CN105473202A - 可堆叠的平面吸附装置 - Google Patents

Abstract

吸附床装置包括在壳体中的支架，其具有吸收应力的刚性结构以及充填有吸附珠的开口单元。该支架限制多个吸附珠的移动，吸收由沿液体流动的方向的液压梯度引起的应力并且将所引起的压应力的一部分传递至壳体。在一个实施方案中，吸附珠被填充到色谱柱中，在另一实施方案中，吸附床以单体的形式被密封。在另一实施方案中，吸附床装置包括吸附块、第一平面分配器、第二平面分配器以及外围密封件。吸附介质包括多层平面粘结介质，并且当在浅床构造工艺中操作时，沿浅床的平面维度的显著的抗拉强度使得其能够承受通过吸附装置的流体产生的液压。

Description

可堆叠的平面吸附装置

技术领域

本发明的领域涉及吸附装置和吸附工艺，其中色谱是一个实例。更具体地，本发明涉及具有浅吸附床的装置。

背景技术

吸附工艺和吸附装置广泛地用于对化学品进行分析和纯化，所述化学品包括合成的药物、纯天然的药物、血液制品以及重组蛋白。

色谱是一种常规分离技术，其依赖所关注的分子在用于分子分离的固定相和流动相之间的相对亲和力或分布。固定相通常包括吸入有溶剂的多孔介质。流动相包括流经固定相所占据的空间之间所存在的间隙空间的溶剂，该溶剂可以是水性的或有机的。

具有相关联的端盖、配件和管道的柱是最通常的构造，管或柱中填充有介质。流动相被泵送穿过柱。试样在柱的一端——进料端——处引入，并且各种组分通过多个吸附现象中的任一现象与固定相相互作用。组分与介质之间的不同的吸附相互作用导致其以不同速率穿过柱，这引起流动相中的组分的物理分离。在柱的另一端处——洗脱剂端——按被分离的组分在流动相中行进的顺序来收集或检测被分离的组分。在被称为捕获和释放过程的一种吸附工艺中，所述工艺包括多个步骤，首先装载介质，随后清洗介质，然后洗脱介质。

除了其他方法之外，色谱方法包括：凝胶色谱、离子交换色谱、疏水相互作用色谱、反相色谱、亲和色谱、免疫吸附色谱、凝集素亲和色谱、离子亲和色谱以及其他这样的公知的色谱方法。

吸附介质以多种形式出现，最典型的是以珠的形式出现。珠通常被填充到柱中，柱壁和柱端使珠固定到固定的吸附床中，床是多孔三维结构，该多孔三维结构容纳固定相(在这种情况下为珠)以及流动相所流过/渗过的孔隙空间(珠之间的空间)。吸附介质还可以形成为粘结床，所述粘结床借助介质中的粘结力来保持其形状；正如由珠制成的床，这些床具有两个不同的区域，一个区域由固定相占据，而另一个区域由流动相占据；这种类型的介质被称为单体(整体)式介质，或者被简称为单块(单体)。介质还可以形成为织物或网的形状，可以堆叠该介质以形成吸附床。由单体制成的床3维粘结，而由网制成的床仅2维粘结；仅由珠构成的床没有粘结力，需要柱来保持其形状。

平面吸附工艺和装置已经在使用。平面吸附工艺的实例是纸色谱和薄层色谱。在这些工艺中，与常规色谱床的圆柱几何形状相比，吸附床具有平面几何形状。流动相通常凭借多孔介质的毛细现象流过固定相，该毛细现象使溶剂被吸入介质的孔隙空间。因为流体不是被泵送，所以这些工艺不需要包含流体压力。最近，已经开发出了一种其中流体被泵送的平面色谱形式；该工艺被称为过压平面色谱(OPPC)。尽管会使用到压力，但是OPPC需要介质被容纳在保持床的形状的设备中。在所有情况中，在这些工艺中使用的平面吸附床非常薄，通常不厚于1毫米，使得平面吸附床适用于分析应用。

已经开发了膜基吸附装置。在这些装置中，吸附介质通过平坦微孔膜来支承或者被嵌入到平坦微孔膜中，然后将平坦微孔膜制造成过滤装置。这些膜中的两个或更多个膜可以被堆叠以形成流动路径较长的吸附床；然而，可以堆叠的层的数量受限于微过滤膜的低透水性。这样的过滤装置的特征在于下述事实：被处理的流体沿基本上垂直于介质的平面维度的方向流过吸附介质。膜吸附器的优点在于其快速的动力学，使得膜吸附器具有短的床深度和高的进料速率。然而，赋予膜吸附器快速动力学的该优点严重地限制了膜吸附器的容量。此外，现有的膜吸附器的固有几何形状限制了其可扩展性，最大的膜吸附器通常不大于5升。

此外，由于微孔膜的低透水性，对需要分解的纯化步骤而言重要的床深度或吸附路径长度在以膜为基础的装置中受到限制。膜吸附介质昂贵，原因是膜基体的高成本以及将膜表面功能化成具有吸附化学性质的挑战。最后，膜基吸附装置固有地具有低的容量，因此膜吸附装置主要应用于吸附的负荷可忽略的“精制”步骤——例如，病毒和DNA去除，而非应用于核心捕获/纯化步骤。

常规的色谱装置要求珠必须填充到柱中。该填充的质量决定了吸附床的性能。这给色谱工艺添加另一变数的来源，并且必须在使用之前确保填充的质量。此外，填充有珠的床容易出空，一种现象，其中珠沉陷成较密的结构，导致产生间隙并导致床的填充密度不均匀，所有这些导致性能劣化。这在填充有软珠的柱中尤是如此。

发明内容

医药制造工艺的特殊要求非常期望这样的工艺容易扩增(scaled-up)。特别地，能够在无需重置或重新开发工艺条件的情况下进行扩增的工艺具有许多优点。这样的工艺在工业中被称为可线性扩展工艺；实质上，随着工艺从柱可以小到几毫升的实验台(即，研发)到工艺开发实验室(即，几公升的柱)、临床制造、柱可以大到几百公升的大规模制造时，限定分离工艺和操作条件的参数保持不变。现有的色谱装置不是可线性扩展的，随着装置尺寸的增加，现有的色谱装置的设计和几何形状需要重大的改变，由此随着工艺从药物研发到临床试验、小规模的制造以及然后到大规模制造发展，引入了不确定性和多余的风险。

根据一个实施方案，接收液体流动的吸附床包括：具有第一表面的壳体；设置在壳体内与第一表面接触的支架。支架包括吸收应力的基本平面粘结刚性结构以及设置在该刚性结构内的多个开口单元。吸附床还包括多个吸附珠，所述吸附珠充填多个开口单元，形成多个吸附珠的填充床，并且支架限制多个吸附珠的移动，吸收由沿液体流动的方向的液压梯度引起的压应力并且将所引起的压应力的一部分传递至壳体的第一表面。这样的装置能够在平面粘结吸附床中使用吸附珠基介质。能够对这样的装置进行线性扩展，以从工艺开发实验室的规模发展到临床制造、发展到大规模制造。

本发明的方面涉及具有珠的高容量以及网的操作优点的吸附装置，以及具体地，具有刚性形式的天然琼脂糖(nativeagarose)的性质的网。本发明的另一些方面涉及给开发优于常规批量色谱工艺的新型纯化工艺提供灵活性的可线性扩展的装置以及吸附装置。

用于处理液体的色谱方法包括：提供包括如上所述的吸附床；使用快速循环控制器处理流体；以及在大于100psi的压力下进行操作。色谱系统包括使用上述吸附床的装置，并且另外包括控制液体进料流的至少一个泵和至少一个阀以及耦接至所述至少一个泵和所述至少一个阀的快速循环控制器。这样的技术和相应的系统允许将吸附床填充在色谱柱中的操作或者以单体块的形式对吸附床进行密封以在比使用常规装置能够达到的流动速率和压力高的流动速率和压力下进行操作。

附图说明

结合附图根据下面的描述可以更加充分地理解本教导的前述以及其他的方面、实施方案、目的、特征和优点。在附图中，贯穿各附图，相同的附图标记一般指代相同的特征及结构元件。附图不一定成比例，重点在于说明本教导的原理。下面的附图示出本发明的实施方案，非意在限制权利要求书所包括的本发明的范围。

图1A是根据本发明的一个方面的吸附装置的顶透视图的示意图；

图1B是图1的吸附装置的示意底视图；

图2A和图2B是图1A的装置的示意截面视图(沿截面2A-2A)；

图3A是根据本发明的一个方面的用于处理流体的吸附装置的示意侧视图；

图3B和图3C是图2A的装置的示意截面视图(沿截面3B-3B以及沿截面3C-3C)，示出了端板和多支管的细节；

图4是以液压的方式将堆叠的盒并联地形成为复合盒的立体视图；

图5是以液压的方式将堆叠的盒串联地形成为复合盒的立体视图；

图6A至图6C是示出了根据本发明的一个方面的盒中的流动剖面的示意图；

图7A、图7B、图8、图9、图10A、图10B、图10C、图11A和图11B是示出了根据本发明的其他方面的盒的可替代的几何形状、介质类型和流动剖面的示意图；

图12A、图12B、图12C、图12D、图12E、图13A和图13B是示出了根据本发明的装置的可替代的制造方法的示意图；

图14A、图14B和图14C是示出了根据本发明的一个方面的盒组合件的示意图；

图15A、图15B、图16A和图16B是示出了根据本发明的方面的复用的盒的示意图；以及

图17A是示出了根据本发明的方面的基于适用于支承吸附珠的双平面塑料网的平面粘结分隔片的示意图；

图17B是沿图17A的截面17B-17B所截取的平面粘结分隔片的截面视图；

图18A是示出了根据本发明的方面的基于具有方形织型的织筛的平面粘结分隔片的示意图；

图18B是沿图18A的截面18B-18B所截取的平面粘结分隔片的截面视图；

图19A是示出了根据本发明的方面的基于模制板的平面粘结分隔片的示意图；

图19B是沿图19A的截面19B-19B所截取的平面粘结分隔片的截面视图；

图19C是沿图19A的截面19C-19C所截取的平面粘结分隔片的截面视图；

图20A是示出了根据本发明的各个方面的基于挤压片的平面粘结分隔片的示意图；

图20B是沿图20A的截面20B-20B所截取的平面粘结分隔片的截面视图；

图21A是示出了根据本发明的各个方面的基于穿孔板或穿孔片的平面粘结分隔片的示意图；

图21B是沿图21A的截面21B-21B所截取的平面粘结分隔片的截面视图；

图21C是沿图21A的截面21C-21C所截取的平面粘结分隔片的截面视图；

图22A是示出了根据本发明的方面的基于随机填充有棒或纤维的烧结片的平面粘结分隔片的示意图；

图22B是沿图22A的截面22B-22B所截取的平面粘结分隔片的截面视图；

图23A是根据本发明的方面的通过堆叠与相邻片对准且紧密接触的平面粘结分隔片而形成的支架的示意图；

图23B是根据本发明的方面的通过堆叠与相邻片交错且紧密接触的平面粘结分隔片而形成的支架的示意图；

图24A是示出了根据本发明的方面的具有刚性结构的吸附床的示意图，该吸附床包括填充到色谱柱中的多个随机填充的拉西环；

图24B是示出了根据本发明的方面的具有刚性结构的吸附床的示意图，该吸附床包括填充到色谱柱中的多个随机填充的细丝；

图25A至图25B是示出了常规色谱柱的示意图；

图26A是示出了根据本发明的方面的具有刚性结构支架的填充到色谱柱中的吸附床的示意图，该刚性结构支架堆叠的平面粘结分隔片，所述色谱柱耦接至快速循环控制器；以及

图26B是示出了沿图26A的截面26B-26B所截取的色谱柱的截面的示意图；

图26B是示出了沿图26A的截面26B-26B所截取的色谱柱的截面的示意图；

图27是根据本发明的一个方面的Chromassette-S吸附装置的透视图；

图28A至图28B是图27的Chromassette-S吸附装置的示意性侧视图；

图29A至图29B示出了图27的Chromassette-S吸附装置的第一端和第二端的放大视图；

图30A至图30B是图27的Chromassette-S吸附装置的第一平面分配器和第二平面分配器的顶平面视图和底平面视图；

图31是将图27的多个Chromassette-S吸附装置堆叠成单个吸附装置组合件的Chromassette-S吸附装置组合件的截面侧视图；

图32是与图31的Chromassette-S吸附装置组合件相同的Chromassette-S吸附装置组合件的截面侧视图，其中箭头表示使用中的流体流动的方向；

图33A至图33B是平面分配器的示意平面视图；

图33A是类型II平面分配器的示意图；

图33B是与图33A的类型II平面分配器类似的类型II平面分配器的示意图，但是具有较少的第一分配通道和第二分配通道；

图34是示例性平面等流(isoflo)分配器的平面视图；

图35A至图35C是示出了根据本文中所公开的实施方案的具有外围密封件的提高的粘附力以及密封性能的装置的示意图；

图36A是根据本文中所公开的实施方案的利用3D打印制造的单体式支架(整体式支架)的等距视图；

图36B是图36A的没有顶板和底板的单体支架的进料端的放大视图；

图37A是图36A的单体支架的截面顶视图；

图37B是图36A的单体支架的截面侧视图；

图37C是包括在图36A的单体支架中的相互连接的格子的放大截面侧视图；

图38是根据本文中所公开的实施方案的具有交错图案的可替代的相互连接的格子的放大截面侧视图；

图39是通过挤压工艺制造的单体支架的等距视图；

图40A是使用图39的单体支架的本发明的装置的截面侧视图；

图40B是使用图39的单体支架的本发明的装置的截面顶视图；

图41A是使用图39的单体支架的本发明的装置的另一实施方案的截面侧视图；以及

图41B是使用图39的单体支架的本发明的装置的另一实施方案的截面顶视图。

具体实施方式

本发明一般性涉及装置、适于制备及制造工艺，并且更具体地涉及在制造医药或治疗产品的制药工业中的制造中使用的工艺。

与常规装置相比，申请人发现了一种在线性可扩展的且自支承的构造中支承吸附介质的方法。本发明的实施方案利用平面粘结介质。吸附介质的网——例如，微IPN介质——是平面粘结的。即使在由张力而拉开的情况下，该介质也会保持其形状。单体除了远比床厚之外，单体也是平面粘结的。平面粘结介质的粘结力平面被定向成平行于吸附装置的平表面。介质沿粘结力平面的粘结性使得能够制造如下面所描述的吸附介质块。

在本文中可互换地使用术语吸附介质、色谱介质和介质，以指代吸附装置的固定相；介质还可以指代单一类型的介质。如在本文中使用的，紧密接触通常指代相邻层之间的余留的空隙空间的程度，并且意指这些空隙空间的大小与床内的流动相占据的间隙空间的程度相同。在本文中可互换地使用术语溶剂和流动相，以指代流动相。术语横向流动意指流体沿粘结力平面在介质内流动；例如，与垂直于网的平面的流动相比，在网基吸附介质中横向流动意指沿网的平面流动。可互换地使用术语吸附块、吸附装置和盒，以指代在本文中所公开的装置中使用的吸附介质的平面粘结床。术语各向同性意指流过有流体的多孔介质具有垂直于流动方向的均匀的多孔结构，使得流动的比阻(specificresistance)与介质在垂直于流动方向的平面中的位置无关；将在下文中进一步阐述各向同性介质的重要性。实质上，意味着所描述的特性的值的偏差足够小，以使得吸附装置能够如预期地执行。

参考图1A和图1B，吸附装置10包括包含平面粘结的、基本各向同性的吸附介质21的至少一个块20，块具有第一端12、第二端16、第一基本平表面22、第二基本平表面23、基本垂直于第一平表面22和第二平表面23的至少一个侧壁26。块还包括：第一多个分配通道14a至14n(统称为分配通道14)，分配通道14设置在所述至少一个块20内、与第一端12相邻、并且基本上垂直于第一平表面22和第二平表面23；第二多个分配通道18a至18n(统称为分配通道18)，分配通道18设置在所述至少一个块20内、与第二端相邻、并且基本垂直于第一平表面22和第二平表面23；以及外围边缘密封件28，外围边缘密封件28对具有平表面部分24的所述至少一个侧壁26进行密封。

分配通道14和分配通道18相对于彼此的排列和位置以及第一平表面22和第二平表面23的几何形状(还被称为占用空间)被设计成促使在块20内的流体从第一端12至第二端16基本上均匀地横向流动。块20可以具有各种占用空间，例如，矩形、圆形、梯形等。结合分配通道14和分配通道18的位置的占用空间的形状是负责促使期望的均匀流动的设计因素。

块20是三维装置，其特征在于长度32、高度30和宽度34。流体流动的方向与长度坐标对准；平表面22和平表面23的宽度对宽度34进行限定，并且块20的高度30是垂直于平表面22和平表面23的维度。

在操作中，流体被引入并且被分配到分配通道14中，并且从分配通道18收集并移除。通过对侧壁26的密封来使吸附装置10呈现“自支承”，侧壁26通过平面粘结的、基本各向同性的吸附介质21的平行于平表面23和平表面23的粘结力平面来限定。吸附装置10的块20无需另外的支承结构来承受在使用中产生的液压，使得块20能够在下文结合图2A所示的端板之间被容易地装载以及卸载。这个属性还使得在不改变端板的情况下块20的堆叠能够非常容易扩增。

应当理解的是，在吸附装置10中，在分配通道14与分配通道18之间存在许多可能的路径或流线。每个流线中的流体花费一定时间来完成从第一端12到第二端16的道路，这段时间通常被称为停留时间。高性能的吸附装置要求所有流线的停留时间的变化尽可能小。为了获得这个性能属性，除了使流线具有基本均匀的长度之外，吸附块应该具有沿垂直于流动方向的平面为基本上各向同性的吸附介质。流动均匀性是特性的这种组合的最终结果。

在一个实施方案中，吸附介质的层由网基吸附介质形成，例如，以网的形式制造并被切割成适合块20的大孔IPN介质。在2010年2月19日提交的、标题为“POROUSINTERPENETRATINGPOLYMERNETWORKSWITHIMPROVEDPROPERTIES”的PCT申请PCT/US2010/024804中描述了大孔IPN介质，通过引用将其全部内容并入。在另一些实施方案中，吸附介质的层可以包括Empore盘(3MCorp.，St.Paul，MN)或者Whatman色谱纸(GELifeSciences，WestboroughMA)。

图2A示出了块20的第一端上的分配通道14的放大截面视图(穿过图1的截面2A-2A)。图2A示出了具有四层网29的块20的截面。图2B示出了具有更多层网29从而具有与图1A中所示的块20相比更高的高度的块20’。块20可以包括平面粘结的、基本上为各向同性的吸附介质21的多个网层29a至29n(统称为网层29)。

进料流(未示出)通过多支管120(结合图3B下文所示的)沿块20的宽度分配，作为进料子流进入若干通道14a至14n中的每个通道，进料子流被进一步分配和转变成形成各网层29内的横向流动流。与过滤装置相比，横向流8沿限定网层29的平面流动(也就是说，这些横向流动不垂直于网层29的平面)。

图2B示出了与图2A的吸附装置10相比包括附加网层29的吸附装置10’。

现在参考图3A至图3C，用于处理流体的吸附装置100包括一对端板102a和102b(也称为端板102)。各端板102具有进料端105和洗脱剂端107。端板102对中的至少一个端板具有设置在进料端105处的进料入口106，并且端板102对中的至少一个端板具有设置在洗脱剂端107处的洗脱剂出口108。吸附装置100还包括堆叠构造的多个盒200(在此示出为单个盒200，下面结合图3、图4和图5描述堆叠构造)。

各盒200与图1的块20类似。如上所述，盒200的几何形状和通道的位置促使在块内从进料端105至洗脱剂端107的基本上均匀的横向流动，该均匀的横向流动平行于第一基本平表面和第二基本平表面。在此，端板102a对中的一个端板与盒200的第一表面22相邻，并且端板102b对中的第二端板与盒200的第二表面23相邻。

仍然参考图3A至图3C，盒200还包括外围边缘密封件28，外围边缘密封件28使用密封剂来形成不可渗透的密封网29(也称为“密封件”以及“外围边缘密封件”)。在一个实施方案中，使用热固性树脂来形成密封件，而在另一实施方案中，使用热塑性树脂来形成密封件。还可以使用本领域公知的其他密封剂。外围边缘封装件28附着至网29，形成结构边界，以包括存在于盒内部的增加的压力。盒200还包括通道14和通道18，通道14和通道18分别在进料端和洗脱剂端处沿盒200的宽度分布，并且用于沿盒200的宽度引入进料流并且收集洗脱剂流。通道14(也称为分配通道)沿盒200的高度从顶到底穿透盒200，使得流体能够沿高度H分配。

图3B示出了设置在端板102a中的多支管120a的截面侧视图。多支管120a用于引入进料流130a，然而，如图3C中所示，设置在端板102a的相对端上的多支管120b用于回收洗脱剂流130b。多支管120a内部的流动通道124a用于将进料流分配至盒200中的分配通道14。多支管120b内部的流动通道124b用于从盒200中的分配通道18收集洗脱剂流。应当理解的是，在端板102a和102b中存在多支管120a和120b的若干个不同的操作构造。

在某些实施方案中，如图4中所示，盒210a至盒210n被堆叠成使得盒210a至盒210n为液压并联的方式(在下文中，称为“并联配置”)。在这种情况下，盒210形成复合盒250，复合盒250的高度等于各盒210的高度的总和。多支管120a和120b(图3A)用于凭借支承结构(未示出)来支承堆叠的盒210，该支承结构可以由外压的拉杆或之类制成，并且多支管120a和120b包括将进料流分配到盒210的进料端上的分配通道中以及从洗脱剂端收集洗脱剂流的通道(未示出)。多支管120具有与盒210的进料端和洗脱剂端匹配的进料端和洗脱剂端。

进料分配通道14和洗脱剂分配通道18可以被配置成在端板中的若干位置中。进料分配通道14和洗脱剂分配通道18可以仅位于顶部多支管中，或者仅位于底部多支管中。可替代地，进料分配通道可以仅位于顶端板上，而洗脱剂分配通道仅位于底端板上，或其任意组合，只要在设置在端板内的顶部多支管或底部多支管中存在至少一组进料分配通道和一组洗脱剂分配通道即可。密封垫110可以用于获得相邻盒210之间的以及盒210与多支管之间的可靠的密封件。密封垫110可以集成(并附着)到每个盒210中，或者密封垫可以是添加为盒210的堆叠体的一部分以形成块的分离部件。为了使得盒210能够以图4所示的方式堆叠，其必须具有大致相同的长度和宽度，并且分配通道需要被相似地定位，以使得分配通道对齐并且流体连通；然而，应当理解的是，虽然图4示出了相同高度的盒210，但是盒可以具有不同的高度。

可替代地，在另一些实施方案中，如图5所示，盒被堆叠成使得其为液压串联的方式。在这种情况下，盒310a至310n形成复合盒350，借助于分流板320，复合盒350的液压长度等于每个盒310的长度的总和。多支管(未示出)用于凭借支承结构(未示出)来支承堆叠的盒310，并且多支管包括将进料流分配到盒310的进料端上的分配通道314中并且从洗脱剂端收集洗脱剂流的分配。端板具有与盒310的进料端和洗脱剂端匹配的进料端和洗脱剂端。与图4所示的并联配置相比，进料通道和洗脱通道必须位于单独的多支管中。密封垫110可以用于获得相邻盒310之间的、盒310与分流板320之间的以及盒310与端板之间的可靠的密封。密封垫110可以集成(并附着)到每个盒310中，或者可以添加为盒的堆叠体的一部分以形成块的单独部件。为了使得盒310能够以图5所示的方式堆叠，盒310必须具有大致相同的长度和宽度，并且分配通道需要被相似地定位，以使得分配通道对齐并且流体连通。然而，应当理解的是，虽然图5示出了相同高度的盒310，但是盒可以具有不同的高度；此外，可以串联地布置有两个或更多个盒。

应当理解的是，通过在盒310的堆叠体内的所需的位置处引入分流板320，可以能够利用图4和图5所示的并联配置和串联配置的组合来制造复合盒。

图6A示出了块20的进料端上的分配通道14f的放大截面视图(通过图1B上的截面2A)，示出了在各个网21a至21n内的进料流的流动分布。进料流(未示出)通过进入若干通道14中的每个通道的多支管(未示出)沿块的宽度分配，进料子流被进行进一步分配和转化成形成各网层内的横向流25a至25n。与过滤装置相比，横向流25a至25n沿限定网21的平面流动(也就是说，其横向地而不是不垂直于网21的平面流动)。图6B以平面视图示出了网21上的流动流线21a至21n，示出了流体从进料端朝洗脱剂端行进。图6C示出了块20的洗脱剂端上的分配通道18f的放大截面视图(通过图1B上的截面2A)，还示出了在各个网层21内的横向流33a至33n如何被收集以形成在分配通道18f内的洗脱剂子流39。存在通过从块20形成完整的洗脱剂流(未示出)而由多支管(未示出)沿盒的宽度来收集的多个洗脱剂子流39。

图7示出了另一实施方案，其中盒被配置成圆形几何形状，而非图1A所示的矩形几何形状。圆形网412具有带有分配通道404a至404n的外围边缘密封件410。在这种情况下，进料分配通道404位于网412的外围，然而洗脱剂分配通道402可以是网412的中心中的单个通路(应当理解的是，圆形网的中心中的分配通道402还可以包括两个或更多个分配通道402)。可替代地，中心中的通道402是进料分配器而外围附近的通道404是洗脱剂分配器。在这种情况下，流体流动路径是径向的，使流动路径的长度大约等于圆形网412的半径。

图8示出了圆形盒的另一实施方案，该圆形盒包括肋部408a至408n，肋部408a至408n迫使流体以螺旋轨道流动，形成比图7所示的实施方案的流动路径长的流动路径。

图9示出了盒440的另一实施方案，其中网452大致为“扇形”或梯形。任何形状都可以，只要网452平坦、具有外围边缘密封件448以及分配通道444和分配通道446即可，应用决定哪种形状是最有益的。此外，通常应当理解的是，可以以任意几何形状、圆形、矩形或其他形状来采用肋部(未示出)，使得以可不同于流体在网452内行进的自然轨道的轨道来引导流体。

图10示出了根据本文中所公开的一个实施方案装置的盒500，盒500由单体552而非多个网层的形式的吸附介质制成，关键的区别在于，单体522比网厚得多，使得单个单体产生大的高度(在使用网的情况下，仅在使用多个层的情况下才可以实现)。根据这个实施方案，单体522包括外围边缘密封件506和分配通道508。图10B示出了由比图10C所示的单体薄的单体体制成的盒。正如图1至图7中所描述的，可以由单体522制成具有相同几何形状和可行性的盒，只要所述盒具有平坦的顶表面和底表面并且具有足够的抗拉和抗压强度以支承在使用中产生的液压力即可。单体允许将密封件添加至平坦的顶表面和底表面的选择，能够约束在使用中产生的液压力。在这种情况下，因为盒是自支承的，所以顶板和底板变成了可选的；此外，端板仅需附接至盒500中的进料分配器和洗脱剂分配器。

图11A示出了矩形盒的另一实施方案的平面图，其中该盒为“双面型”。在这个实施方案中，除了在盒500的两个端处的一组分配通道504和508之外，该盒包括在网512的长度维度的中心点处的另一组分配通道516。参考图11A，盒550包括具有外围边缘密封件513的网512，在网512的长度维度的中心点处具有一组中心分配通道516，以及在网512的两个端处具有两组分配通道504和分配通道508。在这个具体的实施方案中，中心通道516对进料流进行分配，而端通道504和端通道508对洗脱剂流进行收集。图11B中示出了这个实施方案的流动分布。在双面型盒(未示出)的可替代的实施方案中，分配通道504和508对进料流进行分配，而中心通道506对洗脱剂流进行收集。

图12A至图12E以示意性的方式示出制造图1A所示的盒的示例性工艺。多个网600被切割成如图12A所示的期望维度并且如图12B所示进行堆叠。如图12C所示，通过本领域的技术人员所公知的许多方法中的之一来制造外围边缘密封件606(例如，还可以使用热固性树脂或热塑性树脂或者本领域的技术人员公知的其他密封剂)。一旦固化，对网600的堆叠体进行穿孔(通过钻孔、模切、激光切割或本领域的技术人员公知的其他方法)，以形成如图12D所示的在高度维度上基本上直的分配通道604和分配通道608，得到图12E的完成的盒620。

对于这个制造方法，存在许多变型。例如，如图13A和图13B所示，可以在对分配通道进行堆叠之前，在各个单独的网650上对分配通道进行穿孔；这个方法使得形成没有相同地置于各个网650中的分配通道，这是可接受的，只要在对相邻网650和660进行堆叠的情况下分配通道654和658具有一些交叠使得能够实现流体连通即可。参考图13A，网650被穿孔有椭圆形分配通道658，分配通道658在宽度维度中没有居中，而是与另一边缘相比更接近网650的一个边缘，然而，图1B所示的网660被穿孔有相同的椭圆形分配通道658，分配通道658也不居中(按照偏移量655)，而是朝网660的相反的边缘移位。当相邻的网650和网660堆叠时，分配通道654和分配通道658不会彼此上下完美对齐，但是会交叠来仍然产生流体连通的分配器。应当理解的是，在网堆叠之前使网650被穿孔有分配器通道654在形成分配器中提供了大的灵活性，这在一些应用中可能是优点。同样，在网堆叠之前将外围边缘密封件662单独地添加至每个网可能是有利的。

分配器会增加带状扩展，一种使色谱分离的效果劣化的现象，劣化随着分配器的滞留体积相对于分离介质的体积变得更大而增加。因此，分配器应当被设计成具有最小的体积。然而，这需要与由分配器产生的压降平衡，分配通道的直径越小，压降变得越大。在许多情况下，可以将分配器体积相对剩余吸附介质保持为小，并且在这样的情况下，分配器内的进料流和洗脱剂流的精确的分配图案几乎不影响装置的分离性能。在这样的情况下，流体从哪里进出盒都无关紧要。

用于减小由分配器产生的劣化的另一方法是将分配器设计成使得即使在分配体积不小的情况下带也不扭曲。这需要通道分离装置(分离介质和分配器，包括包含在端板内的流道/分配器)内的每个流线具有相同的停留时间。对于本文中所公开的装置，其中进料流来自点源并且洗脱剂流返回点源，进料流进入和洗脱剂流离开的各自位置可能是重要的，引起分配器设计的优选实施方案。在本文中所公开的矩形装置的情况下(例如，如图1至图4所示)，在分配器中存在显著的保持体积的情况下，为了使每个流线处的停留时间尽可能一致，设计原则应当是：当进料流和洗脱剂流在任意维度沿着盒的使盒分开的任意平面进入盒以及离开盒时，在进料流和洗脱剂流的流动图案中应当存在有镜像对称。具体地，这意味着两件事情：第一，进料流和洗脱剂流应当位于相反的端板中，以及第二，进料流应该进入顶(或底)端板，在与此相对的侧上，其中洗脱剂流退出相反的端板。

图14A、图14B和图14C示出了装置700，装置700包括根据本文中所公开的一个方面的盒组合件，端板根据先前段落中所描述的设计原理设计。图14A示出了盒组合件700的截面侧视图，盒组合件700具有顶端板706a、第一密封垫705a、盒702、第二密封垫705b和底端板706b。在这个示意图中，顶端板706a用于引入进料流，而底端板706b用于回收洗脱剂流。顶端板706a内部的流动通道716a用于将进料流分配至盒702中的分配通道704a。底端板706b内部的流动通道716a用于从盒702中的分配器通道704b收集洗脱剂流。图14B是盒组合件700的沿图14A中的截面14B所截取的正视图。参考图14B，进料流707在进料口717处进入端板706a，然后利用流动通道716a沿装置的宽度进一步分配。现在参考图14C，在利用流动通道716b沿装置的宽度收集洗脱剂流709之后，洗脱剂流709在洗脱口719处离开端板706b。图14A、图14B和图14C清楚地示出了：端板706a和706b中的进料流动通道和洗脱剂流动通道是如先前段落中所述的彼此成镜像对称，代表了优选实施方案，每当本文中所公开的装置中的分配器通道704a和704b的体积导致减小的分离性能。还应当注意的是，在这个实施方案中，在盒组合件702内的每个点处，进料流和洗脱剂流的流动方向是相同的。

图15A和图15B示出了本文中所公开的另一实施方案，根据实施方案多个盒810a至819n被集成到单个复用盒800中。块822具有外围边缘密封件823，并且还通过盒间密封件825来使块822分成多个盒810a至810n。以图15A所示的方式，沿块822的高度在块822的两端上对分配通道824进行穿孔。在这个实施方案中，复用盒800的块822由多层网(未示出)的堆叠体构成。外围边缘密封件823和盒间密封件825被粘附至网，以使得外围边缘密封件823和盒间密封件825能够承受在使用期间在盒810a至810n中存在的内部压力。在另一实施方案中，用于形成吸附块822的介质可以是单体(未示出)的形式，而非网。

图16A是形成多盒组合件900的组合有端板926a和926b的复用盒800的立视图。图16B是复用盒组合件900的示意性流动图。端板926a包括：多个通道934a，多个通道934a用于引入多个进料流930a至930n；以及阀935a至935n的阵列，该阵列用于将各个进料流转移到盒810a至810n中的每一个盒的多支管924a中。端板926b包括：多个通道，所述多个通道用于从盒810a至810n中的每一个盒收集多个洗脱剂流934b；以及阀935b的阵列，该阵列用于将每个洗脱剂流从洗脱剂分配器924b转移至产品流931、废物流932、或者可能地，进入盒810a至810n中的另一个盒的进料流933a至933n。通道和阀被包括在端板内，由此使用户不必进行与每个单独盒810a至810n的单独的连接。工艺设计决定决定利用相应地打开以及关闭阀的控制系统(未示出)来打开以及关闭哪些阀。在一些实施方案中，端板926a和端板926b可重复使用的。在另一些实施方案中，端板926a和926b可以与盒集成，以形成完全可任意使用的组合件900，在可任意使用的组合件900的情况下，阀935a和935b可以是气动的，通过借助本领域技术人员所公知的简单的、快速连接装置连接至可自由支配的盒组合件900的可再使用的阀(未示出)的阵列来对气流进行致动。这个实施方案适用于下述应用：不能容许批次间的交叉污染的应用；或者清洗的成本以及确保清洗周期的成本高，或耗费不起时间的应用，或者操作人员的安全性要求不暴露于流体流的应用。

在另一些实施方案中，如下面结合图17A至图23所描述的被设计成接收液体流动的吸附床可以用于形成平面粘结吸附块或者可以用在色谱柱中。在这些实施方案中，复合吸附床包括具有开口单元(还称为空隙空间)的支架以及占据支架所产生的空隙空间的吸附珠。支架提供平面吸附装置所需要的平面粘结力，并且吸附珠提供期望的吸附性质。在采用色谱柱的实施方案中，支架提供结构支承以防止珠被压破，并且吸附珠提供期望的吸附性质。如下所述，图17A至图22B示出了适于用于平面吸附装置和色谱柱两者的支架的平面粘结分隔片的实例。

现在参考图17A，平面粘结分隔片1000包括被布置成限定多个开口单元1014的多个刚性结构构件1010a至1010n(通常称为构件1010)和刚性结构构件1012a至1012m(通常称为构件1012)。平面粘结分隔片1000在堆叠在一起的情况下形成如图23A和图23B所示的吸收应力的基本平面粘结刚性结构支架。平面粘结分隔片1000还可以堆叠在如图26所示的色谱柱中。在一个实施方案中，平面粘结分隔片1000包括双平面塑料网1000。双平面网1000由构件1010和构件1012形成，构件1010被布置成形成彼此平行且在单个平面中的第一直构件阵列，构件1012被布置成形成彼此平行且在单个平面中的第二直构件阵列，其中，如图17A所示，第一阵列与第二阵列相互垂直。在此，刚性结构构件是聚合物单丝。

图17B示出了平面粘结分隔片1000的截面视图。在一个实施方案中，构件1010和构件1012是聚合单丝并且在接触点处熔合在一起，例如，通过在接触点1015处熔化细丝来使构件1010和构件1012熔合在一起。构件1010和构件1012的布置——在此为熔合的聚合单丝——生成开口单元1014，这使得能够填充吸附珠。平面粘附分隔片1000用于产生能够承受压应力和张应力的吸收应力的基本刚性结构，当流体被泵送，产生进入色谱柱中的平面粘结吸附床或复合吸附床的流体流动时，会存在压应力和张应力。

如在本文中所使用的基本刚性通常意指刚性结构构件和整个支架在应用中遇到的应力负荷下的变形足够小以致在吸附床的性能中感觉不到。功能上地，这通常意指吸附床在施加的应力下不移动，因此不会经受由于珠的压碎而引起的放空、沟流(channeling)或增加的液压阻力。基本刚性结构构件及其相应的支架吸收在复合吸附床内由流过床的液体产生的压力梯度而引起的应力，由此防止了这些应力冲开可堆叠式平面吸附装置中的外围密封件，或者防止这些应力压碎常规色谱柱中的珠。在涉及结构构件、分隔片或支架的情况下，下文中的“刚性”意指“吸收应力的基本上刚性”。

现在参考图18A，与图17A的平面粘结分隔片1000类似的平面粘结分隔片1100粘结包括织筛1104，织筛1104具有织在一起以限定多个开口单元1114的多个刚性结构构件1110a至1110n(通常称为构件1010)和多个刚性结构构件1112a至1112m(通常称为构件1012)。在此，织筛1104形成为平行聚合物单丝的两个阵列，每个细丝阵列沿垂直于另一细丝阵列的方向行进并且被织在一起。

图18B示出了平面粘结分隔片1100的截面视图。与平面粘结分隔片1000相比，构件1110和构件1112织在一起而没有熔合在一起。在另一些实施方案中，可以使用选择性地熔合构件1110和构件1112来使分隔片1100更加具有刚性。

现在参考图19A，平面粘结分隔片1200——在此为模制板1200——包括底平表面1220、顶平表面(未示出)、边缘密封件1206(也称为外围密封件)以及隔离件1210a至1210m(通常称为隔离件1210)。模制板1200还包括：用于引入以及收集供给复合平面粘结吸附床的流体的进料分配通道1202a至1202n和洗脱剂分配通道1204a至1204m；以及用于收集在暴露于复合吸附床之后的流体的粘结洗脱剂分配通道1204a至1204f。

图19B和图19C是模制板1200的截面视图，示出了填入由刚性结构形成的开口单元中的珠1214，该刚性结构包括平坦底1220、边缘密封件1206和隔离件1210。当堆叠在一起形成刚性结构的情况下，隔离件1210保持模制板1200与相邻模制板(未示出)之间的间隔。模压平面粘结分隔片1200的开口单元使得通过进料通道1202引入的流体能够流过复合吸附床并且由洗脱通道1204收集。

现在参考图20A，平面粘结分隔片1300——在此为挤压片1300——包括平坦底1312和隔离件1310a至1310m(通常称为隔离件1310)。图20B是挤压片1300的截面视图，示出了填入由挤压片1300的平坦底1312和隔离件1310的刚性结构形成的开口单元中的珠1314。当堆叠在一起形成刚性结构的情况下，隔离件1310保持挤压片1300与相邻挤压片(未示出)之间的间隔。吸附珠1314填充挤压片1300的开口单元。

现在参考图21A，平面粘结分隔片1400——在此为穿孔板1400——包括平坦底1420和隔离件1410a至1410m(通常称为隔离件1410)。通过对薄板进行穿孔来制造隔离件1410a至1410m，其中在孔处去除的材料保持附接至多孔板的平坦底1420，但是相对于多孔板的平面弯折。图21B是多孔板1400的截面侧视图，示出了填入由多孔板1400的平坦底1420和隔离件1410的刚性结构形成的开口单元中的吸附珠1414。当堆叠在一起形成刚性结构的情况下，隔离件1410保持多孔板1400与相邻多孔板(未示出)之间的间隔。多孔板1400的开口单元使得液体能够流过多孔板1400。图21C是多孔板1400的沿垂直于图21B所示的侧视图的方向的截面侧视图，由此沿着多孔板1400的平面的维度观察到形成隔离件1410的孔。通过孔而制造出的隔离件1410可以对准或交错以提高如这个实例中所示的流动均匀性。

现在参考图22A，平面粘结分隔片1500——在此，为多孔非织网1500——包括接合到刚性结构中的随机填充的纤维1510a至1510n。非编织网1500的刚性结构包括填充有吸附珠1514的多个开口单元，形成复合平面粘结吸附床。图22B是非织网1500的放大截面视图，示出了在由限制珠的移动的刚性结构制造的开口单元中填入有珠1514。非织网1500具有长度L和厚度H。如果非织网1500的厚度H非常大，例如，大于1cm以及甚至大于5cm，则非织网1500变成提供吸附床的多孔单体，而无需堆叠多个分隔片1500。

在另一些实施方案中，平面粘结分隔片由接合到平面粘结片(未示出)的随机填充的填充件形成粘结。合适的填充件可以具有任意的形状和尺寸，只要所述填充件形成具有开口单元形式的空隙空间的刚性支架即可。合适的填充件的实例包括但不限于在填充的蒸馏和萃取柱中使用的实例(例如，拉西环(Rashigrings)、花键环(SplinedRings)、鲍尔环(PallRings)、贝尔鞍环(BerlSaddles)、玻璃粒(glassshot)、螺旋填料(Helices)、纳特环(NutterRings)、超塑球(SuperPlasticSphere))以及蒸馏和萃取领域的技术人员所公知的任何其他实例。在一些实施方案中，在蒸馏和萃取柱中使用的相同的填充件可能适用于本文中所公开的支架的填充件；在另一些实施方案中，需要较小的填充件，使用形状类似但尺度较小的填充件。

在这些实施方案中，空隙空间的开口单元必须足够大以使得珠能够流入这些空隙空间中并且使珠紧密地填充。开口单元的尺寸的特征可以在于最大球体的直径能够内切于该开口单元。因为由空隙空间所产生的多个开口单元中的全部开口单元不是完全相同的，所以开口单元的总体的特征可以在于开口单元的平均直径(在下文中称为特征直径)。为了对空隙空间的开口单元进行均匀有效地填充，本文中所公开的复合吸附床的开口单元需要具有是吸附珠的平均直径的至少约10倍的特征直径。

以上如图18至图22中所描述的适于珠的平面吸附装置的一些实施方案包括填充保持器，该填充保持器用于保持结构支架的空隙空间内的珠。填充保持器通常位于吸附床的洗脱端上，在珠的填充床与洗脱收集器之间。在一些实施方案中，在进料分配器与洗脱收集器之间的进料端和洗脱剂端两者中分别存在填充保持器。如此，吸附珠被保持成形成固定床。

在一个实施方案中，填充保持器利用形成为棒、盘或片的烧结陶瓷或玻璃多孔介质来制成，其中孔径此存小于吸附珠的尺寸。在另一些实施方案中，多孔介质是塑料(例如，PorexCorporation，AtlantaGA制造的多孔聚合物材料)、金属(例如，MottCorporation，Farmington，CT制造的多孔金属)或微多孔膜(例如，MilliporeCorporation，BillericaMA)。填充保持器可以单独地制造并且被插入到装置中，或者可以原位形成在装置内，重要方面在于在珠基装置中使用填充保持器。

在另一些实施方案中，填充保持器通过将细通路模压至塑料部分中来形成，细通路具有小于吸附珠的尺寸的尺度。这对于使用模制板以形成平面粘结支架的实施方案特别有用，例如如图19A所示的实施方案。在又另一些实施方案中，填充保持器由细通路以及比吸附珠大的第二珠或颗粒的组合来形成。细通路保留(大的)第二珠，转而保留较小的吸附珠。例如，细模压通路可以具有约100μm的通路深度，第二珠可以具有约150μm的直径，然而吸附珠具有约30μm的直径。较大的第二珠的床的孔径尺寸为约20μm，有效地保留吸附珠。较大的第二珠可以由塑料、金属、陶瓷或玻璃制成。细通路和较大第二珠的组合允许较大通路的模压，同时仍然保留较小的吸附珠。在另一实施方案中，填充保持器插入平面粘结网的各层之间，或者模压到各层中。在另一些实施方案中，如下面在图36、图37、图40和图41中更加详细地描述的，填充保持器被插入或被模压到已完成的结构支架中，该已完成的结构支架具有外围密封件以及在进料端和洗脱剂端上的分配通道和收集通道。

图23A和图23B是复合床的示意图，该复合床包括：通过堆叠图17所示的类型的分隔片形成的刚性支架；以及填入到由支架的刚性结构产生的开口单元中的吸附珠。现在参考图23A，吸附床1600包括具有第一表面1604的壳体1602以及设置在壳体内与第一表面1604接触的支架1606。支架1606包括吸收应力的基本上刚性结构1608以及设置在刚性结构1608内的多个开口单元1614a至1614n(统称为开口单元1614)。吸附床1600还包括填充多个开口单元1614的多个吸附珠1616，所述多个开口单元1614形成多个吸附珠的填充床。

在此，吸收应力的基本上刚性结构1608包括多个堆叠的平面粘结分隔片1000a至1000n(统称为分隔片1000)，多个堆叠的平面粘结分隔片1000中的每一个平面粘结分隔片与多个堆叠的平面粘结分隔片1000中的与所述每个平面粘结分隔片相邻的平面粘结分隔片紧密接触，并且多个堆叠的平面粘结分隔片1000中的每一个平面粘结分隔片包括被布置成限定多个开口单元1614的多个刚性结构构件。

在一个实施方案中，将分隔片1000彼此上下堆叠，使得形成支架1600的刚性结构的构件对齐。支架1600具有开口单元形式的空隙空间，开口单元填充有吸附珠，所述吸附珠填入床。图23B是本文中所公开的支架的另一实施方案的示意图。支架1700通过堆叠图17所示的类型的分隔片形成。分隔片1000被彼此上下堆叠成使得形成支架1600的刚性结构的细丝交错。支架1700具有开口单元形式的空隙空间，开口单元填充有吸附珠，所述吸附珠填入床。应当理解的是，分隔片可以被堆叠成使得开口单元如图23A所示基本上对准，或者使得开口单元以如图23B所示的重复顺序中或者沿任意各种交错的方向交错。堆叠的重要方面在于：制造的支架基本上是刚性的，并且支架的刚性结构的空隙空间产生多个开口单元。

在操作中，吸附床1600接收液体流动并且支架1606限制所述多个吸附珠1614的移动，吸收由沿液体流动的方向的液压梯度引起的压应力并且将引起的压应力的一部分传递至壳体1602的第一表面1604。

可以使用图17A至图23B中所描述的平面粘结支架和分隔片来制造适用于可堆叠式平面吸附装置(要求平面粘结吸附介质)的复合吸附床，或者可替代地，可以使用所述平面粘结支架和分隔片来制造适用于色谱柱的复合吸附床。在用在色谱柱中的情况下，本文中所公开的复合吸附床能够使用填入常规色谱柱的软珠并且在与常规操作相比较高的操作压力下操作。在没有由刚性支架来提供结构支承的情况下，在这样的高压例如大于100psi下操作是不可能的。在这些实施方案中，复合吸附床的刚性支架吸收由液体流动产生的压应力，而填入刚性结构的空隙空间的相对软的吸附珠提供用于分离的吸附介质。在没有刚性支架的情况下，一大类软珠(例如，琼脂糖(agarose)和琼脂糖(sepharaose)珠)不能在高压下使用，限制了柱的长度以及/或者在色谱分离中使用的流动相的速率以及/或者可以使用的吸附珠的尺寸。在一个实施方案中，吸附床支承大于150cm/小时的液体流动速率。

在平面可堆叠式装置中，吸附介质需要为平面粘结以承受装置内的流体静压以及由液体流动产生的压力梯度。由液体流动而产生的全部压力要使装置冲开，需要平面粘结的吸附介质以承受拉应力。相比之下，常规色谱柱具有能够承受压力的刚性壳体，然而，由液体流动引起的压力梯度产生压应力，该压应力必须通过吸附床来承受。

图24A示出了复合床1700的一部分，复合床1700包括支架1702，支架1702具有包括多个随机填充的填充件1710a至1710n(统称为填充件1710)的刚性结构。所述多个随机填充的填充件1710中的每个填充件由刚性结构材料制成并且所述多个随机填充的填充件1710被布置成限定由填充件1710形成的多个开口单元1712a至1712m(统称为开口单元1712)。在此，填充件1710是拉西环。填充件1710包括但不限于勒辛环(LessigRing)、花键环(SplinedRing)、鲍尔环(PallRing)、贝尔鞍(BerlSaddle)、玻璃粒(glassshot)、螺旋填料(helix)、纳特环(NutterRing)和超塑球(SuperPlasticSphere)。应当理解的是，各种类型的填充件1710可以互混。在一个实施方案中，所述多个随机填充的填充件1710随机地彼此上下地填充到色谱柱中，并且珠1714填入由支架的刚性结构形成的开口单元1712空隙空间。色谱柱内的填充件形成由柱底1706和柱侧壁1702来支撑的刚性结构。刚性支架限制珠的移动并且吸收由液体流动产生的压应力，防止珠被压碎。

图24B示出了复合床1800，其包括由填充件1810a至1810n(统称为填充件1810)形成的支架，在此，细丝随机地彼此上下地填充在色谱柱中，并且珠1814填入由支架的刚性结构形成的空隙空间。色谱柱内的填充件形成由柱底1806和柱侧壁1802来支撑的刚性结构。刚性支架限制珠的移动并且吸收由液体流动产生的压应力，防止珠被压碎。在一些实施方案中，在用吸附珠(未示出)填充开口单元之前，可以将复合吸附床1700或1800的填充件1710和1810熔合、接合或烧结在一起。

可以通过本领域技术人员所公知的干式填充方法或浆填充方法来将珠引入空隙空间。在一些实施方案中，由于分隔片被堆叠，所以将珠逐步引入支架。在另一些实施方案中，柱在整个支架被制造到平面粘结装置或被布置在色谱柱的内部之后被引入。在又一些实施方案中，可以将吸附珠引入单独的分隔片。

图25A是现有技术的线框形式的色谱柱的透视图。色谱柱2000具有侧壁2008、底平表面2004和顶表面2002。色谱柱2000填充有吸附珠(未示出)，以形成具有高度H的吸附床。图25B是柱2000的截面图，示出了由侧壁2008支承的吸附珠2014。在操作中，在顶表面2002处，柱2000将液体供给给分配器(未示出)。由于由填充吸附珠2014形成的吸附床的液压阻力，流体必须在压力下被泵送，这会产生在柱2000内的流体静压以及压力梯度。通过顶表面2002和底表面2004的侧壁2008来分别抑制由流体静压形成的力。由在填充床中的每个层的珠引起的压力梯度在填充床上产生沿着流体的流体方向增加的压应力。因此，在填充床的底部处、与底表面2004相邻的珠被从顶表面到底表面的液压梯度——下文中称为压降——压缩。在经受约25psi至50psi的压缩压力的情况下，通常用在生物分子的纯化中的软琼脂糖和琼脂糖珠开始变形。为此，填充有这些类型的软珠的色谱柱不能在在柱内产生超出50psi——优选地超出30psi——的压降的流速下操作。软珠的压应力限制极大地限制这样的色谱柱能够进行操作的条件。更具体地，这样的柱必须相对短(例如，通常小于50cm)，必须在相对低的流动速率(例如，通常小于150cm/hr)下进行操作并且必须利用相对大的珠(例如，通常直径不限于90μm至100μm)。最终结果是，色谱柱难以扩增，并且工艺具有低的生产率，导致大的柱和/或长的处理时间。

现在参考图26A，色谱系统2100包括包含支架2101的吸附床2105，在此吸附床2105填入作为壳体的色谱柱2103中。色谱系统2100还包括快速循环控制器2160、以及控制液态进料流的至少一个泵2150和至少一个阀2130a。快速循环控制器2106经由控制线2152耦接至泵2150并且经由控制线2140a耦接至控制液态进料流的阀2130a。应当理解的是，与控制线2140a至2140n对应的多个泵和多个阀2130a至2130n可以用于对系统进行控制。色谱柱2103包括侧壁2108、底表面2104和顶表面2102。柱2103填充有复合吸附床2105，复合吸附床2105包括具有开口单元形式的空隙空间的刚性支架2101，并且吸附珠(未示出)在如图17至图24所述的实施方案中所示的填充到开口单元中。设置在色谱柱壳体2103内的支架2101与底表面2104(也称为第一表面)接触。支架2101用作吸收在吸附床上在沿液体流动(表示沿标记为“H”的双箭头)的方向产生的压应力的刚性结构。支架2101限制所述多个吸附珠的移动，吸收由沿液体流动的方向的液压梯度引起的压应力并且将应力的一部分传递至壳体的第一表面，在此，该第一表面为色谱柱壳体2103的底表面2104。

在一个实施方案中，刚性支架2101包括分隔片2106a至2106n(统称为分隔片2106)的堆叠体，分隔片2106已经被切割成如色谱柱的内直径那样的相同的形状(即，直径)。分隔片2106的堆叠体充填色谱柱的内部，形成高度H的刚性支架，其中开口单元的形式的空隙空间填充有吸附珠(未示出)。图26B是柱2103的截面图，示出了侧壁2108和复合吸附床2110，复合吸附床2110包括：包括由分隔片2106形成的开口单元的刚性支架以及填充到所述开口单元中的吸附珠(未示出)。在又一些实施方案中，支架2101与图24A和图24B所示的支架类似。

与现有技术的色谱柱相比，刚性支架限制了吸附珠的移动并且吸收由吸附床产生的压力梯度而产生的压应力，能够在压降超过100psi的柱中采用软珠。在小于100μm的珠被填充到长于50cm的柱中以及/或者小于100μm的珠在超过150cm/小时的流动相速率下进行操作的情况下，会产生这样的压力。在一些实施方案中，会产生大于300psi的压降，这可能在采用直径小于50μm的软珠的情况下是必要的。在另一些实施方案中，会产生大于300psi的压降，这可能在利用直径小于25μm的软珠的情况下是必要的。

在操作中，色谱系统2100使用泵2150来供给色谱柱2103。在一个实施方案中，泵150能够产生超过100psi的压力。快速循环控制器2160借助于控制线2140a至2140m(统称为控制线2140)来控制泵2150和阀2130a至2130m(统称为阀阵列2130)。当需要实现多步骤色谱工艺时，阀阵列2130选择若干进料流2120a至2120m(统称为进料流2120)中之一。多步骤色谱工艺通常利用至少四个进料流2120，四个进料流2120被依次供给以实现至少四个步骤：装载；清洗；洗脱；以及再生。这些流以遵循快速循环控制器2160所选择的条件的不同流动相速率以及不同的时间被供给。在一个实施方案中，纯化过程包括：在吸附床中吸附目标溶质；清洗未吸附的溶质；释放纯化的目标溶质；以及调节吸附床以用于下一次纯化循环。在一个实施方案中，快速循环纯化工艺的快速纯化工艺循环时间小于约十分钟，在另一实施方案中，快速纯化工艺循环时间小于约20分钟，以及在另一实施方案中，快速纯化工艺循环时间小于约三十分钟。

这样的多步骤色谱工艺中的步骤的顺序被要求成决定得到期望的纯化的溶质；因此，为了获得纯化的溶质，必须执行多步骤顺序至少一次。为了利用色谱柱来处理在一个步骤中不能吸附所有批次的较大量的进料流，可以针对给定的制造批次执行不止一次的多步骤顺序。如此，可以使用较小的色谱柱来处理需要较大柱的量。这样的多循环色谱工艺越来越普遍，通常循环两次至五次。特别有利的是，对于单个制造批次，循环色谱柱十二次，并且更有利的是，循环柱大于100次，原因是循环的次数越大，柱越小并且成本越小。虽然这样的快速循环过程对于减少色谱柱的成本以及更具体地减少吸附介质的成本优势明显，但是快速循环仅可以针对在高流动相速率下操作的直径较小的珠。如上所述具有刚性结构的支架的吸附床限制吸附珠的移动并且支承所述吸附珠以能够采用软珠来实现快速循环色谱工艺。

虽然术语“珠”通常指代小球形式的颗粒，但是应该理解的是，如在本发明中使用的术语吸附珠指代可以是球形或可以不是球形的吸附颗粒。构成支架的材料包括但不限于塑料、金属或陶瓷材料。

再次参考图26A，在一些实施方案中，泵2150可以以超过300psi的压力泵送流体，并且吸附床可以包括直径为大约50μm的吸附珠。在又一些实施方案中，泵2150可以以超过500psi压力泵送液体，吸附床可以包括直径为大约25μm的吸附珠。在一些实施方案中，分隔片2106可以从底表面2104堆叠至顶表面2102，以制造刚性支架。为了确保支架为基本上刚性，在顶表面2102附接至柱侧壁2108之前，分隔片2106的堆叠体可以被预压缩至超出柱2103将要运行的预期的压降的压应力。可以利用本领域的技术人员公知的方法通过借助于柱2103来泵送珠浆来使吸附珠填充到由刚性支架制造的开口单元中。在这样的浆填充工艺中，因为通过柱来泵送浆直至复合吸附床变得完全被填充为止，所以柱逐渐充填从底表面2104至顶表面2102的层中的空隙空间。

吸附装置(本文中称为Chromassette-S床或Chromassette浅床)的其他可替代的实施方案与上文所述的实施方案的不同在于：流体流过吸附介质的方向(即，流动流线)垂直于(而非平行于)平面粘结介质的平表面。这些实施方案与上文所述的Chromassette实施方案非常类似：正如Chromassette吸附装置一样，Chromassette-S吸附装置具有平面盒的形式和形状，使得Chromassette-S吸附装置能够可堆叠且可线性扩展；此外，正如Chromassette吸附装置一样，Chromassette-S吸附装置可以利用网基吸附介质或珠基吸附介质来使用。Chromassette吸附装置与Chromassette-S吸附装置之间有两个明显的不同：Chromassette-S吸附装置包括另外的第一平面分配器和第二平面分配器来分别地分配跨平表面的流体以及收集来自本发明的吸附装置的平表面的流体；通过吸附介质的流动方向垂直于平面粘结吸附介质的平面维度。Chromassette-S的实施方案特别适用于具有低的透水性的吸附介质，这转而限制了吸附床的深度。这些装置在本文中被称为具有浅床构造的实施方案。

下文所描述的吸附装置需要使用平面粘结吸附介质(或简称为平面粘结介质)，该平面粘结吸附介质是沿平面粘结吸附介质的平面维度具有显著抗拉强度的吸附介质，从而使得平面粘结吸附介质能够支承液压，所述液压由通过吸附装置被处理的流体产生。本发明的吸附装置还包括粘附至平面粘结介质的周围或外围的边缘密封件——在下文中称为外围密封件，该外围密封件能够承受由吸附装置内的液压产生的力。因此，这些装置的一个特征是，包括平面粘结介质的组合和附接至吸附介质的外围的外围密封件，平面粘结介质具有足够抗拉强度以承受在使用中吸附装置内的液压力，外围密封件具有足够粘附力以防止外围密封件从吸附介质剥离。决定平面粘结介质的平面粘结力的程度以及外围密封件与平面粘结介质的外围的粘附程度将由装置操作所处的液压来决定。

通常，平面粘结介质的粘结力的程度以及外围密封件与吸附介质在界面处的粘附的程度的特征可以在于其抗拉强度，抗拉强度可以以每单位截面面积的力，或者以磅每平方英尺，或英制单位“psi”来度量。可以通过将吸附介质的矩形试样放入抗拉强度试验设备——例如，由InstronCorporation制造的试验器——中来容易地测量这样的元件的抗拉强度。在这些试验中，通过将试样非常缓慢地拉开的夹具而使试样保持在相对的端中，同时测量两个夹具之间的距离以及由试样产生的约束力。此外，材料的固有抗拉强度的最好的特征在于固有抗拉强度的杨氏模量或拉伸模量(或弹性模量)，其等于每单位应变弹性强度(杨氏模量被定义成在材料遵守胡克定律——即，具有线性应力应变曲线——的区域内应力应变响应的斜率)。用于本发明的装置的平面粘结介质应该具有超过500psi的杨氏模量，优选地超过1500psi并且最优选地超过5000psi；本发明的外围密封件应该具有超过50psi的粘附强度，优选地超过150psi并且最优选地超过500psi(粘附强度被限定成吸附床与外围密封件之间的界面的抗拉强度)。

图27是Chromassette-S吸附装置的透视图。吸附装置3000包括：在吸附装置3000的第一端3015处的第一分配通道3005a至3005n(统称为分配通道3005)；在吸附装置3000的第二端3017处的第二分配通道3007a至3007n(统称为分配通道3007)；以及外围密封件3004。吸附块(未示出)夹在设置(层叠)在吸附装置3000的顶平表面上的第一平面分配器3001与设置(层叠)在吸附装置3000的底平表面上的第二平面分配器之间。第一平面分配器3001与第一分配通道3005流体连通，但是第一平面分配器3001不与第二分配通道3007流体连通。

现在参考图28A和28B，吸附装置3000包括吸附块3010、第一平面分配器3001、第二平面分配器3003以及外围密封件3004。吸附块3010包括彼此上下堆叠的多个平面粘结吸附介质3002a至3002n(统称为吸附介质3002)；在这种情况下，吸附块3010包括五层平面粘结介质。通过与吸附块3010的顶部相邻的第一平面分配器3001以及与吸附块3010的底部相邻的第二平面分配器3003来对进一步吸附块3010进行上下限制。平面分配器3001和3003与吸附块3010紧密接触。如下文更加详细地描述的，外围密封件3004对吸附块的周围以及第一平面分配器3001和第二平面分配器3003的周围进行密封。吸附装置3000的特征还在于：分别具有第一平表面3011和第二平表面3013，以及第一端3015和第二端3017。

吸附装置3000还包括形成第一多支管(例如，用于对跨彼此上下堆叠的多个吸附装置3000的进料流进行分配)的第一组分配通道3005以及形成第二多支管(例如，用于来自彼此上下堆叠的多个吸附装置的流出流进行收集)的第二组分配通道3007。分配通道3005和3007基本上垂直于吸附装置3000的平表面。图28B示出了吸附装置3000′，除了吸附块3010′较厚、包括十层平面粘结介质3002而非五层平面粘结介质3002之外，吸附装置3000′的所有方面与图28A的吸附装置3000相同。

如本文中所使用的术语“顶”和“底”完全是描述性的，并且用于使贯穿说明书的本发明的描述简化，重要的方面是，吸附装置3000和吸附块3010具有两个平表面——第一平表面和第二平表面，并且这两个平表面在吸附块的相反的侧上。两个平表面可以如图28A所示被平表面水平定向，在这种情况下，一个平表面在吸附块3010的顶上，而另一个平表面在吸附块3010的底上；在另一些实施方案中，第一平表面和第二平表面可以被竖直定向，在这种情况下，一个平表面在吸附块3010的左侧上，而另一个平表面在吸附块3010的右侧上；在其他实施方案中，两个平表面可以处于以任意方式不与重力的方向对准的其他方位。此外，描述将采用常规做法：第一平表面3011在顶部上，在这种情况下第二平表面3013在底部上，但是应当理解的是，平表面以及相应的平面分配器可以处于平表面相反的位置。

外围密封件3004完全密封吸附装置3000的外部。如图28A和图28B所示，外围密封件3004的密封区域3004′将吸附块3010和第二平面分配器3003与第一分配通道3005隔离。同样地，外围密封件3004的密封区域3004′将吸附块3010和第一平面分配器3001与第二分配通道3007隔离。相比之下，在界面3006处，第一平面分配器3001与第一分配通道3005流体连通，这通过选择性地防止界面3006被外围密封件3004密封来实现。同样地，在界面3008处，第二平面分配器3003与第二分配通道3007流体连通，这通过选择性地防止界面3008被外围密封件3004密封来实现。应当理解的是，在图29A至图29D中，这个密封配置实现了本发明的吸附装置上的期望的流动图案。如下面将描述的，外围密封件3004可以是下述之一：

单体，该单体包括用于吸附装置3000的单个连续密封介质；

薄膜的(如在单独层或薄膜中)—形成吸附块3010平面粘结介质3001的每个单独层或网以及两个平面分配器中的每一个具有他们各自单独的外围密封件，使得当这些层堆叠并且与每个相邻层紧密接触时，多个单独的外围密封件形成外围密封件3004；以及

两层或更层平面粘结介质3001可以首先被密封粘结并且可以各平面分配器可以被单独密封，使得在这些层(具有其自己的外围密封件)被堆叠并且与每个相邻层紧密接触时，多个单独的外围密封件形成外围密封件3004。

在一个实施方案中，吸附装置3000和3000′分别具有第一平表面3011和第二平表面3013，使得吸附装置平表面平表面能够与其他具有相同的占用空间(即，具有相同的平面维度，所述平面维度的特征在于，用于具有矩形轨迹的吸附装置的如图29B所示的长度L和宽度W)和分配通道3005和3007的位置的吸附装置彼此上下堆叠。虽然可以使用相同的吸附装置或者具有不同厚度或高度(图28B中的H)的吸附装置来堆叠吸附装置3000，但是良好的吸附实践指示决定如图31所示堆叠仅相同的吸附装置3000。

图29A和图29B分别示出了吸附装置3000的第一端3015和第二端3017的放大视图，箭头表示流体被供给以及从吸附装置3000收集的流动。主进料流3020通过顶端板(未示出)被分配至第一分配通道3005的入口。凭借与第一分配通道3005流体连通，使主进料流3020的一部分——子进料流3022——转移并且转向90°进入第一平面分配器3001。进料流3022通过第一平面分配器3001被进一步分开、分配并且转回90°进入在吸附块3026a至3026n(统称为流体3026)的顶处的多个流体流，进料流3022穿过吸附块3010，吸附块3010在基本上垂直于包括吸附块3010的平面粘结介质的层的平面的方向上还产生流线3028a至3028n(统称为流线3028)。流线3028从吸附块3010的顶平表面流过具有深度D的吸附块3010，然后旋转90°，然后通过吸附块3010的平表面的底部处的第二平面分配器3003来在子流出流3023a至3023n(统称为子流出流3023)中的平表面收集流线3028，子流出流3023合并以形成流出流3025。流出流3025还与主流出流3021合并以形成主流出流3029，主流出流3021来源于堆叠在吸附装置3010(未示出)之上的吸附装置，主流出流3029还被定向至后续的吸附装置(未示出)。凭借外围密封件3004″，第一平面分配器3001中的点3018是进料流3026的临界点，外围密封件3004"防止第一平面分配器3001与第二分配通道3007之间的流体连通。同样地，凭借外围密封件3004′，第二平面分配器3003中的点3019是洗脱剂流3025的临界点，外围密封件3004′防止第二平面分配器3003与第一分配通道3005之间的流体连通。

图30A和图30B分别是第一平面分配器3001的顶部平面图以及第二平面分配器3003的底部平面图，箭头表示在平面分配器内流动的流体的方向和大小。参考图30A，第一平面分配器3001包括对分配器内的加压流体进行密封的外围密封件3004。第一分配通道3005a至3005n(统称为分配通道3005)与吸附装置的第一端3015处的第一平面分配器3001流体连通，使得进料流3022能够进入第一平面分配器3001；进料流3022是主进料流(未示出)的流过分配通道3005的部分。当进料流3022通过与吸附块3010(未示出)紧密接触来从在第一平面分配器3001内的吸附装置的第一端3015朝吸附装置的第二端3017穿过时，进料流3022在量上逐渐减少，进料流3022分成流进吸附块3010的多个流(图29A和图29B中的流线3028)。进料流3026接近第一平面分配器3001的端部时，如箭头3026n所表示的，进料流3026变得非常小，进料流3026在到达临界点3018时被完全消耗。参考图30B，第二平面分配器3003包括对分配器内的加压流体进行密封的外围密封件3004。第二分配通道3007a至3007n(统称为分配通道3007)与吸附装置的第二端3017处的第二平面分配器3003流体连通，使得洗脱剂流3025能够离开第二平面分配器3003。当洗脱剂流3025通过与吸附块3010(未示出)紧密接触来从在第二平面分配器3003内的吸附装置的第一端3015朝吸附装置的第二端3017穿过时，进料流3025在量上逐渐增加，收集从吸附块3010流出的多个流(图29A和图29B中的流线3028)。同样地，在第二平面分配器3003的第一端部处的临界点3019处没有流动。

图31是包括顶端板3202、底端板3204以及吸附装置3000a至3000n(统称为吸附装置3000)的堆叠体的吸附装置组合件3200的截面侧视图。吸附装置3000分别通过顶端板3202和底端板3204来固定，通过拉杆(未示出)或者通过本领域的技术人员公知的支承在吸附装置3000内产生的液压的一些其他构件——例如，液压缸或夹具(未示出)——来使吸附装置3000彼此附接。密封垫3210对顶端板3202与第一吸附装置3000a的顶平表面之间的界面进行密封，密封垫3211对底端板3204与最后一个吸附装置3000n的底平表面之间的界面进行密封，以及密封垫3212a至3212n(统称为3212)对在吸附装置组合件3200内堆叠的相邻吸附装置3000的顶平表面与底平表面之间的界面进行密封。密封垫3210在吸附装置3015的第一端处具有开口，所述开口与第一分配通道3005对齐，而在吸附装置的第二端3017中没有开口，然而密封垫3211在吸附装置3017的第二端处具有开口，所述开口与第二分配通道3007对齐，而在吸附装置3015的第一端中没有开口；在这个实施方案中，这些密封垫相同但是不对称，要求这些密封垫以180°相对于彼此安装。相比之下，密封垫3212在吸附装置3015和吸附装置3017的第一端和第二端两者处具有开口，所述开口分别与第一分配通道3005和第二分配通道3007连成线；在这个实施方案中，这些密封垫是对称的，所以这些密封垫以何种方式安装无关紧要。顶端板3202具有将主进料流分配到第一分配通道3005的各个通道中的内部分配器3205；同样地，底端板3204具有收集来自第二分配通道3007的各个通道的主流出流的内部分配器3205。可选充填物3206可以插入到吸附装置3000n的第一分配通道中，以消除第一分配通道的底部处的死体积；同样地，可选充填物3208可以插入吸附装置3000a的第二分配通道中，以消除第二分配通道的顶部处的死体积。在另一些实施方案中，为了便于堆叠，密封垫3212可以集成到各个吸附装置3000中，或者密封垫3212可以是如这个实施方案中所示的在堆叠期间被添加的单独的分立部件。

图32是操作中的吸附装置组合件3200的截面侧视图，箭头示意性地表示进料流以及流出流的流动方向和大小。主进料流3220a至3220n(统称为主进料流3220)在从顶端板3202向底端板3204行进时在大小上逐渐减少；同样地，主流出流3221a至3221n(统称为主流出流3221)在从顶端板3202向底端板3204行进时在大小上逐渐增加。主进料流3220通过顶端板3202的进料分配器3205被递送至吸附装置3000的堆叠体。进料流3220进入各个吸附装置的将进料流3222递送到各个吸附装置的第一平面分配器中的第一分配通道，产生各个吸附装置的流线3228，流线3228通过各个吸附装置的第二平面分配器来收集以形成各个吸附装置的流出流3223，流出流3223流入各个吸附装置的第二分配通道，形成主流出流3221。流出流3221n通过底端板3204的流出收集器3207来收集。

两种平面分配器

通常，实施方案包括两种类型的平面分配器。第一类型(称为类型I平面分配器)具有厚度、透水性和多孔性基本上均匀的多孔板，以及多个相互连接的流动通道。图30A和图30B是类型I平面分配器的实例。流体穿透分配器的多孔结构，其中在类型I平面分配器用作第一平面分配器以用于分配流的情况下流动速率逐渐且持续地减小(例如，如图29至图31的实施方案中所示的)；或者相对地，在类型I平面分配器用作第二平面分配器以用于收集流的情况下流动速率逐渐且持续地增加(例如，如图29至图31的实施方案中所示的)。类型I平面分配器可以由非织网、织网、穿孔的或压纹的塑料片或金属片/膜(由烧结的塑料或金属颗粒形成)制造，重要的方面是，所述类型I平面分配器沿平面维度具有均匀的流动性质和合理的透水性。合理的透水性通常表示足够低的渗透性，使得由在平面分配器中的流体流动产生的低压降足够低。

第二类型的平面分配器(称为类型II分配器)包括相互连接的流动通路或通道的阵列，所述流动通路或通道根据通路的维度和阵列的布局以指定方式来指引及分配流体。

图33A示出了类型II平面分配器3310，其包括外围密封件3304、第一分配通道3305a至3305n(统称为第一分配通道3305)、第二分配通道3307a至3307n(统称为第二分配通道3307)、以及通路阵列3302a至3302n(统称为通路阵列3302)。

图33B示出了类型II平面分配器3310′的可替代的实施方案，与图33A的平面分配器3310相比，类型II平面分配器3310′分别具有较少的第一分配通道3315和第二分配通道3317，并且较少但更加详细描述通路阵列3312。平面分配器3301和3310相对薄并且与吸附块(未示出)的顶表面或底表面紧密接触。类型II平面分配器可以通过诸如塑料成型方法、对金属板或塑料膜进行穿孔、蚀刻金属膜等本领域技术人员所公知的许多方法中之一来制成。重要的方面是，平面分配器具有基本上均匀的厚度，以及流体被均匀地分配至吸附块或从吸附块收集。

特殊类的类型II平面分配器凭借由通路阵列形成的所有可能的流动通道具有相同的长度来提升均匀分配。在US专利申请公开2012/0097591中详细地描述了这样的分配器，并且将这样的分配器称为平面等流(isoflo)分配器。

图34是示例性平面等流分配器的平面视图；平面分配器3310包括外围密封件3404、第一分配通道3405a至3405n(统称为第一分配通道3405)、第二分配通道3407a至3407n(统称为第二分配通道3407)以及通路阵列3402a至3402n(统称为通路阵列3402)。通路阵列3402中的所有流动通道包括支化结构，其中通路阵列3402的每个流动通道中流动路径的长度具有相同的长度。这是通过将每个支分叉成两个相同的子支而实现的，在这个实例中，总计五个分叉，制造出总计32个分配点或收集点。在这个实施方案中，通路阵列具有方形占用空间；在另一些实施方案中，通路阵列具有矩形轨迹；在又一些实施方案中，通路阵列具有圆形轨迹。等流通路阵列的重要方面是，等流通路阵列被支化，每个支分叉成两个子支，并且在每个分叉水平处，每个子支基本上与其他子支相同。

通常，应当注意的是，优良的色谱实践决定表明，与吸附块的被分配或者从其收集流体的滞留体积相比，平面分配器的滞留体积应该小。

其他实施方案

优良的吸附和色谱实践表明决定，为了减小吸附床的分散度，所有流体流线具有相同的长度和停留时间；这些可以被称为等流条件。图28A至图31中所示的实施方案中的存在于进料流与流出流之间的几何对称性有益于产生相同长度的流线的条件。具体地，第一分配通道和第二分配通道在吸附装置的相反端上，第一平面分配器和第二平面分配器的流体流动沿同一方向，并且第一分配通道和第二分配通道中的流体流动沿同一方向。结合所有流动通道、平面分配器以及吸附块的均匀液压性质，这样的几何配置和流动配置确保了吸附装置内的每个流动流线具有相同的长度和停留时间。

在另一些实施方案中，可能有利的是，在顶端板或底端板中供给以及收集所有流，使得连接更为简单方便。在又一些实施方案中，可能有利的是，使第一分配通道和第二分配通道在吸附装置的相邻端上(而非相反端上)，并且甚至可能在同一端上。这样的情况不满足产生等流条件的对称性，从而对于色谱分散可能不是优选的。然而，如果分配器的合并的流体体积(即，分配通道的流体体积加上平面分配器的流体体积)与吸附块的总流体体积相比小，则这些非最理想的配置对分散的不利影响可以最小或可容许；在一些实施方案中，分配器的合并的流体体积小于吸附块的流体体积的10％；在另一些实施方案中，分配器的合并的流体体积小于吸附块的流体体积的5％。因此，这样的实施方案仍可以是有用的。

正如图11A和图11B所示，包括用于吸附块中引起垂直流动的平面分配器的吸附装置可以被制造成双面构造，其中第一分配通道居中于吸附装置，将流体供给给吸附床的两侧(在这种情况下，为左侧和右侧)，然而第二分配通道在收集流体的相对端上。当然，图11A和图11B未示出对第一平面分配器中的分配通道进行密封的外围密封件，该密封件对于本实施方案是必要的。

如图15A和图15B所示的复用吸附装置以及在之前图中的一些图中示出的非矩形轨迹也是可以的。

图35A至图35C示出了具有提高的粘附性以及密封性能的外围密封件的装置。图35A示出了具有压延边缘3514的平面粘结介质3502的平面视图，其中在加热或不加热的情况下通过对压延边缘3514进行机械压制而充分减小了介质3502的孔隙度。图35B示出了保持附接至吸附介质3512的压延边缘3514的放大截面，示出了压延边缘的厚度已经充分地减小。图35C示出附接至压延边缘3414的外围密封件3504的截面视图；可以通过本领域的技术人员公知的合适的方法来原位压制或铸造外围密封件3504。外围密封件3504与压延边缘3514之间的区域的增加的表面面积提高了外围密封件3504的粘附性和密封性能。压延边缘3514与吸附介质3512之间产生的台阶还产生用于限定其上施用有外围密封件的区域的明确的边界。在本实施方案中，外围密封件施用在每个平面粘结层上，然后将上述平面粘结层进行堆叠以形成吸附块。在其他的实施方案中，对均具有压延边缘的多层平面粘结介质3502进行堆叠，并且将外围密封件3504同时施用至所有层，得到具有单体外围密封件的吸附块。

虽然描述Chromassette-S吸附装置的图27至图35特别地描述了采用粘结网介质的实施方案，但是采用珠基吸附介质的实施方案也是可以的。在采用珠基介质的Chromassette-S实施方案中，根据图17至图23的平面粘结网的结构性支架可以空隙空间填充有珠的情况下被使用。这样的珠基Chromassette-S吸附装置需要平面粘结网的结构性支架被制造有外围密封件(或外围密封件的前体)粘结，然后用珠填充该结构性支架，以在在施用第一平面分配器和第二平面分配器之前形成吸附块。如上所述，本文中所公开的珠基装置优选地在装置的进料端和洗脱剂端两者上采用填充保持器，以使珠的床安装且固定。相比之下，网基Chromassette-S吸附装置可以通过一起施用外围密封件来制造(即，将外围密封件一起施用至吸附块以及第一平面分配器和第二平面分配器)。

适用于珠基吸附介质的装置的其他实施方案采用单体支架。单体支架是在所有三个维度中相互连接的平面粘结支架，形成具有结构性元件或支柱的三维互连格构(在下文中，“互连格构”)并且形成互连空隙空间。换言之，两个维度限定平面粘结介质的粘结力平面(称为“x-y平面”)，而第三维度是z坐标，并且单体支架是粘结力平面沿z坐标完全互连的单体支架。

与由平面粘结网构成的支架制造的装置相比，使用单体支架制造的实施方案具有粘结一些优势。在吸附装置安装到支持物中之前，单体支架使吸附珠沿z方向不移动。此外，使用单体支架制造的吸附装置能够在没有用端板支承单体支架的支持物的情况下操作这样的装置。此外，可以使用能够集成其他元件(例如，外围密封件、分配通道、填充保持器)的方法来制造单体支架，由此简化了珠基吸附装置的制造，例如，使用3D打印方法。

现在，参考图36A，示例性单体支架3600包括外围密封件3601、相互连接的格构3603(图36B)、顶板3605以及在顶板的相对侧上的底板(未示出)。单体支架3600还包括提供进料流的分配的通道3602a至3602n(统称为通道3602)和提供洗脱剂流的收集的通道3606a至3606n(统称为通道3606)，以及提供分别在进料端和洗脱剂端上插入填充保持器(未示出)的通道3604a至3604n(统称为通道3604)和通道3608a至3608n(统称为通道3608)。在本实施方案中，填充保持器是圆柱形多孔棒，所述圆柱形多孔棒的直径大约等于通道3604和3608的直径，所述圆柱形多孔棒的长度等于通道的深度，并且被插入到通道中；填充保持器可以由塑料、金属、陶瓷或玻璃来制造。一旦将填充保持器插入通道中，凭借通道的内径与多孔棒的外径之间的轻微阻碍，填充保持器保持在适当的位置。在填充保持器就位之后，通过浆填充或者填充吸附床的本领域公知的其他方法，可以利用在顶板3605上的通道3609将吸附珠插入到在相互连接的格构内的空隙空间中。可替代地，分配通道3602用于插入珠，并且通道3604保持敞开，并且在相互连接的格构内的空隙空间完全填充有吸附珠之后，圆柱形多孔棒被插入。

如图36B所示，通道3602与通道3604流体连通，通道3604还与相互连接的格构3603流体连通。在准备使用时，通过使通道3604位于相互连接的格构3603(填充有吸附珠)与分配通道3602之间，通道3604接收形成填充保持器的圆柱形多孔棒(未示出)。当插入多孔棒时，吸附珠被保持，并且填充在空隙空间中的吸附床不能移动，提供了固定吸附相。图37示出了包括相互连接的格构3603与外围密封件3601的相对布置的单体支架3600的另外的细节。在此，单体支架3600具有总长度L和总宽度W。

参考图37B，单体支架3600分别包括顶板3505和底板3507，顶板3505和底板3507连同外围密封件3601一起容纳相互连接的格子3603。在操作中，通道3602用于分配进料流，而通道3604用于收集洗脱剂流。通道3604和通道3608接收多孔圆柱形棒(未示出)，以分别在单块体支架3600的进料端和洗脱剂端两者上形成填充保持器。

参考图37C，相互连接的格子3603包括沿单体支架的长度或x坐标的细丝或支柱形式的结构元件3611a至3611n(统称为3611)，以及沿单体支架3600的宽度或y坐标的细丝或支柱形式的结构元件3613a至3613m(统称为3613)。在一个实施方案中，支柱3611和3613彼此接合，生成平面粘结支架并且还赋予支架沿z坐标的粘结性，由此制造出单体支架。在本实施方案中，支柱3611和3613具有矩形截面；然而，诸如圆形、椭圆或其组合的其他截面是可以的。此外，相互连接的格子3603具有规则的“正方形”图案，其中柱3611在同一竖直位置彼此相对地堆叠。然而，应当理解的是，其他图案是可以的，包括支柱可以不以规则图案设置的情况。

参考图38，可替代的相互连接的格构3603′包括沿y方向的支柱3613，支柱3613每层交错，形成“交错”结构。同样地，沿x方向的支柱3611也可以交错(未示出)。相互连接的格构3603′也具有类似于格构3603的规则图案。

应当理解的是，可以使用相互连接的格子3603的许多不同图案，重要的特征在于，相互连接的格子3603包括相互连接的空隙空间以容纳吸附珠，以及支柱3611和3613的尺寸和密度需要足以提供强度足以在操作期间承受液压力的单体支架3600。示例性单体支架具有大于25％的空隙体积，优选地大于50％并且最优选地大于65％的空隙体积，而同时具有在x-y平面中超过500psi的杨氏模量，优选地超过1500psi并且最优选地超过5000psi的杨氏模量。此外，可以沿装置的宽度——沿y坐标、而非沿z坐标——插入填充保持器；在这种情况下，容纳填充保持器的通道3604和3608横向钻孔，而非上下钻孔。

还可以通过挤压方法来制成适用于珠基介质的单体支架。参考图39，单体支架3900通过挤压方法制成，并且单块体支架3900包括结构壳3903，结构壳3903容纳沿挤压轴(在这种情况下，为x轴)定位的通路3910a至3910n(统称为通路3910)阵列。通路3910阵列形成结构格构，该结构格构包括在与(竖直)x-z平面3915a至3915m(统称为板3913)交叉的(水平)x-y平面中的板3913a至3913n(统称为板3913)。壳3903、板3913和板3915形成相互连接的格构，通过挤压工艺将壳3903、板3913和板3915熔合在一起作为单体支架。在本实施方案中，通路3910具有正方形截面而通路阵列具有规则堆叠的布局。应当理解的是。其他规则的或不规则的截面(例如，圆形、三角形、矩形、六边形)也是可以的，并且其他布局(例如，交错的布局以及不规则的布局)也是可以的。挤出部3900中的通路形成空隙空间，在空隙空间中填充有珠基吸附介质。还应当理解的是，还可以通过3D打印方法来制造图39所示的单块体支架，但是挤压工艺提供了速度、成本和测量的优势，以及选择包括诸多塑料、金属和陶瓷材料的许多其他材料的优势。

参考图40A，使用图39所示的挤压的单体支架制造的吸附装置4000包括外壳4003、通路4010、沿x-y平面的板4013、沿x-z平面的板(未示出)、分别在装置的进料端和洗脱剂端上的填充保持器4004和4008、分别用于分配进料和收集洗脱剂的通道4002和4006以及分别在进料端和洗脱剂端上的外围密封件4001和4009。在图39所示的挤压的单体支架被切割成期望的长度的情况下，制造吸附装置4000的一种工艺开始于将挤压单体支架切割成如图39所示的期望长度，然后依次进行下述步骤：在装置4000的洗脱剂端上插入填充保持器4008；在装置4000的洗脱剂端上施加外围密封件4009，对填充保持器4008与装置4000的洗脱剂端之间的通路4010进行充填；通过本领域的技术人员公知的方法使用期望的吸附珠(未示出)来填充通路4010；在装置4000的进料端上插入填充保持器4004；在装置4000的进料端上施加外围密封件4001，对填充保持器4002与装置4000的进料端之间的通路4010进行充填。最后，如图40B所示，从装置4000的顶到底钻孔形成通道4002和4006，以分别制造进料分配器和洗脱剂收集器。

可以存在保持珠的装置的变型。例如，图41A和图41B示出了可替代的实施方案4100，其中填充保持器是包括填充保持器和分配/收集通道两者的具有多孔壁4114和4118的空心管。在本实施方案中，可以在插入空心管4114和4118之前施加在装置的端部上的外围密封件4101和4109，随后将通道钻孔成足够大以容纳空心管4114和4118，可替代地，首先对容纳空心管4114和4118的通道进行钻孔，随后插入空心管4114和4118，接下来施加外围密封件，以对空心管与装置的端之间的通道进行充填。

在又一些实施方案中，通过如图19A至图19C所例示的模制板来制造单体支架。再次参考图19A至图19C，在插入填充保持器(未示出)并添加吸附珠1214之后，板被堆叠并彼此接合。为了获得单体支架，每个板上的外围密封件1206与在该板上方堆叠的板上的外围密封件1206接合，然而在堆叠在上面的板的平坦底1220上接合有隔离件1214。

也可以存在本发明的装置的制造方法的变型。例如，可以从洗脱剂端填充珠，在这种情况下，在对洗脱剂端进行密封之前，对进料端进行密封；可以在填充吸附珠之前对吸附装置4000和4100进行密封，在这种情况下，会在通路的中间制造出新的通道以引入珠；等等。具有单体支架的装置的元件包括；足够承受操作压力的沿x-y平面的平面粘结力；填充有珠的通路；在装置的进料端和洗脱剂端上的填充保持器和外围密封件；以及在装置的两个端上的用于分配进料流以及收集洗脱剂流的通道。

应当理解的是，虽然本文中所描述的实施方案特别地涉及生物分子应用，但是本文中所描述的原理、实践和设计在其他应用中也是有用的，所述其他应用包括疫苗和生物医药的制造。本申请中所引用的所有文献和类似的材料的全部内容通过引用而明确地合并到本文中，所述所有文献和类似的材料包括专利、专利申请、文章、书籍、论文、学位论文以及网页，而不用考虑这样的文献和类似的材料的形式。如果合并的文献及类似材料的一个或更多个文献及类似材料与本申请不同或与本申请相矛盾——包括限定的术语、术语用法、描述的技术等，则以本申请为准。

本文中所使用的章节标题仅用于组织的目的，而不应被解释为以任何方式限制所描述的主题。虽然已经结合各种实施方案和实施例描述了本发明，但是不意指本教导限于这样的实施方案或实例。相反地，本发明包括如本领域的技术人员将要理解的各种替代、修改和等同方案。虽然已经参考具体说明性实施方案具体地示出以及描述了教导，但是应当理解的是，在不脱离本教导的精神和范围的情况下，可以做出形式上以及细节上的各种改变。因此，要求保护落入本教导的范围和精神内的所有的实施方案及其等同方案。除非对其实现另有说明，否则本教导的方法的描述和图不应被解读为限于所描述的元件或顺序。

除非对其实现另有说明，否则权利要求不应该被解读为限于所描述的顺序或元件。应当理解的是，在不脱离所附权利要求的范围的情况下，可以做出形式上以及细节上的各种改变。因此，要求保护落入本教导的范围和精神内的所有的实施方案及其等同方案。

Claims (19)

1.一种接收液体流动的吸附床，包括：

具有第一表面的壳体；

设置在所述壳体内与所述第一表面接触的支架，所述支架包括：

吸收应力的基本平面粘结刚性结构；以及

设置在所述刚性结构内的多个开口单元；

多个吸附珠，所述多个吸附珠填充所述多个开口单元，形成所述多个吸附珠的填充床；并且

其中所述支架限制所述多个吸附珠的移动，吸收由所述床内的液压而引起的拉应力，吸收由沿所述液体流动的方向的液压梯度而在所述多个吸附珠上引起的压应力，并且将所引起的压应力的一部分传递至所述壳体的所述第一表面。

2.根据权利要求1所述的吸附床，其中所述刚性结构包括多个堆叠的平面粘结分隔片，所述多个堆叠的平面粘结分隔片中的每个平面粘结分隔片紧密接触所述多个堆叠的平面粘结分隔片中的与其相邻的平面粘结分隔片，所述多个堆叠的平面粘结分隔片中的每个平面粘结分隔片包括被布置成限定出所述多个开口单元的多个刚性结构构件。

3.根据权利要求2所述的吸附床，其中每个平面粘结分隔片包括下述之一：

双平面塑料网；

织造筛；

模制板；

挤压片；

穿孔板；以及

接合为平面粘结片的随机填充的填充件的片。

4.根据权利要求2所述的吸附床，其中所述第一表面是所述壳体的侧壁，并且所述壳体还包括：

顶部平表面；

底部平表面；

在所述侧壁处的接合至所述多个堆叠的平面粘结分隔片的外围密封件；

其中所述液体流动是沿所述多个堆叠的平面粘结分隔片的平面的。

5.根据权利要求2所述的吸附床，其中所述壳体包括色谱柱；

其中所述第一表面是所述色谱柱的底；并且

其中所述液体流动垂直于所述多个平面粘结分隔片并且垂直于所述色谱柱的所述底。

6.根据权利要求1所述的吸附床，其中所述支架具有大于100psi的抗拉强度。

7.根据权利要求6所述的吸附床，其中所述吸附床支承大于150cm/小时的液体流动速率。

8.根据权利要求1所述的吸附床，其中所述多个开口单元中的每个开口单元的特征直径是所述多个吸附珠的特征直径的至少十倍。

9.根据权利要求1所述的吸附床，其中所述多个吸附珠中的每个吸附珠的直径小于100微米。

10.根据权利要求1所述的吸附床，其中所述刚性结构包括多个随机填充的填充件，所述多个随机填充的填充件中的每一个包含刚性结构材料，并且所述多个随机填充的填充件布置成限定所述多个开口单元。

11.根据权利要求10所述的吸附床，其中所述多个随机填充件中的每一个包含下述之一：

拉西环；

勒辛环；

花键环；

鲍尔环；

贝尔鞍；

玻璃粒；

螺旋填料；

纳特环；以及

超塑球。

12.根据权利要求10所述的吸附床，其中所述吸附床填充到色谱柱中。

13.根据权利要求1所述的吸附床，其中所述支架是单体支架，并且所述单体支架包括：

外围密封件；

用于分配进料流的通道；

用于收集洗脱剂流的通道；以及

用于插入填充保持器的通道。

14.一种用于处理液体流的色谱方法，包括：

提供吸附床，所述吸附床包括：

具有第一表面的壳体；

设置在所述壳体内与所述第一表面接触的支架，所述支架包括：

刚性结构，所述刚性结构耐受沿所述液体流动的方向的应力；以及

多个开口单元；

多个吸附珠，所述多个吸附珠充填所述多个开口单元，形成所述多个吸附珠的填充床；

其中，所述支架限制所述多个吸附珠的移动，吸收由沿所述液体流动的方向的液压梯度引起的压应力，并且将所引起的应力的一部分传递至所述壳体的所述第一表面；

处理所述液体；以及

在大于100psi的压力下进行操作。

15.根据权利要求14所述的色谱方法，还包括在浅床构造中进行操作。

16.根据权利要求14所述的色谱方法，其中流过所述填充床的所述液体以大于150cm/小时的速率流动。

17.根据权利要求14所述的色谱方法，还包括：

快速循环纯化工艺，包括：

在所述吸附床中吸附目标溶质；

清洗未吸附的溶质；

释放经纯化的目标溶质；以及

调节所述吸附床，用于随后的纯化循环；并且

其中所述快速循环纯化工艺具有下述之一：

小于约十分钟的快速纯化工艺循环时间。

18.一种用于处理液体流的色谱系统，包括：

吸附床，所述吸附床包括：

具有第一表面的壳体；

设置在所述壳体内与所述第一表面接触的支架，所述支架包括：

刚性结构，所述刚性结构耐受沿所述液体流动的方向的应力；以及

多个开口单元；

多个吸附珠，所述多个吸附珠充填所述多个开口单元，形成所述多个吸附珠的填充床；

其中所述支架限制所述多个吸附珠的移动，吸收由沿所述液体流动的方向的液压梯度引起的压应力并且将所述应力的一部分传递至所述壳体的所述第一表面；

控制液体进料流的至少一个阀和至少一个泵；以及

耦接至所述至少一个泵和至少一个阀的快速循环控制器。

19.根据权利要求18所述的色谱系统，还包括浅床构造，所述浅床构造包括：

设置在所述支架内的第一多个分配通道；

设置在所述支架内的第二多个分配通道；并且

其中使用所述第一多个分配通道和所述第二多个分配通道来以浅床构造运行所述系统。