JP2005519303A - モジュール式クロマトグラフィカラム用の衛生シール - Google Patents

Abstract

クロマトグラフィカラムの固定端用の静止型衛生シールについて記載する。このシールは、フリットまたはスクリーンの少なくとも１つの主表面、ならびにフリットまたはスクリーンの外周縁部に対してシールを形成するような、「Ｌ」字形または「Ｕ」字形をしている。こうすることで、バイパスが妨げられ、Ｏ−リング溝などのデッドスペースが存在する可能性がなくなるので、システム内でバクテリアまたはカビが成長する可能性が低減される。ガスケットは、別個に形成してフリットまたはスクリーンの縁部に設置することができ、あるいは所定の位置に成形することができる。

Description

本発明は、クロマトグラフィカラムで使用される衛生シールに関する。より詳細には、本発明は、クロマトグラフィカラム、好ましくはモジュール式カラムの固定端用の衛生シールに関する。

クロマトグラフィカラムは、長年にわたり、タンパク質などの様々な材料の分離および／または精製に使用されてきた。

これらのカラムは、３つの基本構成部品、すなわち、カラムシリンダ、底部の固定端、および上部の可動端で形成される。米国特許第４，３５０，５９５号および同第６，１３９，７３２号を参照されたい。上端部は、シリンダに対して相対的に動くので、シリンダ内のクロマトグラフィ媒体の導入／除去のために取外し可能であり、シリンダ内を長手方向に進ませて使用する媒体を圧縮することが可能である。

上端部には、上端部とカラムの内壁との間のシール性を維持するために使用される１つまたは複数のシール、通常はＯ−リング、ワイパーシール、または膨張式シールが含まれる。底端部は、カラムの一部として形成されたフランジ、またはカラムを端板に連結する別個のフランジのいずれかを通じて、所定の位置でカラムに固定される。

この底端部は、移動せず、修理または通常のメンテナンスの場合にだけカラムから取り外される。しかし、底端部には、通常は大気圧よりも高い（通常２〜１４ｂａｒ）液密シールを設けなければならない。また底端部は、媒体をカラム内に保持するが、流体をカラム底部にある出口から流出させる、底部スクリーンを有する。このスクリーンは、一般に、焼結金属またはプラスチック製の多孔質フリット、あるいは一体層を形成するように合わせてカレンダ加工された一連の金属スクリーンの形態をしている。使用されるシールは、従来、フリットまたはスクリーンの片側あるいは両側と、フランジおよびカラムとの間に置かれた１つまたは複数のＯ−リングである。

この配置は、図１で、典型的なカラム下端部の部分断面図によって表されており、フリット２が、Ｏ−リング４と底板８とカラム１２のフランジ１０との間に挟まれ、アセンブリが、底板８とフランジ１０との間の一連のボルト１３によって押し付けられている。図のように、Ｏ−リング４は、溝１４内で保持されていて、組立ての間その適切な位置に保たれる。このＯ−リングは、媒体がカラムベッドの外に漏出するのを防ぐ。溝１６内の第２のＯ−リング６は、第１のＯ−リングの外側にあり、底板８とフランジ１０との間で押し付けられて、液体のバイパスを防いでいる。

フリットまたはスクリーンは、流体を通過させて出口１８へと流せるように、多孔質である。さらにそれらは、システムに加わる媒体の重量および圧力に耐えるように、いくらか剛性がある。フリットまたはスクリーンの孔隙は、直線的または均一でなく、曲がりくねっていて、水平にも垂直にも延びている。最後に、Ｏ−リングのための溝の中の空間は、潜在的なデッドスポットであり、その中でバクテリアやカビなどが滞留し、未検査のまま成長して、システムの汚染をまねくことがある。使用後に底端部を分解して、溝およびガスケットを洗浄することができるが、これには時間およびコストがかかる。より良い代替案が必要とされている。

本発明は、その解決方法を提供する。

本発明は、クロマトグラフィカラムの固定端用の静止衛生シールに関する。このシールは、フリットまたはスクリーンの少なくとも１つの主表面、ならびにフリットまたはスクリーンの外周縁部に対してシールを形成するような、「Ｌ」字形または「Ｕ」字形をしている。こうすることで、バイパスが妨げられ、Ｏ−リング溝などのデッドスペースが存在する可能性がなくなるので、システム内でバクテリアまたはカビが成長する可能性が低減される。ガスケットは、別個に形成してフリットまたはスクリーンの縁部に設置することができ、あるいは所定の位置に成形することができる。

本発明の第１の目的は、Ｌ字形およびＵ字形から成る群から選択される形状をしたシールからなるクロマトグラフィカラム用の衛生シールを提供することであり、前記シールが、フリットの端部と、カラムシリンダのフランジと、カラムの底板との間に押し付けられた状態で置かれる。

本発明の第２の目的は、底板と、可動式の上板と、前記底板に取り付けられたカラムシリンダと、前記シリンダと前記底板との間に置かれたフリットと、前記シリンダと前記フリットとの間に置かれた１つまたは複数のシールとを有する、クロマトグラフィカラムを提供することであり、その改良が、前記シールがＬ字形またはＵ字形で、前記フリットの外縁部に配置されることからなる。

本発明の第３の目的は、Ｌ字形またはＵ字形をしたシールを含むクロマトグラフィカラムの固定底部用の衛生シールを提供することであり、前記シールが、カラムシリンダ壁とカラム底板との間に置かれたフリットまたはスクリーンの所定の位置に形成される。

本発明は、クロマトグラフィカラムの固定端用の静止衛生シールに関する。このシールは、フリットまたはスクリーンの少なくとも１つの主表面、ならびにフリットまたはスクリーンの外周縁部に対するシールを形成するような、「Ｌ」字形または「Ｕ」字形をしている。

図２は、本発明の第１の実施形態によるカラム底端部の配置の断面図を示す。この配置では、シール２０が「Ｕ」字形をしていて、各腕部２２、２４が、フリットまたはスクリーン２６の外縁部の一部にかぶさって延びている。２つの腕部２２と２４との間の中央連結部分２８は、フリットまたはスクリーン２６の外周縁部３０を覆っている。シール２０ならびにフリットまたはスクリーン２６の最外部分は、カラム底板３２とカラムフランジ３４との間に位置決めされている。この実施形態では、フランジが、カラムシリンダ３６の一体品として形成されている。あるいは、当該技術分野で知られているように、フランジ３４を別個の部品にすることもできる。Ｌａｄｉｓｈクランプなどのクランプ３８を使用して、フランジ３４を底板３２に対して保持し、シール２０を押し付けることができる。あるいは望むなら、ナットとボルト、またはボルトと構成部品の１つにあるネジ山付き受け手段とを、使用することもできる。

図３は、本発明の第２の実施形態によるカラム底端部の配置の断面図を示す。この配置では、シール４０が「Ｌ」字形をしていて、長い方の腕部４２が、フリットまたはスクリーン４４の外縁部の一部にかぶさって延びている。「Ｌ」字の短い方の腕部または水平部分４６は、フリットまたはスクリーン４４の外周縁部４８を覆っている。シール４０ならびにフリットまたはスクリーン４４の最外部分は、カラム底板５０とカラムフランジ５２との間に位置決めされている。この実施形態では、フランジが、カラムシリンダ５４の一体品として形成されている。あるいは、当該技術分野で知られているように、フランジ５２を別個の部品にすることもできる。Ｌａｄｉｓｈクランプなどのクランプ５６を使用して、フランジ５２を底板５０に対して保持し、シール４０を押しつけることができる。あるいは望むなら、フランジを底板に対して保持するために、ナットとボルト、またはボルトと構成部品の１つにあるネジ山付き受け手段とを、代わりに使用することもできる。

本発明のシールは、弾性シールを作製するのに通常使用される様々な材料で作製することができる。これらの材料には、これだけに限るものではないが、天然ゴム、室温で加硫処理が可能なシリコーンゴムや触媒作用が及ぼされた（白金触媒などによる）シリコーンゴムなどを含めたシリコーンゴムなどの合成ゴム、ＳＡＮＴＯＰＲＥＮＥ（登録商標）エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、特に、発泡剤（ｂｌｏｗｉｎｇ ａｇｅｎｔ）または二酸化炭素などの混入気体（ｅｎｔｒａｉｎｅｄ ｇａｓ）によって導入された気泡を含んでいるもの、ＰＴＦＥ樹脂、米国ニュージャージー州ソロフェアのＡｕｓｉｍｏｎｔおよびデラウェア州ウィルミントンのＥ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓから市販のＰＦＡおよびＭＦＡ樹脂などの熱可塑性パーフルオロポリマー樹脂、ウレタン、特に独立気泡構造の発泡ウレタン、ＫＹＮＡＲ（登録商標）ＰＶＤＦ樹脂、ＶＩＴＯＮ（登録商標）エラストマー、ＥＰＤＭゴム、ならびにこれらの混合物が含まれる。

シールは、連続した単一体として形成され、伸張させてフリットまたはスクリーンの外縁部の周りにかぶせることができ、あるいは直線的な１つまたは複数の部品片で形成され、熱または接着剤によって１つに接合することができる。望むなら、本発明のガスケットを、熱または接着剤によってフリットまたはスクリーンの縁部に接着することができる。あるいは、特に「Ｕ」字形のときに、シールの内側に金属またはプラスチック製の留め具を設置し、または組み込んで、ガスケットをフリットまたはスクリーンに取り付ける手段として機能させることもできる。

図４は、本発明のシールの他の実施形態を示す。この構成では、「Ｕ」字形の２本の脚の長さが異なる。これは、図２に関して前述したのと同一の方式で、フリットまたはスクリーンに適用される。

図５は、本発明のシールならびにフリットまたはスクリーンの他の実施形態を示す。この実施形態では、フリットまたはスクリーンの外周部分は、これだけに限るものではないが、エポキシやポリウレタンなどのプラスチック、ポリエチレンなどの熱可塑性物質、あるいは錫または無鉛ハンダやホワイトメタルなどの金属を含めた、無孔性の材料で孔隙を充填するなどによって無孔質にされており、または圧縮してほぼ無孔質にされており、あるいは外側部分が、フリットまたはスクリーンの外縁部に融合または接着された中実金属やプラスチックリングなどの別個の無孔質材料で形成されている。こうすることで、フリットまたはスクリーンの縁部に孔隙がなくなるので、ガスケットに対して水平方向の流れが生じる可能性がなくなる。ここに示したガスケットは、必要に応じて「Ｕ」字形または「Ｌ」字形にすることができる。

加えて、図６に示したように、ガスケットをフリットまたはスクリーンの外縁部の所定の位置に形成することができる。シールは、フリットまたはスクリーンの多孔質の外縁部の所定の位置に成形されて、その外縁部（の少なくとも一部）を成す。これで、シールがフリットまたはスクリーンに機械的に強く付着するので、組立て時の位置のずれまたは移動がなくなる。さらに、それがまた縁部にある孔隙もシールするので、フリットまたはスクリーンならびにガスケットの外部への水平方向の流れが妨げられる。

シールを交換する必要がある場合に、構造全体（シールならびにフリットまたはスクリーン）を交換する必要があることが欠点であり、これは、シールだけを交換するよりも費用がかかる。しかし、高圧時（シール材料をフリットまたはスクリーンの孔隙内に機械的に固定すると、圧力によって取り外すのがより困難になる）や、シールの適切な位置合わせが重要な場合など、ある種の状況には適用性および用途がある。

そのような適所に成形されたシールに適した材料は、室温で加硫処理が可能なシリコーンゴムなどの硬化ゴム、ＳＡＮＴＯＰＲＥＮＥ（登録商標）エラストマーなどの熱可塑性エラストマー、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、特に、発泡剤または二酸化炭素などの混入気体によって導入された気泡を含んでいるものにすることができる。縁部の周りでガスケットを所望の形状に形成するのに、通常成形が使用される。ガスケットは、コスト面から単一ユニットとして形成できるが、シール材料の特性（熱、硬化時間など）を利用して隣接部分の間に接着部を形成する部分成形によって、フリットまたはスクリーンの外周部の周りの一連の成形で形成することもできる。

従来技術による、Ｏ−リングシール（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓから市販のＢＰＧ３００）を用いたクロマトグラフィカラムを、対照として使用した。「Ｕ」字形のシール構成を使用して、図３の実施形態による第２のカラムを組み立てた。

２％フェノール赤色色素、水、および塩（流体を弱アルカリ性にするための水酸化ナトリウム）で構成される試験流体を、媒体（米国マサチューセッツ州ベッドフォードのＭｉｌｌｉｐｏｒｅ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから市販のＭＡＴＲＥＸ（登録商標）Ｃｅｌｌｕｆｉｎｅ Ｓｕｌｐｈａｔｅ媒体）に添加し、媒体が確実に色素で飽和するように攪拌した。

媒体を各カラム内に詰め込み、カラム体積５本分の水を、各ベッド内に流して色素を除去した。システムから水を抜いて分解した。色素の有無について、シール、溝、スクリーン、ならびにフランジおよび底部ハウジングの目視検査を実施した。

従来技術のシステムのＯ−リングの溝の中またはその付近のいくつかの場所で、色素が検出されたが、本発明によって作製されたシステムの構成部品では全体にわたって色素が検出されなかった。この試験から、本発明のシールが、従来技術のＯ−リングよりも衛生的なシールを提供し、特に、洗浄が困難または不可能なシール内またはシール周りの停滞域をなくすことが示された。

従来技術によるカラム底端部の配置の断面図を示す図である。 本発明の第１の実施形態によるカラム底端部の配置の断面図を示す図である。 本発明の第２の実施形態によるカラム底端部の配置の断面図を示す図である。 本発明の他の実施形態によるシールの断面図を示す図である。 本発明の他の実施形態によるシールの断面図を示す図である。 本発明の他の実施形態によるシールの断面図を示す図である。

Claims (19)

1. Ｌ字形およびＵ字形から成る群から選択される形状をしたシールからなるクロマトグラフィカラム用の衛生シールであって、フリットの端部と、カラムシリンダのフランジと、カラムの底板との間に押し付けられた状態で置かれるシール。
2. Ｕ字形をしており、Ｕ字の各腕部が前記フリットの周縁部の一部分を覆うように、前記フリットの周縁部にかぶせて置かれる、請求項１に記載のシール。
3. 天然ゴム、合成ゴム、架橋された合成ゴム、加硫処理された合成ゴム、熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン、ＰＴＦＥ樹脂、熱可塑性パーフルオロポリマー樹脂、ウレタン、ＥＰＤＭゴム、ＰＶＤＦ樹脂、およびこれらの混合物から成る群から選択される圧縮材料で形成される、請求項１に記載のシール。
4. 前記フリットの所定の位置に形成される、請求項１に記載のシール。
5. Ｕ字形をしており、前記フリットの所定の位置に形成される、請求項１に記載のシール。
6. Ｌ字形をしており、前記フリットの所定の位置に形成される、請求項１に記載のシール。
7. Ｌ字形をしており、Ｌ字の長い方の腕部が前記フリットの上側表面に形成され、短い方の腕部が前記フリットの垂直な外周縁部に形成されるように、前記フリットの所定の位置に形成される、請求項１に記載のシール。
8. 前記フリットが、多孔質の焼結金属、多孔質の焼結プラスチック、１層または複数の層の金属スクリーン、ならびに１層または複数の層のプラスチックスクリーンから成る群から選択される、請求項１に記載のシール。
9. 底板と、可動式の上板と、前記底板に取り付けられたカラムシリンダと、前記シリンダと前記底板との間に置かれたフリットと、前記シリンダと前記フリットとの間に置かれた１つまたは複数のシールとを有する、クロマトグラフィカラムであって、改良が、前記シールがＬ字形またはＵ字形で、前記フリットの外縁部に配置されることからなるクロマトグラフィカラム。
10. 前記シールがＬ字形で、前記フリットの所定の位置に形成される、請求項９に記載の改良。
11. 前記シールがＬ字形で、Ｌ字の長い方の腕部が前記フリットの上側表面に形成され、短い方の腕部が前記フリットの垂直な外周縁部に形成されるように、前記フリットの所定の位置に形成される、請求項９に記載の改良。
12. 前記シールがＵ字形で、前記フリットの所定の位置に形成される、請求項９に記載の改良。
13. 前記シールがＵ字形で、Ｕ字の各腕部が前記フリットの周縁部の一部分を覆うように、前記フリットの周縁部にかぶせて置かれる、請求項９に記載の改良。
14. 前記フリットが無孔質化された外周部分を有する、請求項１に記載のシール。
15. 前記フリットが無孔質化された外周部分を有しており、前記無孔質化が、前記外周部分の孔隙を無孔質材料で充填する方法、前記外周部分を圧縮する方法、または前記外周部分を無孔質材料で形成する方法から成る群から選択される方法によって実施される、請求項１に記載のシール。
16. Ｌ字形をしており、Ｌ字の長い方の腕部が前記フリットの下側表面に形成され、短い方の腕部が前記フリットの垂直な外周縁部に形成されるように、前記フリットの所定の位置に形成される、請求項１に記載のシール。
17. 前記シールがＬ字形で、Ｌ字の長い方の腕部が前記フリットの下側表面に形成され、短い方の腕部が前記フリットの垂直な外周縁部に形成されるように、前記フリットの所定の位置に形成される、請求項９に記載の改良。
18. 前記フリットが無孔質化された外周部分を有する、請求項９に記載の改良。
19. 前記フリットが無孔質化された外周部分を有しており、前記無孔質化が、前記外周部分の孔隙を無孔質材料で充填する方法、前記外周部分を圧縮する方法、または前記外周部分を無孔質材料で形成する方法から成る群から選択される方法によって実施される、請求項９に記載の改良。

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