低刚度，以最小化冲击吸收。这些弹性块175c可用弹簧代替。冲击也可通过采用圆柱形接头而不是175c来更少地吸收，该接头仅仅引导板175d，而不约束竖直移动。在给定的时期，撞锤175a将冲击施加到板175d，该冲击将板175d略微向上提升(右侧的构造)。在台175d的重力和弹性块的刚度下，碰撞板回到其较低位置(左侧构造)，从而引起另一次冲击。

在一些实施例中，碰撞可利用旋转式锤钻(冲击钻)来提供，其中旋转被抑制。

碰撞为颗粒提供能量和向上的加速度，以从较高能量的平衡移动至较低能量的平衡(即，更加稳定)。从一个平衡到另一平衡的跨越需要能量来离开第一平衡，例如，以上升越过相邻颗粒或迫使其侧向移动或克服静摩擦。

这种碰撞在许多方面不同于由不平衡的质量体的旋转实现的或利用固定在振动台上的致动器使质量体竖直往复移动实现的正弦振动。在本文所述方法中，碰撞的频率较低(例如，从约0.2至约100Hz)，且具有小于约5mm的振幅，而正弦振动通常施加约50Hz以上的频率。在一些实施例中，由于撞锤的质量体的撞击，碰撞涉及非常高的加速度，而正弦振动的加速度是有限的。在一些实施例中，碰撞仅在柱的纵向轴线上沿竖直方向作用，而正弦振动器通常是在平面中沿多向的，或者如果由相对的一对结合则为单向的。在一些实施例中，该碰撞操作基本上以床中的颗粒重新布置为目标，而对于较高频率的正弦振动来说，其往往以摩擦减小(壁效应等)为目标。

这两种作用的力量，即碰撞力量和向下力量，沿竖直轴线增加到其自身。碰撞是不连续的，而竖直力量(重力+流循环)是连续的。碰撞的力量的最大值通常高于向下力量。因此，合力量总是竖直的，有时在向上方向上(在向上碰撞冲击期间，其中其量值高于向下力量)，有时在向下方向上(在与向下力量叠加的向下碰撞冲击期间或当碰撞不发生时)。合力量的平均值在向下方向上是正的，以允许介质填充。

图16描绘了安装在碰撞台上的柱组件的一个实施例，该柱组件具有类似于图5的管延伸部。碰撞台显示处于两种构造：在左侧的低位置处，此时撞锤175a静止；在右侧的高位置处，此时板175d被撞锤175a撞击。在该实施例中，整个柱组件都经受碰撞。

图17描绘了替代图16的实施例的一个实施例，其中，包括顶部组件131、管延伸部106、活塞132和活塞杆134的顶部部件与该柱的底部部件以及和碰撞台175相隔离。这些顶部部件安装在独立框架180上，该独立框架180附接到管延伸部106。由软性材料制成的衬里101使顶部部件能够不受碰撞，同时在经受碰撞的底部部件和不受碰撞的顶部部件之间保持该柱内部的水密封。因此，在一些实施例中，顶部部件不经受碰撞的机械强度以及随时间推移而伴随发生的材料疲劳。此也减小了在碰撞台175上的重量和因此减小了其惯性。根据牛顿定律，由于惯性减小，所以加速度增加。

图18描绘了替代图16和图17上的顶部组件131的一个实施例。该实施例假定衬里101足够软以折卷在颈部184上，该颈部配合在管延伸部106上方的。在衬里101被折卷起后，顶部部件137就由螺母181或夹具或带螺栓的凸缘(如图2中的108)安装和紧固到颈部184。当紧固时，衬里101被箍缩至不透水。用于将衬里密封在柱中的该解决方案可以在本发明的每个实施例上容易地实现。

在图18上也出现相比此前的实施例的另一个可选变化。顶板137包含浆液注射口182。该浆液注射口182围绕阀，该阀在填充操作期间可关闭孔口并且因此设计成在此操作期间抵抗液压压力。顶板137的中空形状允许将活塞132定位在浆液口的孔口上方，以便可以在活塞132下方注射浆液。点划线132s示出当定位在浆液口上方的上部位置中时的活塞132。通过经注射口182注入介质同时也经活塞132注入流动相，浆液在流中载送并在柱的底部中迅速沉淀。该构造确保介质颗粒不行进到活塞上方的区域。如果填充床的上表面达不到上连结件107(例如由于介质的较差投配)，该构造也允许调整柱中的介质的水平。它也允许在床建构期间引导柱中的介质的“投配”。一种可能的方法可以是用填充缓冲液充满该柱(同时活塞132定位在浆液口孔口上方)，并且从顶部过程口133向底部过程口103连续地循环填充缓冲液，同时通过注射口182注入介质，直到所得的填充床的上表面将刚好在上连结件107下方为止。为了避免注射口182的侧定位引起介质在柱中的不均匀分布，可实现若干浆液注射口182，或者在该初始填充之后，通过将填充缓冲液从底部过程口103到顶部过程口133向上循环，或通过将空气经由底部过程口103进行喷射，而可以使介质均匀地重新悬浮在合适的位置。然后，在浆液注射口关闭的情况下，可以结合碰撞与流动填充来重复该填充操作。

图19至图21描绘了该柱的替代设计，尤其是对于衬里101与活塞132的密封且最终也与底板102的密封来说，但填充方法的原理保持不变。在该实施例中，在衬里和活塞132之间的密封且最终与底板102之间的密封(如图19所示)不像在此前的实施例中那样由诸如104和107的连结件获得，而是由密封件183获得，该密封件可以例如为O形环或包括但不限于凸角接头或防尘圈的任何其它密封件。在这种情况下，105的中空部分至少在部件132和102必须座置的地方设计成精确的尺寸，从而使得当密封件183接合在105的顶部处时在衬里101和活塞132之间形成密封或当密封件183接合在105的底部处时在衬里101和底板102之间形成密封。

如在描述图5和图6的此前的篇幅中解释的那样，当定位在管延伸部106中时，活塞132不与薄膜101紧密配合。就图19的实施例而言，这可通过以下方式获得：将106的中空部分设计成具有比管105中更大的直径，使得密封件183在管延伸部106中不紧密配合在活塞132和衬里101之间。此假定衬里足够软，以在液压压力下膨胀至106的内径。可应用与图5至图7中所述相同的填充方法。当床如在图19中表示那样被固结时，将活塞132降下并接合在管105中。这产生斜面(即，边缘)，使内径从位于105的上边缘上的106的内径适变到在密封件183可紧密地配合在活塞132和衬里101之间的位置处的直径。该斜面因此引导活塞并且逐渐地压缩密封件183，直到活塞132遇到床并与101密封为止，如图20所示。

在该位置处，活塞132必须保持在合适位置，以允许拆卸活塞杆134、顶部组件131和管延伸部106。该活塞的保持必须经受由介质施加的力量，例如，如上文所讨论的。图20描绘了两种带有185和186可能的解决方案，其中185和186可被可选地组合以保持活塞。可将活塞保持在合适位置的其它解决方案也是可能的。部件186是引导穿过105中的孔口的一个或多个针。当被引入该柱中时，针186刺穿衬里并作为止挡件保持活塞，以抵抗由介质对活塞132施加的向上力量。针186可连接到容器，从而可以在拆卸上部部件(106,134,101)之前移除活塞132上方的上清液。如果出于任何原因，衬里101不得被刺穿(例如，如果管延伸部和衬里被保留以允许多次填充和去填充)，则可以将一个或多个销185以与186相同的方式装配，不同之处在于销不刺穿衬里，而是仅仅推入柱内部，如在图20a的放大视图上所示。该解决方案的设计确保185和/或186可被保持在105上，而不阻止上部部件106、134和101的拆卸。

一旦这些上部部件被移除，就可如图21所描绘那样安装帽盖151。销185或针186可在安装帽盖之后被拆卸，或者保留在合适位置。如果在针185或销186被移除的时刻与帽盖151被安装的时刻之间外力将活塞保持在合适位置的话，那么它们也可以在安装帽盖151之前被移除。

图19和图20中描述的实施例的一个有趣的扩展在于，该解决方案可以容易地调适到没有衬里101的构造。在这种情况下，活塞132和底板102与管105直接接触。在这方面，管延伸部106由密封件以不透水方式安装在柱管105的顶部上。在一些方面，管延伸部106和管105可设计为一体的单个组件或由焊接或组装在一起的各部件制成的单个组件。在这方面，与产品接触的部件105和106理想地由食品级或药品级材料制成。

本发明可用于从实验室用途的小直径直到大型工业规模的任何规模的活塞流色谱应用中。本发明也可与任何类型的分离介质一起使用，所述分离介质包括基于天然聚合物、有机聚合物以及诸如羟基磷灰石、二氧化硅、TiO₂和硅藻土等无机材料的基质。

通过在床正膨胀期间使用上部组件和管延伸部，本发明也容易地适用于膨胀床应用。本发明也容易地适用于除以上所述之外的填充技术。本发明也可通过在使用单个管状塑料薄膜的同时将柱如图14所示叠置、通过将图2至图9的顺序重复多次而被实践。当用相同的分离介质填充时，叠置的柱可节省占地面积。利用叠置的柱，流动相被同等地分布在柱的不同入口之间并且同时从柱的不同出口被收集，从而实现可用更大的柱获得的等效结果。当用不同种类的介质填充时，叠置的柱可用于不同的净化步骤。由于柱的每个部段会有其专用的入口和出口过程口，这些柱部段也可作为单独的柱与不同的缓冲液和不同的仪器一起使用。

具有衬里的柱的概念也可在诸如图22上所描绘的更常规的色谱柱设计中使用。在该实施例中，活塞132包含密封件183，该密封件可以是例如O形环或包括但不限于凸角接头或防尘圈的任何其它密封件，如在图19上所示。但与其中柱管由部段106和105制成的此前描述的设计不同，在图22的实施例中，柱管由一个圆柱形部段105制成，该部段足够高，以包含浆液的体积。活塞132在柱管105的整个长度上为密封的。由于恒定地经受柱中的液压压力，活塞132例如通过附接到中央螺杆191而被保持在合适位置，可通过转动在覆盖件137中枢转的中央螺母190而升高或降低中央螺杆191。在图22的实施例中，衬里被定位在管105中并且由楔192保持在105的上边缘上，或者如果衬里足够软，那么衬里可以被折卷在颈部上，如在诸如图18或图19的此前的设计中所描绘的那样。图22中描绘的实施例的一个优点在于，对于受管制的产品来说，不需要为了与药品或食品接触而验证柱管的材料。当然，在产品被管制的情况下，衬里将进行这种验证。这使昂贵的高等级材料的使用最小化。

如果衬里足够厚且柔软，那么柱设计可以被简化为图23上所描绘那样。相比图22，在底板102和衬里之间以及在活塞132和衬里101之间的密封直接通过机械压缩来获得，而没有诸如图22中的183的密封件。为了最小化在活塞132(或底板102)和衬里101之间的剪切应力，活塞和底板的外边缘可包含隆起(例如，该隆起是珠形的)，此确保活塞132(或底板102)在衬里101中的平滑安装或移动。在图23的实施例中，隆起(其提供水密封)被定位在与过滤器相同的水平处。这确保该柱的内部体积经受流动相的流动并且降低柱中的死点的风险。

本文所述方法和概念也可用于制备由用于除色谱分析之外目的的颗粒制成的紧凑而均质的床。此类目的的一个示例是过滤，另一个目的是将床作为用于色谱分析的初级步骤使用。例如，本发明的方面可用于将颗粒的床通过聚合化而融合成整体结构。本发明的方面也可用于通过具有诸如圆盘的其它介质构造来制备在塑料薄膜内部的顶板和底板之间的色谱介质。本发明的方面不限于圆形横截面的柱。通过消除对动态密封的需求，本发明可容易地适用于具有诸如多边形、椭圆形等的实际上所有横截面形状的柱。管状塑料薄膜也可以是弹性体薄膜，例如三元乙丙(EPDM)或有机硅。

如上所述，本文还提供了一种将过滤器施加到色谱柱的底板的内孔和/或用于填充色谱柱的活塞上的方法。该方法可结合本文所述其它方法(例如，使用衬里和/或碰撞式填充)应用或者可以在不存在此类方法的情况下使用。图24中描绘了一个实施例，该图描绘了过滤器(3)在活塞的内孔中的定位。如别处所指出的，可施加相同作用以将过滤器固定到底板的内孔。该固定操作起到至少两个作用：它起到密封技术的作用，以防止介质包围过滤器并进入过滤器之后的分布室中；并且它起到机械固定件的作用，以用于将过滤器(3)在经受移动流的同时保持在合适位置。实际上，当向下注射流动相时，过滤器(3)的由于其是多孔材料而导致的流动阻力被转化为轴向力量，该力量趋于将过滤器(3)推离活塞。过滤器(3)可由其外径并且最终地利用分布在其表面上的额外固定件(紧固件)保持。图24描绘了一个实施例，其中过滤器螺钉(28)利用过滤器螺钉垫圈(29)密封。过滤器螺钉垫圈(29)有助于防止液体或污染物在螺钉的螺纹中扩散。它们也防止流动相进入过滤器的座置有过滤器螺钉(28)的孔中。当紧固件可能在分布过程中产生局部奇异点时，这些奇异点的尺寸和数目可最小化。在一些实施例中，在通过收缩而对过滤器的固定足够的情况下，根本不包括用于保持过滤器的紧固件。

收缩技术利用用于活塞(2)或底板的诸如聚丙烯或聚乙烯等材料的热膨胀。活塞(2)和底板围绕包括内孔的开口(27)，该开口的直径在环境温度下略小于过滤器，而在较高温度下略大于或等于过滤器直径。例如，从30℃加热至100℃的聚丙烯膨胀约1％。如果需要的话，过滤器可被冷却，以便累加过滤器或底板内孔的热膨胀与过滤器材料在较冷温度下的热收缩。

在所附权利要求书中，术语“一”或“一个”旨在表示“一个或多个”。当在表述步骤或元件之前时，术语“包括”和其各种变型例如“包含”和“包括了”旨在表示另外的步骤或元件的添加是可选的而非排除在外的。在本说明书中引用的所有专利、专利申请和其它公布的参考资料均以引用方式全文并入本文中。本文或一般地任何现有技术所引用的任何参考资料与本说明书的明确教导之间的任何差异旨在以支持本说明书的教导的方式来解决。这包括在某个词语或短语的本领域理解的定义与相同词语或短语在本说明书中明确提供的定义之间的任何差异。

Claims (44)

1.一种色谱柱，包括：

刚性柱外壳，

底板，其固定到所述柱外壳并且包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料(过滤器)，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通过液体，

活塞，其包括在刚性且液体不可渗透的基部下方的一层多孔材料(过滤器)，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通过液体，所述活塞配合在所述柱外壳内的管内，以及

由具有柔性防水的材料制成的所述管，其包含由分离介质形成的填充床，所述管在第一端部处打开，在第二端部处由所述底板关闭，并且环绕所述活塞。

2.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，还包括在所述管至所述活塞之间的可释放的密封件。

3.根据权利要求2所述的色谱柱，其特征在于，所述活塞包括所述密封件。

4.根据权利要求2所述的色谱柱，其特征在于，所述刚性柱外壳包括所述密封件。

5.根据权利要求2所述的色谱柱，其特征在于，所述密封件选自O形环、凸角接头和防尘圈。

6.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，所述活塞配合在所述柱外壳内，在所述活塞和所述柱外壳之间具有空隙，以允许液体流经所述活塞，从而当所述活塞在所述柱外壳内移动时平衡所述活塞上方和下方的压力。

7.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，所述柔性防水的材料为弹性的。

8.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，在所述底板上的所述层多孔材料为平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口渐缩的凹形上表面，由此所述层多孔材料沿所述基部的周边接触所述基部，同时在所述周边内部在所述层和所述基部之间留下间隙。

9.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，在所述活塞上的所述层多孔材料为平面的，并且所述活塞具有面向所述层多孔材料且朝所述活塞中的所述端口渐缩的凹形表面，由此所述层多孔材料沿所述凹形表面的周边接触所述凹形表面，同时在所述周边内部在所述层和所述凹形表面之间留下间隙。

10.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于：

在所述底板上的所述层多孔材料为平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口渐缩的凹形上表面，由此所述层多孔材料沿所述基部的周边接触所述基部，同时在所述周边内部在所述层和所述基部之间留下间隙；并且

在所述活塞上的所述层多孔材料为平面的，并且所述活塞具有面向所述层多孔材料且朝所述活塞中的所述端口渐缩的凹形表面，由此所述活塞的所述层多孔材料沿所述凹形表面的周边接触所述活塞的所述凹形表面，同时在所述周边内部在所述层和所述凹形表面之间留下间隙。

11.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，还包括柱外壳延伸部，所述柱外壳延伸部能够可移除地附接到所述柱外壳以延伸所述柱外壳的高度，并且其中，由柔性防水的材料制成的所述管具有足够的长度以延伸穿过所述柱外壳和所述柱外壳延伸部两者，所述柱外壳延伸部具有足够的宽度以接纳所述活塞，且在所述活塞和所述延伸部之间具有空隙，以允许液体流经所述活塞，从而当由柔性防水的材料制成的所述管在所述柱外壳和所述柱外壳延伸部两者内并且所述活塞在所述管内被移动时平衡所述活塞上方和下方的压力。

12.根据权利要求11所述的色谱柱，其特征在于，还包括附接到所述柱外壳延伸部且支撑所述活塞的帽盖，以及用于将由柔性防水的材料制成的所述管的所述第一端部固定到所述帽盖的装置。

13.根据权利要求12所述的色谱柱，其特征在于，还包括浆液注射口，所述浆液注射口允许在所述柱中在所述活塞下方注射色谱介质的浆液。

14.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，还包括在所述基部下方的碰撞台，所述碰撞台能够有节奏地敲击所述基部以改善所述柱中的分离介质的颗粒的填充。

15.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，所述色谱柱为制备型色谱柱。

16.一种填充色谱柱的方法，所述方法包括：

(a)将由柔性防水的材料制成的管放置在刚性柱外壳中，所述管在第一端部处打开且在第二端部处由底板关闭，所述底板包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料，所述层多孔材料面向所述管的所述第一端部，并且所述基部具有位于其中的端口以用于排放液体；

(b)将分离介质颗粒的浆液放置在所述柱外壳内的所述管中，并且将所述管中的活塞放置在所述浆液上方，所述活塞具有面向所述浆液的一层多孔材料和在所述层多孔材料上方用于供应液体的端口；

(c)施加液体在所述活塞和所述底板之间的向下循环以使所述浆液沉淀和压实；以及

(d)降低所述浆液上方的所述活塞以将所述颗粒压实到填充床中。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，包括利用来自所述基部下方的碰撞式敲击来帮助所述浆液的填充。

18.根据权利要求17所述的制备型色谱柱，其特征在于，所述碰撞式敲击以从0.2至100Hz的频率发生且具有小于5mm的振幅。

19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在将由柔性防水的材料制成的所述管放置在所述柱外壳中之前将柱外壳延伸部附接到所述柱外壳以延伸所述柱外壳的高度，并且其中：

步骤(a)包括将由柔性防水的材料制成的所述管放置在所述柱外壳和所述柱外壳延伸部两者中；

步骤(b)包括将足够量的所述浆液放置在所述管内以延伸至所述柱外壳和所述柱外壳延伸部两者中；

步骤(c)包括将所述颗粒全部压实到在所述柱外壳内的所述管的一部分中；

所述方法还包括：

(d)在步骤(c)之后移除所述柱外壳延伸部以留下包含所述填充床的所述柱外壳。

20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括利用帽盖关闭所述柱外壳延伸部的顶部，所述帽盖支撑所述活塞并且在步骤(c)之前将由柔性防水的材料制成的所述管的所述第一端部固定到所述帽盖。

21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括：

(e)切断在所述填充床上方的由柔性防水的材料制成的所述管，以留下环绕所述填充床的缩短长度的所述管。

22.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述底板上的所述层多孔材料为平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口渐缩的凹形上表面，由此所述层多孔材料沿所述基部的周边接触所述基部，同时在所述周边内部在所述层和所述基部之间留下间隙。

23.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，在所述活塞上的所述层多孔材料为平面的，并且所述活塞具有面向所述层多孔材料且朝所述活塞中的所述端口渐缩的凹形表面，由此所述层多孔材料沿所述凹形表面的周边接触所述凹形表面，同时在所述周边内部在所述层和所述凹形表面之间留下间隙。

24.一种由柔性防水的材料制成的管，所述管在第一端部处打开且在第二端部处由底板关闭，所述底板包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料，所述层多孔材料面向所述管的所述第一端部，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通过液体。

25.根据权利要求24所述的管，其特征在于，所述柔性防水的材料为弹性的。

26.根据权利要求24所述的管，其特征在于，所述层多孔材料为平面的，并且所述基部具有朝所述端口渐缩的凹形上表面，由此所述层沿所述基部的周边接触所述基部，同时在所述周边内部在所述层和所述基部之间留下间隙。

27.一种色谱柱，包括：

刚性防水的柱外壳，其包含由分离介质形成的填充床，所述柱外壳形成管，所述管在第一端部处打开、在第二端部处由底板关闭并且环绕活塞，所述柱外壳或活塞包括用于供应液体的端口；

所述底板，其固定到所述柱外壳并且包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通过液体，以及

所述活塞，其配合在所述柱外壳内且包括位于所述活塞和所述柱外壳之间的密封件。

28.根据权利要求27所述的色谱柱，其特征在于，所述密封件选自O形环、凸角接头和防尘圈。

29.根据权利要求27所述的色谱柱，其特征在于，所述活塞包括所述密封件。

30.根据权利要求27所述的色谱柱，其特征在于，所述刚性柱外壳包括所述密封件。

31.根据权利要求27所述的色谱柱，其特征在于，在所述底板上的所述层多孔材料为平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口渐缩的凹形上表面，由此所述层多孔材料沿所述基部的周边接触所述基部，同时在所述周边内部在所述层和所述基部之间留下间隙。

32.根据权利要求27所述的色谱柱，其特征在于，在所述活塞上的所述层多孔材料为平面的，并且所述活塞具有面向所述层多孔材料且朝所述活塞中的所述端口渐缩的凹形表面，由此所述层多孔材料沿所述凹形表面的周边接触所述凹形表面，同时在所述周边内部在所述层和所述凹形表面之间留下间隙。

33.根据权利要求27所述的色谱柱，其特征在于：

在所述底板上的所述层多孔材料为平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口渐缩的凹形上表面，由此所述层多孔材料沿所述基部的周边接触所述基部，同时在所述周边内部在所述层和所述基部之间留下间隙；并且

在所述活塞上的所述层多孔材料为平面的，并且所述活塞具有面向所述层多孔材料且朝所述活塞中的所述端口渐缩的凹形表面，由此所述活塞的所述层多孔材料沿所述凹形表面的周边接触所述活塞的所述凹形表面，同时在所述周边内部在所述层和所述凹形表面之间留下间隙。

34.根据权利要求27所述的色谱柱，其特征在于，还包括柱防水外壳延伸部，所述柱防水外壳延伸部能够附接到所述柱外壳以防水地延伸所述柱外壳的高度，并且其中，所述外壳延伸部具有足够的宽度以接纳所述活塞，且在所述活塞和所述延伸部之间具有空隙，以允许液体流经所述活塞，从而平衡所述活塞上方和下方的压力。

35.根据权利要求34所述的色谱柱，其特征在于，还包括帽盖，所述帽盖附接到所述柱外壳延伸部并且支撑所述活塞。

36.根据权利要求35所述的色谱柱，其特征在于，还包括浆液注射口，所述浆液注射口能够用来将色谱介质的浆液注射到所述柱中的所述活塞下方。

37.根据权利要求27所述的色谱柱，其特征在于，所述色谱柱为制备型色谱柱。

38.一种填充权利要求27至36中的任一项所述的制备型色谱柱的方法，所述方法包括：

(a)将分离介质颗粒的浆液放置在底端由所述底板关闭的所述柱外壳上，并且将活塞放置在所述柱外壳中所述浆液上方；

(b)利用支撑所述活塞的帽盖关闭所述柱外壳延伸部的顶部；

(c)施加液体在所述活塞和所述底板之间的向下循环以使所述浆液沉淀和压实；

(d)降低所述浆液上方的所述活塞以将所述颗粒压实到填充床中；

(e)在步骤(c)之后移除所述柱外壳延伸部以留下包含所述填充床的所述柱外壳。

39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括在所述基部下方的碰撞台，所述碰撞台能够有节奏地敲击所述基部以改善所述柱中的分离介质的颗粒的填充。

40.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，所述刚性柱外壳和由柔性防水的材料制成的所述管足够高以包含处于悬浮液(浆液)状态的介质，还包括具有垫圈或隆起的活塞以沿着所述管的整个长度将所述管密封到所述活塞。

41.一种将过滤器附接到色谱柱的底板中的内孔和/或用于填充色谱柱的活塞中的内孔的方法，所述方法包括：

加热所述底板和/或活塞，使得包括所述内孔的开口膨胀；

将过滤器放置在已加热的所述开口中；以及

允许所述底板和/或活塞冷却，从而使所述开口收缩，使得所述过滤器被固定在所述开口中。

42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，放置在已加热的所述开口中的所述过滤器被冷却至环境温度以下，使得所述过滤器在返回到环境温度时膨胀。

43.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，还包括在除了所述过滤器边缘之外的所述过滤器上的至少一个位置处将所述过滤器紧固到所述底板和/或活塞。

44.根据权利要求43所述的方法，其特征在于，所述紧固包括将一个或多个螺钉穿过所述过滤器且进入所述底板和/或活塞而添加。