CN106536012B - 可层叠的层析柱模块和流动控制块 - Google Patents

可层叠的层析柱模块和流动控制块 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于层析柱模块(23,23',23'',23''')的叠层的流动控制块(221)，以及包括至少一个流动控制块(221)的层析柱模块(23,23',23'',23''')的叠层。流动控制块(221)在第一位置或构造中能够并联连接两个层析柱模块(23,23')或层析柱模块(23,23''')和端件(239)，且在第二位置或构造中能够串联连接两个层析柱模块或层析柱模块和端件。

Description

可层叠的层析柱模块和流动控制块
技术领域
本发明涉及层析柱(chromatography column)，且具体涉及与流动控制块可层叠的层析柱。本发明还涉及与流动控制块交替的层析柱模块的叠层，以及组装此叠层的方法。
背景技术
预包装的可层叠的层析柱模块或筒的使用具有提高中型规模和加工规模的生物制造中的灵活性的潜力。灵活性由从一定数目的标准化模块构造用于所需容量和污染物清除的较大系统的能力引起。然而，必须解决一定数目的问题以便向此系统提供完整的灵活性。
系统的粘结能力取决于床体积，且为了增大容量而不影响实际停留时间下的背压，期望的是能够并行地运行层析柱模块。另一方面，对于一些分离，可能需要较大的床高度来实现所需的污染物清除。这导致了需要层析柱模块的串联联接。因此，期望具有相对于模块的串联和/或并联联接的完整灵活性。应当可能的是提供所有并联的叠层以及所有串联的叠层，以及中间构造，其通常涉及层析柱模块的若干串联系的并联联接。
FR2681138公开了一种层析柱模块的叠层，但该构造需要模块之间的多个外部管路连接，且不适于大规模使用。WO2011152788也公开了一种层析柱模块的叠层，但并未提供不同构造的标准化模块的灵活连接的细节。这些文献在此通过引用以其整体并入本文中。
因此，所需的是允许以并联、串联和混合操作的灵活连接而没有麻烦的外部管路连接的层析柱模块系统。还需要用于组装该系统的标准化构件和方便的组装方法。
发明内容
本发明的一个方面在于提供允许标准化层析柱模块的灵活连接的流动控制块。这利用如权利要求中限定的块来实现。
一个优点在于，单个类型的层析柱模块可按不同方式连接。其它优点在于，实现了高度的可伸缩性，可组装较小占地面积的系统，系统内不需要外部管路，构件的运输和储存方便，且可避免系统中的非期望的分支(deadleg)的形成。
本发明的第二方面在于提供允许与流动控制块交替的模块叠层的灵活连接的标准化成本效益合算的层析柱模块。这利用如权利要求中限定的模块来实现。
本发明的第三方面在于提供层析柱模块和流动控制块的叠层。这利用如权利要求中限定的叠层来实现。标准化模块和流动控制块用于复杂系统的组装所具有的优点在于简化了验证和检验。这特别地应用于可由预先灭菌的构件组装而不必验证组装系统的无菌性的无菌系统。
本发明的第四方面在于提供一种组装层析柱模块和流动控制块的叠层的方法。这利用如权利要求中限定的方法来实现。
本发明的第五方面在于提供层析柱模块和流动控制块的叠层用于生物分子的分离。这利用如权利要求中限定的使用来实现。
本发明的其它适合的实施例在从属权利要求中描述。
附图说明
图1示出了根据本发明的流动控制块和层析柱模块的叠层。a)三个模块和2个块的叠层(侧视图)，b)块的顶视图，以及c)块的底视图。
图2示出了根据本发明的流动控制块和层析柱模块的叠层。a)具有布置成用于并流的所有流动控制块的叠层的侧视图，b)具有布置成用于串流的所有流动控制块的叠层的侧视图。
图3示出了根据本发明的流动控制块和层析柱模块的叠层，其中流动控制块布置成用于并流。
图4示出了图2中使用的流动控制块和层析柱模块的细节。a)流动控制块的顶视图，b)穿过块的并流部分的截面，c)穿过块的串流部分的截面，d)层析柱模块的顶视图。
图5示出了图3中使用的流动控制块的细节。a)流动控制块的顶视图，b)A-A(中心并流部分)处的截面，c)B-B(串流部分)处的截面，d)C-C(出料侧并流部分)处的截面，e)D-D(进料侧并流部分)处的截面。
图6示出了用于图2的叠层中使用的备选的流动控制块和层析柱模块的细节。a)流动控制块的顶视图，b)穿过块的并流部分的截面，c)穿过块的串流部分的截面，d)层析柱模块的顶视图。
图7示出了具有开关阀器件的本发明的两个流动控制块的细节。a)旋转阀和b)多个阀。
图8示出了具有开关阀器件的本发明的另外两个流动控制块。a)在所有四个构造之间可重构的和b)在第一、第三和第四构造之间可重构的。
图9示出了具有卫生连接器的本发明的流动控制块的细节。a)块，b)组装期间的连接器，c)组装之后的连接器。
图10示出了用于在本发明的层析柱模块的入口和出口中使用的阀以及用于在本发明的流动控制块中使用的阀开启器件的细节。a)组装之前和之后的一个阀实施例，b)组装之前和之后的备选的阀实施例。
图11示出了根据本发明的层析柱模块和流动控制块。a)侧视图，b)层析柱模块的顶视图。
图12示出了根据本发明的层析柱模块和流动控制块。a)流动控制块的顶视图，b)层析柱模块的顶视图。
具体实施方式
图1-12所示的一个方面中，本发明公开了一种用于层析柱模块3,3',3'';23,23',23'',23''';123的叠层2;22;202的流动控制块1;21;51;71;101;121;151;221;271;371，其布置成在第一、第二、第三和第四位置或构造中的至少两个之间移动或重构。在备选称为(中心)并流位置/构造的第一位置或构造中，流动控制块能够并联地连接两个层析柱模块3,3',3'';23,23',23'',23'''或层析柱模块23;23'''和端件39;239。第一位置/构造特别适用于叠层内的层析柱模块的并联连接，即，用于不涉及叠层中的第一或最后的层析柱模块的连接。在备选称为串流位置/构造的第二位置或构造中，块能够串联连接两个层析柱模块3,3',3'';23,23',23''或层析柱模块23,23'''和端件39,239。在第三(出料侧并流)位置或构造中，流动控制块能够并联连接两个层析柱模块，特别是在叠层的出料端处，诸如最后一个和倒数第二个层析柱模块。在第四(进料侧并流)位置或构造中，流动控制块能够并联连接两个层析柱模块，特别是在叠层的进料端处，诸如第一和第二层析柱模块。
在附图中，块、模块和叠层都示出了，使得流动方向是向上的，即，入口侧在装置的底部处，而出口侧在顶部处。然而，同样有可能以向下流的模式操作叠层，假定了它们针对其而构造，例如，通过竖直地翻转附图中所示的结构。当使用用语第一、最后一个进料端和出料端时，它们是指使用的特定流动方向，使得进料在进料端进入叠层，且在出料端离开叠层，且第一模块为最接近进料端的一个，而最后一个模块为最接近出料端的一个。
在不同位置或构造中，流动控制块可能能够流体地连接：
a)在第一位置，第一层析柱模块3,3';23,23',23'';103;123;153的进料集管出口13;43;113;173与第二层析模块3',3'';23',23'',23''';103的进料集管入口7;46;116和床入口15;45;115，以及第一层析柱模块3,3';23,23',23'';103;123;153的床出口12;42;142;112;142和出料集管出口14;44;114;144;174与第二层析柱模块的出料集管入口17;47;117；
b)在第二位置，第一层析柱模块的床出口与第二层析柱模块的床入口；
c)在第三位置，第一层析柱模块的进料集管出口与第二层析柱模块的床入口，以及第一层析柱模块的床出口和出料集管出口与第二层析柱模块的出料集管入口，以及；
d)在第四位置，第一层析柱模块的进料集管出口与第二层析柱模块的进料集管入口和床入口，以及第一层析柱模块的床出口与第二层析柱模块的出料集管入口。
在第三位置或构造中，块可布置成不允许第一层析柱模块3,3';23,23',23'';103;123;153的进料集管出口13;43;113;173与第二层析柱模块3',3'';23',23'',23''';103的进料集管入口7;46;116之间的流体连接，以及在第四位置或构造中，块可布置成不允许第一层析柱模块的出料集管出口14;44;114;144;174与第二层析柱模块的出料集管入口17;47;117之间的流体连接。
如图5和8中所示，流动控制块221;271可布置成在第一、第二、第三和第四位置或构造之间移动或重构。作为备选，流动控制块221;271;371可布置成在第一、第三、第四位置或构造之间移动或重构。
块可具有入口侧24;54;74;104;124;224;274;374，其具有至少一个床入口孔口26,32;56;76;106;126,132;206,216,226,232;276;376、至少一个进料集管入口孔口27,34;57;77;107;127,134;207,217,227,234;277;377和至少一个出料集管入口孔口28,36;58;78;108;128;208,238,236。在出口侧25;55;75;105;125;225;275;375上，块可具有至少一个床出口孔口29,33;59;79;109;129,133;209,219,229,233;279;379、至少一个进料集管出口孔口30,35;60;80;110;130,135;210,230,235和至少一个出料集管出口孔口31,37;61;81;111;131,137;201,211,231;281;381。块还可具有内部导管40,41;62,63;64;69;82;84;140,141;240,241,251,252,253,254;282,284; 382,384和集管节段67,68;72,73;272,273;372,373，以允许第一位置或构造中的以下的流体连接i)进料集管入口孔口27;57;77;107;127;227;277;377、进料集管出口孔口30;60;80;110;130; 230;280;380和床出口孔口29;59;79;109;129;229;279;379之间，以及ii)床入口孔口26;56;76;106;126;226;276;376、出料集管入口孔口28;58;78;108;128;228;278;378与出料集管出口孔口31;61;81;111;131;231;281;381之间。在第一位置/构造中，床入口孔口和床出口孔口不适于流体地连接到彼此上。在第二位置或构造中，床入口孔口32;56;76;106;132;232;276可经由床导管63;69;283与床出口孔口33;59;79;109;133;233;279流体地连接，且如果期望，进料集管入口孔口34;57;77;107;134;234;277可经由进料集管节段67;72;272与进料集管出口孔口35;60;80;110;135;235;280连接，且出料集管入口孔口36;58;78;108;136;236;278可经由出料集管节段68;73;273与出料集管出口孔口37;61;81;111;137;237;281连接。床导管、进料集管节段和出料集管节段不适于在该位置/构造中流体地连接到彼此上。在第三位置或构造中，进料集管入口孔口207;277;377可与床出口孔口209;279;379流体地连接，且床入口孔口206;276;376和出料集管入口孔口208;278;378两者可流体地连接到出料集管出口孔口201;281;381上。床入口孔口和床出口孔口不适于流体地连接到彼此上，且进料集管入口孔口不适于流体地连接到任何进料集管出口孔口上。这适用于避免并联操作期间最后一个层析柱模块的进料集管节段中的任何分支形成。在第四位置或构造中，进料集管入口孔口217;277;377可流体地连接到床出口孔口219;279;379和进料集管出口孔口210;280;380两者上，而床入口孔口216;276;376可流体地连接到出料集管出口孔口上。在该位置/构造中，床入口孔口和床出口孔口不适于流体地连接到彼此上，且出料集管出口孔口不适于流体地连接到任何出料集管入口孔口上。这适用于避免并联操作期间第一层析柱模块的出料集管节段中的任何分支形成。
块可具有大体上带例如5到100cm(等效圆)直径的圆柱形或棱柱形，且入口侧和出口侧可大体上为平面，可选地具有凸出的连接器部分，且在适用时，具有容纳此部分的对应凹口。块还可为开放框架结构，其具有导管和置于支承框架内的孔口，例如，形成块的外周或覆盖物的圆形或棱柱形框架。入口侧和出口侧可适合地平行，且块的高度(入口侧与出口侧之间的距离)可为例如1到20cm，诸如2到10cm。内部导管和集管节段可形成另外的实心或主要实心的块中的通道，但块也可同样具有开放内部结构，具有例如由管路或模制部分的长度形成的导管和/或集管节段。
在图2、4-6和12中所示的某些实施例中，块21;121;151;221可通过关于层析柱模块23,23',23'',23''';123或端件39的平移和/或旋转移动而在不同位置之间是可移动的。如图2和3中指出那样，移动可适合地沿基本上正交于层析柱模块或层析柱模块的叠层的长度轴线38的方向。作为备选，旋转移动可通过竖直地翻转块来产生。移动可为纯平移(如图4和5中所示，对于块21,221)，纯旋转(如图6和12中所示，对于块121和151)，或平移和旋转移动的组合。具有可动块的优点在于可使用没有任何移动部分的简单构造。另一个优点在于，可容易看到块的位置，特别是连同如下文所述的块上的视觉指示器。
如图4-6和12中所示，流动控制块21;121;151;221包括选自以下的至少两组孔口和内部导管：
a)适于在块处于第一位置时流体地连接两个层析柱模块的第一组孔口26,27,28,29,30,31;126,127,128,129,130,131;159,160,161;226,227, 228,229,230,231和内部导管40,41,67,68;140,141;240,241；
b)适于在块处于第二位置时流体地连接两个层析柱模块的第二组孔口32,33,34,35,36,37;132,133,134,135,316,137;232,233,234,235,236, 237和内部导管69,72,73；
c)适于在块处于第三位置时流体地连接两个层析柱模块的第三组孔口201,206,207,208,209和内部导管68,251,252；以及
d)适于在块处于第四位置时流体地连接两个层析柱模块的第四组孔口210,211,216,217,219和内部导管67,253,254。
成组的孔口和内部导管可独立于彼此，即，一组中的孔口和导管不流体地连接到任何其它组中的那些。作为备选，对于待布置成通过旋转仅在第一、第三和第四位置之间可移动的块，床入口孔口和床出口孔口(其并未在任何这些位置连接到彼此上)可对于所有三个位置是共同的，且位于中心(旋转轴线)。
块21;121;151;221可包括入口侧24;124和出口侧25;125;224，以及选自以下的至少两组孔口和内部导管：
a)第一组孔口和内部导管，其包括在入口侧上的第一床入口孔口26;126;226、第一进料集管入口孔口27;127;227和第一出料集管入口孔口28;128;228，以及在出口侧上的第一床出口孔口29;129;229、第一进料集管出口孔口30;130;230和第一出料集管出口孔口31;131;231。第一床入口孔口26;126;226和第一床出口孔口29;129;229不适于与彼此流体地连接。
第一床入口孔口26;126;226和第一出料集管入口孔口28;128;228可经由内部导管40;140;240与第一出料集管出口孔口31;131;231流体地连接或可连接的，且第一进料集管入口孔口27;127;227可经由内部导管41;141;241与第一床出口孔口29;129;229和与第一出料集管出口孔口30;130;230流体地连接或可连接，以及；
b)第二组孔口和内部导管，其包括与出口侧上的第二(串联)床出口孔口33;133;233流体地连接或可连接的入口侧上的第二(串联)床入口孔口32;132;232，以及可选地，与出口侧上的第二(串联)进料集管出口孔口35;135;235流体地连接或可连接的入口侧上的第二(串联)进料集管入口孔口34;134;234，以及与出口侧上的第二(串联)出料集管出口孔口37;137;237流体地连接或可连接的入口侧上的第二(串联)出料集管入口孔口36;136;236。
c)第三组孔口和内部导管，其包括入口侧上的第三床入口孔口206、第三进料集管入口孔口207和第三出料集管入口孔口208，以及出口侧上的第三床出口孔口209和第三出料集管出口孔口201。第三床入口孔口206和第三出料集管入口孔口208可经由内部导管252与第三出料集管出口孔口201流体地连接或可连接的，且第三进料集管入口孔口207可经由内部导管251与第三床出口孔口209流体地连接或可连接的。
d)第四组孔口和内部导管，其包括入口侧上的第四床入口孔口216和第四进料集管入口孔口217，以及出口侧上的第四床出口孔口219、第四进料集管出口孔口210和第四出料集管出口孔口211。第四床入口孔口216可经由内部导管254与所述第四出料集管出口孔口211流体地连接或可连接的，且第四进料集管入口孔口217可经由内部导管253与第四床出口孔口219和第四进料集管出口孔口210流体地连接或可连接的。
在图2-5和12所示的可动块的一些实施例中，在不同位置，孔口布置成根据以下与层析柱模块的入口和出口套准：
a)在第一(平行)位置，块的第一床入口、第一进料集管入口和第一出料集管入口孔口26,27,28;126,127,128;226,227,228可全部布置成与待安装在块的入口侧上的第一层析柱模块23,23',23'';123的床出口42;142、进料集管出口43;143和出料集管出口44;144套准。而且，块的第一床出口、第一进料集管出口和第一出料集管出口孔口29,30,31;129,130,131;229,230,231可布置成与待安装在块的出口侧上的第二层析柱模块23',23'',23''';123的床入口45、进料集管入口46和出料集管入口47套准。
b)在第二位置，第二(串联)床入口孔口32;132;232可布置成与第一层析柱模块的床出口42;142套准，且第二(串联)床出口孔口33;133;233可布置成与第二层析柱模块的床入口45套准。块的第二(串联)进料集管入口孔口和第二(串联)出料集管入口孔口34,36;134,136;234,236还可布置成与第一层析柱模块的进料和出料集管出口43,44;143,144套准，且第二进料集管出口孔口和第二出料集管出口孔口35,37;135,137;235,237可布置成与第二层析柱模块的进料和出料集管入口46,47套准。
c)在第三位置，第三床入口孔口、第三进料集管入口孔口和第三出料集管入口孔口206,207,208可布置成与第一层析柱模块23;123的床出口42;142、进料集管出口43;143和出料集管出口44;144套准，且第三床出口孔口和第三出料集管出口孔口201,209可布置成与第二层析柱模块23'的床入口45、进料集管入口46和出料集管入口47套准。
d)在第四位置，第四床入口和第四进料集管入口孔口216,217可布置成与第一层析柱模块23;123的床出口42;142、进料集管出口43;143和出料集管出口44;144套准。第四床出口、第四进料集管出口和第四出料集管出口孔口219,210,211可布置成与第二层析柱模块23'的床入口45、进料集管入口46和出料集管入口47套准。
块的孔口与层析柱模块的入口和出口之间的连接可通过将叠层夹持在一起来简单地产生，在此情况下，垫片可用于确保密封，但连接还可通过如下文所述的连接器实现。
在图7-8和11中所示的某些实施例中，块51;71;101;271;371适于通过可适当地集成到块中的开关阀器件50;70;100;270,290,291;300,301的操作来在不同构造之间重构。例如，开关阀器件可为一个或更多个阀，其布置成闭合(和开启)进料集管入口孔口57;77;107;277与床出口孔口59;79;109;279之间和床入口孔口56;76;106;276与出料集管出口孔口61;81;111;281之间的流体连接。开关阀器件然后还布置成开启(和闭合)床入口孔口56;76;106;276与床出口孔口59;79;109;279之间的流体连接。这些布置可用于第一、第三和第四构造中的任一个与第二构造之间的重构。
如图8中所示，在一些实施例中，开关阀器件270,290,291;300,301另外或作为备选可包括阀290,291;300,301，其适于闭合进料集管入口孔口277;377与进料集管出口孔口280;380之间的导管272;372，或出料集管入口孔口278;378与出料集管出口孔口281;381之间的导管273;373。这些布置可用于第一构造、第三构造与第四构造之间的重构。
在具有开关阀器件的块的一些实施例(图7-8和11)中，块包括入口侧54;74;104;274;374和出口侧55;75;105;275;375，其中床入口孔口56;76;106;276;376、进料集管入口孔口57;77;107;277;377和出料集管入口孔口58;78;108;278;378在入口侧上，且床出口孔口59;79;109;279;379、进料集管出口孔口60;80;110;280;380和出料集管出口孔口61;81;111;281;381在出口侧上。开关阀器件50;70;100;270,290,291;300,301可在第一(中心并联)阀位置、第二(串联)阀位置、第三(出料侧并联)阀位置和第四(进料侧并联)阀位置中的至少两个之间是可移动的。
在第一阀位置，床入口孔口56;76;106;276;376和出料集管入口孔口58;78;108;278;378与出料集管出口孔口61;81;111;281;381流体地连接，且进料集管入口孔口57;77;107;277;377与床出口孔口59;79;109;279;379和进料集管出口孔口60;80;110;280;380流体地连接。
在第二阀位置，床入口孔口56;76;106;276与床出口孔口59;79;109;279流体地连接。
在第三阀位置，床入口孔口276;376和出料集管入口孔口278;378与出料集管出口孔口281;381流体地连接，且进料集管入口孔口277;377与床出口孔口279;379流体地连接，诸如仅与床出口孔口。
在第四阀位置，床入口孔口276;376与出料集管出口孔口281;381流体地连接，诸如仅与出料集管出口孔口，且进料集管入口孔口277;377与床出口孔口279;379和进料集管出口孔口280;380流体地连接。
床出口孔口59;79;109;279;379和床入口孔口56;76;106;276;376在开关阀器件50;70;100;270,290,291;300,301处于第一、第三或第四阀位置时不适于流体地连接到彼此上。
在图7a)中所示的某些实施例中，开关阀器件包括旋转阀50。例如，这可为如图5a中所示的多通道旋转阀，其能够在床入口孔口56与出料集管入口孔口58和出料集管出口孔口61经由内部导管64和出料集管区段68流体地连接，且进料集管入口孔口57经由内部导管62和进料集管节段77流体地连接到床出口孔口59和进料集管出口孔口60上的第一(并联)位置移动到床入口孔口56经由床导管63连接到床出口孔口59上的第二(串联)位置。除旋转阀之外，块还可包括止回阀，例如，止回阀65，其在阀处于第二位置时防止导管62和64中的分支的形成。
在图7b)和8所示的一些实施例中，开关阀器件包括多个阀70;100;270,290,291;300,301，其布置成闭合和开启块71;101;271;371中的内部导管82,83,84;272,273,282,283,284;372,373中的至少两个。阀可适当地位于内部导管中或与内部导管直接连接，且可操作成使得在第一(并联)位置，任何床导管83;283都闭合，而导管82;282;382(进料导管)和84;284;384(出料导管)开启，如导管272,273;372,373那样。在第二(串联)位置，床导管83;283和导管272,273;372,373开启，而导管82;282和84;284闭合。在第三位置，任何床导管283都闭合，而导管282;382和284;384开启且导管272;372闭合。在第四位置，任何床导管283都闭合，而导管282;382和284;384开启且导管273;373闭合。块还可包括止回阀，例如，止回阀85，其在开关阀器件处于第二位置时防止导管82和84中的分支的形成。
如上文所述，块可包括一个或更多个止回阀65;85(图7)。这些可具有封闭某些导管来避免形成分支的功能，分支从卫生观点看是非期望的，且还增大了停留容积。然而，止回阀也可出于其它目的引入。例如，它们可用于消除层析柱模块之间的回流，且它们可用于在叠层的组装期间防止液体填充的层析柱模块的排放。
在某些实施例中，块包括视觉指示器，其示出块处于第一或是第二位置或构造。该指示器允许叠层的并联对串联构造的容易的检验。在图2,4-6和12中的可动块21;121;151;221中，指示器例如可为块的一侧上的有色标记，其示出块的位置，例如，穿过叠层的(多个)实际流动通路的轮廓。在图5和8的阀控制的块51;71;101中，指示器例如可为与块的一侧上的标记组合的标记的外部阀杆。
在图9所示的一些实施例中，床入口、进料集管入口、出料集管入口、床出口、进料集管出口和出料集管出口孔口中的各个均包括连接器92，其布置成在与叠层中的所述一个或更多个层析柱模块安装在一起时接合一个或更多个层析柱模块的对应的床出口、进料集管出口、出料集管出口、床入口、进料集管入口和出料集管入口中的连接器92。例如，这些连接器可为无菌连接器，包括折叠的保护膜94，其布置成与层析柱模块或端件上的抵接连接器93中的对应的膜95一起拉出。膜可对于若干连接器是共用的，或各个连接器可具有其自身的膜。连接器还可包括紧固件，以确保连接的永久性，例如如美国专利6,679,529, WO2009/002468和WO 2013/147688中公开的那些，它们通过引用以其整体并入本文中。与紧固件的连接的使用允许了叠层的连接，而没有夹持。无菌连接器的使用意味着预先灭菌(例如，gamma辐射灭菌)，块、模块和端件可在非无菌环境中组装，而不会有损叠层的无菌性，且不需要检验组件的无菌性。
块可包括进料集管节段(且如果期望，也在出料集管节段)中的通风阀。这便于叠层的设置期间的从进料(和出料)集管的空气的通风。
在图10所示的某些实施例中，床入口、进料集管入口、出料集管入口、床出口、进料集管出口和出料集管出口孔口中的各个均包括阀开启部件96,98。阀开启部件布置成在与叠层中的流动控制块安装在一起时开启一个或更多个层析柱模块的对应的床出口、进料集管出口、出料集管出口、床入口、进料集管入口和出料集管入口中的阀97;99。由阀开启部件可操作的阀的入口和出口中的使用具有的优点在于，可防止叠层的组装期间的液体填充的层析柱模块的排放。
在图1-12所示的一个方面中，本发明公开了用于层析柱模块3,3',3'';23,23',23'',23'''的叠层2;22;202的流动控制块1;21;51;71;101;121;151;221;271;371，其中流动控制块包括入口侧4;24;54;74;104;124;224;274;374和出口侧5;25;55;75;105;125;225;275;375。入口侧具有床入口孔口6;26;56;76;106;126;226;276;376、进料集管入口孔口7;27;57;77;107;127;227;277;377和可选地出料集管入口孔口8;28;58;78;108;128;228;278;378，而出口侧具有床出口孔口9;29;59;79;109;129;229;279;379、可选的进料集管出口孔口10;30;60;80;110;130;230;280;380和出料集管出口孔口11;31;61;81;111;131;231;281;381。床入口孔口和可选地出料集管入口孔口经由内部导管18;40;64;84;141;240;284;384与出料集管出口孔口流体地连接或可连接的，且进料集管入口孔口经由内部导管19;41;62;82;140;241;282;382与床出口孔口和可选地进料集管出口孔口流体地连接或可连接的。床入口孔口可位于与床出口孔口相对，进料集管入口孔口可位于与进料集管出口孔口相对，且出料集管入口孔口可位于与出料集管出口孔口相对。
在一些实施例中，床入口、进料集管入口和出料集管入口孔口布置成分别与第一层析柱模块3,3';23,23',23'';103;123;153的床出口12;42;112;142;172、进料集管出口13;43;113;143;173和出料集管出口14;44;114;144;174套准，且床出口、进料集管出口和出料集管出口孔口布置成分别与第二层析柱模块3',3'';23',23'',23''';103的床入口15;45;115、进料集管入口16;46;116和出料集管入口17;47;117套准。
在某些实施例中，块51;71;101;271;371还包括开关阀器件50;70;100;270，其在第一(并流)位置提供床入口孔口与出料集管出口孔口之间以及进料集管入口孔口与床出口孔口之间的流体连接，且在第二(串流)位置，提供床入口孔口与床出口孔口之间以及进料集管入口孔口与出料集管出口孔口之间的流体连接。
在一些实施例中，块还包括如上文所述的一个或更多个止回阀65;85。
在图1-6和11-12所示的第二方面中，本发明公开了与类似的层析柱模块和至少两个流动控制块1;21;51;71;101;121;151;221;371可叠层的层析柱模块3;23;103;123;153，其中流动控制块适合直接地连接到层析柱模块上。层析柱模块包括床102;171、床入口15;45;115、床出口12;42;112;142;172、具有进料集管入口16;46;116和进料集管出口13;43;113;143;173的进料集管区段52;152，以及具有出料集管入口17;47;117和出料集管出口14;44;114;144;174的出料集管区段53;153。床出口和进料集管出口布置成与如上文所述的第一流动控制块1;21;51;71;101;121;151;221;371的床入口和进料集管入口孔口套准，且床入口和出料集管入口布置成与如上文所述的第二流动控制块的床出口和出料集管出口孔口套准。
在层析柱模块3;23;103;123;153的某些实施例中，床102;171具有圆柱形或环形形状。如图1-4、6和11中所示，圆柱形形状提供了床上从中心或接近中心的床入口的容易的液体分布。如图12中所示的环形形状允许了将集管节段和其它导管方便地置于环形床的中空内腔内。例如，床的直径可为5到100cm，且床高度例如为1到50cm。床可由本领域中已知的任何层析介质构成，例如，诸如离子交换树脂、多模态树脂、亲和树脂、疏水作用层析树脂、反相层析树脂或羟磷灰石的多孔颗粒的填料床。床也可为多孔的整块、吸附性膜片的叠层或深度型过滤介质。特别构想出了多孔颗粒的填料床。
在图11所示的一些实施例中，层析柱模块103还包括两个分送器118,119。一个分送器119位于床入口115与床102之间，而另一个分送器118位于床102与床出口112之间。分送器提供了在床区域上的从床入口的高效液体分送，以及液体从床区域到床出口的对应高效收集。分送器可根据层析柱领域中公知的原理来设计。
在图10所示的层析柱模块的某些实施例中，床出口、进料集管出口、出料集管出口、床入口、进料集管入口和出料集管入口中的各个均包括阀97;99，其布置成处于闭合位置，直到层析柱模块与配备有如上文公开的阀开启膜片96,98的至少一个流动控制块安装在一起。由阀开启部件可操作的阀的入口和出口中的使用具有的优点在于，可防止叠层的组装期间的液体填充的层析柱模块的排放。作为备选，排放可由层析柱模块中的止回阀来防止。
在图1-3所示的第三方面中，本发明公开了层析柱模块的叠层，包括由如上文所述的至少一个流动控制块流体地连接的如上文所述的至少两个层析柱模块。流动控制块可布置成经由并联的所述层析柱模块提供流体流，但其还可布置成提供经由串联或混合并/串流(例如，如叠层的若干并联部分的串联系)的模块的流动。层析柱模块和流动控制块两者包含进料集管节段和出料集管节段时，叠层将在节段置于与彼此套准时具有完整的进料集管和出料集管。这允许了方便的并联操作。叠层还可包括一个或更多个端件，优选地在叠层的每一端处的一个端件。端件可经由如上文所述的流动控制块连接到层析柱模块上，且它们可作为备选直接地连接到层析柱模块上。
在图3所示的某些实施例中，叠层包括至少四个层析柱模块23,23',23'',23'''和至少三个流动控制块221，其中流动控制块在第四位置或构造中最接近叠层的进料端260，流动控制块在第三位置或构造中最接近叠层的出料端261，且其余流动控制块在第一或第二位置或构造，诸如在第一位置或构造。
在一些实施例中，穿过各个层析柱模块的流阻基本相同，诸如具有小于10%，小于5%或小于2%的差异。这是为了确保穿过并联连接的模块的流速基本相同。为了将此实现，层析柱模块可根据通过引用以其整体并入本文中的WO2011078772A1或美国专利申请号14/201175中所述的方法制备，且其允许了制备具有基本相等流速的模块。而且，叠层可适合构造成使得叠层内的流动通路的总流阻对于所有并联的层析柱模块都基本相等。类似地，叠层可构造成使得各个并联的层析柱的流动通路的停留容积基本相同。例如，这是图3中所示的叠层的情况，具有穿过各个模块的流动通路中的相同停留容积。
在第四方面中，本发明公开了组装如上文所述的层析柱模块的叠层的方法，所述方法包括以下步骤：
a)布置与流动控制块交替的一系列层析柱模块；
b)可选地按期望以第一和/或第二构造来构造流动控制块，以及；
c)将层析柱模块和流动控制块连接和安装到叠层中。
在第五方面中，本发明公开了如上文所述的用于分离生物分子的叠层的使用。例如，生物分子可为待用作生物药品的蛋白质(例如，免疫球蛋白)、缩氨酸、病毒或核酸。生物分子可存在于粗进料中，例如，澄清的细胞培养基，或为半纯净形式，例如，从之前的层析步骤回收。分离可涉及生物分子的杂质或污染物(诸如宿主细胞蛋白质、病毒、内毒素或合体、片段、变体等)的清除。
本书面描述使用了实例来公开本发明(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何并入的方法。本发明的专利范围由权利要求限定，且可包括本领域的技术人员想到的其它实例。如果此类其它实施例具有并非不同于权利要求的书面语言的结构元件，或如果它们包括与权利要求的书面语言无实质差别的等同结构元件，则期望此类其它实例在权利要求的范围内。文本中提到的所有专利和专利申请在此通过引用以其整体并入本文中，如同独立地并入一样。

Claims (42)

1.一种用于层析柱模块的叠层的流动控制块，所述流动控制块在第一位置或构造中能够并联连接两个层析柱模块或层析柱模块和端件，且在第二位置或构造中能够串联连接两个层析柱模块或层析柱模块和端件。
2.根据权利要求1所述的流动控制块，其特征在于，所述块通过关于层析柱模块的平移移动或旋转移动而在不同位置之间是可移动的。
3.根据权利要求2所述的流动控制块，其特征在于，所述块是沿正交于所述层析柱模块的长度轴线的方向可移动的。
4.根据权利要求1所述的流动控制块，其特征在于，所述块适于通过开关阀器件的操作来在不同构造之间重构。
5.根据权利要求1所述的流动控制块，其特征在于，还包括示出所述块的位置或构造的视觉指示器。
6.根据权利要求1所述的流动控制块，其特征在于，还包括一个或更多个止回阀。
7.一种用于层析柱模块的叠层的流动控制块，所述流动控制块布置成在第一、第二、第三和第四位置或构造中的至少两个之间移动或重构，其中在不同的位置或构造中，所述流动控制块能够流体地连接：
a)在第一位置，第一层析柱模块的进料集管出口与第二层析柱模块的进料集管入口和床入口，以及所述第一层析柱模块的床出口和出料集管出口与所述第二层析柱模块的出料集管入口；
b)在第二位置，所述第一层析柱模块的所述床出口与所述第二层析柱模块的所述床入口；
c)在第三位置，所述第一层析柱模块的所述进料集管出口与所述第二层析柱模块的所述床入口，以及所述第一层析柱模块的所述床出口和所述出料集管出口与所述第二层析柱模块的所述出料集管入口，以及；
d)在第四位置，所述第一层析柱模块的所述进料集管出口与所述第二层析柱模块的所述进料集管入口和所述床入口，以及所述第一层析柱模块的所述床出口与所述第二层析柱模块的所述出料集管入口。
8.根据权利要求7所述的流动控制块，其特征在于，所述流动控制块布置成在所述第一、所述第二、所述第三和所述第四位置或构造之间移动或重构。
9.根据权利要求7所述的流动控制块，其特征在于，所述流动控制块布置成在所述第一、所述第三和所述第四位置或构造之间移动或重构。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的流动控制块，其特征在于，在所述第三位置或构造，所述块不允许所述第一层析柱模块的所述进料集管出口与所述第二层析柱模块的所述进料集管入口之间的流体连接，以及其中在所述第四位置或构造，所述块不允许所述第一层析柱模块的所述出料集管出口与所述第二层析柱模块的所述出料集管入口之间的流体连接。
11.根据权利要求7至9中的任一项所述的流动控制块，其特征在于，所述块通过关于层析柱模块的平移移动或旋转移动而在不同位置之间是可移动的。
12.根据权利要求11所述的流动控制块，其特征在于，所述块是沿正交于所述层析柱模块的长度轴线的方向可移动的。
13.根据权利要求11所述的流动控制块，其特征在于，包括至少两组孔口和内部导管，其选自：
a)适于在所述块处于所述第一位置时流体地连接两个层析柱模块的第一组孔口和内部导管；
b)适于在所述块处于所述第二位置时流体地连接两个层析柱模块的第二组孔口和内部导管；
c)适于在所述块处于所述第三位置时流体地连接两个层析柱模块的第三组孔口和内部导管，以及；
d)适于在所述块处于所述第四位置时流体地连接两个层析柱模块的第四组孔口和内部导管。
14.根据权利要求13所述的流动控制块，其特征在于，包括入口侧和出口侧，以及至少两组孔口和内部导管，其选自：
a)第一组孔口和内部导管，其包括在所述入口侧上的第一床入口孔口、第一进料集管入口孔口和第一出料集管入口孔口，以及在所述出口侧上的第一床出口孔口、第一进料集管出口孔口和第一出料集管出口孔口，其中所述第一床入口孔口和所述第一出料集管入口孔口是经由内部导管与所述第一出料集管出口孔口流体地连接或可连接的，以及其中所述第一进料集管入口孔口是经由内部导管与所述第一床出口孔口和所述第一进料集管出口孔口流体地连接或可连接的；
b)第二组孔口和内部导管，其包括与所述出口侧上的第二床出口孔口流体地连接或可连接的所述入口侧上的第二床入口孔口，以及可选地，与所述出口侧上的第二进料集管出口孔口流体地连接或可连接的所述入口侧上的第二进料集管入口孔口，以及与所述出口侧上的第二出料集管出口孔口流体地连接或可连接的所述入口侧上的第二出料集管入口孔口；
c)第三组孔口和内部导管，其包括所述入口侧上的第三床入口孔口、第三进料集管入口孔口和第三出料集管入口孔口，以及所述出口侧上的第三床出口孔口和第三出料集管出口孔口，其中所述第三床入口孔口和所述第三出料集管入口孔口是经由内部导管与所述第三出料集管出口孔口流体地连接或可连接的，以及其中所述第三进料集管入口孔口是经由内部导管与所述第三床出口孔口流体地连接或可连接的，以及；
d)第四组孔口和内部导管，其包括所述入口侧上的第四床入口孔口和第四进料集管入口孔口，以及所述出口侧上的第四床出口孔口、第四进料集管出口孔口和第四出料集管出口孔口，其中所述第四床入口孔口是经由内部导管与所述第四出料集管出口孔口流体地连接或可连接的，以及其中所述第四进料集管入口孔口是经由内部导管与所述第四床出口孔口和所述第四进料集管出口孔口流体地连接或可连接的。
15.根据权利要求14所述的流动控制块，其特征在于：
a)在所述第一位置，所述第一床入口、第一进料集管入口和第一出料集管入口孔口布置成与第一层析柱模块的床出口、进料集管出口和出料集管出口套准，以及其中所述第一床出口、第一进料集管出口和第一出料集管出口孔口布置成与第二层析柱模块的床入口、进料集管入口和出料集管入口套准；
b)在所述第二位置，所述第二床入口孔口布置成与所述第一层析柱模块的所述床出口套准，以及所述第二床出口孔口布置成与所述第二层析柱模块的所述床入口套准，以及可选地，所述第二进料集管入口和第二出料集管入口孔口布置成与所述第一层析柱模块的进料和出料集管出口套准，且所述第二进料集管出口和第二出料集管出口孔口布置成与所述第二层析柱模块的进料和出料集管入口套准；
c)在所述第三位置，所述第三床入口、第三进料集管入口和第三出料集管入口孔口布置成与第一层析柱模块的床出口、进料集管出口和出料集管出口套准，以及其中所述第三床出口和第三出料集管出口孔口布置成与第二层析柱模块的床入口、进料集管入口和出料集管入口套准，和/或；
d)在所述第四位置，所述第四床入口和第四进料集管入口孔口布置成与第一层析柱模块的床出口、进料集管出口和出料集管出口套准，以及其中所述第四床出口、第四进料集管出口和第四出料集管出口孔口布置成与第二层析柱模块的床入口、进料集管入口和出料集管入口套准。
16.根据权利要求7至9中的任一项所述的流动控制块，其特征在于，所述块适于通过开关阀器件的操作来在不同构造之间重构。
17.根据权利要求16所述的流动控制块，其特征在于：
所述块包括入口侧和出口侧，所述入口侧具有床入口孔口、进料集管入口孔口和出料集管入口孔口，所述出口侧具有床出口孔口、进料集管出口孔口和出料集管出口孔口，以及；
所述开关阀器件是在第一阀位置与第二阀位置之间可移动的，其中在所述第一阀位置，所述床入口孔口和所述出料集管入口孔口与所述出料集管出口孔口流体地联接，以及所述进料集管入口孔口与所述床出口孔口和所述进料集管出口孔口流体地连接，以及在所述第二阀位置，所述床入口孔口与所述床出口孔口流体地连接。
18.根据权利要求17所述的流动控制块，其特征在于，所述床出口孔口和所述床入口孔口在所述开关阀器件处于所述第一阀位置时未流体地连接至彼此。
19.根据权利要求16所述的流动控制块，其特征在于，所述开关阀器件包括适于闭合进料集管入口孔口与进料集管出口孔口之间的导管，或出料集管入口孔口与出料集管出口孔口之间的导管的阀。
20.根据权利要求16所述的流动控制块，其特征在于，所述开关阀器件包括旋转阀。
21.根据权利要求16所述的流动控制块，其特征在于，所述开关阀器件包括布置成闭合和开启至少两个内部导管的多个阀。
22.根据权利要求7至9中的任一项所述的流动控制块，其特征在于，还包括示出所述块的位置或构造的视觉指示器。
23.根据权利要求7至9中的任一项所述的流动控制块，其特征在于，还包括一个或更多个止回阀。
24.一种用于层析柱模块的叠层的流动控制块，所述流动控制块包括入口侧和出口侧，所述入口侧具有床入口孔口、进料集管入口孔口和可选的出料集管入口孔口，所述出口侧具有床出口孔口、可选的进料集管出口孔口和出料集管出口孔口，其中所述床入口孔口和可选地所述出料集管入口孔口是经由内部导管与所述出料集管出口孔口流体地连接或可连接的，以及其中所述进料集管入口孔口是经由内部导管与所述床出口孔口且可选地与所述进料集管出口孔口流体地连接或可连接的。
25.根据权利要求24所述的流动控制块，其特征在于，所述床入口孔口位于与所述床出口孔口相对，所述进料集管入口孔口位于与所述进料集管出口孔口相对，以及所述出料集管入口孔口位于与所述出料集管出口孔口相对。
26.根据权利要求24至25中的任一项所述的流动控制块，其特征在于，所述床入口、进料集管入口和可选的出料集管入口孔口布置成分别与第一层析柱模块的床出口、进料集管出口和出料集管出口套准，以及其中所述床出口、可选的进料集管出口和出料集管出口孔口布置成分别与第二层析柱模块的床入口、进料集管入口和出料集管入口套准。
27.根据权利要求24所述的流动控制块，其特征在于，还包括开关阀器件，其在并流位置提供所述床入口孔口与所述出料集管出口孔口之间以及所述进料集管入口孔口与所述床出口孔口之间的流体连接，且在串流位置提供所述床入口孔口与所述床出口孔口之间以及所述进料集管入口孔口与所述出料集管出口孔口之间的流体连接。
28.根据权利要求24至25中的任一项所述的流动控制块，其特征在于，还包括一个或更多个止回阀。
29.根据权利要求24至25中的任一项所述的流动控制块，其特征在于，所述床入口、进料集管入口、出料集管入口、床出口、进料集管出口和出料集管出口孔口中的每一个均包括连接器，其布置成在与叠层中的所述流动控制块安装在一起时接合一个或更多个层析柱模块的对应床出口、进料集管出口、出料集管出口、床入口、进料集管入口和出料集管入口中的连接器。
30.根据权利要求29所述的流动控制块，其特征在于，所述连接器中的每一个是无菌连接器，包括折叠的保护膜，其布置成与抵接连接器中的对应的膜一起拉出。
31.根据权利要求24至25中的任一项所述的流动控制块，其特征在于，所述床入口、进料集管入口、出料集管入口、床出口、进料集管出口和出料集管出口孔口中的每一个均包括阀开启部件，其布置成在与叠层中的一个或更多个层析柱模块一起安装时开启所述一个或更多个层析柱模块的对应的床出口、进料集管出口、出料集管出口、床入口、进料集管入口和出料集管入口中的阀。
32.一种与层析柱模块和至少两个流动控制块可层叠的层析柱模块，所述层析柱模块包括床、床入口、床出口、具有进料集管入口和进料集管出口的进料集管区段，以及具有出料集管入口和出料集管出口的出料集管区段，其中所述床出口和进料集管出口布置成与根据权利要求24至31中的任一项所述的流动控制块的床入口和进料集管入口孔口套准，以及其中所述床入口和出料集管入口布置成与根据权利要求24至31中的任一项所述的流动控制块的床出口和出料集管出口孔口套准。
33.根据权利要求32所述的层析柱模块，其特征在于，所述床具有圆柱形或环形形状。
34.根据权利要求32或33所述的层析柱模块，其特征在于，还包括两个分送器，一个在所述床入口与所述床之间，且另一个在所述床与所述床出口之间。
35.根据权利要求32所述的层析柱模块，其特征在于，所述床出口、进料集管出口、出料集管出口、床入口、进料集管入口和出料集管入口中的每一个均包括阀，其布置成处于闭合位置，直到所述层析柱模块与至少一个根据权利要求30所述的流动控制块安装在一起。
36.一种层析柱模块的叠层，包括由至少一个根据权利要求7至30中的任一项所述的流动控制块流体地连接的至少两个根据权利要求32至35中的任一项所述的层析柱模块。
37.根据权利要求36所述的叠层，其特征在于，至少一个所述流动控制块布置成经由并联的所述层析柱模块提供流体流。
38.根据权利要求37所述的叠层，其特征在于，穿过各个层析柱模块的流阻相同。
39.根据权利要求36至38中的任一项所述的叠层，其特征在于，还包括可选地经由根据权利要求1至25中的任一项所述的流动控制块来连接的一个或两个端件。
40.根据权利要求36至38中的任一项所述的叠层，其特征在于，包括至少四个层析柱模块和至少三个流动控制块，其中最接近所述叠层的进料端的流动控制块处于所述第四位置或构造，最接近所述叠层的出料端的流动控制块处于所述第三位置或构造，且其余流动控制块处于所述第一位置或构造或者所述第二位置或构造。
41.一种组装根据权利要求36至40中的任一项所述的层析柱模块的叠层的方法，所述方法包括以下步骤：
a)布置与流动控制块交替的一系列层析柱模块；
b)可选地按期望以所述第一和/或第二构造来构造所述流动控制块，以及；
c)将所述层析柱模块和所述流动控制块连接和安装到叠层中。
42.根据权利要求36至40中的任一项所述的叠层在生物分子分离中的使用。
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