CN111182952A - 具有锁定式填充床的色谱柱及其填充方法 - Google Patents

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Abstract

色谱柱具有保持塞，该保持塞永久地固定至柱的上游端并阻塞穿过柱的孔的一端。保持塞具有穿过其中的流体通道。该通道的上游端的直径优选但任选地大于通道的下游端的直径。保持塞的上游的上游多孔部件由上游端盖保持并被推向该塞。色谱介质从上游多孔部件通过保持塞中的通道延伸到由下游端盖保持的下游多孔部件。保持塞和下游多孔部件之间的介质受到压缩以形成填充介质的床。

Description

具有锁定式填充床的色谱柱及其填充方法
相关申请的交叉引用
本申请要求根据35U.S.C.§119(e)于2017年8月31日提交的临时专利申请No.62/552,918的优先权，该临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。
声明RE：联邦资助的研究/开发
不适用
技术领域
本申请涉及一种用色谱介质填充管状柱的方法和设备，认为该方法和设备特别适用于具有介质的高压液相色谱(HPLC)柱。
背景技术
高压液相色谱(HPLC)柱包含在柱中形成床的色谱介质，该床位于两个多孔部件(诸如筛网或玻璃料)之间，多孔部件通常由玻璃、陶瓷或金属制成。介质床可以填充或未填充。专利5,186,826是未填充柱的一个示例，其中该柱具有足够的顶部容积，以允许在每次使用之前手动摇动介质。
对于HPLC和UHPLC柱，色谱床中的空隙和床中的不均匀性会降低柱的性能。对于HPLC和UHPLC柱，特别需要没有空隙容积的填充床，并且将床置于压缩状态有助于减少此种空隙容积。可以通过以下步骤形成填充的介质床：提供在一端具有第一多孔部件的柱；用介质填充柱，介质被第一多孔部件限制；将第二多孔部件放置在介质的另一端；并且使用柱塞或其他压缩机构将介质物理地压缩在两个多孔部件之间。专利5,893,971是轴向压缩填充的一个示例，该轴向压缩填充将填充活塞和机构保持在柱中。这种填充方法会导致不必要的长且重的柱，并且昂贵的硬件保留在柱中，所有这些都是不期望的。
使用轴向压缩来压缩介质的色谱床对于无孔基质的效果更好，但对于多孔介质以及缺少无孔介质的压缩强度的表面多孔(核-壳)介质效果可能较差。这对于二氧化硅介质尤其如此，二氧化硅介质在足够高的压缩压力下破碎并产生碎片或细粉，这些碎片或细粉会导致通过填充色谱床的流动不均匀，或可能阻塞柱上的下游多孔部件。通常使用浆料填充来填充多孔和表面多孔色谱颗粒，其中将第一多孔部件(例如玻璃料)放置在柱的下游端，并且悬浮在流体载体(优选为溶剂)中的色谱介质的浆料则流入柱的相反的开口端中，其中载体流体流经下游多孔部件，因此柱填充有通过浆料流动和载体流体的压力所填充的介质。当柱填充到所需程度时，浆料流和流体流停止，并将第二多孔部件放置在柱的上游端。
由于色谱颗粒不会穿过多孔部件，所以在浆料填充过程中将上游多孔部件移除，并在浆料填充完成之后将上游多孔部件放置为抵靠在填充色谱床上。不幸的是，当释放流体填充压力时，压缩的床膨胀，使得在可以将上游多孔部件添加到柱之前，该床膨胀并释放至少一些由浆料填充压力实现的压缩。这在专利7,339,410中进行了描述，该专利去除了挤出到柱的端部之外的介质，并加入了阶梯状多孔部件以稍微压缩邻近多孔部件的床。尽管该专利和其他文献描述了各种方法来尝试使用浆料填充来减少床膨胀的不利影响，但仍然需要更简单、更快速和更一致的方法来填充色谱柱床。因此，由于各种原因，迫切需要更简单、更快速和更便宜的方法来减少和保持填充色谱床的床膨胀。
为了解决浆料填充中的这些困难中的一些，已经开发了使用浆料填充但仅将活塞保持在柱中而将大部分填充机构保留在柱外的填充方法和所得的柱，如专利7,674,383中所述。但是，这种填充机构需要许多部件和锁定系统，以将活塞保持在填充床上而不释放压力。因此，仍然需要一种简单、低成本的方法，以用色谱介质一致地填充这些柱，同时在色谱床上保持所需的压缩并增加填充床的密度。
发明内容
提供一种色谱柱，其具有管状主体，该管状主体具有相反的上游端和下游端，上游端和下游端具有连接至管状主体的上游端接头和下游端接头。管状主体具有沿管状主体和柱的纵轴线延伸的内孔。该柱包括保持塞，该保持塞永久地固定至管状主体的上游端并阻塞孔的一端以防止流体通道经过保持塞。保持塞优选地具有沿纵轴线延伸穿过其中的单个流体通道，但是该通道不一定如此定位或在数量上受此限制。保持塞具有相反的上游端和下游端，流体通道具有在保持塞的上游端处的第一直径和在塞的下游端处的第二直径开口。该柱还具有在保持塞的上游并横跨孔延伸的上游多孔部件。该柱具有在邻近管状主体的下游端的位置处横跨孔延伸的下游多孔部件。管状主体具有在保持塞和下游多孔部件(例如玻璃料)之间的连续壁，因此该孔限制了保持塞和下游多孔部件(例如玻璃料)之间的流动路径。色谱介质从上游多孔部件穿过保持塞中的通道延伸到下游多孔部件，并且色谱介质中没有空隙。色谱介质在保持塞和下游多孔部件之间的部分处于压缩状态，并形成填充介质的床。
可使用多种流体通道。流体通道的第一直径可以与第二直径相同。但是，通道的第一上游直径有利地大于通道的第二下游直径。上游端接头可以限制上游多孔部件沿纵轴线在上游方向上移动。优选地，流体通道具有在保持塞的上游端的锥形部，该锥形部沿下游方向收缩成较小的直径。此外，锥形部可以从保持塞的上游端延伸到下游端。流体通道可任选地具有位于锥形部的下游的柱形部，并且锥形部与柱形部的上游端接合。流体通道可具有渐扩的锥形部，该渐扩的锥形部的直径朝向保持塞的下游端扩展。锥形部可以与保持塞的下游端中的凹形凹部流体连通，该凹部邻接色谱介质。流体通道可包括凹形凹部。凹形凹部可以包括这样的凹部：该凹部沿纵轴线截取的截面包括抛物线形和圆形中的一者。通道的第一上游开口的直径可以小于第二下游开口的直径，但是认为优选的是在通道的上游端具有更大的通道开口。
在另外的变型中，流体通道的下游端可以具有开口，该开口的直径为孔的直径的约1/5至约1/3，该孔的开口的直径可达约14mm。流体通道的下游端可以可替代地具有约为孔的直径的1/2至3/4的开口。保持部件可以可选地具有多个流体通道，每个流体通道具有最小通道直径，这些最小直径优选但可选地相同。色谱介质可以还包括多孔颗粒的床、或表面多孔颗粒的床、或无孔颗粒的床、或聚合物颗粒的床、或二氧化硅颗粒的床、或有机/有机混合颗粒的床。
还有利地提供了一种填充具有管状主体的色谱柱的改进方法，该管状主体具有孔，该孔限定用于色谱介质的填充床的空间，色谱介质位于下游多孔部件与上游保持塞之间，下游多孔部件过滤通过孔的所有流并且优选地横跨该孔延伸，上游保持塞紧固至管状主体的上游端并阻挡除通过孔的流中的除通过保持塞的流体通道的流以外的流。该方法可以包括以下步骤：使溶剂和色谱颗粒的浆料在大于100psi的预定填充压力下穿过流体通道，以在下游多孔部件和保持塞之间形成色谱介质的填充床。优选地，流体通道具有在保持塞的上游面的上游开口和在保持塞的下游面的下游开口，其中上游开口和下游开口以管状主体的纵轴线为中心。保持塞永久地紧固至管状主体。
该方法还包括当在保持塞和下游多孔部件之间形成压缩色谱介质床时以及当压缩介质颗粒填充流体通道以及可能的柱的在保持塞上游的任何部分时，停止浆料和溶剂的流动。当浆料和溶剂的流动停止时，床可以膨胀到流体通道的下游开口中。在浆料的流动停止之后，将上游多孔部件放置在孔的在保持塞上游的位置处的上方并且使上游多孔部件与色谱介质接触，在上游多孔部件和相邻的色谱介质之间没有空隙。该方法还包括将上游多孔部件紧固至柱的步骤。保持塞限制了塞下游的床的膨胀，并且上游多孔部件限制了通道中介质的膨胀。
在该方法的另外的变型中，紧固步骤优选地包括将玻璃料保持器推动抵靠在上游多孔部件上以及将玻璃料保持器紧固至管状主体以限制该多孔部件的移动。这些变型还包括使用上游开口的直径大于下游开口的直径的保持塞。下游开口小于穿过管状主体的孔，并且保持塞的邻近下游开口的部分优选地限制填充色谱床沿纵轴线方向的至少一部分的床膨胀。优选地，填充压力在约10000psi和约25000psi之间。该方法中使用的色谱介质可以包括孔径至少为2nm的多孔介质，或包括表面多孔颗粒、或多孔颗粒。优选地，色谱床不具有空隙容积。
该方法可以还包括以下步骤：在放置步骤之前和紧固步骤之后，刮除挤出在保持塞的顶表面上方的任何介质。
还提供了一种通过一种或多种上述方法填充的色谱柱。与没有保持塞填充的柱相比，认为这种填充柱具有提高的填充色谱床密度，并且还认为这种填充柱改进了色谱介质的互锁性并且具有本文所述的其他优点。填充柱可以包括孔径为至少2nm的多孔二氧化硅颗粒的填充色谱床，或者填充柱可以包括填充聚合物颗粒，或填充二氧化硅颗粒，或多孔颗粒的填充床，或表面多孔颗粒的填充床。
还提供了一种色谱柱，其包括具有相反的上游端和下游端的管状主体以及在上游端和下游端之间沿管状主体的纵轴线延伸的柱形孔。具有外周的保持塞以流体密封的方式永久地固定至邻近管状主体上游端的孔。保持塞可以具有穿过保持塞并沿纵轴线延伸的单个流体通道。流体通道具有上游开口和下游开口。该柱还具有横跨邻近管状主体下游端的孔而延伸的下游多孔部件。下游多孔部件构造成在允许液体和气体穿过下游部件的同时阻挡色谱介质的通过。该柱还包括将下游多孔部件连接至管状主体的下游端的下游端盖。
在另外的变型中，整个管状主体优选地为金属。流体通道可具有各种构造，包括其中流体通道的下游端的直径小于通道的上游端的直径的构造。即，上游开口的直径大于下游开口的直径。优选地，保持塞具有与管状主体的上游端齐平的上表面。保持塞还可以具有帽形截面，保持塞的下游部在管状主体的孔内延伸，并且保持塞的上游部在管状主体的端部上方延伸并永久地紧固至管状主体的端部。该柱可以具有上游多孔部件，上游多孔部件在保持塞的上游并且被上游端盖推向保持塞，该上游端盖将玻璃料保持器推向多孔塞。流体通道优选地填充有色谱介质，并且下游多孔部件和保持塞之间的孔优选地下填充有处于压缩状态的色谱介质。优选地，该柱填充有二氧化硅色谱介质、或聚合物色谱介质、或多孔色谱介质、或表面多孔色谱介质。
附图说明
鉴于以下附图和描述，将更好地理解本发明的这些和其他优点和特征，在附图和描述中，相同的附图标记始终表示相同的部件，并且其中：
图1是色谱柱的剖视图，其中在填充色谱床的一端处的凹部中具有保持塞；
图2是色谱柱的剖视图，其中在填充色谱床的一端处具有T形保持塞；
图3是沿图2的截面3-3截取的放大图；
图4是沿图1的截面4-4截取的放大图；
图5A至图5I是保持塞的剖视图，示出了穿过保持塞的不同形状的通道；
图6A是具有压缩端接头的色谱柱的剖视图；并且
图6B是沿图6A的6B-6B截取的放大剖视图。
具体实施方式
如在本文所用的，以下部件具有以下部件编号：9-管状主体；10–柱；12-螺纹；14-第一多孔部件；16-第二多孔部件；18-保持塞；20-第一端接头；21-肩部；22-第二端接头；23-介质；24-介质床；26-穿过保持塞18的通道；28-密封圈；30-玻璃料保持器；40-入口部；42-柱形部；44–出口部；46-球形入口；48-抛物线形入口；56-肩部；58-直径较小部；60-直径较大部；66-压缩端接头；68-螺母；70-侧壁；72-底部；74A-螺纹；76-套圈；77-锥形表面；78-接头主体；80-夹持表面；82-连接器通道；以及84-锥形表面。
参照图1至图4，色谱柱10具有：具有纵轴线11的管状主体9，以及在管状主体9的相反的第一端和第二端的可选的外螺纹12。如在本文中所用的，上游方向和下游方向是指相对于柱的填充期间的流动的方向。在使用期间填充柱10的流动方向与填充流动方向可以不同。上和下、上部和下部、上方和下方、顶部和底部的相对方向是指在填充期间，当柱10处于竖向方向时部件的方向，并且上游端指向为远离地面。
填充的柱10具有在管状主体和柱的相应的第一(上游)端和第二(下游)端的第一多孔部件14和第二多孔部件16。示出了在管状主体9的内部的保持塞18，并且保持塞18固定在管9的第一端，具有各种可能的形状(如下所述)的流体通道26延伸穿过保持塞18。第一端接头20将第一多孔部件14保持就位，并且优选地通过与主体9上的螺纹12接合以使该端接头和多孔部件朝向固定的保持塞18移动，而将多孔部件14优选地朝向保持塞18的上游端推动。第二端接头22与管9的第二下游端的相应螺纹接合。优选地，第一端接头20和第二端接头22提供柱10与各种色谱相关的仪器、分析仪器和填充设备之间的流体连接。可以根据需要可选地使用适当的密封圈28(通常为O形圈28)以防止流体泄漏，并且在端接头20、22中的每一个的内部的位置通常保持有玻璃料保持器30，以帮助与设备(诸如分析设备以及可能的填充设备)进行流体连接。端接头20、22通常也由金属制成。
多孔部件14、16通常为金属、玻璃或陶瓷的过滤器或玻璃料，其允许液体和气体通过但阻止色谱颗粒通过。保持塞18通常为两种通用类型，在图1和图4中示出了第一种类型，该类型具有大致圆形的外周，其限定了相反的平坦的顶侧和底侧并且形成盘形部件。形成的盘形配合在管状主体9的上游端的匹配的柱形凹部中，如图1、图4、图5A至图5E以及图5G至图5I所示。第二种通用类型为T形截面形状(图2、图4和图5F)，该类型的顶部直径较大，底部直径较小，从而形成阶梯状直径的盘形部件，该阶梯状直径的盘形部件具有与两个外周侧接合的平坦肩部21(图5F)。在使用中，所形成的阶梯状盘将较小的下游的盘配合到主体9的上游端的匹配的柱形凹部中，并且盘的较大直径部在管状主体9的端部上方延伸，或者可能延伸到主体9的端部中的阶梯状凹部(未示出)中，如图2和图3所示。保持塞18中的一个或多个角部可能被打破或被倒角，以去除尖锐的角部并确保与匹配的凹部和相邻表面的平滑配合。
流体通道26可以沿轴向延伸穿过保持塞18并且与孔9和柱10流体连通并且优选地与孔9和柱10的轴线11轴向对准。当用介质23填充到通道26的至少一部分并通过通道26的至少一部分以在保持塞18下方形成色谱床24时，由于色谱柱10具有抵靠浆料填充介质床24的保持塞18，因此第一多孔部件14和保持塞18限制了该浆料填充介质床24的轴向膨胀。当去除填充压力时，来自床24的一些介质通常挤出到流体通道26中，并且当释放填充压力时，通道26中的介质还会膨胀。第一多孔部件14在保持塞18的上游，并且当将部件14保持就位时，部件14限制了通道26中的介质23的膨胀。浆料填充介质床24的主要部分位于保持塞18和第二下游多孔部件16之间，因此通过下游多孔部件16和保持塞18将介质床24以压缩状态保持在柱中。介质床的压缩不包括大气压。流体通道26也填充有色谱介质23，但压力通常与填充床24的压力不同。在一些构造中，管状主体9的位于保持塞18的顶表面的上游的非常短的距离的部分也可能填充有色谱介质，但是该部分将具有与通道26相同或更低的压实压力。介质颗粒23可以为二氧化硅或聚合物颗粒，并且可以是无孔颗粒、表面多孔(核-壳)颗粒或多孔颗粒、硅胶或改性硅胶、表面改性硅胶、硅胶基的色谱介质、或有机/无机混合颗粒。如在本文中所用的，多孔介质是指完全多孔且不包括核-壳介质或表面多孔介质的介质。
管状主体9具有在保持塞18和下游多孔部件14之间的连续的侧壁。因此，穿过主体9的孔限定了在保持塞18和下游多孔部件14之间流动路径的外周。换言之，该柱优选地在保持塞18和下游多孔部件14之间的任何位置处不具有与穿过柱9的孔流体连通的横向流体路径。因此，形成填充床24的所有色谱介质都穿过保持塞18的通道26。当填充时，上游多孔部件14
由于色谱介质中的空隙是不期望的，所以优选使上游多孔部件14抵靠并至少稍微压缩通道26中的色谱介质以及保持塞18上游的任何此类介质，但优选地不破坏介质并且不产生细粉。由于使色谱介质23破裂的压力将根据介质类型和所使用的特定介质的性质而变化，所以在保持塞18的顶部与多孔部件14的底部之间介质的量将变化。因此，如果任何填充介质23位于保持塞18的上游表面和上游多孔部件14的下游表面之间，则保持塞18的顶部与上游多孔部件14的底部之间产生的距离可能变化。
多孔介质具有比表面多孔介质低的压缩强度，并且表面多孔介质具有比无孔介质低的压缩强度。介质的基础材料也会影响压缩强度并因此影响所产生的床膨胀，例如，聚合物介质比二氧化硅介质更可压缩，因此聚合物介质的压缩床相对于相当颗粒尺寸的二氧化硅介质的床可以被更大程度地压缩且更大程度地膨胀。多孔介质的孔径越大，则压缩强度越低。壳的厚度、孔体积和孔的尺寸(由表面多孔材料的壳中的颗粒产生)也会影响表面多孔颗粒的压缩强度。填充压力也会变化，其中较高的压力用于填充直径较小的颗粒，并用于在填充的介质床24中获得较高的密度。
有利地，保持塞18的顶端或上游端优选地与柱10的管状主体9的顶端或上游端齐平。浆料填充过程通常会提供过量的色谱介质23。可以刮除色谱柱上游端上方的多余介质，并且可以将多孔塞14和端接头20紧固至柱10和主体9，或者如果多孔塞的上游端与主体9的端部齐平，则在将多孔部件14紧固至介质和通道26上之前，可以横向刮除挤出的介质，以抑制进一步的挤出以及填充床上的压力损失。这通常可以通过以下步骤来实现：将端接头20拧到色谱柱10的主体9的螺纹12上，迫使多孔部件14抵靠色谱介质，以及当拧紧接头20时，经常略微压缩通道26中和/或保持塞18上方的介质。认为期望的是，当上游多孔部件14移动就位以尽可能多地维持由保持塞18所产生的填充压力时，上游多孔部件14和保持塞18的顶部之间的距离尽可能小，而不产生不可接受的细粉量或细粉体积或细粉数。有时，将多孔部件14的尺寸确定为恰好适合管状主体9的孔的内部，或者为孔的大小的盘，或者为双直径盘的阶梯部，其中将较小的直径配合在孔的内部，并且将较大的直径抵靠管状主体上的肩部。
因此，优选地，在顶部或上游多孔部件12与保持塞18的顶部之间不存在介质23，并且在上游多孔部件12和下游多孔部件14之间的任何介质被压缩，并且相对于通道26中的介质，色谱床24被保持塞18保持为以更大程度被压缩。保持塞的面向下游的表面限制了色谱床24的大部分沿轴向向上游移动，一些介质通过通道26的下游开口挤出到该通道中。认为通道26中的介质在上游保持部件12和填充床24之间以比填充床24低的压力或压缩或密度被压缩。
保持塞18的顶表面可以在管状主体9的顶端的下游，并且如果这样，则保持塞18的顶表面优选在顶端下游的几毫米之内。优选地，顶表面与主体9的端部齐平，因此通过将挤出的介质刮除到一侧而简化并实现了介质23的去除。在保持塞18与主体9的顶端齐平或保持塞18从主体9的顶端稍向下游凹进的任一构造中，保持塞18上方的介质23的任何层的厚度(如果有的话)优选地使得紧固第一上游端接头20以定位上游多孔部件14不会压碎位于保持塞18上方以及上游多孔部件14下方的任何介质23，因此不会产生细粉。有利地，上游多孔部件14抵靠保持塞18的顶表面，并且可选地，上游多孔部件14构造成并定位成配合在通道26的上游开口的稍内部。
穿过保持塞18的通道26充满了介质23，并且当上游多孔部件14紧固至柱10时，该通道的尺寸和形状可能会影响该通道内介质上的压力。期望的是，在床24和通道26上保持足够的压力以使填充床的膨胀最小化的同时，实用上尽可能少地压碎介质23的颗粒并产生尽可能少的细粉。还认为期望的是保持塞18的轴向长度尽可能短。
参照图5A至图5I，穿过保持塞18的通道26可以具有各种构造，其中特定构造被称为通道26a至26i，并且保持塞通常被称为保持塞18。穿过保持塞18的通道26优选在其上游端较宽而在其下游端较窄，以便在用于形成填充介质床24的高压填充过程中使介质23通过保持塞18而不会阻塞通道，并且与不使用塞18的情况相比，使用保持塞18的情况下没有空隙并且填充床更密实。因此，通道26的壁是倾斜的，但不一定像锥形通道26a那样是直的(图5A)，而是可以像通道26g和图5G那样弯曲(凸的或凹的)。该通道26a的最小截面面积由锥形通道26a在保持塞18的下游端处的最小直径处的面积确定。
从制造的观点看，认为通道26上的直边壁是优选的，因为它们易于制造，但是由球形研磨机的受控运动产生的弯曲壁也被认为是合适的。优选地，通道26的壁是光滑的，以在高压填充期间便于浆料通过通道，其中认为理想的是壁被打磨至小于RA 8微英寸的表面光洁度。
认为优选的是，具有从保持塞18的上游表面延伸到该塞的下游表面的锥形通道26。在下面进一步讨论通道26，但是作为示例，当保持塞18沿轴线11测得的长度为约1.5mm至3mm，且柱的直径为约4.6mm时，具有约20°夹角的锥体26a被认为是合适的。当保持塞沿轴线11测量的长度为约1.5mm时，锥形通道26a的较大的上游直径为约3mm，且锥体的较小的下游直径为约1.5mm。对于使用5μ以下的颗粒尺寸的大多数浆料，认为小于约1英寸(约25mm)的直径的通道26的最小开口直径为约1.5mm。
为了制造柱10，具有流体通道26的保持塞18可以形成为单独的部件，该部件随后被固定就位在管状主体9的孔中，优选地永久地就位。优选地，保持塞18由与管状主体9相同的材料制成，通常为不锈钢，但是可替代地可以包括在比主体9更高的温度下熔化的金属，以便于通过熔化的金属的永久结合而没有通道26变形的风险。但是保持塞18可以由包括钛的其他金属制成，并且对于某些应用可以是诸如PEEK的聚合物。对于金属保持塞18，通常将柱体或盘成型为所需直径并具有所需的外表面光洁度，并通过保持塞18机械加工和/或打磨出流体路径26，然后将流体路径26抛光至所需的光滑度，优选小于RA 8微英寸。当已经将保持塞切割至期望的长度时，可以对保持塞18进行机械加工、钻孔和打磨，或者在对流体通道26进行钻孔、打磨或抛光之后，可以将保持塞从更长的柱形杆上切成一定长度。可以使用其他制造顺序以形成流体通道26，并且除了机械抛光之外，可以使用在通道的壁上获得光滑表面的其他方法，包括化学精加工。如果保持塞18为聚合物，则通道26可以在单个铸造或模制操作中与保持塞的形成一体地模制。
一旦形成保持塞18，则将其固定至管状主体9，使得从柱被填充以形成色谱床24的时间起直到不再使用或需要填充床24为止，保持塞18不移动并且不能移动。柱10通常为不锈钢，其具有沿柱的轴线11延伸的抛光内孔。保持塞18可以压配合到柱的上游端中，因此通过过盈配合将保持塞18保持就位。过盈配合还提供了柱与保持塞18的外围之间的密封，该密封足以承受柱的工作压力和填充压力而不会泄漏，工作压力和填充压力可能为将在后面讨论的对于硅胶和其他颗粒的数千psi或kpa，或对于聚合物颗粒的数百psi。
作为确保保持塞18与管状主体9之间的流体密封的附加步骤，可以在将保持塞18压配就位之前在保持塞18的外部上涂覆原地固化的粘合剂或密封剂。认为可能的是，仅使用这样的合适的粘合剂(其包括如本文所用的环氧树脂)使保持塞18在管状主体9保持就位：当保持塞18在管状主体9中被设置就位时，该粘合剂原地固化。使用粘合剂的任何紧固机构都需要合适的坚固耐用的粘合剂以在柱的寿命过程中持续有效，并且与柱的预期用途兼容。粘合剂可与任何机械紧固机构一起使用，以在填充或使用期间提供额外的屏障以防止泄漏，和/或提供另外的紧固机构以抵抗移动。
也可以将保持塞18焊接或钎焊(包括摩擦焊接就位)。焊接或钎焊金属沿轴线11的接触长度优选地是保持塞18的全长，但是也可以更短，但是优选地不小于0.005英寸(0.127mm)。认为可能的但不太期望的是，管状主体9上的内螺纹或外螺纹与保持塞18上的相应定位的螺纹配合，优选地，至少两个全螺纹接合，并且更优选地，保持塞的整个外侧与柱上的相应螺纹螺纹接合。与其他类型的连接一样，螺纹连接必须构造成承受填充压力和使用压力，而不会例如由于疲劳故障而缩短柱的寿命。如果使用螺纹连接，则连接优选地包括过盈螺纹，以将保持塞18相对于主体9锁定，或者保持塞的外端可以变形(例如，翻转或桩接(staked))以将部件相对于彼此固定。优选地，柱9相对于轴线11的端部是平坦的，并且根据需要可以将端部打磨或根据需要以其他方式精加工以在色谱应用中起作用。还认为使用粘合剂进一步确保任何螺纹连接的防漏密封，或者甚至使保持塞相对于柱而定位和固定是合适的。
管状主体9可构造成通过在管状主体9中形成位置止挡部56(图3)而将保持塞18定位在沿柱的轴线11的预定位置处。类似地，管状主体9可构造成将下游多孔部件16定位在沿轴线11的预定位置处，以便确定下游多孔部件16和保持塞18之间的填充色谱床的长度。如图3至图4所示，该位置止挡部优选地形成为在柱的相反两端中的一端或两端中的环形阶梯状凹部，以形成肩部56或轴向止挡部，保持塞18的下游端抵靠该肩部56或轴向止挡部以定位保持塞并限定填充床24的长度。因此，优选地，通过对与穿过主体9的孔重合的环形肩部进行钻孔或铰孔来形成用于多孔部件18的位置止挡部56。对于下游多孔部件28形成相同类型的环形肩部或轴向止挡部，或者该多孔部件可以具有抵靠管状主体9的端部而保持的外周或者通过玻璃料保持器30保持就位。
参照图4和图5F，保持塞18可以具有阶梯状截面，该阶梯状截面具有较小直径部58和较大直径部60以形成帽形截面或T形截面，该较小直径部58配合到主体9和柱10的孔中，该较大直径部60在管状主体9的环形端部的至少一部分上延伸。较大直径部60形成凸缘或肩部21，该凸缘或肩部21可以抵靠在主体9的端部或主体9的肩部上，以限制沿轴线11朝向下游端的移动。诸如端盖20和玻璃料保持器30等保持机构防止上游多孔部件14沿轴线11在上游方向上移动。通过使用诸如端盖20和玻璃料保持器30等保持机构，类似地在主体9的孔内部将下游多孔部件16保持就位，或者将下游多孔部件16按压在主体9的下游端。
根据保持塞18紧固到管状主体9的方式，可能需要在安装保持塞18之前或在安装保持塞18之后安装下游多孔部件16。通常，在管状主体9中形成孔，然后对主体的相反两端中的每一端进行机械加工(例如，钻孔、镗孔、端铣)以形成肩部56。插入保持塞18以抵靠上游肩部56，并优选地通过压配合或如本文中所描述的其他方式将保持塞固定至主体9。通常，一旦将保持塞18固定至主体9，则随后将下游多孔部件20固定至主体。将下游多孔部件16从主体9的下游端插入，使得下游多孔部件16抵靠下游肩部，并且附接下游玻璃料保持器30和下游端盖20以将下游多孔部件保持就位。在将下游多孔部件连接至主体之前，执行将保持塞18紧固至主体9上所引起的任何清洁操作。
填充前的空管状主体9具有带下游多孔部件16和保持塞18的柱10，下游多孔部件16和保持塞18限定在管状主体9的孔中的预定长度的空的空间，其中将在保持塞18与下游多孔部件28之间形成填充色谱床。为了填充，通常使用柱的外端上的螺纹12将端接头22连接至管状主体9，以形成与柱的流体连接。可以使用端接头20形成上游连接件，但是通常使用主体9的上游端的螺纹12将单独的流体填充连接件连接至柱的上游端。迫使溶剂和填充介质23的浆料通过保持塞18的通道26，并且在允许溶剂穿过下游多孔部件并流出下游端接头22的流体连接件的同时，下游多孔部件16保持介质23。优选保持填充压力和浆料的流动，直到将预定量的介质提供给柱10。通常，提供的介质23比填充保持塞18和下游多孔部件16之间的容积所需的介质更多，并在多孔部件16和保持塞18之间形成所需的填充色谱床24。过量的介质填充通道26，并且根据填充过程，过量的介质可选地延伸至保持塞18上方。在包含介质23的浆料的流动停止之后，溶剂的流动可以继续。在停止溶剂流动并且移除浆料填充连接件之后，主体9通常将使一些介质挤出到管状主体9的端部上方。刮除多余的介质，通常通过端接头上的螺纹与主体部上的螺纹12匹配，将上游端接头20和上游多孔部件14紧固至主体部9，从而形成适用于色谱用途的成品柱10。根据柱的设计，将端接头20拧紧以将上游多孔部件14放置为抵靠保持塞18的顶表面，或位于管状主体的孔的稍内部，或者位于通道26的上游开口处或通道26的上游开口的稍内部。
当填充浆料和溶剂的流动停止时，填充色谱床24上的压力也停止并且该床将膨胀。保持塞18的围绕并限定通道26下游开口的下游端抵抗该床膨胀。认为保持塞的围绕通道26的下游开口并抵靠色谱介质的填充床的部分阻止了填充色谱床在保持塞的抵靠介质的那部分的轴向下方的全部或基本上全部轴向膨胀。因此，优选地，在仍然允许足够大的开口以用于良好的填充密度和快速填充的同时，保持塞26的下游开口尽可能小。一些介质通常会通过通道26的下游开口挤出到通道26中，但是大部分挤出介质被认为来自下游开口轴向下方的区域，并且可能是来自从抵靠填充床24的保持塞18中的下游开口起到径向向外距离的10％至15％的区域。对于具有约13mm以下的孔的柱，其下游开口的直径为孔直径的10％至35％，认为基本上所有(例如，超过80％)挤出到通道26中的介质颗粒23来自填充床在通道26的下游开口的轴向下方的部分以及围绕该下游开口并紧接在该开口下方的区域。认为约20％孔直径的下游开口适合使用并且可以保持填充床24，并且认为约10％至95％孔直径的下游开口提供填充柱10的性能方面的优势。
认为由于管状主体9的内圆柱形壁是如此光滑，所以填充床24将沿柱的壁滑动并且抵靠保持塞18的下游侧膨胀或推动。认为由填充过程引起的任何空隙(如果有的话)都存在于由管状主体9的圆柱形孔或壁产生的保持塞18的角部处，并且认为填充床24的膨胀填充了在填充过程中可能出现的任何这样的空隙容积。认为所得的填充柱在上游多孔部件14和下游多孔部件16之间基本上没有空隙，并且认为所得的填充柱在那些多孔部件之间处于压缩状态，并且在保持塞18的底部或下游端与下游多孔部件16之间处于较大的压缩状态。认为保持塞18保持填充压力并导致介质床24的压缩，但是保持的压缩量取决于通道26的下游开口的尺寸和柱的直径等因素。认为上游多孔部件14限制了通道26中介质的膨胀和保持塞上方的任何介质的膨胀。在移除流体填充设备时，通道26中的介质达到大气压，并且通道26中的压力很大程度上取决于多孔部件14和端盖20的连接速度，因为填充床24向通道26中的膨胀使介质推动抵靠连接的端接头20和多孔部件14(其抵抗膨胀以便确定通道中的填充压力)。
通过填充床的密度也反映出填充床24的压缩。在五根柱上的初步测试表明性能有所提高。五根150×4.6mm的柱用1.8μ多孔介质填充，使用保持塞18填充，保持塞18具有夹角约为20°的锥形通道26a，锥形通道26a的上游开口约为3mm，下游开口约为1.5mm，并且轴向长度约为1.5mm至3mm。这得到直径约为柱9的孔直径的21％的下游开口。将这些柱与未塞有保持塞18的五根柱进行比较。两种类型的柱均使用相同的浆料填充方法以11kpsi的压力进行填充。使用与使用多孔材料的商业销售柱相同的填充方法进行填充的十根柱的比较表明，与不使用保持塞18的五根柱相比，使用保持塞18的五根柱的填充床24的密度具有3.5％的平均密度增加。除了增加的床密度外，塞有保持塞18的柱还显著改善了峰不对称性并提高了效率。
另外，与使用相同的介质和浆料填充方法填充的相同尺寸的相当的柱相比，认为塞有保持塞18的柱具有显著改善的稳定性能。使用上述柱、介质并且在一个测试柱、保持塞18的情况下，在压力为10500psi下填充用于稳定性测试的柱。该测试使用在0.35mL/min和0.48mL/min两种不同流速下的pH 6.8的100mM磷酸钠和90/10v/v的pH 6.8的100mM磷酸钠/异丙醇。所有柱均使用相同的流程，开始和结束使用在0.35mL/min下的pH 6.8的100mM磷酸钠持续20分钟，使用90/10v/v的pH6.8的100mM磷酸钠/异丙醇在不同流速下运行441分钟，然后使用pH 6.8的100mM磷酸钠，流速从0.48mL/min线性渐变至0.35mL/min运行10分钟，使用20/80v/v的甲醇/水冲洗柱10分钟，结束流程，然后将流量去除，保持八小时。在该流程期间在不同点进行了24次进样。将测试流程重复12次，总柱时间为105小时。样品为溶解在水中的2.50mg/mL甲状腺球蛋白、5.00mg/ml免疫球蛋白G、2.50mg/mL卵清蛋白、1.25mg/mL肌红蛋白、11mg/mL尿苷，进样量为0.7μL。自始至终跟踪尿苷峰的效率以及背压。该峰的原始效率损失了25％以上后，认为柱未通过测试。标准柱在20个柱小时后失效，而具有保持塞18的柱持续约90个小时。
还认为颗粒填充介质23在形成填充床24时互锁并且轴向压缩的颗粒的横向互锁使得床作为单个单元移动，使得如果保持塞18相对于柱的壁或孔向内延伸得足够远，则对光滑壁或穿过柱的孔周围的填充床24的外周的轴向膨胀的限制有助于限制整个床。认为通道26的下游开口的尺寸越小，则互锁越大，并且填充色谱床24的轴向膨胀阻力越大。填充床24可以在通道26所在的上游形成圆顶，使得填充床24的一部分沿轴线11挤出并进入通道26中，但是整个填充床24的主要部分保持压缩并且自身不会挤出通过通道26。
将介质23从填充床24挤出到通道26中的速率随时间迅速下降，但是根据浆料的厚度、介质颗粒23的尺寸、床24的压实压力和浆料填充压力、填充床24的直径以及通道26与填充色谱床24抵接的开口尺寸，可以以降低的速率继续。
尽快地停止介质颗粒23从填充色谱床24到通道26的任何挤出是有利的。通过上游多孔部件14(例如，上游玻璃料)实现该挤出的停止，并且使用任何机构将该上游多孔部件保持就位。保持塞18保持床不受总膨胀的影响，而上游多孔部件用于停止填充床24的颗粒23通过该保持塞18中通道26的任何逐渐挤出。
在移除上游端接头20(如果存在)，移除用于流体填充的连接件，并且刮除或以其他方式去除任何挤出的介质之后，将上游多孔部件14放置在柱上以停止填充物23伸入通道26中的轴向移动，从而限制并停止了由于颗粒23挤入通道26中而引起的任何逐渐的床膨胀。上游端接头22将多孔部件14有利地保持就位，该上游端接头22通过与柱螺纹12匹配的螺纹(或其他拧紧和紧固机构)被拧紧，以将上游多孔部件14推动抵靠在保持塞18上方的介质23上并且停止和/或限制在保持塞18的上游和上游多孔部件14的下游的介质23的膨胀。简而言之，端接头20将多孔部件14推动抵靠在多孔塞18中和多孔塞18上方的介质23上，以停止填充床24和介质23通过通道26的挤出。当多孔塞18停止大部分床膨胀并且当上游多孔部件14停止床膨胀的逐渐减小时，各部分配合以固定床压缩并停止床膨胀。保持塞18锁定在流体填充期间压缩的色谱床24经受的压缩的一部分，优选地是大部分。塞18中的下游开口允许逐渐释放锁定压缩，但程度取决于塞18和通道26的构造。上游多孔部件14使床向通道26中的挤出停止，以停止并限制通过通道26的床压缩损失，并且认为上游多孔部件14导致压缩的床24的填充密度显著大于通道26中的填充密度。
如上所述，认为填充色谱床24沿色谱柱的光滑孔滑动，使得保持塞18不必一定横跨床的整个上游端延伸，并限制了全部或几乎全部的床压缩不因为通过通道26的床挤出而减少。由保持塞18的底表面限制的周边量与通道26在限制塞18下游端处的开口的尺寸有关。如上所述，通道26的开口的尺寸取决于许多因素，包括浆料和溶剂组成、颗粒尺寸、颗粒类型、颗粒互锁、孔直径和填充压力等。通道26必须在不被阻塞的情况下导入或引导浆料通过该通道，但允许由限制塞18的其余部分进行足够的轴向限制，以尽可能地抵抗轴向床膨胀。
认为通道26的下游开口的尺寸优选地为管状主体9中孔直径或保持塞18的外径的大约1/5至1/3之间。较大的直径允许浆料更快地填充和更少的阻塞，但是对轴向床膨胀的抑制较小，并且为潜在的颗粒23的挤出提供了更大的开口，这减小了床的压缩。尽管如此，仍认为在使用期间通道26的下游端的开口可占管状主体9中孔直径的多达95％，但这不是优选的，因为认为这会导致进入到通道26中不期望的挤出量并伴随床膨胀。认为更优选的是使通道26的下游端的尺寸为穿过柱的孔直径的约0.5至0.7倍。更优选地，认为期望的是通道26的下游端的尺寸为穿过管状主体9的孔直径的约0.3至0.5倍。并且理想地，认为下游通道中开口的直径优选为柱直径的约0.2至0.35倍。较小的直径被认为是合适的，但是当柱孔的直径小于5mm时，存在被粘稠的浆料或介质23的较大颗粒阻塞的风险。对于具有大于1英寸(25.4mm)的孔直径的较大柱11，认为具有约13mm以上开口直径的通道26适合于防止阻塞，但是可能太小而不能确保床横跨孔直径的均匀填充。包含色谱介质颗粒23的浆料在选择为形成填充色谱床24的填充压力的作用下穿过这些各种尺寸的开口。
在一个优选的实施例中，在具有约5mm孔直径的柱中使用直径约2微米的多孔介质颗粒23，通道26的上游入口开口比通道的下游出口开口的直径大约2至2.5倍，各自直径约为3至1.5mm。对于沿轴线11的厚度小于10mm的保持塞18，认为期望的是使通道26的上游入口开口约为通道26的下游出口开口直径的2至5倍。
参照图1至图4，优选地，沿轴线11测量的保持塞18在柱10的主体9中的位置是已知且一致的，以允许制造具有已知长度介质床24的柱。这种柱的有效长度通常由色谱介质24的填充床的距离确定，该距离对应于保持塞18的下游表面和下游多孔部件16的上游表面之间的距离。多孔部件14、16通常是平坦的盘。保持塞18的下游端优选是平坦的，但是可以具有如图5A至图5I和图6所示的，以及如本文所述的其他形状。
从避免在流体填充期间损坏通道中和保持塞18上方的介质颗粒23的角度，上文部分地讨论了通道26的上游部的倾斜角度。锥形通道26的最佳倾斜角度将随介质类型、介质尺寸、浆料(浓或稀)、溶剂、通道26的下游开口尺寸、填充压力和保持塞18沿轴线11的厚度而变化。至少对于直径约1mm至5mm、长度约2mm至4mm的孔，并且使用直径约2微米的多孔介质颗粒23而言，锥形通道26的夹角为约10度至120度被认为是合适的，约15度至40度的角度被认为是更期望的，并且约20度的角度被认为是优选的。
认为通道26可以具有除了锥形(图5A的延伸穿过保持塞18和通道26a的整个轴向厚度)以外的合适形状。在图5A至图5I示出了并且本文描述了被认为适合于通道26的各种形状。图5B示出了通道26b，通道26b具有收缩的(沿下游方向)锥形的上部或入口40，入口40与柱形的下游部42流体连通并接合，柱形的下游部42优选地向保持塞18的下游侧开口。该通道26b的最小截面面积由柱形的下游部42确定。
图5C示出了具有流体通道26c的保持塞18，流体通道26c具有收缩的锥形入口40和下游柱形部42，锥形入口40具有相对于穿过保持塞的轴线11非常小的倾斜角度，且下游柱形部42的轴向长度大于锥形入口40的轴向长度，并超过保持塞18沿轴线11的轴向长度的大部分。锥形入口40的轴向长度为柱形部42的轴向长度的约20％至45％被认为是合适的，在锥形入口部40上具有约5至10°的最小倾斜角被认为是合适的。
图5D示出了具有流体通道26d的保持塞18，流体通道26d具有收缩的锥形入口40，锥形入口40具有非常大的直径和相对于穿过保持塞的轴线11非常大的倾斜角度，约140°至170°。下游柱形部42的轴向长度大于锥形入口40的轴向长度。在所示的实施例中，入口部40是浅的，其轴向长度约为出口部42的轴向长度的1/5。相对轴向长度可以变化。该通道26e的最小截面面积由柱形下游部42确定。
图5E示出了具有流体通道26e的保持塞18，流体通道26e具有从入口到出口完全延伸穿过保持塞的柱形部42。认为该实施例适合于限制填充色谱床24的膨胀，但是当介质23更易碎或填充压力高时，则认为需要更低的填充压力和流速，这是因为认为在进入通道26e的上游入口没有倾斜侧，在高流速和高填充压力的作用下会损坏介质并产生细粉。
认为如图5E所示的柱形上游部适合于与本文所述的任何渐扩的下游开口结合，尤其是与后面描述的图5I所示的锥形下游开口44结合。作为通道26e的下游部，还认为适合使用诸如球形等凹形开口，或具有圆形内角环绕平坦底部的改进的球形表面46(图5G)，或抛物线形状的表面48(图5H)。因此，认为可以以通道的柱形部形成通道的上游端的倒置取向的方式使用图5B至图5D以及图5F至图5H所示的限制塞。因此，虽然通道26的上游开口优选地大于下游开口，但是认为通道26的上游开口的直径也可以小于下游开口的直径，但是出于本文所述的原因而不是优选的。
图5F示出了具有流体通道26f的T形或帽形保持塞18，流体通道26f具有收缩的锥形入口40，入口40具有相对于穿过保持塞的轴线11相对较大的倾斜角度。下游柱形部42的轴向长度比锥形入口40的轴向长度小得多。锥形入口的轴向长度是保持塞沿轴线11的厚度的轴向长度的约80％至90％被认为是合适的。保持塞18具有较大直径的顶部60和较小直径的下游部或底部58，顶部60和底部58形成肩部或凸缘21。在使用期间，肩部21置于管9的顶部上，或置于管9中的内部肩部(未示出)上。肩部21以及所得的更大直径的保持塞提供了用于将保持塞18紧固至柱10的附加选择。该通道26f的最小截面面积由柱形下游部42确定。
图5G示出了具有凹形入口部46的保持塞18，凹形入口部46具有弯曲的下游角部，优选为圆形角部，并且更优选地，入口部46为球形并且与柱形下游部42相交。因此，通道26g的截面具有带圆角的入口部或球形入口部46。该通道26g的最小截面面积由柱形下游部42的截面面积确定。
图5H示出了保持塞18，保持塞18在流体通道26h中具有有利地形成抛物线形的入口部48的凹形凹部以及柱形的下游部42。因此，通道26h的截面形成在入口48中的抛物线形状。与通道26的其他变型一样，上游部和下游部沿轴线11的相对长度可以变化。
参照图5I，插塞18具有通道26i，通道26i具有收缩的锥形入口通道40、下游(和中间)柱形通道42、以及更下游的渐扩的锥形出口部44。该通道26i的最小截面面积由柱形通道42的截面面积确定。优选地，渐扩的锥形部44上的表面光洁度比收缩的锥形入口通道40和中间部42上的表面光洁度粗糙，并且渐扩的锥形部44上的表面光洁度可以粗糙至少10倍，但是优选地不过于粗糙以至于在流体填充期间产生湍流，并且也不过于粗糙以至于损坏介质颗粒23的抵靠表面并产生细粉。认为通道26的面对填充床24的部分上增加的表面粗糙度有助于减小介质床24通过中间部42的膨胀，同时认为通道26的面向上游的部分上的更光滑表面有利于浆料流经通道26并进入管状主体9中以形成填充床24。
除了沿轴线11延伸较短的距离之外，收缩的锥形部40构造成与上述大致相同。认为中间柱形部42有助于避免任何尖锐的边缘，这些尖锐的边缘在介质颗粒23穿过保持塞38时可能损坏介质颗粒23。认为渐扩的锥形部44有助于分散介质的浆料并实现更好的柱填充，特别是孔直径较大的柱。如后面所讨论的，使用多个通道26可以帮助减轻由单个通道或通道26的形状引起的填充问题。还认为渐扩的锥形部44在流体填充压力停止之后减小填充床24的膨胀。认为下游锥形部44的倾斜表面在将颗粒向内引导以增加介质颗粒23的互锁并阻塞锥形部44的同时，可提供对沿轴线11向上游移动的阻力。重要的是，下游锥形部44在轴向方向上不移动，以在停止填充流体压力时使填充床24的膨胀最小化。同样重要的是，保持塞18畅通无阻，并对用于填充的浆料和填充介质23的流动敞开，以避免在填充期间阻塞通道26。
锥形部40、锥形部44中的每一个的相对尺寸以上文关于锥形通道26讨论的相同参数变化。认为中间部42的直径取决于与通道26的下游开口相同的因素。中间部42的直径优选地为与通道26中下游开口大约相同的尺寸，但是对于相同的柱，认为中间部42可以略小于(直径上小5％至20％)通道26中的下游开口。优选地，下游锥形部44的最大直径小于上游锥形部42的最大直径。认为下游锥形部44的倾斜角应大于上游锥形部42的倾斜角，以使床膨胀将介质颗粒23朝向轴线11向内推动比沿轴线11轴向推动的更多，从而增加颗粒互锁并阻塞通道36。在所描述的实施例中，上游锥形部40具有以约50°的夹角倾斜的相对壁，而下游锥形部44具有以约80°的倾斜角倾斜的相对壁。当下游壁以超过90度的夹角倾斜时，则颗粒朝向轴线11向内移动的比它们沿轴线11轴向移动的更多，而增加的横向移动可以增加颗粒互锁和通道26的阻塞。因此，认为有利的是使通道26的任何下游部的夹角为90°或大于90°。当夹角接近180°时，朝向轴线11的向内移动减小。对于形成通道26的下游部的锥形壁，相对于轴线11约45°至80°的倾斜角被认为是合适的，而这对应于约90°至160°的夹角。
使用限制塞18将床锁定在压缩的轴向位置并限制床的轴向膨胀的概念被认为适用于直径变化如下的柱10：从直径零点几英寸的小孔(例如，0.040英寸或约1mm)到直径几英寸的柱(例如4英寸或约100mm)。认为保持塞18沿轴线11的厚度适合于从约0.004英寸(对于几mm的较小直径的孔)变化到约0.7英寸(对于较大的4英寸直径的孔)。认为内径小于1mm的柱不适用于此方法和设备。对于具有通道26i的保持塞18，认为适合的是使保持塞38沿轴线11的厚度为约0.004英寸，并且上游锥体40的上游直径与柱的孔直径大致相同，但是认为优选的是锥体直径略小于孔直径，因此对于0.005英寸的孔来说，认为优选0.0045的锥体开口。锥体44的下游开口可以具有与上游锥体40相同的尺寸。在另一种极端情况下，对于管状主体9中约4英寸的孔，认为适合的是，对于管状主体9中4英寸的孔而言保持塞具有的通道26i的上游锥形部44具有约4英寸的最大直径，中间柱形部42的最大直径约为3.5英寸，下游锥形部44的直径与上游部相同。
在保持塞18的所有变型中，在填充过程中，通道26，尤其是通道26的上游部填充有介质颗粒23，并且上部多孔部件14限制了介质的进一步膨胀。因此，认为保持塞18保持了床24的大部分膨胀，而多孔部件14保持了通道2中介质23的膨胀，这又被认为通过阻止穿过通道26的下游开口的膨胀限制了床24的膨胀。
图1所示的第一端接头20螺纹连接到柱主体9的端部上，以将玻璃料保持器18充分地推靠在柱或主体9的端部上，或者将保持塞18充分地推靠在主体9的环形肩部56或环形端部上，以形成适合使用的流体密封。如图6A至图6B所示，也可以使用压缩端接头。还认为合适的是，端接头20、22包括压缩端接头66或任何其他端接头。压缩端接头66具有中空的环形螺母68，环形螺母68具有侧壁70(优选为圆柱形的)。螺母68的一端是敞开的，且另一端或底部72具有位于中心的孔，该孔略大于主体9的外周。色谱柱主体9优选为圆柱形，并且底部72中的孔优选为圆形。侧壁70是带螺纹的，并且附图显示侧壁70的面向内的侧具有螺纹74A，但是外侧也可以是带螺纹的。
套圈76放置在轴环68内，并置于底部72上。套圈76具有中心孔，因此套圈76可以在主体9的外周上滑动。套圈具有锥形的外表面77，该锥形的外表面朝向主体9的纵轴线向内逐渐变细，因此套圈具有三角形截面，该三角形截面的底部位于底部72处或与底部72相邻，并且三角形的顶端朝向轴环68的开口端延伸。接头主体78具有在第一端的夹持表面80和在第二端的螺纹表面74B，螺纹表面的尺寸确定为使得在使用期间螺纹74B与螺纹74A螺纹接合。接头主体78的第二端中的筒形腔室接纳主体9的匹配端部，该匹配端部穿过底部72中的孔并穿过套圈72。螺纹入口和相关的通道82沿接头主体78的中心轴线延伸以连接至液相色谱设备。锥形端部84形成在接头主体的第二端并成形为接纳套圈76的锥形外表面77。
螺母68和接头主体78相对于彼此旋转，从而使匹配的螺纹74A、74b将螺母和接头主体朝向彼此移动。当螺纹74A、74B相对于彼此旋转时，接头主体和套圈上的匹配的锥形表面84、77将套圈72压缩在主体9上以夹持主体9并将螺母68沿主体9的长度固定就位。当螺纹74A、75B相对于彼此旋转时，接头主体78中腔室的顶部与第一多孔部件14接触并将第一多孔部件14推动抵靠在保持塞18上并朝向主体9的端部以形成满足色谱柱使用的流体密封。优选地，套圈72由合适的塑料、聚合物或弹性体制成。压缩连接使用匹配的螺纹以使两个倾斜表面沿轴线相对移动，从而将一个倾斜表面夹紧到柱上。压缩连接的一般操作被认为是已知的，但是使用多孔部件14和保持塞18来形成密封的改变被认为是新的。
在柱和主体9的第二端处的压缩接头上设置了类似的构造，并且不再重复说明。然而，第二压缩接头不具有保持塞18，因此接头主体78将第二多孔部件16推动抵靠在主体9的端部上以形成满足色谱使用的流体密封。
本文公开的方法和设备被认为特别适用于均需要金属主体的HPLC柱和UHPLC柱(超高压液相色谱柱)。HPLC介质床24通常使用大于2μ(根据应用高达20μ以上)的介质颗粒，并且通常在50至约10000psi或12000psi的压力下填充HPLC介质床24。UHPLC介质床通常使用2μ以下的介质颗粒并且通常在约10psi到10000psi至约25000psi下填充。优选地，保持塞18构造成使得在这些正常填充压力下，保持塞18不会向上隆起。使用较小直径的柱10时，通常不会出现隆起的问题，但是当柱孔变大(如3英寸至4英寸直径的柱)时，塞18的任何隆起都会显著影响填充床24的密度。因此，保持器部件18优选地构造成足够硬以避免隆起并且以避免隆起的方式紧固至柱10，而且避免保持塞18的轴向移动，该轴向移动将减小填充压力并减小床密度。
将通道26定位在保持塞的中央有助于减轻保持塞18上的最大拱顶力，并且还使得与没有通道26的情况相比，保持塞在轴向上保持更薄。此外，还认为其中保持塞18的下游端可以引导介质颗粒28的横向向内方向以及介质床24中介质颗粒增强的互锁帮助减小保持塞18所需的强度，因此也减小了该保持塞的轴向厚度。
本文所述的保持塞18以及相关的方法和设备特别适用于HPLC和UHPLC，并且为了适应高压，主体9、塞18、玻璃料保持器30和端盖20、22优选由金属制成，更优选由不锈钢制成。所使用的材料将适合用于所涉及的压力和作用力以及所需的连接。因此，例如，永久地紧固至主体9的保持塞将由用于这种永久紧固的合适材料制成，并且将承受期望的填充压力和操作压力，包括由色谱床24施加在塞18的底部上的压力以及来自上游多孔部件14的任何力。对于低压应用，可以使用合适的塑料。因此，认为本文所述的方法和设备也适用于使用塑料主体的色谱柱，包括固相萃取(SPE)。使用当前技术，最适合本文所述方法和设备的填充压力被认为高于100psi，并且对于聚合物颗粒而言优选为数百psi，对于二氧化硅和非聚合物颗粒而言更优选为约5000psi至30000psi。认为该方法和设备适合于甚至更高压力。
上述方法和设备使用永久地固定至主体9的保持塞18，并且上游多孔部件14抵靠塞18和/或通道26和保持塞18中的介质颗粒23并且在浆料填充完成之后添加上游多孔部件14。认为可能的但较不优选的是，保持塞18不必永久地固定至主体9，但是在填充期间能够保持稳定并且在填充后允许略微向下游移动，从而可以使保持塞18和相邻的上游多孔部件14向下游移动，使得在浆料填充之后在保持塞18的移动期间，在多孔部件14将通道26中的介质保持在压缩状态以限制介质进一步挤出到通道26中的同时，保持塞18进一步压缩填充色谱床24。这种后填充能够例如通过这样实现：使用具有与主体9上的匹配螺纹接合的螺纹的保持塞18，使得螺纹保持塞18的旋转使塞移动以进一步压缩填充床24。上游端接头20上的尖头可以穿过上游多孔部件14，并且与保持塞18上的凹部或周边肩部接合以旋转保持塞18。或者，可以用足够的力将多孔部件压配合到主体9的孔中，以在填充期间保持多孔部件的轴向位置，并且上游端接头20与柱10或主体9上的螺纹配合以推动上游玻璃料保持器30直接或通过上游多孔部件14抵靠在保持塞上，用足够的力使保持塞18向下游移动以压缩色谱介质24的填充床。对于孔直径小于约12mm的色谱柱，对由于介质颗粒挤出到通道26中和/或挤出穿过通道26所引起的床压缩损失进行补偿所需的保持塞18和多孔部件14的轴向移动被认为很小，并且该移动为零点几mm，对于直径较大的四英寸色谱柱，该移动为几mm。
上面的描述使用了穿过保持塞18的单个通道26。认为使用多于一个的通道26是合适的，并且对于较大直径的柱可能更优选。对于柱10中的小直径孔，使用多个通道26是不切实际的，并且不需要获得均匀填充的色谱床。对于较大直径的柱，认为使用多个通道26增加了填充床24中介质颗粒23的互锁，并且认为增加了床压缩的保留并减少了在浆料填充流停止之后介质向通道26中的挤出。如果使用多个通道，则认为使通道关于纵轴线11对称地定位是有利的，并且认为本文所述的形状是合适的。因此，两个通道26将在主体9的直径相对侧上，通道中心线与轴线11的径向距离相同并且间隔180°，而三个通道26将间隔开120°，并且与轴线11的径向距离相同。四个通道26可以与轴线11距离相同的距离并间隔开90°，或者可以具有以轴线11为中心的中心通道26以及三个等距的外部通道26。具有大量通道26的保持部件18可以使这些通道在围绕轴线11的单个环中或在同心环中，并且具有或不具有在轴线11上的中央通道。
如果使用多个通道26，则认为保持塞18可以覆盖主体9和柱10的整个孔，并且与使用单个通道26相比，每个通道26在通道中的直径部总体更小。如果使用多个通道，则通道26的最小直径必须足够大以防止阻塞。对于直径为4.5mm的孔中的1.6μ直径的多孔颗粒，锥形通道26a中直径为约1.5mm的下游开口被认为是合适的，而直径为1mm的开口被认为会被阻塞。1.5mm的最小开口直径约占具有直径为4.5mm孔的柱10的孔截面积的9％。认为多个通道26中的每一个的最小截面面积组合时可以为柱10和主体9的孔的截面面积的约9％至20％，并且优选地为该截面面积的约10％至15％，并且对于最大直径至少13mm的孔，则更优选占该截面面积的12％。
随着柱10的孔直径增加，认为有用的是使用多个通道26进行色谱床24的流体填充，以便更均匀地填充床并更快地形成填充床。认为多个小直径通道26使得床24更均匀地填充，并且认为更小直径的通道26比单个更大直径的通道更大程度地保持床压缩。通道26的数量、形状和最小通道直径以及通道的位置将随上述各种因素(包括颗粒尺寸、颗粒类型、柱直径和填充压力等)而变化。因此，认为如果使用多个通道26，每个通道具有的最小通道直径小于通过单个通道获得相同的填充浆料流所需的最小通道直径，则相比于在浆料填充期间使用单个保持塞18或未使用保持塞，可以通过保持塞18保持更大的床压缩部分。认为多个通道26特别适用于具有直径约为20mm至100mm或更大的孔的柱10，特别是在填充多孔介质颗粒和/或使用超过20000psi的填充压力时。
认为在单个保持部件18中使用的通道26的数量会变化，这很大程度上取决于柱孔的直径和被填充以形成色谱床24的介质颗粒23的直径。例如，1.5mm最小直径的通道26a的面积约为1.8mm2，而100mm孔直径(直径约为4英寸)的面积约为8100mm2。认为1.5mm最小直径的一个通道26a适用于使用1.6μ多孔颗粒23的直径达约为4至10mm的孔，该最小直径约占4mm直径的孔的面积的14％并且约占10mm直径的孔的面积的2％。相比之下，各自的最小直径为1.5mm的十个通道26a将为约170mm2或将约占100mm直径的孔的面积的约2％，同时提供大的面积以保持由流体填充形成的压缩床24的膨胀。因此，认为许多约为1.5至10mm直径的小直径通道26适用于柱直径(孔直径)高达约100mm(约4英寸)的流体填充，同时保留了大部分(超过50％)的床压缩，甚至是80％至90％的很大一部分的床压缩。
认为上述填充方法得到了上游多孔部件12、保持塞18及其填充有介质23的至少一个通道、色谱介质24的填充床和下游多孔部件14的从上游到下游的布置，在上游多孔部件12和下游多孔部件14之间没有空隙，并且多孔部件12、14之间的所有介质被压缩。保持塞18介于上游多孔部件12和下游多孔部件14之间，保持塞18至少部分地限制色谱介质的下游填充床24膨胀和浆料填充床的密度减小，同时通道26允许色谱床24的浆料填充。这被认为与在没有中间结构的情况下将在上游玻璃料和下游玻璃料之间压缩色谱床的现有技术有很大不同。此外，当在浆料填充期间将保持塞18固定至管状主体9或柱10时，大部分床压缩被认为由保持部件18保持，而无需用活塞或其他可移动装置轴向压缩填充床。
相对于色谱床24，通道26中介质的体积很小，通道26中介质的体积优选为床24中介质体积的约0.5％至5％。通道26中的介质23以第一密度或第一压缩压力被压缩，而形成填充色谱床24的介质以大于第一密度或第一压缩压力的第二密度或第二压缩压力被压缩。因此，认为多孔部件12、14之间的所有色谱介质都被压缩，与不使用保持塞18来填充柱的情况相比，色谱床24被更大程度地压缩或更密实地压缩。
通道26被描述为具有各种圆形截面形状，例如锥体、圆柱、球体等。这些形状通常更容易精确地形成金属部件。但是通道26不一定具有圆形截面形状，因此通道26也可以是正方形、三角形、六边形、卵形、椭圆形或其他形状。
根据需要，本文公开了本发明的详细实施例；然而，应当理解，所公开的实施例仅是本发明的示例，其可以以各种形式实施。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为权利要求的基础，以及作为教导本领域技术人员以实际上任何适当的详细结构来不同地应用本发明的代表性基础。
以上描述是通过示例而非限制的方式给出的。鉴于以上公开，本领域技术人员可以设计出在本发明的范围和要旨内的变型，包括将保持塞18紧固至主体9使得保持塞18不会轴向移动或变形的各种方式，以及在流体填充期间将保持塞18相对于主体9保持不动，而在填充后允许保持塞相对于主体9移动以抵消由于挤出穿过通道而造成的压缩损失的各种方式。此外，本发明的各种特征可以单独使用，或以彼此不同的组合使用，并且不旨在限于本文所述的特定组合。因此，本发明不受所示实施例的限制。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种色谱柱，其具有管状主体，所述管状主体具有相反的上游端和下游端，所述上游端和所述下游端具有连接至所述管状主体的上游端接头和下游端接头，所述管状主体具有沿所述管状主体和柱的纵轴线延伸的内孔，所述柱包括：
保持塞，其阻塞所述孔的上游端，并具有在所述保持塞的上游端和下游端之间延伸并填充有色谱介质的通道；
下游多孔部件，其阻塞所述孔的下游端，所述孔具有在所述保持塞和所述下游多孔部件之间的连续壁；
色谱介质的浆料填充床，其由所述保持塞和所述下游多孔部件以压缩状态保持在所述孔中。
2.根据权利要求1所述的柱，其中，所述通道包含多孔介质，并且还包括在所述保持塞的上游的上游多孔部件，所述上游多孔部件定位成过滤流过所述孔进入至少一个通道的流体。
3.根据权利要求2所述的柱，其中，所述通道具有在所述保持塞的所述上游端处的第一直径和在所述保持塞的所述下游端处的第二直径，并且所述第一直径大于所述第二直径。
4.根据权利要求3所述的柱，其中，所述第一直径与所述第二直径相同，并且其中，所述通道具有小于所述第一直径和所述第二直径的中间直径。
5.根据权利要求3所述的柱，其中，所述第一直径具有弯曲壁。
6.根据权利要求1所述的柱，其中，所述通道的第一上游直径大于所述通道的第二下游直径，所述通道沿所述纵轴线延伸，并且其中，所述保持部件永久地紧固至所述管状主体。
7.根据权利要求3所述的柱，其中，所述上游端接头限制所述上游多孔部件沿所述纵轴线在所述上游方向上移动。
8.根据权利要求3所述的柱，其中，所述流体通道具有在所述保持塞的所述上游端的锥形部，所述锥形部沿下游方向收缩成较小的直径。
9.根据权利要求8所述的柱，其中，所述锥形部从所述保持塞的所述上游端延伸到所述下游端。
10.根据权利要求8所述的柱，其中，所述流体通道具有位于所述锥形部的下游的柱形部，并且所述锥形部与所述柱形部的上游端接合。
11.根据权利要求10所述的柱，其中，所述流体通道具有渐扩的锥形部，所述渐扩的锥形部的直径朝向所述保持塞的所述下游端扩展。
12.根据权利要求8所述的柱，其中，所述锥形部与所述保持塞的所述下游端中的凹形凹部流体连通，所述凹部邻接所述色谱介质。
13.根据权利要求3所述的柱，其中，所述流体通道包括凹形凹部。
14.根据权利要求13所述的柱，其中，所述凹形凹部包括这样的凹部：该凹部沿所述纵轴线截取的截面包括抛物线形和圆形中的一者。
15.根据权利要求1所述的柱，其中，所述流体通道的所述下游端具有开口，所述开口的直径为所述孔的直径的约1/5至约1/3。
16.根据权利要求1所述的柱，其中，存在多个流体通道，每个流体通道具有最小通道直径。
17.根据权利要求3所述的柱，其中，所述色谱介质包括多孔颗粒的床。
18.根据权利要求3所述的柱，其中，所述色谱介质包括表面多孔颗粒的床。
19.根据权利要求3所述的柱，其中，所述色谱介质包括无孔颗粒的床。
20.根据权利要求3所述的柱，其中，所述色谱介质包括聚合物颗粒。
21.根据权利要求3所述的柱，其中，所述色谱介质包括硅胶或改性硅胶。
22.根据权利要求3所述的柱，其中，所述通道的第一上游开口的直径小于第二下游开口的直径。
23.一种填充色谱柱的方法，所述色谱柱具有管状主体，并且所述管状主体具有孔，所述孔限定用于色谱介质的填充床的空间，所述色谱介质位于下游多孔部件与上游保持塞之间，所述下游多孔部件横跨所述孔延伸，所述上游保持塞紧固至所述管状主体的上游端并阻挡通过所述孔的流中的除通过所述保持塞的流体通道的流以外的流，所述方法包括以下步骤：
使溶剂和色谱颗粒的浆料在大于100psi的预定填充压力下穿过所述流体通道，以在所述下游多孔部件和所述保持塞之间形成色谱介质的填充床，所述流体通道具有在所述保持塞的上游面的上游开口和在所述保持塞的下游面的下游开口，所述上游开口和所述下游开口以所述管状主体的纵轴线为中心，所述保持塞永久地紧固至所述管状主体；
在色谱介质存在于所述流体通道中以及所述保持塞上游的情况下，停止所述浆料和溶剂的流动，其中，所述保持塞至少限制所述床的一些膨胀，所述床膨胀到所述流体通道的所述下游开口中；
在所述浆料的流动停止之后，将上游多孔部件放置在所述保持塞的上游的所述孔的上方，并且使所述上游多孔部件与所述色谱介质接触，在所述上游多孔部件和相邻的所述色谱介质之间没有空隙；以及
将所述上游多孔部件紧固至所述柱。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述上游开口的直径大于所述下游开口的直径。
25.根据权利要求23所述的方法，其中，所述下游开口小于穿过所述管状主体的所述孔，并且所述保持塞的与所述下游开口相邻的部分限制所述填充色谱床沿所述纵轴线方向的至少一部分的床膨胀。
26.根据权利要求23所述的方法，其中，所述填充压力在约10000psi和约25000psi之间。
27.根据权利要求23所述的方法，其中，所述色谱介质包括孔径至少为2nm的多孔介质。
28.根据权利要求23所述的方法，其中，所述色谱介质包括表面多孔颗粒或多孔颗粒。
29.根据权利要求23所述的方法，其中，所述填充色谱床没有空隙容积。
30.根据权利要求23所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：在所述放置步骤之前和所述紧固步骤之后，刮除挤出在所述保持塞的顶表面上方的任何介质。
31.一种通过权利要求23所述的方法填充的色谱柱。
32.一种通过权利要求23所述的方法填充的色谱柱，其中，所述填充介质包括孔径至少为2nm的多孔二氧化硅颗粒。
33.一种通过权利要求23所述的方法填充的色谱柱，其中，所述填充介质包括聚合物颗粒。
34.一种通过权利要求23所述的方法填充的色谱柱，其中，所述填充介质包括硅胶、表面改性的硅胶或有机/无机混合颗粒。
35.一种通过权利要求23所述的方法填充的色谱柱，其中，所述填充介质包括完全多孔颗粒。
36.一种通过权利要求23所述的方法填充的色谱柱，其中，所述填充介质包括表面多孔颗粒。
37.一种色谱柱，其包括：
管状主体，其具有相反的上游端和下游端以及柱形孔，所述柱形孔在所述上游端和所述下游端之间沿所述管状主体的纵轴线延伸；
保持塞，其外周以流体密封的方式永久地固定至邻近所述管状主体的所述上游端的孔，所述保持塞具有延伸穿过所述保持塞的流体通道，所述流体通道具有上游开口和下游开口；
下游多孔部件，其横跨邻近所述管状主体的所述下游端的所述孔延伸，所述下游多孔部件构造成在允许液体和气体穿过所述下游部件的同时阻挡色谱介质的通过；以及
下游端盖，其将所述下游多孔部件连接至所述管状主体的所述下游端。
38.根据权利要求37所述的色谱柱，其中，所述通道的所述下游端的直径小于所述通道的所述上游端的直径，所述流体通道沿所述纵轴线延伸。
39.根据权利要求37所述的色谱柱，其中，所述管状主体由金属制成，并且所述流体通道具有直径大于所述下游开口的上游开口。
40.根据权利要求37所述的色谱柱，其中，所述保持塞具有与所述管状主体的所述上游端齐平的上表面。
41.根据权利要求37所述的色谱柱，其中，所述保持塞具有帽形截面，所述保持塞的下游部在所述管状主体的所述孔内延伸，并且所述保持塞的上游部在所述管状主体的端部上方延伸并永久地紧固至所述管状主体的端部。
42.根据权利要求37所述的色谱柱，还包括上游多孔部件，所述上游多孔部件在所述保持塞的上游并且被上游端盖推向所述保持塞，所述上游端盖将玻璃料保持器推向所述多孔塞。
43.根据权利要求37所述的色谱柱，其中，所述流体通道填充有色谱介质，并且所述下游多孔部件和所述保持塞之间的所述孔填充有处于压缩状态的色谱介质。
44.根据权利要求43所述的色谱柱，其中，所述柱填充有硅胶或硅胶基的色谱介质。
45.根据权利要求43所述的色谱柱，其中，所述柱填充有聚合物色谱介质。
46.根据权利要求43所述的色谱柱，其中，所述柱填充有多孔色谱介质。
47.根据权利要求43所述的色谱柱，其中，所述柱填充有无孔色谱介质。
48.根据权利要求43所述的色谱柱，其中，所述柱填充有表面多孔色谱介质。
49.根据权利要求43所述的色谱柱，其中，所述流体通道具有带弯曲壁的上游入口。

Claims (49)

1.一种色谱柱，其具有管状主体，所述管状主体具有相反的上游端和下游端，所述上游端和所述下游端具有连接至所述管状主体的上游端接头和下游端接头，所述管状主体具有沿所述管状主体和柱的纵轴线延伸的内孔，所述柱包括：
保持塞，其阻塞所述孔的上游端，并具有在所述保持塞的上游端和下游端之间延伸并填充有色谱介质的通道；
下游多孔部件，其阻塞所述孔的下游端，所述孔具有在所述保持塞和所述下游多孔部件之间的连续壁；
色谱介质的浆料填充床，其由所述保持塞和所述下游多孔部件以压缩状态保持在所述孔中。
2.根据权利要求1所述的柱，其中，所述通道包含多孔介质，并且还包括在所述保持塞的上游的上游多孔部件，所述上游多孔部件定位成过滤流过所述孔进入至少一个通道的流体。
3.根据权利要求2所述的柱，其中，所述通道具有在所述保持塞的所述上游端处的第一直径和在所述保持塞的所述下游端处的第二直径，并且所述第一直径大于所述第二直径。
4.根据权利要求3所述的柱，其中，所述第一直径与所述第二直径相同，并且其中，所述通道具有小于所述第一直径和所述第二直径的中间直径。
5.根据权利要求3所述的柱，其中，所述第一直径具有弯曲壁。
6.根据权利要求1所述的柱，其中，所述通道的第一上游直径大于所述通道的第二下游直径，所述通道沿所述纵轴线延伸，并且其中，所述保持部件永久地紧固至所述管状主体。
7.根据权利要求3所述的柱，其中，所述上游端接头限制所述上游多孔部件沿所述纵轴线在所述上游方向上移动。
8.根据权利要求3所述的柱，其中，所述流体通道具有在所述保持塞的所述上游端的锥形部，所述锥形部沿下游方向收缩成较小的直径。
9.根据权利要求5所述的柱，其中，所述锥形部从所述保持塞的所述上游端延伸到所述下游端。
10.根据权利要求5所述的柱，其中，所述流体通道具有位于所述锥形部的下游的柱形部，并且所述锥形部与所述柱形部的上游端接合。
11.根据权利要求7所述的柱，其中，所述流体通道具有渐扩的锥形部，所述渐扩的锥形部的直径朝向所述保持塞的所述下游端扩展。
12.根据权利要求5所述的柱，其中，所述锥形部与所述保持塞的所述下游端中的凹形凹部流体连通，所述凹部邻接所述色谱介质。
13.根据权利要求3所述的柱，其中，所述流体通道包括凹形凹部。
14.根据权利要求10所述的柱，其中，所述凹形凹部包括这样的凹部：该凹部沿所述纵轴线截取的截面包括抛物线形和圆形中的一者。
15.根据权利要求1所述的柱，其中，所述流体通道的所述下游端具有开口，所述开口的直径为所述孔的直径的约1/5至约1/3。
16.根据权利要求1所述的柱，其中，存在多个流体通道，每个流体通道具有最小通道直径。
17.根据权利要求3所述的柱，其中，所述色谱介质包括多孔颗粒的床。
18.根据权利要求3所述的柱，其中，所述色谱介质包括表面多孔颗粒的床。
19.根据权利要求3所述的柱，其中，所述色谱介质包括无孔颗粒的床。
20.根据权利要求3所述的柱，其中，所述色谱介质包括聚合物颗粒。
21.根据权利要求3所述的柱，其中，所述色谱介质包括硅胶或改性硅胶。
22.根据权利要求3所述的柱，其中，所述通道的第一上游开口的直径小于第二下游开口的直径。
23.一种填充色谱柱的方法，所述色谱柱具有管状主体，并且所述管状主体具有孔，所述孔限定用于色谱介质的填充床的空间，所述色谱介质位于下游多孔部件与上游保持塞之间，所述下游多孔部件横跨所述孔延伸，所述上游保持塞紧固至所述管状主体的上游端并阻挡通过所述孔的流中的除通过所述保持塞的流体通道的流以外的流，所述方法包括以下步骤：
使溶剂和色谱颗粒的浆料在大于100psi的预定填充压力下穿过所述流体通道，以在所述下游多孔部件和所述保持塞之间形成色谱介质的填充床，所述流体通道具有在所述保持塞的上游面的上游开口和在所述保持塞的下游面的下游开口，所述上游开口和所述下游开口以所述管状主体的纵轴线为中心，所述保持塞永久地紧固至所述管状主体；
在色谱介质存在于所述流体通道中以及所述保持塞上游的情况下，停止所述浆料和溶剂的流动，其中，所述保持塞至少限制所述床的一些膨胀，所述床膨胀到所述流体通道的所述下游开口中；
在所述浆料的流动停止之后，将上游多孔部件放置在所述保持塞的上游的所述孔的上方，并且使所述上游多孔部件与所述色谱介质接触，在所述上游多孔部件和相邻的所述色谱介质之间没有空隙；以及
将所述上游多孔部件紧固至所述柱。
24.根据权利要求20所述的方法，其中，所述上游开口的直径大于所述下游开口的直径。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，所述下游开口小于穿过所述管状主体的所述孔，并且所述保持塞的与所述下游开口相邻的部分限制所述填充色谱床沿所述纵轴线方向的至少一部分的床膨胀。
26.根据权利要求20所述的方法，其中，所述填充压力在约10000psi和约25000psi之间。
27.根据权利要求20所述的方法，其中，所述色谱介质包括孔径至少为2nm的多孔介质。
28.根据权利要求20所述的方法，其中，所述色谱介质包括表面多孔颗粒或多孔颗粒。
29.根据权利要求20所述的方法，其中，所述填充色谱床没有空隙容积。
30.根据权利要求20所述的方法，其中，所述方法还包括以下步骤：在所述放置步骤之前和所述紧固步骤之后，刮除挤出在所述保持塞的顶表面上方的任何介质。
31.一种通过权利要求20所述的方法填充的色谱柱。
32.一种通过权利要求20所述的方法填充的色谱柱，其中，所述填充介质包括孔径至少为2nm的多孔二氧化硅颗粒。
33.一种通过权利要求20所述的方法填充的色谱柱，其中，所述填充介质包括聚合物颗粒。
34.一种通过权利要求20所述的方法填充的色谱柱，其中，所述填充介质包括硅胶、表面改性的硅胶或有机/无机混合颗粒。
35.一种通过权利要求20所述的方法填充的色谱柱，其中，所述填充介质包括完全多孔颗粒。
36.一种通过权利要求20所述的方法填充的色谱柱，其中，所述填充介质包括表面多孔颗粒。
37.一种色谱柱，其包括：
管状主体，其具有相反的上游端和下游端以及柱形孔，所述柱形孔在所述上游端和所述下游端之间沿所述管状主体的纵轴线延伸；
保持塞，其外周以流体密封的方式永久地固定至邻近所述管状主体的所述上游端的孔，所述保持塞具有延伸穿过所述保持塞的流体通道，所述流体通道具有上游开口和下游开口；
下游多孔部件，其横跨邻近所述管状主体的所述下游端的所述孔延伸，所述下游多孔部件构造成在允许液体和气体穿过所述下游部件的同时阻挡色谱介质的通过；以及
下游端盖，其将所述下游多孔部件连接至所述管状主体的所述下游端。
38.根据权利要求34所述的色谱柱，其中，所述通道的所述下游端的直径小于所述通道的所述上游端的直径，所述流体通道沿所述纵轴线延伸。
39.根据权利要求35所述的色谱柱，其中，所述管状主体由金属制成，并且所述流体通道具有直径大于所述下游开口的上游开口。
40.根据权利要求35所述的色谱柱，其中，所述保持塞具有与所述管状主体的所述上游端齐平的上表面。
41.根据权利要求35所述的色谱柱，其中，所述保持塞具有帽形截面，所述保持塞的下游部在所述管状主体的所述孔内延伸，并且所述保持塞的上游部在所述管状主体的端部上方延伸并永久地紧固至所述管状主体的端部。
42.根据权利要求35所述的色谱柱，还包括上游多孔部件，所述上游多孔部件在所述保持塞的上游并且被上游端盖推向所述保持塞，所述上游端盖将玻璃料保持器推向所述多孔塞。
43.根据权利要求35所述的色谱柱，其中，所述流体通道填充有色谱介质，并且所述下游多孔部件和所述保持塞之间的所述孔填充有处于压缩状态的色谱介质。
44.根据权利要求40所述的色谱柱，其中，所述柱填充有硅胶或硅胶基的色谱介质。
45.根据权利要求40所述的色谱柱，其中，所述柱填充有聚合物色谱介质。
46.根据权利要求40所述的色谱柱，其中，所述柱填充有多孔色谱介质。
47.根据权利要求40所述的色谱柱，其中，所述柱填充有无孔色谱介质。
48.根据权利要求40所述的色谱柱，其中，所述柱填充有表面多孔色谱介质。
49.根据权利要求40所述的色谱柱，其中，所述流体通道具有带弯曲壁的上游入口。
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