JP2019522793A - クロマトグラフィ充填媒体の回収 - Google Patents

Abstract

入口と、出口と、充填媒体で充たされる管内のチャンバーを形成するフローディストリビュータ間にあるカラムチューブの壁に配置されたポートアセンブリと、を有するクロマトグラフィカラムを備えたシステムが記載されている。ポートアセンブリは、充填カラムからレジンを除去しやすくし、且つクロマトグラフィ分離の為の、カラムの通常使用時の流体の流れ又はカラム内の衛生状態の維持能力に影響を与えることがない。さらに、ポンプとカラムの入口と出口とにチューブを取り付ける工程と、ポートアセンブリを開く工程と、ポートアセンブリと第２容器にチューブを取り付ける工程と、容器からチャンバーの中に水溶液をポンプで送り込んでポートアセンブリを介して第２容器の中に出すことによって、水溶液の流れと共にカラムから充填媒体を除去する工程と、からなる方法が記載されている。

Description

この発明は、クロマトグラフィカラムからカラム充填媒体を除去して回収する為の方法とシステムとに関する。

カラムクロマトグラフィは、充填媒体の固定「ベッド」が剛性管に入れられた分離及び／又は精製技術である。充填媒体は、固体（「固定相」）の粒子又は液体固定相でコーティングされた固体担体材料の粒子の形態である。いずれにせよ、充填媒体は、一般的にカラム管の内部容積を満たしている。

分離クロマトグラフィでは、液体試料（「移動相」）がカラムを通過する際に、試料中の異なる化合物が固定相（例えば、充填媒体）と異なる様式で結びつき得る為、移動相に対して減速してカラムの中を異なるスピードで進む。したがって、固定相とより強く結びつく化合物は、より弱く結びつくものよりもカラムの中を緩慢に進む為、この速度差によって、化合物は、カラムを通過してカラムを出る際に互いに分離される。異なる結びつきを促進する固定相の特徴は、例えば、イオン電荷（イオン交換クロマトグラフィ）、疎水性（疎水性相互作用クロマトグラフィ）、及び多孔性（サイズ排除クロマトグラフィ）などである。

さらに別の種類のカラムクロマトグラフィであるアフィニティクロマトグラフィでは、充填媒体は、液体試料中の１つ以上の所望する化合物又は分子に特異的に結合する結合剤、例えば抗原、抗体、又はリガンドを含む。したがって、液体試料が充填媒体を流れると、所望する化合物又は分子のみがカラムに残る。次に溶出液体を充填媒体に流して、充填媒体に付着した結合剤から所望する化合部物又は分子を分離するか、又は充填媒体から結合剤を分離する。いずれにせよ、所望する化合物又は分子は、カラムからすすぎ出されて溶出液体中に収集される。アフィニティクロマトグラフィは、多用途、例えば、核酸の精製、無細胞抽出物からのタンパク質精製、及び血液からの精製等に使用することができる。

クロマトグラフィカラムの主な構成要素は、金属、ガラス、又は高剛性のプラスチック材料から形成されることが多いカラム又は管と、一対のフローディストリビュータとであり、フローディストリビュータは、一般的には、管の両端に挿入されて、両フローディストリビュータ間の管内に充填媒体が充填される空間又はチャンバーを形成する。

現場における分離媒体で充填されたクロマトグラフィカラムは、通常、カラムの性能が失われた場合に、再生又は再処理する為に分離媒体を回収する目的で上部のフローアダプタの位置を調節したり取り外すことができる調節可能な上部ディストリビュータを有する。性能は、例えば、不注意で溶液で充たした分離カラムを乾燥状態でポンピングしたり又は処理サイクルを繰り返してポンピングをするなど、異常な工程を経たことで失われ、注入流が分離媒体を汚損する為に徐々に低下する。

クロマトグラフィカラムは、開発及び商業的な生物的工程を用いる製造業の需要に基づいて予め充填されて使用される。これらのカラムは、フローディストリビュータがクロマトグラフィ管の内部で不可逆的に配置されるように形成され且つそのベッド高さは固定されている。予め充填されているカラムは、従来の現場では、使用が容易である点や経済的である点で優れているが、分離媒体を回収したり再処理することができない点が欠点である。

本発明は、２つのフローディストリビュータの間に配置されたクロマトグラフィカラムに充填媒体回収ポートを設けることによって、クロマトグラフィカラムの充填媒体を簡便かつ迅速に除去することができるという発見に少なくとも部分的に基づいている。加えて、充填媒体回収ポートの特別な設計を用いることによって、クロマトグラフィの流路の断絶やカラム内部におけるデッドゾーンの形成を防止することができる。

この発見は、性能が失われた予め充填されているカラムから媒体を回収する工程は、分離媒体にダメージを与えたり汚染させたりすることのない方法で実施しなければならないという認識を含む。予め充填されているカラムに含まれる如何なるポートも、繰り返し使用した際に、クロマトグラフィの分離特性やカラムの衛生状態を維持する能力に影響を与えることがあってはならない。本願のシステム及び方法は、分離媒体を正常に且つ品質を低下させない形式で回収することができ、且つカラムの分離性能に影響を与えないこと、又はカラムの通常の使用時において不要な生物学的な汚染のリスクを増大させることのない充填済みクロマトグラフィカラムを提供する。

したがって、本発明は、クロマトグラフィカラム、例えば、充填媒体を簡便に除去することができる予め充填された使い捨て可能なクロマトグラフィカラムについて説明する。第１の態様では、本発明は、例えば、生物学的製造工程での使用用途で出荷されて、生物学的製造工程でそれ以降に使用する為にレジンの適性を保持して回収することができる構造上の構成要素を備えた充填済みクロマトグラフィカラムを提供する。

新しい設計には、カラム管と、特別に設計された充填媒体回収ポートと、２つのフローディストリビュータとが含まれ、フローディストリビュータは、例えば、金属、セラミック、又はポリプロピレンなどのプラスチックから形成され、それぞれは、金属又はポリプロピレンなどのプラスチックから形成されたメッシュであって超音波溶接などの溶接によってフローディストリビュータの一方の表面に固定されたメッシュを備える。フローディストリビュータは、ポリプロピレン／複合材料管などのカラム管の中に圧入、又は他の手段で固定され得る。フローディストリビュータは、液体を密封して保持して、管の内部に配置された後フローディストリビュータを固定し続けられるように十分に固定される。圧入することによって、標準的な長さを有する管を用いて様々なベッド高さを形成することができる。

別の一般的な態様では、本発明は、本明細書で説明した充填済みクロマトグラフィカラムから充填媒体を回収する方法を提供する。方法は、水溶液の第１容器から、ポンプと、カラムの入口と出口とに管を取り付ける工程と、回収ポートアセンブリを開く工程と、チューブをポートアセンブリと第２容器に取り付ける工程と、第１容器からカラムの入口とカラムの出口を経てチャンバーの中に水溶液を送り込んでポートアセンブリを介して第２容器の中に排出することによってカラムから水溶液と共に充填媒体を取り除く工程と、を備える。

いくつかの実施形態では、第１容器と第２容器とは、同一の容器であるが、別の実施形態では、第２容器は、第１容器とは異なる。
方法は、必要な全体積を抑制し且つレジンスラリーの希釈を抑える為に通過溶液をリサイクルするシステムを形成する第２容器のメッシュを介して充填媒体を濾過して保持する工程をさらに含む。方法は、カラム内で充填媒体を混合するのに十分な量、体積、及び方法で、出口を介してクロマトグラフィカラムの中に空気を送り込んだり指向させたりすることをさらに含み得る。いくつかの実施例では、カラム内の充填媒体は、５倍カラム体積以下、例えば、４，３，２，１倍カラム体積以下の水溶液を用いて、２０、１０、５，３，２又は１分以下で、例えば２分で取り除かれる。いくつかの実施形態では、充填媒体は、アガロース、シリカ、セラミック、アクリレートのポリマー又はセルロースをベースとする材料のうちの任意の１つ以上からなる固定相粒子からなるスラリーを含む。

方法は、気体源からチャンバー内に気体を送り込んでポートアセンブリを介して第２容器の中に排出することによって、水溶液の流れと共にカラムから充填媒体を除去する工程をさらに含む。いくつかの実施例では、方法は、チャンバーを再度満たして残っている全てのレジン粒子を懸濁する為に第１容器から水溶液を送り込む工程を含む。いくつかの実施形態では、方法には、気体源から気体を送り込む工程と第２容器内に所望する量のレジンが送られるまでチャンバーを再度満たすために溶液を送り込む工程を繰り返すことが含まれる。

別の一般的な態様では、本発明は、第１端と第２端とを有する円筒壁からなるカラム管と、カラム管の第１端内部に配置された第１フローディストリビュータと、カラム管の第２端内部に配置された第２フローディストリビュータと、使用するときに第１ディストリビュータと第２ディストリビュータが固定されている部分の間にあるカラム管の壁にある開口部と、開口部内に固定されたポートアセンブリと、を含み、ポートアセンブリは、第１フローディストリビュータと第２フローディストリビュータの間に形成されたチャンバー内のカラム管の内部から流体を除去することができるクロマトグラフィカラムを提供する。

いくつかの実施形態では、ポートアセンブリは、カラム管の外側に取り外し可能なサニタリー継手を備える。代替的に又は追加的に、ポートアセンブリは、カラムの壁の開口部内部に固定されたポートを備える。いくつかの実施例では、ポートは、チャンバー内部に配置されたポートの内側端にフランジを備え、フランジは、傾斜端を有する。例えば、ポートのフランジは、カラム壁の内側表面を超えて４〜６ｍｍ以下、例えば、３又は２ｍｍ以下で突出しうる。一般に、ポートのフランジは、カラム内部の流体の流動性への影響を最小限にするように設計され、且つカラム内部に流体にデッドゾーンができないように構成されている。

本明細書で使用されているように、「密封」及び類似の用語は、２つのチャンバー又は別のシステムの構成要素の結合又は接合が、最大約６．２１×１０^５Ｐａ（９０ｐｓｉ）の圧力下で結合又は接合部を通過して流体が漏れ無いことを意味する。

「回収」又は「回収する」及び類似の用語は、ダメージを与えない方法でレジンをクロマトグラフィカラムから除去することができることを意味する。レジンを回収するのに使用されるポートのデザインは、流体動力学上及び無菌性／清潔性の観点の両方でカラムの性能を変えることがない。

「レジン」、「分離媒体」、「クロマトグラフィ媒体」及び「媒体」は、全て、クロマトグラフィカラムを充填するのに使用される液体中に懸濁された粒子を指す。これらのレジンの例には、ガラス、プラスチック、セルロース、アガロース及びその他の物質で形成された材料が含まれる。レジンは、表面が粗い粒子又はビーズであってもよい。ビーズは、単分散性であるか、又は複数の寸法からなる集団であり且つ１５〜３００マイクロメートルの異なる寸法であってよい。レジンは、注入流中のタンパク質や別の物質を分離する為に粒子への結合に影響を与える様々な置換基を含むように修飾することができる。置換基は、陽性又は陰性に帯電させたり、疎水性にしたり、及び特異的なアフィニティ分子（例えば、プロテインＡ）又はそれらの性質のうちの任意の１つ以上の組み合わせを備えたりすることのうちの少なくとも１つにすることができる。

新規システムは、レジンにダメージを与えることなくレジンを効率的且つ迅速に取り除くことを可能にするポートを備える。ポートの重要な性質は、密封時に、最大約６．２１×１０^５Ｐａ（９０ｐｓｉ）の高圧下で密封可能なカラムにおいて、閉鎖チャンバーを維持できることである。加えて、ポートは、カラムチャンバーの中に延びてカラムが動作している間にクロマトグラフ中の物質流を乱すことが無いように設計されている。

本発明は、標準的な生物的製造工程と互換性のある工程でカラムチャンバーからレジンを取り除くための方法も提供する。
この明細書で説明されているポートデザインは、簡単に使用することができ、且つカラムの性能に影響を与えることがなく、カラムが動作している間に標準的な方法を用いて簡単に清浄にして殺菌し得るように密封することができる。ポートが占めるカラム管の内壁の面積が小さいこと及びカラム管内へのポートの突出が最小限であることにより、カラムの性能は、悪影響を受けることなく、カラム管の内側のフランジとガスケットは、ポート周囲の流動性を良好にしてカラム管内部にデッドゾーンが形成されることを防止するように設計されている。加えて、ポートプラグのＯ−リングは、使用中にポート内部に微生物や汚染物が蓄積する可能性のあるデッドゾーンの形成を防止するように配置され、且つ設計される。プラグの接続部のガスケット、例えば、トリクランプ継手接合等のサニタリー接合部は、レジンを回収する為の流路を衛生的に保つことを可能にし、且つプラグのＯ−リングが壊れた場合の第２のシールとして機能する。

新規のポートデザインは、多くの様々な種類の充填媒体の除去と回収を可能にし、多様な使用者によって使用されているレジン等の多くの異なる種類の充填媒体に適合する。カラムは、レジンを生物的生産工程で再利用する為にレジンの適性を保存する方法で回収する構造上の構成要素を含む。

別途定義されていない場合は、この明細書で使用されている全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者によって一般に理解されるものと同一の意味を有する。この明細書で説明されているものと同一又は均等の方法及び材料は、本願発明の実施又は試験に使用することができるが、適する方法及び材料を以下で説明する。全ての文献、特許出願、特許、及びこの明細書で言及されている引例は、引用によりそのすべてを援用する。一致しない場合には、定義を含めて本明細書に従うものとする。加えて、材料、方法、実施例は、単なる例示であり、限定することを意図したものではない。

本発明の別の要素及び有利点は、以下の詳細な説明及び請求項から明白である。

予め充填されるクロマトグラフィカラムを詳細に示す図。 図１のクロマトグラフィカラムを詳細に示す断面図。 充填媒体回収ポートアセンブリを備えるクロマトグラフィカラムを示す断面図。 図３Ａの充填媒体回収ポートアセンブリを備える４５ｃｍクロマトグラフィカラムの外観を示す図。 図３Ａの充填媒体回収ポートアセンブリを備える４５ｃｍクロマトグラフィカラムの外観を示す図。 側断面から図３Ａの一部を拡大して示す図であり、クロマトグラフィカラムの側面に取り付けられた充填媒体回収ポートアセンブリを示す、拡大図。 上側から横断してみた時の充填媒体回収ポートアセンブリを詳細に示す断面図。 充填媒体回収ポートアセンブリの分解側面図。 充填媒体回収ポートを介してクロマトグラフィカラムから充填媒体を回収する為のシステムの一実施形態の流路を示す図。 図７で示されているクロマトグラフィカラムシステムから充填媒体を回収するために使用される工程の一実施形態を示すフローチャート。 充填媒体回収ポートアセンブリを介してクロマトグラフィカラムから充填媒体を回収するためのシステムの別の実施形態の流路を示すフローチャート。 図９に示されているようなクロマトグラフィカラムシステムから充填媒体を回収するのに使用される工程の別の実施形態を示すフローチャート。 充填媒体回収ポートアセンブリを介してクロマトグラフィカラムから充填媒体を回収するためのシステムの別の実施形態を示すフローチャート。 図１１で示されているようなクロマトグラフィカラムシステムから充填媒体を回収するために使用される工程の別の実施形態を示すフローチャート。 充填媒体回収ポートアセンブリの別の実施形態を示す部分図。 充填媒体回収ポートアセンブリの別の実施形態を示す部分図。 充填媒体回収ポートアセンブリの別の実施形態を示す部分図。 充填媒体回収ポートアセンブリの別の実施形態を示す部分図。 充填媒体回収ポートアセンブリの別の実施形態を示す部分図。 充填媒体回収ポートアセンブリの別の実施形態を示す部分図。 圧力テストのためのクロマトグラフィカラムシステムの構成要素を示す図。 圧力テストのためのクロマトグラフィカラムシステムの構成要素を示す図。 圧力テストのためのクロマトグラフィカラムシステムの構成要素を示す図。 圧力テストのためのクロマトグラフィカラムシステムの構成要素を示す図。 標準的な予め充填されているカラムの流動性を示すサイズ排除クロマトグラフィテストの例を示す図。 レジン回収ポートを有するカラムの流動性を示すサイズ排除クロマトグラフィテストの例を示す図。 標準的な予め充填されているカラムにおいてリン酸クリアランスによって計測されるデッドゾーンが無いことを示す図。 レジン回収ポートを有するカラムにおいてリン酸クリアランスによって計測されるデッドゾーンが無いことを示す図。 レジン回収の際に使用されるチューブアセンブリに適合するレジン回収ポートを備えるカラムを示す図。 レジン回収の際に使用されるチューブアセンブリに適合するレジン回収ポートを備えるカラムを示す図。 レジン回収の際に使用されるチューブアセンブリに適合するレジン回収ポートを備えるカラムを示す図。 ポートを有するカラムを通過する流体流のＣＦＤモデルを示す図。 ポートを有するカラムを通過する流体流のＣＦＤモデルを示す図。 ポートを有するカラムと有しないカラムとから流体を流出させる為に必要な体積の比較図。

図面の類似する参照番号は、類似の要素を示している。図面又は詳細な説明で示されている大きさはいずれも限定を意図したものではなく単なる例示である。
本発明は、特別に設計された充填媒体回収ポートを用いて予め充填されているクロマトグラフィカラムから充填媒体を除去し且つ回収するための新しい方法とシステムとについて説明する。クロマトグラフィカラムは、予め充填されている再利用可能又は使い捨て可能なクロマトグラフィカラムである。このようなカラムの使用者の中には、レジンなどの充填媒体が、使用後に回収することができない充填済みカラムを購入することをためらう者がいる。これは、各カラムに含まれるクロマトグラフィレジンの量が多い為に４５ｃｍや６０ｃｍカラム等の大きなカラムで最も顕著である。カラム性能が失われてレジンを回収することだけが唯一の対処法である場合には、簡便、迅速かつ衛生的な方法で充填媒体を除去できることにより経済的な損失を軽減することができるであろう。

カラム管は、中空状且つ円筒形状の部材であり、一般には、第１端（例えば、上端）から第２端（例えば、下端）に、又は逆に第２端（例えば、下端）から第１端（例えば、上端）に流体（液体等）が流れることを許容する円筒である。管の内径は、管に流体を搬送したり管から流体を除去する為のフローディストリビュータを受承する寸法に形成され且つ構成される。様々なクロマトグラフィカラムの性能の専門性に基づいて、管は、様々な異なる寸法と構成とで形成されて、クロマトグラフィカラムのオプス（ＯＰＵＳ（登録商標））品目（レプリゲン コーポ ウォルマン，マサチューセッツ州（Repligen Corp．Waltham，MA））及び生剤用途に使用されるその他のカラムが含まれる。

一般には、管は、約１．２８×１０^６パスカル（１８５ｐｓｉ）（約２０，３０，４０，５０，６０，７５，１００，１２５，１５０，１７５，１８５ｐｓｉ）までの内圧に耐えつつ、システムの誘導された内部の運転圧力下で構造的な完全性を維持することができる寸法にされ且つ構成にされている。いくつかの実施形態では、管は、約１０ｃｍ〜約１００ｃｍの内径と約１０ｃｍ〜約１００ｃｍの長さとを有する円筒形状の部材である。管は、最初に所望する最終ベッド高さの約２倍になるように選択され、管の性質によって、カラム管内部に両フローディストリビュータが固定されると短く切断される。

カラムは、ステンレス鋼などの金属、又はガラス又は剛性ブラスチック、例えば、プラスチック／熱可塑性プラスチック及び複合材料（例えば、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリアミド（様々なナイロンなど），アセタール，又はガラス繊維及び炭素繊維プラスチックなどのガラス充填又は炭素充填プラスチック）、又はエラストマー成分で全体的に形成し得る。カラムの設計では、カラムは、レジン等の様々な種類のクロマトグラフィ充填媒体で、０〜５０ｃｍの間及びそれ以上の間の有限のベッド高さに充填し得る。内径は、限定ではないが、例えば、１０，２０，３０，４０，５０，６０ｃｍ又はそれ以上、８０，９０，１００ｃｍ，又はそれ以上にすることができる。

上記カラムに使用されるフローディストリビュータは、円盤の中に円盤を通過して液体を流すことができる１つ以上の入口又は出口開口部を備える円筒形状の円盤状の形状を有する。加えて、フローディストリビュータは、フローディストリビュータ円盤の充填媒体側に取り付けられるベッド担体、スクリーン、及びフィルタのうちの少なくともいずれか１つを備えることができる。カラムは、フローディストリビュータとカラム管の内壁との間にＯ−リングを備えてもよいし、又は備えなくともよい。フローディストリビュータの流路は、標準的な用途及び既知の設計に従って設計することができ、フローディストリビュータ自体は、例えば、管と同一又は類似するプラスチック材料で形成することができるが、金属、セラミック、及びカラムを通過して流される液体及び試薬に対して不活性であるその他の剛性材料等で製造することもできる。

クロマトグラフィカラム
図１と図２に示されているように、クトマトグラフィカラム５０は、様々な部品と接続具とを含む。接続具は、流体を搬送する為、又は流体をフローディストリビュータ又はフローディストリビュータが配置されている管から液体を除去する為にフローディストリビュータに締付け又は固定されている機械的な付属品である。流体を搬送する為に、接続具は、その中央軸に沿って接続具を貫通して形成された流体搬送孔を備える。接続具は、フローディストリビュータの接続孔に受承されて接続具を保持する１つ以上の要素をさらに備える。図２に示されているように、この実施形態では、接続具３８Ａと３８Ｂとは、フローディストリビュータ２４Ａと２４Ｂの接続孔に係合する為にねじ切り端４０を有する。

接続具３８Ａと３８Ｂとは、接続孔の内部で接続具３８Ａ（又は３８Ｂ）を回転して固定する為の器具（トルクレンチ等）によって把持し得るナット部４２も備える。いくつかの実施形態では、接続具３８Ａと３８Ｂとは、別の種類の連結機構、例えば、接着剤、溶接、バイオネット、又はルアー接続、又はその他の十分な接続技術等も含む。

入口接続具３８Ａは、フローディストリビュータ２４Ａの上部に配置されて、接続具のねじ切り端の対向端に接続要素を備えることができる。接続要素、例えばホース継手等により、簡便な方法でホース又はチューブを接続具に結合することが可能である。この実施形態では、入口接続具３８Ａは、衛生的な結合形式（例えば、トリクランプ継手接続、又はカムロック）であるホース継手等のホース継手に受承される寸法に形成され且つ構成された凹部４４を形成する。

出口接続具３８Ｂは、フローディストリビュータ２４Ｂの下部に接続されて、入口接続具と同一又は異なる形式の接続を備えることができる。この例では、出口接続具３８Ｂは、遠隔性迅速離脱性出口接続具４８に出口接続具３８Ｂを油圧式に接続する為にホース４６に固定されている。遠隔性迅速離脱性出口接続具４８は、使用者が出口接続具３８Ｂよりもより簡便にアクセスできる部分に配置又は設置することができる。

クロマトグラフィカラムの構成要素（例えば、カラム管２０、フローディストリビュータ２４Ａ，２４Ｂ、接続具３８Ａ，３８Ｂ、及びその他の構成要素）は、任意の構造的又は化学的に適した材料で形成し得る。例えば、構成要素は、熱可塑性プラスチック（例えば、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリル系、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＦ）、その他の熱可塑性プラスチック、又は複合材料）と熱硬化性プラスチック（例えば、エポキシ樹脂及び繊維強化性型プラスチック）等の様々なプラスチックで形成し得る。材料の選択の検討では、材料の特別な機械特性と材料がシステムの誘導された内部動作圧に耐えられるか否か考慮される。

ある特別な実施形態では、カラム管は、有効誘導円周応力を付与する十分な弾性を備える金属、例えばステンレス鋼、ベルリウム銅合金、チタン合金、ニッケル合金、コバルトクロム、他の種類の金属、又は上記又はその他の金属の合金で製造することができる。金属又は他の材料を使用することはできるが、プラスチック材料からチューブを形成することによって、低コストであり、且つ、ある場合には、使い捨て可能なクロマトグラフィカラムを形成することができる。

いくつかの実施形態では、構成要素（例えば、管、フローディストリビュータ、及び接続具）の一部、ほとんど、又は全部は、熱可塑性プラスチック及びポリオレフィン材料（例えば、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリアミド、アセタール、又はガラス繊維及び炭素繊維プラスチック等のガラス充填又は炭素充填プラスチック）のうちの少なくともいずれか一つで形成される。管及びフローディストリビュータ等の構成要素のいくつかは、同一種類の熱可塑性プラスチックで形成することができる為、互いに溶接することができる。例えば、ポリプロピレン又は同等のポリマーを使用することができる。クロマトグラフィカラムの構成要素は、当該分野で既知の製造工程、例えば成型、鋳造、機械加工、複合材料テープ貼付、又はその他の方法によって形成し得る。

クロマトグラフィカラム５０は、底部、例えば、一般に鉛直姿勢に管２０とその他の構成要素を適切に支持し且つ位置決めする為の寸法に形成され且つ構成された底部端キャップ５２をさらに備える。底部５２は、管２０の一部（例えば、下部）を受承して固定する為の様々な要素（例えば、孔、又は凹部）を備え得る。下部のフローディストリビュータ２４Ｂは、カラムを充填する為に使用される全スラリーを収容するのに十分な容積を許容する深さまで管の底部に挿入される。この例では、下部のフローディストリビュータ２４Ｂは、管の端部から８ｃｍ以上９ｃｍ未満の深さに挿入される。これは、下部のフローディストリビュータを図３Ａに示されているようにポート１００アセンブリに最大限近接して配置して、媒体又はスラリーを完全に除去すること（排出）を容易にする為である。目標は、排出の為にポートアセンブリ１００を下部のフローディストリビュータ２４Ｂの面に近づけることであり、且つポートアセンブリ１００を確実に軸方向又は径方向の流路から外すことである。底部５２の下面から延びる足状の突起は、クロマトグラフィカラム５０に十分な程度の支持表面を付与する為に含めることができる。下端キャップ又は底部５２は、簡単に持ち上げたり運んだりすることができないほどカラムの直径が大きい場合にキャスター又は車輪を備えることもできる。底部５２は、任意の構造的に適切な材料、例えば、金属、プラスチック、又は複合材料等から形成される。底部は、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ）、又は、例えば、ガラス繊維及び炭素繊維プラスチック等のガラス充填又は炭素充填プラスチック、複合ＰＰから形成することができる。いくつかの場合には、底部は、安定性を増大させる為に、滑り止め材料又は要素（例えば、軟質ゴムの足状の突起）を備える。

クロマトグラフィカラム５０は、管２０と上部ディストリビュータ２４Ａを封止する上端キャップ５４をさらに備えることができる。上端キャップ５４は、管２０の一部を受承して固定する要素（例えば、孔、凹部、又は把持要素）を備える。上端キャップ５４は、入口接続具３８Ａと遠隔性迅離脱性出口接続具４８とをそれぞれ受承する寸法に形成され且つ構成された入口接続孔５６と出口接続孔５８とを備える。上端キャップ５４は、クロマトグラフィカラム５０を持ち上げて運搬する為、又は一体型キャスターを有する又は回転カート又は台車の上に設置されたより大きなカラムを動かしたり又は方向を変えたりする為に使用される１つ以上のハンドル６０を備える。上部キャップ５４は、任意の構造的に適切な材料、例えば、ハンドルで持ち上げた際にクロマトグラフィカラムの重量を支持することができる金属、プラスチック、又は複合材料などで形成し得る。この例では、上部キャップ５４は、アクリロニトリルブタジエンスチレン，ポリエチレン，ポリプロピレン、又は、ガラス繊維プラスチック等のガラス充填プラスチックで形成される。

覆い又はサイドガード部材６２も、更に含まれる。覆い部材６２は、底部５２から上端キャップ５４まで延びてクロマトグラフィカラム５０の内部構成要素の一部（出口接続具３８Ｂを遠隔性出口接続具４８に接続するホース４６等）を覆う寸法に形成され且つ構成される。覆い６２は、金属、プラスチック又は複合材料等の任意の好適な材料で形成し得る。

上部及び下部フローディストリビュータ２４Ａ，２４Ｂは、カラムを製造して充填する間に管２０の上部と下部の中に設置されて（例えば、圧入等）結合又は結合部材（例えば、管２０とフローディストリビュータ２４Ａ，２４Ｂ）を壊す以外に簡単に分離できない永久的な結合で固定される。

上端では、カラム上部でフローディストリビュータ２４Ａに導入された入口接続具３８Ａが追加的な上端キャップ５４の入口接続孔５６を貫通するように、追加のキャップ（例えば、上端キャップ５４）が管２０に任意に取り付けられて、固定されて、配置される。主に審美的要素であるそのような任意の上端キャップ５４は、締付具、接着剤、管と上端キャップ間の摩擦結合、又はその他の機構等、様々な結合機構を用いて管２０に固定し得る。

下端では、管２０は、任意に下端キャップ（底部）５２に取り付けられて固定される。底部５２は、締付具、接着剤、管と上端キャップ間の摩擦結合、又はその他の機構等、様々な機構を用いて管２０に固定し得る。任意の底部５２が使用された場合には、管２０の下部でフローディストリビュータ２４Ｂに設置された出口接続具３８Ｂは、任意の底部５２の腔所の中に延び、下部フローディストリビュータ２４Ｂから出口接続具３８Ｂに接続されたホース４６は、管２０の周囲の外側に向かって外方に指向される。図に示されているように、ホース４６は、任意の底部５２から始まり、カラム５０の上部又はその近くに固定された遠隔性迅速離脱性出口接続具４８に連結する為に、管の側面に沿って上行する。ホース４６を用いること及びカラム５０の上部近くに遠隔性出口接続具４８を配置することによって、使用者は、管２０の下方にアクセスする必要がなくなり、その結果、クロマトグラフィカラム５０を迅速に使用することができる。

本明細書に記載されているクロマトグラフィカラム５０の管は、最終使用者によって特異化されたカラムクロマトグラフィで使用される任意の固定相媒体材料で充填することができる。充填媒体材料の多様性は、基本粒子の組成とその化学的な機能（例えば、アフィニティ、イオン交換、及び疎水性相互作用など）の双方に亘る。充填媒体材料には、溶出溶剤に添加された固定相粒子からなるスラリーが含まれ得る。充填媒体は、様々な粒子寸法のアガロース、シリカ、セラミック、又はアクリレートからなるポリマー又はセルロースをベースとする材料を含み得る。いくつかの実施形態では、充填媒体は、イオン交換基、疎水性と帯電性を有する多機能官能基、金属キレート基、疎水性官能基、又は免疫グロブリンＩｇＧに結合可能なスタフィロコッカス（ＳｐＡ）ポリペプチドのうちの１つ以上で活性化し得る。溶出液には、脱イオン水、エタノール、アセトンなどの溶液のうちの１つ以上が含まれ得る。

充填媒体回収ポート
図３Ａ〜３Ｃを参照する。クロマトグラフィカラム５０は、クロマトグラフィカラム５０の内部を囲む平滑な円筒形状の外殻又は管２０を備える。上部フローディストリビュータ２４Ａと下部フローディストリビュータ２４Ｂとの間のある高さに管２０に貫通孔２２があり、回収ポートアセンブリ１００が当該貫通孔２２に配置される。図３Ａ〜３Ｃでは、ポートアセンブリ１００は、（４５ｃｍカラムの）チューブの底部から約２１ｃｍの高さのところに示されているが、この高さは、２１ｃｍ以下であってもよい。目標は、ポートアセンブリ１００を下部フローディストリビュータ２４Ｂの近傍に設置することである。

図４は、図３Ａの丸で囲んだ画像部分にあるポートアセンブリ１００の拡大側面図を示す。図４は、管２０の壁に埋め込まれたポートアセンブリ１００を示す。このポートアセンブリ１００は、管２０の壁に埋め込まれたポート１０１と、壁から突出した一端（サニタリー継手１０６を備えるトリクランプ継手）と、壁の内側と管２０の内側に（ガスケット１０２を備える）内部端１０２とを備える。

図５と図６とは、その内部端において接続具よりも大きな外径を有する、円筒形状のポート１０１の傾斜フランジ１１０（図５に最もよく示されている）を含むポートアセンブリ１００を示す。このポート１０１は、ポリプロピレン等の剛性プラスチックで、機械加工し得る。ポート１０１の本体は、接続具、例えばトリクランプ継手接合体、の端部からフランジ１１０までねじ込まれる。図５に示されているように、フランジ１１０は、カラムの充填媒体ベッド内部に侵入する程度を最小限にするべく傾斜されており、この傾斜により、カラム管内部の液体は、大きな渦電流を生成することなくポートのそばを滑らかに流れる。

図４，５，６に示されているように、ガスケット１０２、例えばシリコンはとめガスケットが、フランジ１１０と管２０の壁の間に挟まれるようにポート１０１の本体の周囲に配置される。

ポート１０１は、内部から管２０の機械成形された貫通孔２２を貫通して挿入される。次に、図５，６に示されているように、ワッシャ１０４、例えば、ポリプロピレン又はアクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）ワッシャが、貫通孔２２を貫通してカラム管２０の外部に突き出したポート１０１の本体上に配置される。次に、ポートアセンブリ１００を管２０の壁に固定する為に、同じくポリプロプレン又はアクリロニトリルブタジエンスチレンで形成し得るポートナット１０３が、ポート１０１の本体上にねじ込まれて締め付けられる。

ポート１０１は、その直径がポートの貫通孔の大きさに一致するように減じられて外部端で端部キャップの大きさに一致するようにポリプロピレン又はその他の剛性ポラスチック等のプラスチックから機械加工されたプラグ１０５で密封される。溝１１１は、例えばシリコンで形成されたプラグＯ−リング１０８用にトリクランプ継手端に対向するプラグ１０５の端部に機械成形される。このＯ−リングは、きれいにすることが困難になる可能性のある領域（例えば、デッドゾーン）を形成に繋がる可能性のある、プラグの内側端からポートの開口部への充填媒体の漏れを防止する。

プラグの端部は、ガスケット、例えばシリコン又はエチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）ガスケット１０７を用いて、ポート１０１の外側端で封止される。継手１０６、例えば、ポリプロピレンクランプ（例えば、１．５”サニシュアクランプ（ＳａｎｉＳｕｒｅ（登録商標））クランプ）は、圧力下でプラグ１０５がポート１０１から脱落することを防止する為に、ポート１０１の接続体にプラグチューブアダプタ１０５を密封するために使用される。一般に、クロマトグラフィカラム内部の任意の流体に接する全ての材料は、ＵＳＰクラスＩＶでなければならない。

ポートアセンブリ１００は、クロマトグラフィカラム管２０の側面の内部に埋め込まれた際に、カラム内部の流体流内へのポートの侵入が最小限になるように設計される。流体流内部へのポートの突出を最小限にすることによって、流体がカラム内部に沿って流れる際にポートによって生成される渦を抑制する。図５に示されているように、突出は、６ｍｍ以下であるが、それよりも少ない又は多い突出も可能である。例えば、クロマトグラフィカラム管２０内部へのポートの突出は、８ｍｍ以下又は６ｍｍ以下、例えば４ｍｍ以下又は３ｍｍ以下であってもよい。

ポートアセンブリ１００は、カラムの内部ダイナミクスに影響を与えることがないように設計される。フランジ１１０及びガスケット１０２は、ポートアセンブリ１００の径方向の設置面積を、例えば、径方向の厚みで５ｍｍ以下、又は直径の１．０％以下に減じる為に、厚みが最小限にされている。フローディストリビュータ２４Ａ，２４Ｂは、カラム内部に媒体を収容する為に、その面に超音波溶接された有孔性メッシュを備える。メッシュは、フローディストリビュータ２４Ｂの外縁から内側に短い距離、例えば５ｍｍに溶接される為、ポートアセンブリ１００は、カラム内部に５．０ｍｍ以上突出することはなく、またディストリビュータ２４Ｂの外縁に配置される為、カラム内部の流体のダイナミクスへの影響は、最小限になるであろう。フランジ１１０の形状も層流を促進するようにされる。流体が滑らかにポートアセンブリ１００を横断して通過できるように、フランジ１１０の外縁には、面取り又は傾斜された部分が形成される。

これに加えて、ポートアセンブリ１００の設計には、流体流に提示されるフランジ１１０を傾斜形状にして、カラム内部のポートの形状をなだらかにすることが含まれる。このなだらかな形状は、カラム内部に所望する層流（例えば、乱流や渦流の傾向のない流れ等）を維持することに寄与する。なだらかな形状によって、確実に、カラム内部の流体がバクテリアの増殖を許容する可能性のある「デッドゾーン」（例えば、停滞部位、又は流速ゼロの部位）を形成しないようにする。

充填媒体を除去する方法と回収する方法
ポートアセンブリ１００は、使用が容易である。クロマトグラフィカラム５０の通常の使用時には、継手１０６が配置され、クロマトグラフィカラム５０の内部は、ポートアセンブリ１００を通じてチューブ２０の外部に連通していない。図７に関して、使用者は、レジンなどの充填媒体をクロマトグラフィカラム５０から除去したい場合は、ポンプ１３０（例えば、陽性置換ポンプ）を、圧ライン１３２を介してクロマトグラフィカラム５０のカラム入口接続具３８Ａとカラム出口接続具３８Ｂ（通常、クロマトグラフフィカラム５０を運転している間には使用されている）の双方に取り付ける。その後、使用者は、サニタリー継手１０６とプラグ１０５とをポートアセンブリ１００から外して、レジンを回収する為のチューブ１３６を取り付けることができる。チューブ１３６は、レジン回収タンク１２０の入口に取り付けられる。

ポンプ１３０は、緩衝液（例えば、水）をクロマトグラフィカラム５０の中に送り込んで、圧力下でレジン回収ポートアセンブリ１００からレジン回収タンク１２０の中にレジンを流出させる。図７に示されているように、緩衝液は、クロマトグラフィカラム５０を上と下から同時に洗い出す為に、ポンプ１３０によって送り込まれて、クロマトグラフィカラム５０内の液体を唯一の可能な流路に従って強制的にポートアセンブリ１００の外に出す。このポンプによる方法は、例えば５，１０，１５，２０，２５又は３０リットル／分と速い為、充填カラムの完全性や機能を失わせることなく分単位でカラムを空にすることができる。

いくつかの実施形態では、クロマトグラフィカラム５０から使用済みのレジンを最大１００％回復させることができる。クロマトグラフィカラム５０の洗い出しが完了したら、レジンは、メッシュ１２２を用いて回収されてレジン回収タンク１２０から取り出すことができる。メッシュは、回収タンク１２０の内部、又はその入口に配置することができる。この段階で、レジンは、再利用可能である。

いくつかの実施形態では、レジンのクロマトグラフィカラム５０を空にする為に使用される緩衝液（排水等）の体積は、緩衝液をリサイクルすることによって抑えることができる。レジンがメッシュ１２２を介して濾過されると、濾過された水溶性緩衝液は、再びレジン回収タンク１２０の出口とポンプ１３０とを介してクロマトグラフィカラム５０に戻されて、クロマトグラフィカラム５０に還流させられ得る。

いくつかの実施形態では、水溶性緩衝液だけでなく、空気も下部出口接続具３８Ｂからクロマトグラフィカラム５０の中に導入される。その結果、泡が形成されて、クロマトグラフカラム５０を通過して上昇してレジンを攪拌する為、カラムの底部からの流体の搬送を促進し得る。この技術により、この方法の効率性と速度を向上させることができる。

ポートアセンブリ１００を介してクロマトグラフィカラム５０からレジンを除去する方法の工程が図８のフローチャートに示されている。工程２００では、レジンの回収を始める準備ができたら、使用者は、水溶液の容器から、ポンプ１３０の後で分岐してカラムの入口接続具３８Ａと出口接続具３８Ｂとに供給ラインを連結するチューブ１３２を備えるポンプ１３０に、チューブを配管する。次に、工程２１０で、使用者は、ポートアセンブリ１００を露出させる為に、もしある場合には、カラムから保護サイドガード６２を取り外す。工程２２０では、使用者は、サニタリー継手１０６を取り外す。工程２３０では、使用者は、ポートアセンブリからチューブ１３６を配管して、メッシュ１２２でレジンを捕捉する為に水溶液の容器（回収タンク１２０等）にチューブ１３６を迂回させる。工程２４０では、使用者は、レジンが取り除かれてタンク内に回収されるまで、回収タンク１２０からカラム内に緩衝液をポンプして送る。

図９に模式的に示されている代替的な実施形態では、緩衝液の供給することとレジンを回収することの双方で回収タンク１２０を使用する代わりに、回収タンク１２０はクロマトグラフィカラム５０から取り出したレジンを回収する為だけに使用されて、クロマトグラフィカラム５０からレジンを取り除く為の緩衝液を供給する為には貯留タンク１４０が使用される。この工程は、上述の実施形態の工程と似ているが、緩衝液（例えば、水）は、回収タンク１２０とクロマトグラフィカラム５０を通って還流されることはなく、その代わり、緩衝液（例えば、水）は、溶液タンク１４０からポンプ１３０の働きによって吸引ライン１３４と圧力ライン１３２とを通ってクロマトグラフィカラム５０の中に搬送された後ポートアセンブリ１００を介してチューブ１３６に沿って外に出されて回収タンク１２０に回収される。

図９に示されている構成を用いてポートアセンブリ１００を介してクロマトグラフィカラム５０からレジンを取り除く工程は、図１０のフローチャートに示されている。工程３００では、使用者は、レジンの回収の準備ができたら、水溶液の容器（例えば、貯留タンク１４０）から、ポンプの後で分岐してカラムの入口ポート３８Ａと出口ポート３８Ｂとに供給ラインを連結するチューブ１３２を備えるポンプ１３０に、チューブを配管する。次に、工程３１０では、使用者は、ポートアセンブリ１００を露出させる為に、もしある場合は、保護サイドガイド６２を取り外す。工程３２０では、使用者は、サニタリー継手１０６を取り外す。工程３３５では、使用者は、ポートアセンブリからチューブ１３６をつないで、十分な寸法で形成された回収タンク１２０（例えば、クロマトグラフィカラム５０の回収した内容物とカラムを洗い流すのに必要な緩衝液を収容するのに十分な容積を有する回収タンク１２０）にチューブ１３６を迂回させる。工程２３０では、使用者は、レジンが、取り除かれて回収タンク１２０の中に回収されるまで貯留タンク１４０から緩衝液をポンプで送る。

図１１に模式的に示されている別の実施形態では、クロマトグラフィカラム５０からレジンを除去する為に、緩衝液を供給する貯留タンク１４０からの緩衝液と空気源１５０からの空気の双方が使用される。回収タンク１２０は、クロマトグラフィカラム５０から取り出されたレジンを回収する為に使用される。

工程は、上述した工程と同様であり、緩衝液は、ポンプ１３０の働きで貯留タンク１４０から吸引ライン１３４と圧力ライン１３２に沿ってクロマトグラフィカラム５０の中に搬送された後、ポートアセンブリ１００を通過してチューブ１３６に沿って外に出されて回収タンク１２０に回収される。これに加えて、空気又はその他の無菌ガスが、空気源１５０から供給されて、チューブ１５２を介してクロマトグラフィカラム５０（例えば、カラム出口ポート３８Ｂ）に搬送される。空気が、カラムの中に送り込まれると、タンク内に残っている緩衝液とレジンの両方がポートアセンブリ１００を通過してチューブ１３６に沿って外に出されて回収タンク１２０に回収される。所望の場合には、さらなる緩衝液が、クロマトグラフィカラム５０を満たすために、貯留タンク１４０から吸引ライン１３４と圧力ライン１３２に沿ってポンプで送り込まれて空気の流れによって乱されたカラム内の微粒子を懸濁する。満たされたら、空気は空気源１５０から再度ポンプにより送り込まれて、緩衝液とレジンは、強制的にポートアセンブリ１００の外にチューブ１３６に沿って外に出されて回収タンク１２０に回収される。緩衝液でカラム５０を満たして空気でカラム５０を排気するこれらの工程は、所望により繰り返すことができる。

空気源１５０から空気は、入口３８Ａと出口３８Ｂの双方を介して同時にカラム５０内に流すことができる。この空気は、各フローディストリビュータ２４Ａと２４Ｂの中央の孔を通って進行してカラムの中に入る。空気は、次に、以前にポンプで送り込まれた流体と、媒体とを含むチャンバー内部で泡を生じる。泡によって、充填ベッドは乱され、媒体は溶液と混合される為、媒体はサイドポート１００から出やすくなる。空気を入れることによってカラム内で攪拌混合してカラム内の粒子と液体の混合を促進することができる。

図１１に示されている実施形態を用いてポートアセンブリ１００を介してクロマトグラフィカラム５０からレジンを取り除く工程は、図１２のフローチャートに示されている。工程４００では、使用者は、水溶液の容器（例えば、貯留タンク１４０）から、レジンの回収を始める準備ができたら、ポンプの後で分岐して供給ラインを入口ポート３８Ａと出口ポート３８Ｂとに連結するチューブ１３２を備えるポンプ１３０にチューブを配管する。使用者は、次に、工程４１０で、ポートアセンブリ１００を露出させるために、もしある場合には、カラムから保護サイドガード６２を取り外す。工程４２０では、使用者は、サニタリー継手１０６を取り外す。工程４３５では、使用者は、ポートアセンブリからチューブ１３６を配管して、十分な寸法で形成された回収タンク１２０（例えば、クロマトグラフィカラム５０の回収された内容物とカラムを洗い流すのに必要な緩衝液とを収容するのに十分な大きさの体積を備える回収タンク１２０）にチューブ１３６を迂回させる。工程４４０では、使用者は、レジンが取り除かれて回収タンク１２０内に回収されるまで貯留タンク１４０からカラムの中に緩衝液をポンプで送る。

次に、工程４４５では、例えば、空気のジェットとして表現されているように、使用者は、空気源１５０から空気をカラムの中にポンプして送る。空気は、タンク内の媒体を乱して、工程４４０でカラム内にポンプで送り込まれた溶液により形成された孔を通過して移動する。空気が送り込まれたら、媒体は、空気が回収タンクに搬送されるまで、ポートを通って外に押し出される。次に、工程４５０では、ポートの流体路は、閉鎖されて（例えば、バルブで）、カラムは、貯留タンクからの溶液で満たされる。工程４５５では、満たすことによってカラム内に残っている媒体が再懸濁されたら、ポートが開放されて空気が再度カラムにポンプで送られ、媒体は、ポートを通って外に出される。工程４６０で回収タンク内のレジンが所望の回収量に達したら（様々な検出器及び診断によって計測される）、工程４７０において、その工程は、終了される。所望の量に達していない場合には、その後、工程４５０が繰り返されて、カラムを空気で還流する工程４５５の後、カラムは媒体で充たされる。工程４５０と工程４５５とは、所望の量に達するまで（工程４６０）繰り返される。いくつかの実施形態では、回収タンク１２０内のレジンの量は、所望の量に達した時を決定する為に計測される。いくつかの実施形態では、工程４５０と工程４５５の反復数（例えば、２回反復、３回反復）、又は使用されたカラム体積の数（例えば、２倍カラム体積、３倍カラム体積）で所望の量が到達した否かが判断される。

充填媒体を除去し且つ回収するための別の設計
いくつかの実施形態では、入口／回収ポートを組み合わせることが可能である。ポートは、中央に機械成形された貫通孔を有する再設計されたフローディストリビュータに設けられる。図１３Ｂに示されているように、ポートが最大限に下方に設置された場合には、流体は、カラムが動作している間のみメッシュを介して押される。レジンの回収は、フローディストリビュータの貫通孔を露出させるために、ポートを後退することによって実施される。これによりレジンは、メッシュを通過することができる。次に、液体が、カラム出口を通過してポンプで送られ、レジンは、後退させた入口ポートを介してカラムの外に流出する。（図１３Ｃに示されているレジン回収装置）。

カラムに対して非破壊的であり且つレジンの汚染を防止するレジンを取り除く別の手段には、フローディストリビュータに取り外し可能なプラグが含まれる（図１３Ａに示されているように）。このプラグは、上部又は下部フローディストリビュータに設置し得る。液体は、カラムの入口及び出口のうちの少なくともいずれか一方を通過してポンプで送られ、レジンはポートの外に流し出される。

実施例
以下の実施例は、本明細書で説明したシステムと方法の例示であって限定ではない。
実施例１−サイドポートを備えた圧力テストアセンブリ
図１４Ａ〜Ｄは、圧力がテストされる孔とサイドポートとを備えるカラムデザインに含まれる構成要素の詳細を示す。下部フローディストリビュータ２４Ｂを、管の中に管の底からフローディストリビュータの面まで計測して９．０ｍｍのところに挿入してアセンブリを形成し、管の側壁にポートを形成した。下部フローディストリビュータは、接着剤を用いて、その壁に取り付けた３つの接着ウェッジで管に取り付けた。

上部フローディストリビュータ２４Ａを管に挿入して、アセンブリを９０ＰＳＩに加圧した。このテストによって、カラムとサイドポートが一体化していること、及びこのアセンブリの最大の運転圧である４５ＰＳＩを超えて２倍の安全率（ＦＯＳ）まで圧力を負荷できることがわかった。

実施例２−ポートを具備する４５ｃｍカラムとポートを具備しない４５ｃｍカラムの流体ダイナミクスの数値シミュレーション
コンピュータ流体力学（ＣＦＤ）を用いて、側壁にポートを具備するカラムと具備しないカラムの双方の流体流をシミュレーションした。４５ｃｍカラムは、この用途においては、最も悪い事例であると考えられた。なぜなら、４５ｃｍカラムは、６０ｃｍカラムに比べて内径が小さく、内径のより大きな部分をポートが占める為である。これは、４５ｃｍカラムでは、ポートが、流体路のより大きな部分に影響を与える可能性があるということを意味する。

モデルは、カラムの体積を軸対称であると仮定して、体積を１／２に割って４，５１６，２３０個のセルに分割した。液体は、上部のメッシュを通過して入って下部のメッシュから外に出ると仮定した。ベッドは、３２．８２Ｌ（２０ｃｍのベッド高さ）の体積の有孔質媒体とし、カラムを通過する流速は、定常状態で１００ｃｍ／ｈｒ（センチメートル／時間）であるとした。このシミュレーションでは、濃度が１からゼロまでカラム内の液体が交換されるのに必要とされる時間を観察した。これは、通常のカラム操作の典型である。

図１８Ａ，１８Ｂは、カラム空間全体における局所的な流速を示す。このテストでは、カラムを通過する流速を１００ｃｍ／ｈｒと仮定した。図１８Ａは、カラムの断面で流速を示したものである。図１８Ｂは、カラムの内側でポート周囲の２つの異なる鉛直断面と水平断面とで、流速の詳細を示す。図１８Ｃは、カラムを洗い流すのに要したカラム体積に対するカラム内の流体の体積比、つまり内部の流体濃度が１から０に変化する為の体積変化量（この場合では、２０ｃｍのベッド高さと４５ｃｍの直径）を示す対数グラフである。この事例では、濃度は１／１００に減少した。この結果は、ポートを具備しないカラムと比べて、レジン回収ポートがカラムの浄化に何ら悪影響を与えないことを示している。

ポートは、「栓流（ｐｌｕｇ ｆｌｏｗ）」を妨げない為に意図的に平坦をなすように設計されている。カラム内の流体流への影響を小さくするために、ポートの内径周囲のフランジとガスケットに傾斜部が追加されている。

実施例３−ポートを具備するカラムとポートを具備しないカラムの流動性
変更を加えていないカラムに比べて、ポートのデザインとカラムチューブ内部での配置によって、流動性とクロマトグラフィ性能は変化しなかった。これは、標準的な充填カラムの効率テスト方法、つまり理論段と非対称性を決定することにより示された。カラムの性能をさらに確認する為に分子量マーカーを用いてサイズ排除能テストも行った。内径４５ｃｍと高さ２０ｃｍを有する、充填ポートを具備するオプス（ＯＰＵＳ（登録商標））カラムと充填ポートを具備しないオプス（ＯＰＵＳ（登録商標））カラムに、セファロース（Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ（登録商標））６ＦＦレジンを充填した。効率テストは、１％ベッド体積の２％アセトン水溶液を注入することにより行った。移動相は、０．１ＭＮａＣｌからなり、直線速度１００ｃｍ／ｈｒで実施した。

サイズ排除クロマトグラフィ（ＳＥＣ）の分子量マーカーとして、高分子量デキストラン（ブルーデキストラン（ＢｌｕｅＤｅｘｔｒａｎ）−シグマカタログ番号Ｄ５７５１）と、牛血清アルブミン（ＢＳＡ）と、アセトンとを用いた。デキストランは、排除される割合を示し、ＢＳＡは、部分的に含まれる割合を示し、アセトンは完全に含まれる体積を示す。それぞれ、ベッド体積の１％のリン酸緩衝生理食塩水又は水を注入して、３０ｃｍ／ｈｒの直線速度で流出した。図１５Ａは、標準的なデザインのカラムのサイズ排除クロマトグラフィの流出プロフィルを示す。流出ピークの分解能は、以下の表２に示されている。

図１５Ｂと以下の表３とは、側面に回収ポートを具備するカラムのサイズ排除クロマトグラフィの結果である。表３は、側面にレジン回収ポートを具備したＯＰＵＳカラムのサイズ排除クロマトグラフィのプロフィルから計算した分子量マーカー間の分解能を示す。

１．５より大きな分解能は、ベースライン分解能であると考えられ、２つのピーク間の分離がベースライン程度であることを意味している。分解能は、回収カラムのサイドポートにより悪影響を受けていなかった。

実施例４−リン酸クリアランスにより計測したデッドゾーンの欠如
充填済みカラムの衛生的なデザインは、非常に重要な特徴である。この実験により、カラム管内の回収ポートのデザインや配置が、分子、化学物質、微生物が捕捉されて時間をかけて侵出可能にするデッドゾーンを生成しないことが確認できた。この効果は、トレーサー分子として無機リン酸を用いて調べた。充填カラムを具備したＯＰＵＳカラムと具備しないＯＰＵＳカラムのそれぞれに、内径４５ｃｍとベッド高さ２０ｃｍで、セファロース６ファーストフロー（登録商標）レジン（Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ６ＦａｓｔＦｌｏｗ）（ジーイーヘルスケア、ＧＥ Ｈｅａｌｔｈ ｃａｒｅ）を充填した。

この実験では、ＯＰＵＳカラムを２〜３倍のカラム体積の水を用いて流速１００ｃｍ／ｈｒで洗い流した。次に、カラムに、１カラム体積の１Ｍリン酸ナトリウム（Ｎａ_３ＰＯ_４）を流した。カラムにリン酸液を流して還流する間に０．５〜１カラム体積ごとにサンプルを収集した。次に、カラムを水で洗い流した。カラムを洗い流した水のサンプルは、最初の２．５倍カラム体積について０．２カラム毎に採取した。サンプルは、合計６倍カラム体積について、０．５カラム体積ごとに採取した。リン酸アッセイの工程は、（必要でれば）サンプルを希釈して、２５０マイクロモーラーから１マイクロモーラーの範囲のリン酸の標準曲線を有する９６ウェルプレートの各ウェルに１００マイクロリットルづつ加えた。１００マイクロリットルの試薬（アッセイ試薬は、２：１：１：１の体積比で、水と６規定の硫酸と２．５％アンモニウムモリブデン酸塩と１０％アスコルビン酸からなる）を加えて６０℃で１０分間インキュベートした。リン酸アッセイの検出限界は１マイクロモルである。

図１６Ａは、２．５倍カラム体積流した後の低分子（例えば、リン酸）クリアランスで６対数以上減少した、変更を加えていないカラムデザインを用いて行ったコントロール実験の結果を示す。図１６Ｂは、側面にポートを有するカラムの結果を示し、２．５倍カラム体積流した後の低分子（例えば、リン酸）クリアランスで６対数以上減少を表示している。これらの２つの図の形状は、ほぼ同一であることから、低分子（例えば、リン酸）は、チューブの壁の内部側壁のレジン回収ポートがあることによって「デッドゾーン」内部に捕捉されることはないことが示された。

実施例５−細菌とエンドトキシンの除去によって計測したデッドゾーンの欠如
クロマトグラフィカラムをきれいにする性能は、重要な性質である。この実験では、側面にレジン回収ポートを有するカラムが、側面にポートを有さないカラムと同様に細菌やエンドトキシンの汚染を取り除いてきれいにすることができることが示された。

セファロース６ファーストフロー（登録商標）（ＧＥヘルスケア）をベッド高さ２０ｃｍまで充填した内径４５ｃｍのＯＰＵＳ（登録商標）カラムに、ＯＤ６００の濃度が１の大腸菌の培養液を意図的に添加した。１００ｃｍ／ｈｒの速度で１倍カラム体積の細菌の培養液をポンプで送ることによってカラムに載せた。その後１６時間室温にカラムを放置してインキュベートした。インキュベート後、５倍体積カラムの水を１００ｃｍ／ｈｒで流して洗浄した。洗浄後、カラムを以下の方法に従って殺菌した。
・１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を上方向に流速１００ｃｍ／ｈｒで３０分間流す。
・１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を下方向に流速１００ｃｍ／ｈｒで３０分間流す。
・１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液を上方向に１００ｃｍ／ｈｒで２時間還流する。
・１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液で１時間カラムをインキュベートする（エンドトキシンを完全に除去する為の静止殺菌）。
・ｐＨが中性になるまで、水を流速１００ｃｍ／時間で流す。

生物的負荷とエンドトキシンを検出する為に、植菌後と殺菌後に、廃液のサンプルを採取した。結果を表４に示す。

実施例６−液体を用いたレジンの回収
図１７Ａ〜１７Ｃについて、この実施例は、充填カラムからレジンを回収する為に使用される、カラムの側壁にポートが設置されたシステムを示す。図１７Ａと１７Ｂには、カラムの側面に取り付けられ、レジンの回収を始める際にポートを露出する為に取り除かれるサイドガード６２と、回収前に継手から取り外されるタイラップ１８０（図１７Ｃ）とが示されている。レジン回収サイドポートを有する内径４５ｃｍのＯＰＵＳ（登録商標）クロマトグラフィカラムにセファロース６ファーストフロー（登録商標）（ＧＥヘルスケア）レジンを２０ｃｍベッド高さに充填した。カラムの入口と出口ポートにチューブを連結した。サイドポートプラグを取り外して、１．５”ＴＣ連結を用いて１．５”チューブを連結した。クロマトグラフィ媒体は、サイドポートを介して媒体をスラリーとして捕捉する回収管内に排出させた。これは、システムの背圧が１ｂａｒを超えない流速を用いて各ポートに同時に水を送り込むことによって行った。この全システムと工程とは、図９，１０に大まかに示されているが、５倍体積カラムの緩衝液を用いて実施した。

実施例７−液体と空気とを用いたレジンの回収
この実施例は、液体と空気とを用いて充填カラムからレジンを回収する為に使用されるポートが側壁に設置されているシステムを示す。レジン回収サイドポートを有するＯＰＵＳ（登録商標）充填クロマトグラフィカラムに様々なクロマトグラフィレジンを充填した。入口ポートと出口ポートの両方に同時に流体を流せるように、チューブ一式を「ｙ」の字の姿勢でカラムの入口と出口ポートに連結した。レジンスラリーを回収する為に、別のチューブをサイドポートアセンブリに取り付けて、その自由端を適切な寸法の回収管の中に配置した。

第１工程は、入口ポートと出口ポートに流体を同時に流して回収サイドポートを介してレジンを排出し始める工程である。これは、水（又は、好ましい溶液に置換可能である）を１〜２分間の間、１００ｃｍ／ｈｒから５００ｃｍ／ｈｒまで流速を上げることによって行った。流速５００ｃｍ／ｈｒは、４５ｃｍカラムでは１３．７Ｌ／分に相当する。この工程では、入口ポートへの圧力は、１ｂａｒを超えなかった。水溶液を約１倍カラム体積送った後、流すのを停止した。

次に、全ての可能なスラリー（残っているレジン）がサイドポートを介して除去されるまで、０．５ｂａｒ以下の圧力で入口ポートを介して空気を供給して、空気だけを排気させた。出口は、この工程の間閉鎖していた。

次に、カラム出口の中に水（又は好適な水溶液）を送り込んだ（上向きの流れ）。流速は、水でカラムを満たして空気を除去する間に、全ての残っているレジンを確実に再スラリー化する（例えば、再懸濁される）為に１〜２分間、１００ｃｍ／ｈｒから５００ｃｍ／ｈｒまで上げた。次に、入口ポートから廃棄口に流出し始めるまで、水（又は、好ましい水溶液）をポンプで送った。この時点で、流すのを停止した。サイドポートは、この工程の間、閉鎖していた。

水と空気の排気を用いるこれらの工程は、全てのレジン（又はレジンの９０％、又は所望の回収量）がカラムから回収されるまで繰り返し行った。回収率を決定する為に回収タンク内のレジンの量を計測した。全システムと工程を、図１１〜１２に模式的に示した。

１つの実験では、３倍カラム体積の水溶液を用いて、セファロース（登録商標）６ＦＦ（ＧＥヘルスケア）媒体を内径４５ｃｍのベッド高さ２０ｃｍのレジン回収サイドポートを有するＯＰＵＳ充填カラムから回収したところ、回収率は、９９％であった。第２の実験では、３．２５倍カラム体積の水溶液を用いて、ＰＯＲＯＳ（登録商標）５０ＨＱ媒体を同じく内径４５ｃｍのベッド高さ２０ｃｍのカラムから回収したところ、回収率は、９９％であった。

別の実施形態
本発明は、この明細書と関連付けて説明されているが、上記説明は例示であって、添付の請求項の範囲によって定義される本発明の範囲を限定することを意図したものではない。その他の態様、有利点、及び変更も以下の請求項の範囲に入る。

Claims (17)

1. 予め充填されているクロマトグラフィカラムから充填媒体を回収する為の方法において、前記クロマトグラフィカラムはカラム管を備え、前記カラム管は入口と、出口と、ポートアッセンブリであって、充填媒体で充たされたカラム管の内部にチャンバーを形成する第１フローディストリビュータと第２フローディストリビュータの間にて前記カラム管の壁に設置されたポートアセンブリとを備え、
   水溶液の第１容器からポンプに、さらに、カラムの前記入口と前記出口に、チューブを取り付ける工程と、
   前記ポートアセンブリを開く工程と、
   前記ポートアセンブリと第２容器とにチューブを取り付ける工程と、
   前記第１容器からカラムの前記入口の内部とカラムの前記出口を介して前記チャンバーの中にポンプで水溶液を送り込んで前記ポートアセンブリを介して前記第２容器の中に排出することにより前記水溶液の流れに沿って前記カラムから充填媒体を除去する工程と、
   からなる方法。
2. 前記ポートアセンブリを開く工程は、前記ポートアセンブリからサニタリー継手を取り外す工程からなる、請求項１に記載の方法。
3. 前記第２容器は、前記第１容器と同一である、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記第２容器は、前記第１容器とは異なる、請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記第２容器からメッシュを介して前記充填媒体を濾過して回収する工程をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記カラム内で前記充填媒体を懸濁する為に、十分な量及び体積で前記出口から前記クロマトグラフィカラムに空気をポンプで送り込む工程をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記カラムの充填媒体は、５倍カラム体積以下の水溶液で２０分以内に除去される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記充填媒体は、アガロース、シリカ、セラミック、又はアクリレートのポリマー又はセルロースをベースとする材料のうちの１つ以上からなる固定相粒子のスラリーを含んでなる、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
9. 気体を気体源からポンプで前記チャンバー内に送り込んで前記ポートアセンブリから前記第１容器内に出すことにより、前記水溶液の流れと共に前記カラムから充填媒体を除去する工程をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記チャンバーを再度満たして残っている全てのレジンを懸濁する為に前記第１容器から前記水溶液をポンプで送り込む工程をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
11. 気体を気体源からポンプで送り込む工程と、所望する量のレジンが前記第２容器の中に送られるまで、前記チャンバーを再度満たす為に溶液をポンプで送り込む工程と、を繰り返す工程をさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
12. 第１端と第２端を有した円筒形状の壁からなるカラム管と、
    前記カラム管の第１端の内部に配置された第１フローディストリビュータと前記カラム管の第２端の内部に配置された第２フローディストリビュータと、
    前記第１フローディストリビュータと前記第２フローディストリビュータとが使用中に固定されている部分の間の前記カラム管の壁の開口部と、
    前記開口部の内部に固定されたポートアセンブリであって、前記ポートアセンブリが前記第１フローディストリビュータと前記第２フローディストリビュータの間に形成されたチャンバー内の前記カラム管の内部から流体除去できるように構成されている、ポートアセンブリと、
    からなるクロマトグラフィカラム。
13. 前記ポートアセンブリは、前記カラム管の外側に、着脱自在のサニタリー継手を備える、請求項１２に記載のクロマトグラフィカラム。
14. 前記ポートアセンブリは、前記カラムの壁の前記開口部内に固定されたポートを備える、請求項１２又は１３に記載のクロマトグラフィカラム。
15. 前記ポートは、前記カラムの壁の内側表面に傾斜した外縁を有するフランジを備える、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のクロマトグラフィカラム。
16. 前記ポートの前記フランジは、前記カラムの壁の内側表面を超えて６ｍｍ以下で突出する、請求項１５に記載のクロマトグラフィカラム。
17. 前記ポートの前記フランジは、前記カラム内部の流体内に流体アクセスのない領域の形成を防止する、請求項１５に記載のクロマトグラフィカラム。