JP5068077B2 - クロマトグラフィカラム及びその操作方法 - Google Patents

Description

本発明は、クロマトグラフィ装置及びクロマトグラフィ方法に関する。本発明は特に、例えば保守のために、カラムの構成要素、とりわけカラムの端部セル構造へのアクセスを得るためのシステム及び方法に関する。

本説明は、生物学的製品を含め、ファインケミカル及び医薬品の大規模な分取精製など、工業規模のクロマトグラフィにおいて有用な装置及び方法に関するものであり、実験規模の装置には関しない。通常、工業規模のクロマトグラフィカラムは、上端部セル及び下端部セルを有する、円筒形で軸線方向が垂直なカラムチューブを有し、各セルは、強固な受け板に流体の入口または出口を備え、粒子状のクロマトグラフィ媒体の吸着床を保持する一方で、クロマトグラフィ空間との間で処理液を流入及び流出させる、メッシュ材料、焼結材料またはその他の流体の浸透が可能な保持材料の層を支持する。吸着床の高さ及び吸着床の圧縮荷重を調節しかつ制御するために、少なくとも上端部セルは一般に、カラムチューブの内側で摺動可能なピストンの形式で作製される。下端部セルもピストンとすることができるが、より一般的には、カラムチューブの下端部のフランジに対してボルト締めされた固定板である。通常、この下部板はカラム全体に対する支持部として機能し、それ自体は、下端部セルの下方に突出する出口配管に対して間隙を残して、脚部またはその他のあるスタンド装置上に支持される。

ピストン端部のセルの位置を制御するための様々な機構が周知である。ピストンを支持する構造は、ピストンの背後でカラム内部に移動する必要があり、そのためカラムの直径よりも小さいことが必要である。一般に、金属のスペーサ柱が端部板の背面に固定され、吊下環状部まで（予測される調節の長さにおおよそ相当する距離だけ）軸線方向上方に延出し、その吊下環状部は、下方の外部駆動装置に結合され、固定取付部（ｆｉｘｅｄ ｍｏｕｎｔｉｎｇ）に対してスペーサ柱を介して端部セルピストンを移動させることが可能な機構を支持する。例えば、一組の吊り上げロッドが、カラムの外側で軸線方向上方に、固定取付部から吊下環状部まで延出することができる。吊下環状部を上下に移動させ、それによってカラム内における端部セルピストンの位置を制御するために、吊り上げロッドは、軸駆動装置、すなわち一般に手動で操作することができる、機械的なネジ切りされた駆動装置を含む（またはそれに結合される）。ピストンは、大型でかつ密嵌するものであり、充填される流体または粒子媒体の吸着床に作用するため、ピストンを上昇または下降させる速度をカラムの周辺で慎重に均等化することが重大であり、それには注意と時間を要する。

従来技術では、上端部セルプランジャが液圧駆動シリンダに結合された３本のロッドで移動され、特に流動充填（ｆｌｏｗ ｐａｃｋｉｎｇ）を達成するために、上部のセルが媒体吸着床上に強制的に下降されるときに、この液圧駆動シリンダが上部のセルの整列を維持するように中央制御装置から操作されるクロマトグラフィカラムが、米国特許第５６８１４７４号に記載されている。

国際公開第００／００２５９号には、回転駆動される一組のネジ切りロッドによって、上端部セルを完全にカラムチューブから後退させることができるカラムが記載されている。

また１９９０年代の中頃にＣｈｒｏｍａｆｌｏｗによって販売されたカラムは、上側及び下側のセルプランジャをカラムチューブに対して移動させ、必要に応じて後退させる液圧駆動装置を特徴としていた。

時折、特定の種類のカラム及び工程において、粒子状媒体の詰め込みまたは取り出し以外の目的で、カラム内部へのアクセスを得ることが望まれるか、必要とされることがあるが、これは特に、現在、弁付きの孔を介して粒子状媒体の取り出しを行うことができるカラムが入手可能であるからである。特に、カラムの保守においては、洗浄、取り替えまたは修理の目的で、例えば浸透性保持層（メッシュ材料または焼結材料）及び／またはシールを除去するために、端部セルの内部部品にアクセスすることが必要となることがある。そのようなアクセスに対し、端部セルは、完全に、または少なくとも浸透性層要素またはシールの除去／挿入など、対象となる操作を実行するのに十分な隙間で、カラムチューブから後退させ分離することが必要である。通常、下側の浸透性要素へのアクセスは、下端部のセル板から下側のカラムチューブフランジのボルト締結を解除し、浸透性要素を横に取り外しかつ除去するのに十分に、カラムチューブを上方に吊り上げて板から引き離すことによる。上端部（ピストン）セルの浸透性要素へのアクセスは、設けられた機構を使用して、浸透性要素を横から出し入れすることができるよう十分に、カラムチューブからピストンをまっすぐに吊り上げることによる。

カラム要素は高重量であるため、これらの操作は通常、クレーンもしくは動力駆動装置の補助を用いて、または相当な力比を有する手動機構によって行わなければならない。同じ理由により、カラム及びその端部セルが前述のように互いに分離されるときに、それらを軸線方向に整列された状態に維持するために、整列構造が使用される。これによって、精密部品に重大な損傷を与える可能性がなくなる。整列構造及び吊り上げ構造は、チューブ周囲における重大な障害となり、浸透性保持要素の挿入／除去が操作要件となる場合にはこれに対して、周囲のある部分において十分な隙間がもたらされるよう、慎重に配置する必要がある。

例示として、既知の原理（米国特許第６７３６９７４号参照）に基づいて機能するシステム及び方法について、図１から図５を参照して説明する。
各図において、投影図（ａ）及び（ｃ）は、上面図（ｂ）に示した線における軸線方向断面である。

まず、図１及び図２を参照して装置の基礎要素について説明する。クロマトグラフィカラムは基本的に、一組の脚部５１を介して地面に対して支持される下部基板５に装着された鋼製のカラムチューブ１から構成される。カラムチューブは、その上部及び下部の縁部の周囲に、垂直に突出する一体型の上部フランジ１１及び下部フランジ１２を有する。基板５は、平坦な上面を有する下側の支持板５２と内側に起伏が設けられた（ｉｎｎｅｒ ｃｏｎｔｏｕｒｅｄ）セル板５３とから構成される。セル板５３は、一連の支持突出部を備える起伏が形成された表面と、浸透性要素（下側の端部メッシュ）がその上に位置する介在導水路（図示せず）とを備え、一連の締結具によって所定位置に保持される。多孔アクセス弁５５は、クロマトグラフィ媒体の取り出し、及び処理中の溶離剤の収集を可能にするために、下部板５の中央オリフィスを介してセル板の上の空間に連通している。これはすべて確立された技法である。下部チューブフランジ１２は、基板５の縁部周囲で着座して、周辺のシールを圧縮し、メッシュの縁部を押し付け、ボルトまたは鋲締結具５７によってここに固定される。

上部セル６は同様に、剛直で平坦な受け板６２と、端部メッシュ（図示せず）を支持するための、内側に起伏が設けられたセル板６３を有するが、下端部セルとは異なり、カラムチューブ内部で摺動可能なピストンとして構成される。上部セル６は、円周に分布した一連の垂直方向（軸線方向）のスペーサロッド６６を介して上方から支持され、スペーサロッド６６の下端部はセルの受け板６２に固定式でねじ込まれ、スペーサロッド６６の上端部は環状の調節フランジ７の内周部にねじ込まれる。時に吊下環状部とも呼ばれる調節フランジ７は、上部カラムチューブフランジ１１の上方で同軸に離間され、同じ外径を有するが、内径はより小さく、その結果、ピストン６を保持するスペーサロッド６６に固定されるようカラムの内側に延出する。

上端部セル６を介した流体連通は、下部板５におけるものと同様に、もう一方の中央アクセス弁６５を介したものである。数ある機能の中でも、これらのアクセス弁は、カラムを開口することなく、カラムの吸着床空間に対して粒子状媒体をスラリーとして充填したり取り出したりすることを可能にする。

垂直な３本の案内ロッド７１は、離間した位置（投影図（ｂ）を参照）で調節フランジ７に固定的にネジ止めされる上端部を有する。これらの案内ロッド７１はそれぞれ、上側及び下側のカラムチューブフランジ１１、１２、ならびにカラム基部５の周囲を通じで、整列された一組の案内孔を介して、隙間を有して下降する。

複数の液圧駆動シリンダ８は外側の基板５２の下面上に垂直に装着され、それらの複数の被駆動ロッド８１は、基部５と、上側及び下側のカラムチューブフランジ１１、１２と、調節フランジ７とに対して、整列された一組のさらなる孔を介して上方に延出する。各吊り上げロッド８１は、その上部付近でネジ切りされ、選択した位置で調節フランジ７をロッド８１に固定するための、一対の位置決めナット８２をフランジの両側に有する。この例では、３つの駆動シリンダ８が存在する。

さらなる結合構造が、一組の垂直な３本の連結棒７３によって設けられる。これらの連結棒７３は、これらがそれぞれ係合する位置を固定するための止めナット７４、７５の各組み合わせを用いて、調節フランジ７及び上部のカラムチューブフランジ１１を通じた開口部で受容される、短いネジ切りロッドである。

駆動シリンダ８を操作すると、駆動ロッドの止めナット８２の位置によって決まる高さに調節フランジ７が直接上昇または下降する。上端部のセルピストン６は、スペーサロッド６６を介して調節フランジ７に固定式で結合されているので、それに応じて上昇または下降する。連結ロッド７３が、それらの位置決めナット７４、７５によって調節フランジ７とカラムチューブフランジ１１との双方に固定されている場合、鋲５７を解放することによってカラムチューブ１が基部５から解放されていれば、駆動ロッド８１はカラムチューブ１をも吊り上げる。

ここで、以下の保守手順の説明に従うことができる。
下側のメッシュまたはシールを除去または操作するために、液圧シリンダを十分に収縮させて、ピストン６をその最下限の位置に設定する。カラムチューブ１を基部５に対して保持する鋲５７を除去する。連結ロッド７３を上側のカラムチューブフランジ１１に固定する。図２を参照する。次いで液圧シリンダを伸張して、調節フランジ７、カラムチューブ１及び上部セル６を上昇させて基部から離隔させる。案内ロッド７１が、基部の整列された孔を介して摺動して構成要素を整列した状態に維持し、液圧昇降機を横力から保護する。この状態で、下側のメッシュをその装着部５３から取り外し、カラムチューブ１と基部５との間の隙間を介して除去することができる。投影図（ｂ）において、案内ロッド７１が、投影図の右側でより広く外周に離間して、メッシュ組立体を通過させるためのより広範な開放部がそこに設けられることに注意されたい。

次に、図３、図４及び図５を参照して、上側のメッシュを除去する既知の方式について説明する。基本的に上部ピストン６は、カラムチューブ１の上方に吊り上げなければならない。これを達成するために、ピストン６が駆動装置８によってカラム内の最大操作高さに上昇され、そのとき連結ロッド７３は最大到達距離にある（図３）。次いで連結ロッドが調節フランジ７及びチューブフランジ１１で固定され、その結果、調節フランジ７がカラムチューブ１及び連結ロッド７３によって固定式に支持される。次いで駆動ロッド８１をフランジ７から解放し、十分に収縮させ、フランジ７上で新たな位置で再度固定して到達距離を拡大することができる（図４参照）。次いで連結ロッド７３が十分に解放され、図５に示すように、液圧駆動装置が十分に前進すると、ピストンの端部セル６はカラムチューブ１の上方に完全に吊り上げられる。上側のメッシュは次いで、右側の２本の案内ロッド７１の間で、結果として得られる隙間を介して除去することができ、これらの案内ロッド７１は、これまでどおり構成要素の整列を維持し、また、これらの案内ロッド７１は、基部５及び／またはチューブ１に対して固定することによって、ピストン６をその上昇位置に支持する。この操作全体を通じて、チューブ１は基部５にボルト締めされたままであることが好ましい。
国際公開第００／００２５９号パンフレット 米国特許第６７３６９７４号明細書 国際公開第０３／７６９２３号パンフレット

説明した手順及び装置では、頭上の吊り上げ機器を必要とすることなく、２つの端部セルにアクセスすることが可能となる。工業用のカラムは非常に大型でかつ高重量であり、カラム直径は通常、５００ｍｍ以上である。図示したカラムは１４００ｍｍの直径を有するものであり、動力付きの吊り上げ装置なしには操作することがきわめて困難となる。

しかしながら、説明した装置及び手順は、上側のメッシュにアクセスすることが困難であり、地面から相当に離れた上方で上側のメッシュを除去しなければならないという欠点を有する。そのような大型で壊れやすい構成要素に対して、これは重大な問題である。

我々はまた、中心で頭上のヨークにピストンを結合することによって上端部セルピストンにアクセスする、国際公開第０３／０７６９２３号に記載されたシステムにも注目している。そのピストンをカラムチューブの上部に吊り上げると、このヨークは一方の側で解放し、旋回して上下を逆さにし、（反転した）ピストンをカラムの横に倒すことができる。これによって、最終的な位置でより低い高さでアクセスすることができるが、ピストンの旋回は、大型のカラムでは危険性の高い問題となり、その結果、この提案は小型のカラムに限定される。

我々の新規な提案の態様は、この種の操作におけるピストンの端部セルへのアクセスを改善する新たな装置及び技法である。
我々の提案の第１の態様は、クロマトグラフィ装置を操作する方法であり、その装置は、第１及び第２の端部を有するカラムチューブと、各端部に関連付けられ、装置の使用中にクロマトグラフィ媒体を保持するカラム空間をカラムチューブと共に画定する、第１及び第２の別個の端部構造とを備え、少なくとも第１の端部構造は、カラムチューブに摺動可能に嵌合するピストン部分を備える。この方法において、例えば、シールや浸透性保持部材などの部品の検査、洗浄、修理、取り換え、または交換など（便宜上、本明細書では総称として「保守」と呼ぶ）のために、これらの構造にアクセスすることが可能となるよう、カラムチューブは第１及び第２の端部構造から分離される。我々の第１の提案における特徴的な機能は、カラムチューブを介してそのピストンを前方に移動させて、カラムチューブの開放された第２の端部で露出させることによって、第１の端部構造へのアクセスが可能になり、カラムチューブがアクセスをもたらすよう第２の端部構造から分離されることである。

既存の方法と比較すると、これは、第１及び第２の端部構造に対するアクセス位置を互いに比較的接近させることができるという著しい利点を有している。好ましい向きにおいては、第１の端部及び第２の端部はそれぞれ上部及び下部となり、第１の端部構造はカラムの下部に現れ、予想されるアクセス高さの要件が大幅に緩和される。第２の端部構造をカラムから分離させることは（第２の端部構造にアクセスするために必要）、第１の端部構造にアクセスすることにも含まれ、例えば、図１から図５を参照して上述した手順では、上部のピストンを露出させるにはカラムチューブを基部上に下降させる必要があり、必然的に下端部セルが掩蔽されることになるが、これと比較すると、手順が簡略化される可能性を有している。本発明の手順では、同じ段階で両方にアクセスすることができる。

第２の端部構造（通常は下部）は固定されたままでよい。次いでカラムチューブは、固定された第２の端部構造から解放し、その第２の端部構造から離間した位置へ、その第２の端部構造から軸線方向に移動させることができる。次いで第２の端部構造のピストンは、カラムを介して第２の端部構造に向かって移動され、第２のカラム端部に現れるが、この動作の間、チューブ及び第２の端部構造は依然として固定されたままである。これは、第１の端部が上部にあり、カラムがスタンド上の直立カラムである場合に最も実用的であることは明白である。ただし、例えばカラムチューブを支持し、第２の端部構造をカラムチューブから離間して下降させるには、異なる種類の動作が適切となることがある。

好ましくは、液圧駆動装置などの動力駆動装置を使用して、カラムチューブを第２端部構造から離隔し、第１端部構造のピストンをカラムチューブを介してその露出した位置に移動させる。好ましくは、同一の駆動装置が両方の機能を実行する。好ましくは、駆動装置は第２の端部構造に装着されまたは隣接される。

カラムを介してピストンを移動するには、ピストンの背後でカラムチューブに嵌合することができる構造によって、基本的にチューブの全長にわたって、背後からピストンを支持することが必要である。この挿入可能なピストン支持構造は、露出する位置との間で制御可能に駆動することができるように、第２の端部で露出されかつ好ましくはそれから突出する位置を含めたその全行程を通じて、操作駆動装置、好ましくは液圧駆動装置などの動力駆動装置にピストンを結合することが望ましい。

ここではチューブを介したピストンの押圧について説明するが、文脈において特に指定がない限り、これは相対的な問題であり、ピストンが固定されたままである間のチューブの絶対的動作、または様々な距離にわたる両要素の動作を含むことができることは理解されたい。動作の好ましい組み合わせは、ある程度は、構成要素の寸法、使用する駆動装置に対して利用可能な動作行程、ならびに（好ましくは）カラムが動作用に閉じられているときに前述のピストンの位置を調節するために使用されるものと同一の駆動装置が、端部構造を露出させる操作に使用されるかどうかに依存する。

装置に関して言えば、本発明を具現化するクロマトグラフィ装置は、カラムチューブと、上述の第１及び第２の端部構造と、第１の端部構造のピストンがチューブの内部に嵌合し、第２の端部構造がチューブの第２の端部を閉塞する閉位置、及びカラムチューブの第２の端部が第２の端部構造から離隔して保持され、第１の端部構造のピストンがチューブの第２の端部で露出され、好ましくはそれから突出する開（保守）位置から、カラムチューブ及び端部構造の間の相対的動作を駆動する手段とを有する。駆動装置は、ピストンの背後の駆動支持体を介して軸線方向にピストンを支持する、すなわち、保守位置でカラムチューブ内部に沿って延在する挿入構造を有することが好ましい。この機能を実施する駆動手段は、カラムチューブ及び／またはピストンを第２の端部構造に対して駆動することができ、駆動源は、好ましくはその構造に隣接して、第２の端部構造上に固定されるか、または第２の端部構造に対して固定されることが好ましい。好ましくは、駆動手段は第２の端部構造、例えばカラムの基部に直接固定される。ピストンを駆動するために、駆動手段は、カラムの外部で第２の端部から第１の端部に延在し、第１の端部を越えて、上述のピストンに対する挿入可能な支持構造と結合するピストン駆動結合具を有することができる。駆動装置は、カラムの傍らで上方に延在する軸線方向に移動可能なロッド、例えば液圧駆動式のロッドを介することが好ましい。前述の吊下環状部または調節フランジなど、放射状の結合構造は、挿入可能なピストン支持構造にこれらのロッドを結合する駆動結合具の一部分を形成することができる。挿入可能な構造自体は、先の構成のように、ピストンから後方に延在するが、ピストンがカラムチューブの第２の端部に現れることを可能にする長さの一組の軸線方向ロッドとすることができる。

好ましくは、共通の駆動装置が、ピストンと第２の端部構造との間の相対動作、ならびにカラムチューブと第１の端部構造との間の相対動作の両方を操作する。この目的で、図１から図５に関連して前述した構造に幾分類似するが、駆動結合はカラムチューブ及び／または第２の端部構造に対して選択的に結合可能／切断可能とすることができ、その結果、それらは共に移動したり、相対的に移動したりすることができる。しかしながら、この動作方式は必要でないこともあるため、カラムチューブと第２の端部構造との連結専用の結合（前述の連結ロッド７３を参照）に対する必要性はない。

一方の端部、実際には好ましくはスタンド上に装着された基部とすることが可能なカラムの基部から駆動装置を操作することによって、上からの構造または個別の器具に依存することなく、本発明の利点を得ることができる。それでもなお、余分の駆動装置またはその他の構造への取り付け機構が、例えば上方の固定された構造からピストンを下方へ駆動するために、及び／もしくは、例えば類似の手段によってカラムチューブをその基部に対して上方または下方に移動させるために、またはチューブを支持すると共に基部を下方向に駆動するために許容される場合、カラムチューブの反対側の端部におけるピストンの有利な露出が、その他の手段によって達成することができることは、当業者には理解されよう。一般に、様々な機能に対して専用の駆動装置を使用すると、駆動結合は簡潔になるが、カラム領域への適切なアクセスを維持しながら様々な駆動装置を装着することが困難となる程度まで、装置は全体的に、より大型で複雑かつ高価となる。

先の提案と同様に、カラム構成要素が相対動作で駆動されるときにそれらの軸線方向の整列を維持しかつ支持するために、相対的に軸線方向に移動可能なカラム構成要素と係合する、１つまたは複数の非駆動式案内構造を有することが好ましい。例えば、構成要素内の開口部を通過する摺動可能な複数の案内ロッドを、前述のように使用することができる。選択した離間した向きで（特にアクセスを得るために）構成要素を保持することが、これを目的とする駆動装置に依存する（またはそれのみに依存する）ことなく可能となるように、選択した位置の案内ロッドなど、これらの構造に対して係止するための機構を設けることが好ましい。安全またはその他のために、構成要素の様々な軸線方向位置を保持する移動止めを設ける方法がその他にもあることは、当業者には理解されよう。

また、様々な構成要素が構造における安全な範囲を超えることを防止するために、それらが軸線方向に移動可能な範囲を制限するための安全止めを設けることもでき、これらはまた、対象となる構成要素間で係合する止め当接部（ｓｔｏｐ ａｂｕｔｍｅｎｔ）を使用して、ロッドまたは引張り要素内に実施することもできる。案内ロッドはこの目的に使用することができる。本発明の実施形態において、案内ロッドは吊下環状部に接続する必要はない。

通常、これらの提案は、カラムチューブの内径が少なくとも５００ｍｍ、または好ましくは８００ｍｍ以上、もしくは１０００ｍｍ以上であるカラムにおいて有用である。カラムチューブの高さは好ましくは少なくとも２００ｍｍ、より好ましくは少なくとも３００ｍｍまたは少なくとも４００ｍｍである。これは、一体にフランジが設けられた鋼製のカラムで、または別個のフランジ板の間に保持されるポリマー製のチューブで使用することができる。

このシステムの通常の用途は、第１及び第２の端部構造の浸透性要素へのアクセスを得ることを目的としたものであるため、軸線方向に延在する取り囲み構造及び駆動構造の配置は、これらの浸透性要素を出し入れする余裕が存在するように、機構によって達成される軸線方向の隙間との関連から決定する必要がある。

好ましくは、本発明は、充填媒体をスラリーとしてカラムに詰め込んだり、カラムから取り出したりすることを可能にする、１つまたは複数の充填弁及び／または回収弁を有するカラム内で実施される。これらは、処理液を流動させること、及び好ましくは、浸透性構造を避けて各端部構造の中心を介してカラム内部にアクセスすることをも可能にする混合弁とすることができる。

チューブ及び端部構造を相対的に軸線方向に移動させるために使用される、特定の種類の駆動装置は特に限定されず、実際にこれらの動作は必要に応じて手動で行うこともできるが、カラムの周囲に分散した複数の液圧駆動器具を有する液圧駆動装置を使用することが好ましい。ピストン端部セルがカラムチューブ内で移動する場合、チューブ内でピストンの軸線方向の整列を厳密に維持することが重要であることは、当業者には十分に認識される。これは、ピストンが幅広で高重量であり、高荷重を受けかつ複数の点で支持される場合には容易ではない。この点から、我々は、外周の（ピストンに作用する）複数の駆動構成要素の軸線方向位置を検出し、その検出位置を制御処理装置に入力し、その制御処理装置を使用して、その検出位置を互いに及び／または所定の値と比較することを提案する。制御処理装置は、次いで作動液をそれぞれの液圧駆動機器に供給する速度及び／または圧力を制御しかつ調節して、ピストンが移動する際にそのピストンを軸線方向に整列された状態に維持するようにプログラムされる。この提案は、端部セルピストンに対して複数の液圧駆動装置を使用するいかなるクロマトグラフィカラムにおいても新規でかつ有用であるが、この提案自体は、我々の提案の別個の態様であり、本発明の態様として上述した特定の機構に限定されるものではない。

しかしながら保守の提案に戻ると、保守の位置において、第１の端部構造のピストンは、実際にカラムチューブの第２の端部から突出することが好ましく、ピストンの外周の外向シールが露出するよう十分に突出することがより好ましい。ピストンを操作状態に向けて収縮させるとき、このシール構造はカラムチューブの縁部からはみ出し（ｒｉｄｅｓ ｏｖｅｒ）、損傷を受ける恐れがある。したがって、この時点でそのような損傷を回避するように、シール構造及び／またはカラムチューブの形状を適合させることが望ましい。カラムチューブの上部開口部は通常、これを目的とした案内面取り部（ｇｕｉｄｅ ｃｈａｍｆｅｒ）を有するが、下端部における均一性はクロマトグラフィには重大であるため、この面取り部を有することは一般に、この領域においては望ましくない。したがって、例えばエンジニアリングプラスチック製の突出する環状支持部を、シールリングに軸線方向に密接に隣接して設けることなどによって、シールリングをチューブ内に後退させる際に、損傷を与え得る変形に対してシールリングを保護するようにシール構造を適合させることが好ましい。

ここで、これらの新規な提案の例について、以下の図面の残りを参照して説明する。

カラム構成要素は、先に説明した図１から図５におけるものと概して類似している。したがって、円筒形のステンレス鋼製のカラムチューブ１０１は、上側及び下側の一体型フランジ１１１、１１２を有し、基部１０５は、鋼製の受け板１５２と、吸着床支持メッシュを保持する、起伏が形成されたセル板１５３とから構成される。取外可能なネジ切りされた鋲１５７は、下部のカラムフランジ１１２を下方で基部上に保持して、後に説明する固定されたシール１５９を押さえ付ける。カラム基部１０５は、支持脚１５１の上、ここでは車輪付きの移動式支持部上に位置しており、支持脚１５１は基部の下側に構成要素の空間を提供する。

引き続き図６から図９を参照すると、３つの液圧駆動シリンダ１０８が基板１５２の下側に装着されており、それぞれは、基部１０５の開口部と下方のチューブフランジ１１２の対応する開口部とを摺動可能に介して、上側フランジ１１１まで上方に延在する駆動ロッド１８１を操作する。上側フランジ１１１は対応する孔部を有し、駆動拡張ロッド１８３は、このフランジの開口部を通過して主駆動ロッド１８１の先端にネジ止めによって固定される下端部を有する。上側フランジ１１１において、取外可能な一対のナット１８４が使用可能であり、駆動ロッド拡張部１８３をフランジ１１１に係止するか、開放し、その結果、フランジを介してロッドが摺動可能となる。

３つの駆動ロッド拡張部１８３それぞれの上部は、吊下環状部１０７の外周にボルト締めされる。吊下環状部１０７の内周から、円周上に連なる９つのスペーサロッド１６６が垂直方向に垂れ下がり、それらの下端部は上側のセルピストン１０６の背板１６２に固定式でねじ込まれる。スペーサロッド１６６は、カラムチューブ１０１の内部の軸線方向長さよりもわずかに長い。

カラムチューブ１０１及び基部１０５を分離するときに、これらの間の動作を案内しかつ制限するために、案内ロッド１７１が設けられている。各案内ロッド１７１の上端部は、前述のシステムでは吊下環状部７まで上方に延在する必要があるが、この前述のシステムとは異なり、上部カラムフランジ１１１に固定される。各案内ロッドの下部は、下部のチューブフランジ１１１及び基部５の摺動開口部を通過して、基部１０５の下方に延在するハウジングスリーブ１７８内へと下方に延出する。各案内ロッド１７１の下部は突出する止め部１７７（図１７も参照）を有し、この止め部１７７は、基板１０５の下で当接することにより、チューブ１０１を基部の上方に吊り上げることができる高さを制限する。

図７及び図１６はまた、案内ロッド１７１が完全に上昇したときに横に摺動してその復路を閉塞し、それによって上昇した組立体を案内ロッド１７１を介して支持する安全板１７６を示す。

図１０、図１１及び図１２は、カラムの端部セルへのアクセスを得ることに関する段階を示す。まず（図１０）、ピストン１０６が、チューブ１０１における可能な最低操作位置に駆動装置１０８によって下降される。このためには、駆動ロッド拡張部１８３が上部のチューブフランジ１１１を介して自在に摺動することが必要である。締結用の鋲１５７が除去されて、チューブ１０１が基部５から解放される。

次いで、カラムチューブ１０１を、その上側フランジ１１１と最大高さに伸張された駆動ロッド１８１、１８３とを介して駆動装置に係止するために、ナット１８４が固定される。この高さは、案内ロッドの止め部１７７が基板の下側に当接することによって制限される。次いで安全摺動部１７６が横に押圧されて、駆動機構が荷重から解放される。この位置では、先の技法と同様に、下端部セルにアクセスすることが可能である。

しかしながら、上側の端部セルにアクセスするために、必ずしもチューブ１０１を再度下降させる必要はない。逆に、チューブフランジ１１１を駆動ロッド１８３に固定する止めナット１８４が解放される。チューブはこのとき、案内ロッド１７１のみによって支持される。次いで駆動装置が図１２に示す位置に部分的に収縮され、この位置では、ピストン端部セル６の前板及び端部メッシュ全体が、カラムチューブ１０１の下端部から現れる。これは、スペース柱１６６の長さ、及び駆動ロッド拡張部１８３のもう一方の方向における垂直到達範囲が、チューブの長さよりも長いために可能となる。次いで端部セル構造は、説明した種類の操作用に容易に接近可能となり、そのメッシュは、下部のセルメッシュに使用されるものと同一の隙間を介して、除去したり取り付けたりすることができる。

このように、カラムの基本的な有利な操作について説明したので、ここで、ある特定の機能についてもう少し詳細に、図１３から図２１を参照して説明する。
図１３、図１４は、液圧駆動装置が上側及び下側のチューブフランジ１１１、１１２と基板１５２、１５３を通過する箇所、ならびに第１の駆動ロッド１８１の駆動ロッド拡張部１８３との結合部について詳細に示す。また図１３は、カラムの上部開口部において、カラム内腔とフランジ上部の間の隅部が、密閉されるピストン構造の挿入を容易にするために、面取り部１１４を有することを示す。このシールは、上部のセル板１６３の外向きの外周溝に取り付けられる弾性リング１６９であり、この上部のセル板１６３は、この実施形態ではエンジニアリングプラスチックから機械加工される。この板の縁部は、２つのシールリング１６９の間の中間ランド１６３１と、前方のシールリング１６９を保持し、さらに取り外し式メッシュ層１６３４の保持リング１６３３を装着する前方ランド１６３２とで形成されている。図１４は、この領域において厳密に円柱形状であることが重要であるため、チューブ内腔の下端部が面取り部を有していないことを示す。ピストンシール１６９が、保守のためにチューブ端部を越えて押し出されたとき、組み合わせランド１６３１、１６３２は、特にピストンが保守後に収縮されるときに、損傷を与え得る変形に対してピストンシール１６９を保護する。

カラムの下部におけるシール装置が摺動することはない。その代わりに、メッシュ押し付けリング１５７が、基板１５３の環状溝に着座し（図２０も参照）、下側のメッシュ１５３４の縁部をリングシール１５９に対抗して下側に押さえ込む内向きの肩部を有する。対向する上向きのリングシール１５９は、カラムチューブの底面に係る。

図１９は、下部に存在する端部セル板１５３に対してメッシュ１５３４を所定位置に保持するために使用される、一連の締結ネジのうちの１つを示す。この板は、メッシュの背後で液体が流れるように、表面溝の柄（図示せず）で機械加工される。締結ネジ１５３６は、これらの流路間のランド内に結合される。保守のアクセス空間は、これらのネジを解放または再締結するのに十分である。

図１８は、鋲１５７が解放されてカラムチューブが解放されたときにも、基板１５２と下端部のセル板１５３とを共に固定した状態に維持する別個の一組のネジ１５３７を示す。

図２１は、２つのシールリング１６９間のランド１６３１内の開口部に繋がる導管を介して、圧縮された液体を強制的に送り込むことによって、上部セルのシール構造を水洗するための構造を示す。

最後に、３つの駆動装置１０８への液体の供給は、互いに独立して制御可能である。電子監視装置（図示せず）が、制御処理装置によって、駆動装置の軸線方向位置を読み取り、それらを比較する。制御処理装置（図示せず）は、動作的に液圧制御に連結され、監視された値に基づいて各駆動装置１０８への液体供給を調節して、３つの駆動ロッド１８１の軸線方向伸張部を等しくする。このシステムはまた、例えばクロマトグラフィ媒体の吸着床の圧縮荷重を調節する際など、カラムが閉じられ操作に備えているときにも使用されることは、当業者には理解されよう。あらゆる適切な作動液を使用することができる。代わりにガスを使用することもできる。

下端部セルメッシュにアクセスするための第１の段階を示す図である。 下端部セルメッシュにアクセスするための第２の段階を示す図である。 上端部セルメッシュへのアクセスを取得するための第１の段階を示す図である。 上端部セルメッシュへのアクセスを取得するための第２の段階を示す図である。 上端部セルメッシュへのアクセスを取得するための第３の段階を示す図である。 図８のＶＩにおけるクロマトグラフィカラムを介した軸線方向断面図である。 図８のＶＩＩにおける同じカラムの軸線方向断面図である。 カラムの上面図である。 拡大した下面図である（ここでは図７と同様に、明確にするためにスタンドは省略されている）。 上記の図１から図５に類似した、メッシュ除去を含めた端部セルのアクセスまたは保守手順の第１段階の図である。 上記の図１から図５に類似した、メッシュ除去を含めた端部セルのアクセスまたは保守手順の第２段階の図である。 上記の図１から図５に類似した、メッシュ除去を含めた端部セルのアクセスまたは保守手順の第３段階の図である。 駆動ロッドが上側のチューブフランジと出会う、図７のＸＩＩＩにおける拡大詳細図である。 駆動ロッドが基板を貫通する、図７のＸＩＶにおける詳細図である。 案内ロッドがチューブフランジに固定される、図７のＸＶにおける拡大詳細図である。 案内ロッドが基板を貫通する、図７のＸＶＩにおける拡大詳細図であり、安全機構をも示す図である。 図７のＸＶＩＩにおける案内ロッドの底部の拡大図である。 固定されたセル板を固定されたセル受け板に固定する様子を示す、図６のＸＶＩＩＩにおける詳細図である。 端部メッシュに対する留めネジの拡大詳細図である。 図１４にも示した、吸着床支持部のシール構造の拡大図である。 ピストンセルのシールを水洗する装置の拡大図である。

Claims (14)

1. クロマトグラフィカラム装置の操作方法であって、
   前記装置は、第１及び第２の端部を有するカラムチューブと、別個の第１及び第２の端部セル構造とを備えており、前記第１及び第２の端部セル構造は、前記カラムチューブのそれぞれの前記端部に取り付けられ、前記カラムチューブを閉塞するよう配置可能であり、それによって、前記装置の使用時に、内部にクロマトグラフィ媒体を保持するためのカラム空間を画定し、
   少なくとも前記第１の端部セル構造が、前記カラムチューブ内に摺動可能に係合するピストン部分を備えており、
   操作方法は、前記カラムチューブの前記第２の端部と前記第２の端部セル構造とを分離して、前記第２の端部と前記第２の端部セル構造との間に工業的保守用の空間を提供する工程と、前記第１の端部セル構造の前記ピストン部分を、前記カラムチューブを介して進行させる工程であって、前記カラムチューブの開口した前記第２の端部で前記ピストン部分が前記工業的保守用の空間に露出する、進行させる工程と、このようにして露出する前記ピストン部分の保守を実施する工程と備えることを特徴とする、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、前記カラムチューブは、それぞれ上部及び下部において、前記第１及び第２の端部に対して、軸線方向に垂直である、方法。
3. 請求項１または２に記載の方法において、前記第２の端部セル構造に装着されるか、または当該第２の端部セル構造に隣接する、動力駆動装置を使用する工程を含み、前記工業的保守用の空間を設けるために、前記カラムチューブ及び前記第２の端部セル構造を分離する、方法。
4. 請求項１、２または３に記載の方法において、動力駆動装置を使用して、前記ピストン部分を、前記カラムチューブを介して進行するように相対的に移動させて、前述のようにその前記第２の端部で露出させる、方法。
5. 請求項３及び請求項４に記載の方法において、同一の動力駆動装置を操作して、前記カラムチューブ及び第２の端部セル構造を分離し、前記カラムチューブを介して、前記ピストン部分を移動させる、方法。
6. 請求項３乃至５のいずれか一項に記載の方法において、前記動力駆動装置が液圧式で駆動される、方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、前記ピストン部分は挿入可能な支持構造によって背後から支持されており、前記ピストン部分の前部が、前記保守用に、前記カラムチューブの前記第２の端部に到達するのに十分な軸線方向の到達範囲で、前記挿入可能な支持構造は前記カラムチューブの前記第１の端部から進入する、方法。
8. 請求項７記載の方法において、前記挿入可能な支持構造は、前記保守のために前記ピストン部分の前部が前記カラムチューブの前記第２の端部を越えて突出するのに十分な軸線方向の到達範囲を有する、方法。
9. 請求項７に記載の方法において、前記挿入可能な支持構造を介する駆動結合手段によって、動力駆動装置は、前記ピストン部分を前記露出位置に前進させる、方法。
10. 請求項９に記載の方法において、前記動力駆動装置が、前記カラムチューブの外側に軸線方向上方に延在する複数の液圧作動式の駆動ロッドを備え、当該駆動ロッドは、互いに円周上に離隔され、複数のシリンダによって駆動されており、前記複数のシリンダは、前記第２の端部セル構造に装着されるか、または前記第２の端部セル構造に隣接して装着されており、前記駆動ロッドは、径方向結合の結合構造によって、前記挿入可能な支持構造に結合されており、前記径方向の結合構造は、前記カラムチューブの第１の端部において当該端部の上方で径方向に横切る、方法。
11. 請求項１０記載の方法において、前記駆動ロッドを駆動する前記シリンダは、前記第２の端部セル構造の下方に装着されている、方法。
12. 請求項１０または１１記載の方法において、前記径方向の結合構造が調節フランジである、方法。
13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法において操作可能なクロマトグラフィカラム装置であって、前記カラムチューブと第１及び第２の端部セル構造とを備え、前記第１の端部セル構造は、前記ピストン部分を背後から支持する挿入可能な支持構造を有しており、前記挿入可能な支持構造は、前記カラムチューブの前記第１の端部を軸線方向に越えて駆動手段に結合され、当該駆動手段は、前記第１の端部セル構造のピストン部分が前記カラムチューブの内部に嵌合し、前記第２の端部セル構造が前記カラムチューブの前記第２の端部を閉塞する閉位置、及び、前記カラムチューブの前記第２の端部が前記第２の端部セル構造から離隔して保持され、前記第１の端部セル構造の前記ピストン部分が前記カラムチューブの前記第２の端部で露出される、工業的保守用の空間を提供する開位置から、制御可能に前記カラムチューブ及びピストン部分を軸線方向で互いに相対的に移動させるためのものであり、前記挿入可能な支持構造によって依然として支持する一方で、前記ピストン部分が前述のように前記カラムチューブの開口した前記第２の端部で前記工業的保守用の空間に露出するように、工業的保守に十分な軸線方向の到達範囲を前記第１の端部セル構造が有する、装置。
14. 請求項１３に記載のクロマトグラフィカラム装置において、前記駆動手段は、１つまたはそれ以上の液圧シリンダと、軸線方向に延在する１つまたはそれ以上のそれぞれの駆動ロッドとを備える、装置。

Images