CN104428663A - 用于层析柱的适配器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于层析柱(101)的适配器，包括：大致圆形的底板(138)，其具有端面；环形壁元件(140)，其布置在底板(138)的周边处。底板(138)和壁元件(140)具有公共轴线，且适配器(122)具有过滤器连接布置(146;171)，以用于将过滤器(136)可移除地连接在适配器(122)的底板(138)的端面上。
Description
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于层析柱(chromatography column)的适配器。
用于层析柱的适配器与过滤器和分配板一起使用，以用于将填充材料床填充在层析柱内。分配板在柱内分配流体，且过滤器防止来自填充材料床的颗粒进入分配板内的孔或开口中，且因此过滤器防止颗粒泄漏出柱。需要在层析柱，尤其是工业规模的层析中的柱上执行维护，以用于清洁和替换床支承件、分送板和滑环。用以拆除柱的重型提升设备如起重机或吊车在执行维护时对安全性和时间效率有影响。本发明关于用于在此类柱上执行维护的有效且较安全的方法。
背景技术
层析技术以不同形式广泛使用，以分离化学和生物物质，且在化合物制备、纯化和分析中存在许多应用。液体层析在制药和生物行业中对于制备、纯化和分析蛋白质、缩氨酸和核酸特别重要。
典型的液体层析设备具有竖直壳体，其中通常在性质上为颗粒且由多孔介质构成的填充材料床靠着可渗透的固持层放置。液体移动相通过入口进入，例如，在适配器杆的端部处，适配器杆在柱内具有长形延伸。液体移动相随后进入分配板，分配板通过与分配板一起布置在适配器上的多孔的穿孔过滤器、网孔、玻璃料或网分配液体移动相。随后，液体移动相移动穿过填充材料床，且最终经由出口，通常通过第二过滤器、网孔、玻璃料或网和第二分配板被移除。
在液体层析中使用的柱通常包括管状体，管状体包围多孔层析介质，载液或移动相流过该介质，其中物质或分析物的分离在移动相与多孔介质的固相之间发生。通常，多孔介质作为填充床而被包围在柱中，该填充床大体上通过使称为浆料的离散颗粒的悬浮物固结而形成，浆料通常从位于管状壳体处或柱的一端处的开孔或喷嘴泵送、倾倒或吸入到柱中。稳定、均匀的床的产生对于最终分离过程通常是关键的。
物质分离中的另一个关键特征为液体分配系统，特别是在层析柱的截面增大时。层析分离的效率依靠填充床的流体入口和出口处的液体分配和收集系统。理想地，载液在填料的顶部处遍及表面均匀地引入，以相同速度遍及填料截面流过填料，且在由填充床底部限定的平面处均匀地被移除。
用在液体层析中的常规分配系统包括附接到网的分配板。分配板包括布置成图案的通道，以在板上基本均匀地分配流体。分配板穿有孔或开口，孔或开口将从通道引导流体且均匀地引导到填充床中。
在填充床的截面区域上同时地施加样本体积对于层析过程的结果很关键。样本体积的非均匀分配将通过加宽利用遍及系统的流体输送的示踪物质的对流驻留时间分布，来导致层析系统中的分散。由液体分配系统生成的分散必须关于由层析填充床自身借助于扩散和混合效果而引入的分散量来控制。在不在由床的顶部限定的平面中同时引入流体的情况下，实际上不可能实现所谓的塞流(plug-flow)行为，这是样品分别穿过填充床和柱的均匀且明确限定的移动，从而导致了均匀的驻留时间分布。
在层析过程期间，填充床可受损，且微粒可存在于柱中。在若干层析循环之后，微粒可阻塞柱中的一个或多个网，这可导致更高的背压和更低的处理效率。因此，网必须在一定数目的循环之后替换。
根据已知的层析柱，网焊接或热缩在分配板上，该分配板又通过适配器上的紧固元件而可移除地连接。需要消耗时间和成本的操作，以便从分配板移除阻塞的网。尤其，当层析柱为较大尺寸时，通过使用磨削或车削机器来从分配板移除网是复杂的。替换的网必须在重新安装到适配器上之前焊接或热缩在分配板上。层析柱不可在网替换期间的较长时间段下使用。这可导致制药和生物行业中的产量损失。
另外，保持在适配器上方的柱内的压缩流体必须在替换适配器上的过滤器之前从柱排出。排出压缩流体的柱是耗时的，且要求特殊设备。
文献WO2010/132011A1公开了一种层析柱，其设有适配器、过滤器和分配板。尽管存在此现有技术，但需要通过提供对于操作者更安全且更容易使用的柱来改善能够用于层析柱的维护方法。另外，需要当在层析柱上进行维护时减少成本和时间。另外，需要当在层析柱上进行维护时减小复杂性和减少所需占地面积。还需要替换容易、快速且安全的改善且更有效的过滤器。由于过滤器与在化学过程中使用的流体接触，故过滤器容易清洁也是重要的。
发明内容
本发明解决的目标问题在于实现用于层析柱的适配器，其使得容易、快速且安全地在层析柱上进行维护。
由本发明解决的另一个目标问题在于当在层析柱上进行维护时降低成本。
以上这些目标由根据权利要求1的用于层析柱的适配器来实现。
当适配器具有用于将过滤器可移除地连接在适配器的底板的端面上的过滤器连接布置时，容易、快速且安全地进行层析柱上的维护。不需要在替换适配器上的过滤器之前将保持在适配器上方的柱内的压缩流体排出。结果，当在层析柱上进行维护时，将降低成本。
根据本发明的一个实施例，过滤器连接布置为布置在适配器周边中的至少一个腔。当在柱上进行维护时，适配器组件的一部分可仍在柱的管状壳体内，以便保持在适配器上方的柱内的压缩流体不可从柱泄漏。在该位置，布置在适配器组件周边中的腔定位在管状壳体外，以便有可能从柱的外侧接近腔。此后，通过腔释放紧固器件，以用于从适配器组件移除过滤器。结果，层析柱上的维护容易、快速且安全地进行。另外，将降低成本。
根据本发明的另一个实施例，过滤器连接布置为布置在底板的端面上的凸缘器件，该凸缘器件沿适配器的轴向方向延伸，且该凸缘器件具有紧固器件。当在柱上进行维护时，适配器组件的一部分可仍在柱的管状壳体内，以便保持在适配器上方的柱内的压缩流体不可从柱泄漏。在该位置中，有可能从柱的外侧通过螺旋螺纹或通过布置在凸缘器件上和过滤器上的固定器件上的卡口联接来接近和替换过滤器。结果，层析柱上的维护容易、快速且安全地进行。另外，将降低成本。
根据本发明的又一个实施例，布置在适配器上的过滤器包括穿孔网元件和附接到该网元件的固定器件，以便防止所述流体和颗粒在网元件与固定器件之间经过；且固定器件具有至少一个紧固元件，以用于将过滤器可移除地固定到适配器。例如通过使用扳手松开螺纹螺栓或螺母来移除紧固元件将使得容易、快速且安全地替换过滤器。
因此，本发明包括构造特征、元件组合和部分的布置，这将在下文阐明的描述中列举，且将在权利要求中指出本发明的范围。
附图说明
本发明的其它方面、优点和特征可参照附图从本发明的示例性实施例的以下详细描述得出。
图1示出了层析柱的透视图，
图2示出了图1中的层析柱的示意性截面视图，
图3示出了根据本发明的第一实施例的用于层析柱的适配器组件的透视图，
图4示出了根据本发明的第一实施例的用于层析柱的适配器组件的截面视图，
图5示出了具有分配板和过滤器的根据本发明的第一实施例的用于层析柱的适配器的截面视图，
图6示出了具有分配板和过滤器的根据本发明的第一实施例的用于层析柱的适配器的透视图，
图7示出了根据本发明的第一实施例的适配器的详细透视图，
图8示出了具有根据本发明的第一实施例的适配器的层析柱的透视图，以及
图9示出了根据本发明的第二实施例的适配器的详细截面视图。
具体实施方式
图1示出了层析柱101的透视图，其包括管状壳体102、第一端单元104和第二端单元106，它们借助于拉紧螺栓108固连在一起来形成不透流体的密封件。管状壳体102和端单元104,106通常由不锈钢或高强度塑料材料(如，聚丙烯)构成。在优选实施例中，在柱101用于分离生物活性物质的情况下，材料为生物惰性的，使得其不会引起根据美国药典(USP)<88>class VI的人的免疫反应。适配器杆110延伸穿过第一端单元104中的开口112，且延伸到管状壳体102中。柱101布置在设有腿部116的框架114上，以便柱101可在稳定位置中置于地板上。
图2示出了图1中的层析柱101的示意性截面视图。管状壳体102和端单元104,106形成流体空间118和床空间120，两个空间为不透流体的，且能够耐受高操作压力。较宽范围的柱容量是可能的，通常范围从0.1到2000升。
床空间120由管状壳体102、第二端单元106和连接到适配器杆110的适配器122限定。床空间120填有填充材料床124，其通常性质上为颗粒，且由多孔介质构成。液体移动相布置成在适配器杆110的一端处穿过入口126进入，且流过适配器杆110中的中心通道128，且进一步去往适配器122。随后，液体移动相移动穿过填充材料床124，且最终经由第二端单元106中的出口130被移除。通常，被包围在柱101中作为填充床124的多孔介质大体上通过使离散颗粒的悬浮物固结来形成，悬浮物称为浆料，其从位于管状壳体102处的开孔或喷嘴132泵送、倾倒或吸入柱101中。
填充颗粒介质的床124通过适配器122的向下移动来获得，以在适配器122与第二端单元106之间压缩床124。适配器122的压缩力和向下移动通过适配器122上方的流体空间中的加压流体而实现。流体(例如，水)从位于第一端单元104处的阀134泵送到柱101中。
图3示出了根据本发明的设有层析柱过滤器136的适配器122的透视图。适配器122具有大致圆形形状，其具有底板138，环形壁元件140布置在底板138上。底板138和壁元件140可制造成一件。还可能的是，底板138和壁元件140制造成两件，且壁元件140布置在底板138处。底板138具有端面141，且壁元件140具有顶面143，顶面143朝向大致相对于底板138的端面141的相反方向。底板138和壁元件140具有公共轴线145，其优选与适配器杆110的轴线共通。环形壁元件140的周边外表面142设有滑环144，其布置成相对于层析柱101的管状壳体102的内表面滑动。环形壁元件140具有沿适配器122的轴向方向的主要延伸。环形壁元件140的轴向延伸有助于柱101中的适配器122的轴向稳定性，以便底板138的表面始终平行于第二端单元106的表面。因此填充床124的压缩将为均匀的，且稳定、均匀的床124的产生对于层析柱101中的最终分离过程通常是关键的。适配器122具有过滤器连接布置，其用于将过滤器136可移除地连接在适配器122的底板138的端面上。根据本发明的第一实施例，过滤器连接布置为一定数目的腔146，它们沿周向且均匀地布置在适配器122的环形壁元件140的周边外表面142中。下文将进一步描述这些腔146的功能。
图4和5示出了具有层析柱过滤器136的根据本发明的适配器122的截面视图。图4中，分配板148和层析柱过滤器136安装在适配器122上。图5中，适配板148和过滤器136与适配器122分开。层析柱过滤器136包括多孔、穿孔的网元件150，允许流体和直到预定尺寸的颗粒穿过该网元件150。大致圆形的环形固定器件152附接到网元件150。固定器件152具有至少一个紧固元件154,254，以用于将过滤器136可移除地固定到层析柱101的适配器122，以便过滤器136可容易、快速且安全地替换。另外，在过滤器136借助于紧固元件154,254固定到适配器122时，过滤器136容易清洁。
分配板148借助于紧固件156可移除地连接到适配器122的底板138。分配板148包括通道158，通道158布置成图案来在板148上大致均匀地分配流体。分配板148穿有孔或开口160，它们将流体从通道158引导且均匀地引导到填充床124中。过滤器136防止来自床124的颗粒进入分配板148内的孔或开口160中。
优选地，固定器件152借助于焊缝162附接到网元件150，以便防止所述流体和颗粒在网元件150和固定器件152之间经过。通过将固定器件152焊接到网元件150来实现紧密且密封的连接。当固定器件152和网元件150焊接到一个单元时，网元件150的替换将是容易、快速且安全的。
紧固元件可为固定器件152中的至少一个螺纹开孔154。优选地，若干螺纹开孔154均匀地布置在环形固定器件152中。螺纹螺栓164对应地布置在适配器122中。螺纹螺栓164将固定器件152可移除地固定到适配器122，且螺纹螺栓164的移除将使得过滤器136的替换容易、快速且安全。各螺纹螺栓164布置在适配器122的环形壁元件140的周边中的腔146中。开孔166从各个腔146沿适配器122的轴向方向延伸。开孔166布置在腔与底板138的端面之间。开孔166沿大致平行于轴线145的方向延伸。腔146和开孔166使得有可能借助于螺纹螺栓164来连接固定器件152，螺纹螺栓164延伸穿过轴向朝向的开孔166。各个腔146具有深度和适配器122的周向方向上的延伸，其足够大以借助于工具(例如，扳手)到达螺纹螺栓164的头部。腔146的沿大致垂直于轴线145的方向的深度对应于或超过插入腔中的紧固元件164的尺度。沿适配器122的轴向方向的至少一个腔146的长度小于壁元件140的高度。
图6示出了根据本发明的适配器122、分配板148和层析柱过滤器136的透视图。固定器件152优选具有密封表面151，其与适配器122上的对应表面一起防止所述流体和颗粒在固定器件152与适配器122之间经过。密封表面151有助于载液遍及床124顶部处的表面的均匀分布。
如图7中公开的那样，紧固元件也可为布置在固定器件152上的至少一个螺纹销254。优选地，若干螺纹销254均匀地布置在环形固定器件152上。螺母168对应地布置在适配器122中，以便螺母168的移除将使得过滤器136的替换容易、快速且安全。
图7示出了根据本发明的适配器122的详细截面视图。公开了用于将过滤器连接到适配器的紧固元件154,254。在图7中的左手侧上，公开了螺纹开孔154形状的紧固元件。螺纹开孔154布置在固定器件152中，且螺纹螺栓164将固定器件152固定到适配器122。在图7中的右手侧上，公开了螺纹销254形状的紧固元件。螺纹销254布置在固定器件152上，且螺母168将固定器件152固定到适配器122。清楚地公开了布置在适配器122的环形壁元件140中的腔146。如上所述，腔146沿周向布置在环形壁元件140的周边中，且使得有可能穿过适配器122中的轴向朝向开孔166布置螺纹螺栓164或螺母168。当安装在层析柱101中时，腔146由图2中公开的滑环144中的一个大致覆盖。
图8示出了层析柱101的透视图，其中第二端单元106已被移除，且适配器122已降低到适配器组件122的一部分仍在柱101的管状壳体102内的位置，以便在适配器组件122上方保持在柱101内的压缩流体不可从柱101泄漏。优选地，在该降低的位置122中，适配器组件122的第一滑环144放置在管状壳体102的内表面上，以便提供适配器组件122与管状壳体102之间的紧密密封。在第一降低的适配器位置中，布置在适配器组件122的周边中的腔146定位在管状壳体102外，以便有可能在移除第二滑环144之后从柱101外侧接近腔146，第二滑环144覆盖腔146。优选地，腔146布置成在适配器122的轴向方向上与壁元件140的顶面143相比更接近端面141。此后，通过腔146释放紧固器件164,168，以用于从适配器组件122移除过滤器136。支承台车170布置在适配器122下方，以便在从适配器122移除过滤器136时，过滤器136可放置在台车170上。
图9示出了根据本发明的第二实施例的适配器122的详细截面视图。在该实施例中，过滤器连接布置为布置在底板138的端面141上的凸缘器件171。凸缘器件171沿适配器122的轴向方向延伸，且具有紧固器件173,175。紧固器件可为布置在凸缘器件171的外周上的螺旋螺纹173。在图9的左手侧，过滤器的凸缘器件171和固定器件152两者具有螺旋螺纹173。当将过滤器136安装到适配器122或从适配器122移除过滤器136时，相对于凸缘器件171转动过滤器136。紧固器件可作为备选为布置在凸缘器件171的外周上的卡口联接件175。在图9的右手侧上，过滤器136的凸缘器件171和固定器件152两者具有用于获得卡口联接的器件。凸缘器件171可具有卡口销，且固定器件可具有卡口凹槽，或反之亦然。在将过滤器136安装到适配器122或从适配器122移除过滤器136时，转动过滤器136且使其相对于凸缘器件171沿轴向转移。
在上述所有实施例中，与过程流体接触的部分和表面是从根据(生物)药品制造或食品级品质中的典型材料要求的材料中适合地选择的。
例如，材料适合符合USP Class VI和/或21 CFR 177。此外，它们适合为无动物成分且符合EMEA/41O/01。
以上的不同实施例的特征和构件可在本发明的范围内组合。
Claims (19)
1. 一种用于层析柱的适配器，包括：
大致圆形的底板(138)，其具有端面；
环形壁元件(140)，其布置在所述底板(138)的周边处；
所述底板(138)和所述壁元件(140)具有公共轴线(145)，
其特征在于
所述适配器(122)具有过滤器连接布置(146;171)，以用于将过滤器(136)可移除地连接在所述适配器(122)的底板(138)的端面(141)上。
2. 根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，所述过滤器连接布置是布置在所述适配器(122)的周边中的至少一个腔(146)。
3. 根据权利要求2所述的适配器，其特征在于，开孔(166)布置在所述至少一个腔(146)与所述底板(138)的端面(141)之间。
4. 根据权利要求3所述的适配器，其特征在于，所述开孔(166)沿大致平行于所述轴线(145)的方向延伸。
5. 根据权利要求2至4中的任一项所述的适配器，其特征在于，所述至少一个腔的沿大致垂直于所述轴线(145)的方向的深度对应于或超过插入所述腔(146)中的紧固元件(164;168)的尺度。
6. 根据权利要求2至5中的任一项所述的适配器，其特征在于，所述至少一个腔(146)的沿所述适配器(122)的轴向方向的长度小于所述壁元件(140)的高度。
7. 根据权利要求2至6中的任一项所述的适配器，其特征在于，所述至少一个腔(146)在所述适配器(122)的轴向方向上布置成与所述壁元件(140)的顶面(143)相比更接近所述底板(138)的端面(141)。
8. 根据权利要求2至7中的任一项所述的适配器，其特征在于，一定数目的腔(146)沿周向方向布置在所述适配器(122)的周边上。
9. 根据权利要求1所述的适配器，其特征在于，所述过滤器连接布置为布置在所述底板(138)的端面(141)上的凸缘器件(171)，所述凸缘器件(171)沿所述适配器(122)的轴向方向延伸，且所述凸缘器件(171)具有紧固器件(173;175)。
10. 根据权利要求9所述的适配器，其特征在于，所述紧固器件为布置在所述凸缘器件(171)的外周上的螺旋螺纹(173)。
11. 根据权利要求9所述的适配器，其特征在于，所述紧固器件为布置在所述凸缘器件(171)的外周上的卡口联接件(175)。
12. 根据前述权利要求中的任一项所述的适配器，其特征在于，所述过滤器包括穿孔的网元件(150)和附接到所述网元件(150)的固定器件(152)，以便防止所述流体和颗粒在所述网元件(150)与所述固定器件(152)之间经过；并且
其中，所述固定器件(152)具有至少一个紧固元件(154,254)，以用于将所述过滤器(136)可移除地固定到所述适配器(122)。
13. 根据权利要求12在结合权利要求1至8中的任一项时所述的适配器，其特征在于，所述紧固元件为所述固定器件(152)中的至少一个螺纹开孔(154)。
14. 根据权利要求13所述的适配器，其特征在于，螺纹螺栓(164)布置在所述至少一个腔(146)中且穿过所述开孔(166)，所述螺纹螺栓(164)布置成连接到所述固定器件(152)中的所述螺纹开孔(154)。
15. 根据权利要求12在结合权利要求1至8中的任一项时所述的适配器，其特征在于，所述紧固元件为布置在所述固定器件(152)上的至少一个螺纹销(254)。
16. 根据权利要求15所述的适配器，其特征在于，所述螺纹销布置成穿过所述开孔(166)且进入所述腔(146)中，且其中，所述螺纹销(254)布置成连接到所述腔(146)中的螺母(168)。
17. 根据权利要求12在结合权利要求10时所述的适配器，其特征在于，所述紧固元件为所述固定器件(152)的内周上的螺旋螺纹(173)。
18. 根据权利要求12在结合权利要求10时所述的适配器，其特征在于，所述紧固元件为所述固定器件(152)上的卡口联接件(175)。
19. 根据前述权利要求中的任一项所述的适配器，其特征在于，所述固定器件(152)具有密封表面(151)，所述密封表面(151)与所述适配器(122)上的对应表面一起防止所述流体和颗粒在所述固定器件(152)与所述适配器(122)之间经过。
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