JPS60501572A - クロマトグラフイ−カラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な分子分離カラムたとえばクロマトグラフィーカラム、特にカート リッジ式の固体固定相を用いる新規なカラムに関する。

の分離技術に対する総称である。気体が移動相（またはクロマトグラフィー用語 では「可動相」と呼ばれる）である場合、この技術はガスクロマトグラフィーと 呼ばれ、また液体が可動相である場合、この技術は液体クロマトグラフィーと呼 ばれる。

分離は目的に応じて分析または分取に分類することが出来る。分析分離では、目 的はサンプル混合物の種種の成分の高分解分離、同定および定量である。他方、 分取（ｐｒｅｐａｒａｔｉｖθ）クロマトグラフィーでは、目的はサンプル中の 目的成分の純粋量の分離である。

クロマトグラフィーカラム技術は幾つかの方法で分類することが出来、最も基本 的なものは、使用する相の種類の呼称に基づく分類である。液体吸収クロマトグ ラフィーは有機および生化学分析に広く使用されている。イオン交換クロマトグ ラフィーは、特殊分野の液−固クロマトグラフィーであり、特にイオン種に適用 することが出来る。アフィニティー（ａｆｆｉｎｉｔｙ）クロマトグラフィーは 、固体固定相に結合された配位子のサンプルのある成分に対する引力（親和力） を基礎とするものである。液−液または分配クロマトグラフィーは、液体の進相 を多孔質不活性固体の表面の所定位置に保持させたものを固定相として使用する 。

クロマトグラフィー法では、分解すべき成分の混合物をキャリヤー流体に含ませ てクロマトグラフィー装置または分離帯域に通すのが普通である。分Ｒまたは分 解帯域すなわち固定相は一般にキャリヤー流体中の成分を分離または単離する活 性クロマトグラフィー収着機能を有するクロマトグラフィー媒体と呼ばれる物質 からなる。普通、分離帯域はカラムの形態を取り、そのカラム内をキャリヤー流 体が流れる。

カラムクロマトグラフィー技術における大きな問題は、流体をカラムに均一に流 すことである。この問題の解決は、カラム内にクロマトグラフィー媒体を均一に 充填・分布させて均一な密度にすることであると認識されている。実験室クロマ トグラフィーカラムでは小さな内径、一般にはｌ／／８〜１１／２　インチ程度 のカラムを用いることにより、充填問題はうまく克服される。

そのようなカラムでは、クロマトグラフィー媒体の不均一な充填から生じる不均 一なりロマトグラフィ一流体流はカラム直径を横断して急速に緩和され、分析結 果にたいして影響しない。

経済的に可能な分取りロマトグラフイーカラムを提供するには、カラム直径は１ インチより大きく、好ましくはｌフィート以上程度であることが必要である。

分析クロマトグラフィーカラムを、分取および（または）製造（ｐｒｏｄｕｃｔ ｉｏｎ）りａ　−ｑ　）グラフイーニ使用出来る寸法に設計しようとすると、カ ラム効率が大幅に低下する。カラム直径または断面積が増大するにつれて、クロ マトグラフィーカラムの分離または分解能は低下することが見い出されている。

分解能損失は主としてカラム内で有効な流体流分布が得られないことによる。

大径分取および製造クロマトグラフィーカラムを製造するための難点を克服する ために種々の内部カラム装置が提案された。他のアプローチは、クロマトグラフ ィー媒体を均一に分布させてカラムを横切って媒体密度を均一に維持するかまた は新規な種類の媒体および（または）充填剤を開発することであった。

最近、出願人は、物理的形態において好ましくはシート状の均質な繊維マトリッ クスからなる独特なりロマトグラフイー媒体を開発した。そのようなりロマトグ ラフィー媒体は下記の米国特許および特許願に記載されている： 米国特許４，３８４，９５７、クラウダー、■他；米国特許願２７６．９８２． １９８１年６月２４日出願、’　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｆｏｒ　Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ 　Ｚｅｒ、ｏ　８ｔａｎｄａｒ４Ｓｅｒｕｍ　”　、　ハウ； 米国特許願３４７，３６０．１９８２年２月９日出願、’　Ｆｉｂｒｏｕｓ　Ｍ ｅｄｌａ　Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ＭｉｌｌｉｍｉｃｒｏｎＳｉｚｅｄ　Ｐａｒ ｔｉｃｌｅｓ　’　、　ハウ；米国特許願３８８，９８９．１９８２年６月１６ 日出願、’　Ｐｒｏａｅｅｅ　ｆｏｒ　Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ　ａ　Ｚｅｒｏ　Ｓ ｔａｎｄａｒｄＳｅｒｕｍ　”　、ハウ他； 米国特許願４０１，３６１．１９８２年７月２３日出願、！　Ｆｉｂｒｏｕｓ　 Ｍｅｄｉａ　Ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ、ＭｉｌｌｉｍｉｃｒｏｎＳｉｚｅｄ　Ｐａ ｒｔｉｃｌｅｓ　”、ノ１つ；および米国特許願４６６．１１４．１９８３年２ 月１４日出願、これら引例すべてのディスクロージャー全文を参考として本文に 引用する。

クラウダー、■他は、多孔質繊維マトリックスに粒状物を固定させたものからな る実質的に均質な固定相を開示している。耕維または粒状物の少なくとも１つは 、クロマトグラフィー分離に有効である。好ましくは、固定相は複数の円板状シ ートをカラム内に積み重ねたものからなる。円板の端縁はカラムの内壁と協働し て実質的な流体密シールを形成し、流体が要素の端縁を大きくそれたりまたは迂 回したりするのを防止する。好ましい形態では、流体密シールは固定相の親水性 膨潤により得られる。

ハウ（２７６，９８２および３８８，９８９　）は、粘着性繊維のマトリックス に炭素粒子を分散させたものからなる複合シートを用いて血清からチロイドまた はステロイドホルモンを除去する方法を開示している。シートは好ましくはクラ ウダー、■他に記載のクロマトグラフィーカラムで使用され、また親水膨潤性円 板またはパッドである。

ハウ（３４７，３６０および４０１，３６１　）は、自己支持性繊維マトリック スに少なくとも約５重量係のマイクロ粒子（平均直径１ミクロン未満）、好まし くはヒユームドシリカまたはアルミナを固定させたものを開示している。この媒 体もクラウダー、■他に記載のクロマトグラフィーカラムで使用するのが好まし く、ま有結合させたものからなる変性多糖類物質を開示している。合成ポリマー は、多糖類に直接または間接的に共有結合出来る重合性化合物および１種以上の 重合性化合物からつくられる。重合性化合物は、イオン化性化学基、イオン化性 化学基に変換し得る化学基または化合物を親和性配位子または生物学的に活性な 分子に共有結合させる化学基を含有する。媒体はイオン交換クロマトグラフィー およびアフィニティークロマトグラフィーのクロマトグラフィー担体としてまた は生化学反応体の試薬として作用し得る。好ましくは、この物質シートはクラウ ダー、■他と同じように適当な大きさの円筒カラムに装填して所望の固定相とさ れる。

好ましい固体固定相はまた親水膨潤性である。

これらの媒体のすべてはその好ましい実施態様において、親水膨潤性である繊維 マトリックスである、すなわち、水性系と接触すると膨潤しやすい。積層円板型 クロマトグラフィーカラムでは、そのような膨潤はカラムの内壁と流体密シール をつくり、水膨潤性嵌合を形成するのに有効である。そのようなシールによって 、流体が要素の端縁をそれたりまたは迂回することが防止される。

ハウ（４６６，１１４）では、媒体は「ゼリーロール」型カラムとして、すなわ ち、媒体シートな有孔心に螺旋状に巻いてその軸線のまわりに複数の層を設けた 円筒体を形成して用いることが出来ることが指摘されている。その後、そのよう な「ゼリーロール」型固相を流れるサンプルの半径方向流れは均一に分布されず 、媒体のある領域では流体が実質的に迂回することが見い出された。これは、ク ロマトグラフィー媒体中を流れる流体と接触するとその媒体が膨許しその結果圧 縮されて固体固定相に不規則な均質性が生じ、カラム内に不規則な流体力学的輪 郭が生じ、したがってクロマトグラフィーカラムの効率および選択性を急速に低 下させる選択的水力学的軽路が確立されることによると考えられている。

本発明に関連する他の文献は次のようである：ソング他、Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ ｏｇｙ　ａｎｄ　ＢｉｏｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＸＶ、９３Ｍ（１９７３年）ｌ ｃは、コラーゲン−酵素Ｍを」の調製について記載されている。スペーサーとし てガラス棒が使用され、これらのガラス棒はそれらの間の距離が隣接層が互いに 接触しないようにするのに十分小さくなるように配列される。複合膜をスペーサ ーに巻きつけた後、そのカートリッジをプラスチック外殻内に嵌入して通り抜は 可能な反応器形状体とされる。

カラム内の流れは軸方向であり、すなわち、カラム内を流れるサンプルは膜と直 交接触して流れる。

ソング他（５８，３頁）はまた、そのような装置を流れるサンプルの流れは、主 として膜面に平行でありそしてマトリックス内に位置する酵素粒子のあるものに は容易に接近出来ないことを認識している。接触効率を改善するために、ソング 他は、サンプル流を水力駆動圧をかけて透過膜に通すことを示、唆している。こ の形態の反応装置では、フィルター布は転化酵素−コラーゲン膜の連続層を分離 して膜層のオーバーラツプを防止する裏材として働く。有孔ステンレス＠管が中 心心要素として使用され、この要素はサンプルの供給にも使用される。ステンレ ス管罠沿って半径方向に９０’離して開けた多数の穴に流れを計量供給すること により基材の均一な半径方向分布が達成される。螺旋状反応器形態は、膜と裏材 の層をステンレス＠管の周囲に交互に巻くことにより形成される。螺旋状カート リッジはプレキシグラス外殻に嵌入される。プラスチックハウジングが２つのψ ネジ付アルミニウム端板に固定される。サンプルは中心管から供給され、一方、 反応生成物は反応器殻の周辺に設けられた中心口から集めのまわりに螺旋状に巻 き付けて流体処理たとえば乾燥、イオン交換、分子篩分離等に使用出来る充填物 質が記載されている。流れは装置内を軸方向に流れる、すなわち充填物質の表面 と平行に流れる。

米国特許３，８５５，６８１　（ヒユーバー）には、比較的不活性な内心に比較 的不活性な物質のシートたとえば合成ポリマーフィルムを螺旋状に巻き付けたも のを内蔵している分取・製造クロマトグラフィーカラムが記′載されている。巻 き付ける前に、フィルムにクロマトグラフィー媒体が被覆される。クロマトグラ フィー媒体の厚さ寸法は、カラムを通る流体流の主な方向と実質的に垂直に配列 され、すなわち、流れはカラムの軸方向であり、したがってクロマトグラフィー 媒体の面と平行である。

米国特許４，２４２．４６１２（パートリ他）には、被接処理溶液を触媒床に半 径方向に流して酵素反応を行う反応器が記載されている。触媒床は酵素内蔵繊維 のコイル状にするのが好ましい。触媒床は、酵素を支持する繊維を巻いてフィラ メントまたはフィラメント群が螺旋状に配列されたコイルとすることにより形成 される。反応器に挿入された繊維は、酵素の代りに、キレート試薬、抗体または フィラメント状ポリマー構造体での物理的結合、イオン交換、吸収または吸蔵に より固定化される類似の生成物たとえば酵素を支持することも出来る。

米国特許４，２５９，１８６（ボーイング他１　（１９８１）には、外壁および その中に画成されたフィルターゲルを充填するのに適した少なくとも１つのゲル 室を有する細長いゲル濾過カラムが記載されている。ゲル室はカラム壁と平行に 配列された複数の内部隔壁により細分割される。隔壁の長さはゲル室の長さより 短い。

米国特許４，２９９，７０２　（バイリンギ他）（１９８１）には、半透験シー トの間にスペーサー層を設け、逆浸透または限外濾過の原理を用いて加圧供給溶 液から所望の液体成分すなわち溶剤または溶質を分離するための螺旋型液体分離 装置が記載されている。この種の装置では、供給原料は装置内を実質的に螺旋状 Ｋ、すなわち膜と平行に流れる。米国特許４，３０１，０１３　（セソティ他） （１９８１）参照。

シート状の膨潤性綾維マトリックスクロマトグラフィー媒体を「ゼリーロール」 型カラムで使用する際の問題またはその問題の解決策について、これらの引例の いずれにも記載されていない。

発明の目的および概要 本発明の目的は、カートリッジ形の同体固定相を用いた効率の也い大径分取また は製造クロマトグラフィーカラムを提供することである。

本発明の他の目的は、カートリッジ形でつくることが出来るクロマトグラフィー カラムの固体固定相を提供することである。

本発明の他の目的は、固体固定相内を半径方向に流れるサンプルを均一に分布さ せる固定相を有するクロマトグラフィーカラムを提供することである。

本発明の他の目的は、固体固定相としてシート状の膨潤性繊維マトリックスを収 容するクロマトグラフィーカラムを提供することである。

本発明の他の目的は、圧力降下が小さく、＃速が大きくかつ吸収部が大きいクロ マトグラフィーカラムを提供することである。

本発明の他の目的は、迅速にかつ比較的廉価に製造出来る所定の直径寸法制限が 実質的にないクロマトグラフィーカラムを提供することである。

本発明の他の目的は、分析カラムを大きくして分取および製造カラムにしようと する際に遭遇する不均一な流体流問題を解決するクロマトグラフィーカラムを提 供することである。

本発明の他の目的は、クロマトグラフィー媒体の実質的にすべてが確実に利用さ れる、液体クロマトグラフィー用の固体固定相を提供することである。

本発明の他の目的は、多くの、恐らくは大抵の商業的プロセス状況で使い捨てる ことが出来る廉価な高級クロマトグラフィーカラムを提供することである。

本発明の前記目的は、流動しているサンプルの少なくとも２つの成分をクロマト グラフィー分離するためのクロマトグラフィーカラムによって達成される。この カラムは、ハウジングおよびハウジング内の少なくとも１つの固体固定相からな る。固定相は、クロマトグラフィー機能を有し、クロマトグラフィー分離に有効 である。サンプルを固定相内に半径方向に分布させそしてサンプルが固定相を通 過した拶にサンプルを集めるための手段が提供される。

固定相は、 （ａ）クロマトグラフィー機能を有しかつクロマトグラフィー分離に有効であり 固体固定相の長手軸線のまわりに螺旋状に巻き付けてその軸線の周りに複数の層 を形成するシート状膨潤性繊維マトリックスと；および （１１）各層を制御して膨潤させ、固定相内を半径方向に流れるサンプルの分布 を高めるための各層間のスペ固体固定相はハウジングに配置するためにカートリ ッジ形に加工することが出来る。単一ハウジングにおいて、複数のカー）　＋７ ツジを直列にまたは平行流形状として使用することが出来る。

さらに、本発明の特徴および効果ならびに他の目的および有効性については、本 文に記載されかつ図面により例示された発明を考慮することＫより当業者に容易 に分るであろう。

第１図は、本発苧のクロマトグラフィーカラムの好ましい実施態様の側面図の部 分断面図；第２図は、第１図の＃１２−２に沿って取った拡大断面図； 第３図は螺旋状に巻かれたクロマトグラフィー媒体およびその媒体間のスペーサ 部材を示す破壊された固体固定相の一部の斜視図である。

発明の詳細な説明 本発明で使用される固体固定相は、シート状膨潤性繊維マトリックスからなる。

好ましくは、このシートは、均質または実質的に均質であり、このことは実際に は固定相が半径方向に流れるサンプルに対して均一なまたは実質的に均一な構造 および（または）組成を有することを意味する。

図面において（同じ参照符号は同じ部分を示す）、第１〜３図は本発明のクロマ トグラフィーカラムの好ましい実施態様を示す。第１図において、一般に１０で 示されるカラムは、好ましくはカートリッジ形の円筒固定相１２と、固定相１２ のハウジングとなる円筒室１４からなる。固体固定相１２は、固定相１２の外径 より幾らか大きい「径を有するガラス、金属またはポリマー管または円筒室１４ に挿入することが出来る。

通常の分析および分取カラムと同様に、適当な流体導入、捕集および監視系を使 用することが出来る。固定相１２は室１４内に配置され、好ましくは円筒室１４ の軸線と同軸の長手方向軸線１６を有する。必要に応じて、複数のカートリッジ １２を単一ハウジングに種種の形態で配置してカートリッジ間で平行および（ま たは）直列流をもたらすことが出来る（図示せず）。

固体固定相は、クロマトグラフィー機能を有しかつクロマトグラフィー分離に有 効である。第２および３図において、固定相１２はクロマトグラフィー分離の活 性媒体であるシート状膨潤性繊維マトリックス（普通親水膨潤性）から構成され る。シート状クロマトグラフィー媒体１８は、多孔質湿潤性右型物質たとえばポ リエステル網織物のスクリム層２０と不織網２２０間にはさまれる。クロマトグ ラフィー媒体１８、スクリム層２０および網２２（好ましくは不織網）の複合シ ートは、長手方向軸線１６を有する有孔円筒心２４のまわりに螺旋状に巻われ、 軸線１６のまわりに複数の層が形成される。網２２はその開口度および厚さのた めに、各媒体層１８間のスペーサ一部材として働き、その結果膨潤性媒体１８の 膨張は媒体の多孔質構造を閉じることなく制御下で行われ、固定相１２内を流れ るサンプルの分布が高められる。円筒心２４には、サンプルを心２４の開口内部 に流入させるための穴２６が設けられる。

第１図において、巻き付けられた複合シート１８．２０および２２および心２４ は次に、穴３ｏが設けられた外部円筒部材２８に滑り込まされる。円筒部材の端 部は端部キャップ３２および３４で閉じられる。端部キャップ３２および３４は 熱可塑性融着により外部円筒部材２８にそして複合シート１８．２ｏおよび２２ にシールされる。このように、流体またはサンプル４２は固体固定相の外部から 内部すなわち心２４の開口内部に半角方向に流れることが出来る。これは、内部 と外部が固体固定相により完全に分離されかつ端部キャップ３２および３４によ り密封されているからである。

予備成形した端部キャップ３２および３４は好ましくは熱可塑性端部キャップの 内面を、端部キャップの十分量を軟化させるがしかし好ましくは液化させないの に十分な温度に加熱して円筒部材２８の端部と熱可塑性シールを形成することに より円筒状固体固定相１２に適用される。次いで、円筒部材２８の一端の端縁す べてが軟化物質中に埋め込まれる。次いで、軟化物質は典型的には周囲条件で硬 化され、端部キャップ３２および３４のシール面と、円筒部材２８と、固体固定 相１２の端部との間に熱可塑性シール関係が形成され、洩れ止めシールが形成さ れる。端部キャップのそのような適用方法は、１過技術において周知である（た とえば米国特許願３８３，３８３および３８３．３７７）。

必要に応じて、端部キャップは現場で固体固定相と一体成形することが出来ろ。

接着が容易なため、熱可塑性物質の端部キャップが好ましいが、しかし、接着が 笑施されるまで熱可塑性融着または熱軟化可能な重合段階で熱硬化性樹脂を使用 し、その後樹脂の硬化を行ってもはや分離することの出来ない構造物を形成する ことも出来る。そのような構造物は、円筒部材２８、固体固定相１２および端部 キャップ３２および３４間の流体密シールを破壊する危険がなくオートクレーブ で処理することが出来る。

軟化点が十分高くしたがって滅菌オートクレーブ処理条件下で軟化しない熱可塑 性樹脂がバイオメディカル用に好ましい。使用出来るプラスチック物質の例はポ リオレフィンである。

第１図において、好ましいカートリッジ４０は外部円筒部材２８の外部に連通し ていなくて閉じられている端部キャップ３４を一端に有する。この端部キャップ ３４は円筒ハウジング１４の底部端壁４４上に載置することが出来るが、それで もサンプル４２の流れは外部円筒室２８の外側をまわって室１４に入ることが出 来る。また、カートリッジ４ｏのこの下部の端部キャップ３４は円筒室１４の底 部端壁４４から離隔した関係で配置し、それによってサンプル４２の流れを室１ ４に導入することが出来ろ。

カートリッジ４０の上端は円筒心２４と流体連通して℃・る端部キャップ３２を 有し、その結果流体は円筒心２４の中心から端部キャップ３２の外側に流れるこ とが出来る。取付部品４８が端部キャップ３２に挿入され、円筒室１４の端壁４ ６と係合せしめられる。この取付部品はねじを切ったり（図示せず）または別個 にあるいは端部キャップと一体に成形することが出来、上部に０−　ＩＪソング ールを有する。端部壁４６の上部にはねじが切られたニップル５０が設けられ、 これによって、処理サンプル４２の流れが心２４から端部キャップ３２および端 部壁４６を通ってプロセス流に流れ込むことが出来、さらに処理される。端壁４ ６および必要に応じて端壁４４はねじのがみ合いにより円筒室１４の壁５２に取 付けて内部への接近を容易にしてカートリッジ４０の清浄および挿入を行うよう にすることが出来る。

本発明は公知の媒体および公知の媒体調製技術、特に前述の特許願および特許に 記載のものを利用する。

この好ましい媒体は繊維シートであり、一般に親水膨潤性であるという特徴を有 する。好ましいクロマドグ考として本文に引用）に記載されたものである。しか しながら、本発明は親水膨潤性であろうとなかろうとどんな種類の膨潤性媒体シ ートにも適用出来ることを認識すべきである。

凝集性の取り扱いやすいクロマトグラフィー媒体マトリックスを提供するために 、多孔質マトリックスを形成する成分の少なくとも１つは長い粘着性構造Ｎ！！ 維であることが望ましい。そのような繻維は固定相に湿った「成形したまま」の 状態でもまた最終的な乾燥状態でも十分な構造結合性を与える。そのような構造 のために、処理時および意図せる用途の際に、特にシート状のその固定相の取扱 いが可能になる。クロマトグラフィー媒体を形成するシートは繊維の水性スラＩ Ｊ−を真空フェルト化することにより形成するのが好ましい。また、シートは非 水性スラリーから加圧フェルト化またはフェルト化することにより得ることも出 来る。

シートは均一な高気孔率および優れた流動特性を有し、実質的に均質である。一 般に、媒体の厚さは約５〜約８ ３０ミル（乾燥）の虻囲であり得るが、しかし螺旋状に巻いて本文に記載の如く 機能し得るカートリッジを与えることが出来る防りさらに犀いまたは薄い媒体を 用いることが出来る。媒体はこの厚さの少なくとも２５チ、一般にはさらに大き い値たとえばこの厚さの２〜４倍まで膨潤することが出来る。

不発明のクロマトグラフィーカラムを構成する場合、カラムに使用するクロマト グラフィー媒体はその長さおよび幅全体にわたって均一な厚さでありかつ全体に わたって実質的に均一な密度を有することが重要である。媒体の層はそれ自身に 関して実質的に均質であることが好ましいが、しかしある用途および材儒では、 不均質構造物を使用出来ることを理解すべきである。

固定相は使用に際して、固定相を横切って実質的な圧力差を維持することにより 分離を行うためのものであるから、固定相がそれに課せられる荷１下で変形に抵 抗するのに十分な程度の圧縮強度を有することは必須である。そのような圧縮強 度は媒体自身ばかりでなく、クロマトグラフィー媒体または固定相が圧縮せしめ られるスペーサ、部材および円筒心にも存在することが必要である。

媒体の膨潤性の故に、本発明の基本要素は媒体の各層間のスペーサ部材である。

スペーサ部材は媒体の制御された膨張および固定相を流れるサンプル分布の向上 を可能にする。膨潤性クロマトグラフィー媒体の各層間に設けられたスペーサ部 材は、サンプルが固体固定相を半径方向に通過する際サンプルの軸方向および円 周方向運動を与える。スペーサ部材は使用時クロマトグラフィー媒体の厚さおよ び密度を均一に制御する働きをする。さらに、スペーサ部材はクロマトグラフィ ー媒体の層の裏材または支持体としての働きをすることが出来る。この後者の面 は固定相の製造時特に有用である＠ スペーサ部材はクロマトグラフィープロセスに関して不活性な物質で構成するの が好ましい。不活性とは、物質が固体固定相の機能に悪影響を及ばさないことを 意味する。

第２および３図を見るに、スペーサ部材は２つの要素すなわちスクリム２０およ び網２２からなり得る。

スクリム材２０は媒体を流れるサンプルをある程度チャンネリングさせてサンプ ルを媒体を横切って軸方向および円周方向に実質的に均一に分散させる働きをす る。網材は媒体間に空間を与えて媒体の制御された膨張を可能にし、透過性媒体 の圧縮による媒体中の流れの「遮断」を防止し、また媒体中を半径方向に流れる サンプルを軸方向にもまた円周方向にも分散またはチャンネリングさせる助けを する。

スクリム２０はサンプルにより濡らすことカー出来、それによって固定相の通過 時にサンプルを最大限分散させることの出来る多孔質物質であるのが好まし℃・ 。

そのような湿渉性スクリムはたとえば不織繊維および布、紙および類似の物質で つくることが出来る。適当な湿潤性スクリムとして、モノフィラメントまたはマ ルチフィラメント糸を用いたポリエステル不ｌＰｆ、ｓ維ウェブまたは織ったウ ェブ（開放構造および低い圧力降下の点からモノフィラメントが好ましい）、ポ リアミド繊維の織ったウェブ、芳香族ポリアミドの織ったおよび織らないウェブ 、および他の比較的繊維質の製品たトエハセルロース、再生セルロース、セルロ ースエステル、セルロースエステル、ガラス繊維および類似の物質が岸げられる 。有孔プラスチックシートおよび開放網状発泡プラスチックはもちろん、セルロ ース系および合成繊維１紙もスクリム材として使用することが出来る。これらの 後者の開放度の大きいスクリムは機能上網状スペーサ材にある程度没入する。ス クリムおよび網の機能は合体して適当な湿潤性および気孔構造の１つの種類の物 質となり、固定相を流れるサンプルを軸方向にもまた円周方向にも分散させる働 きをし、同時に媒体の膨張を制御して媒体を流れるサンプルを媒体の次の層だと 、えば多孔質圧縮性スポンジ状物質に送ることが出来ると考えられる。

特に好ましいスクリムは、ＤｕＰｏ　ｎ　ｔ　、からの商標ターメイのポリエス テル不織ウェブである；　ＫａｔｏｎＤｉｋｅｍａｎｎ　Ｃｏｒｐｓ、ホリテッ クス；ポリプロピレンウェブたとえばホリテックス；　Ｋｅｎａａｌｌ　Ｃｏｒ ｐｓノボネッテ　クラウンモラーバッハ０−フ５オンス／平方ヤード；およびに θｎｄａｌｌ’ｓ　ウニプリル；Ｌｕｔｒａｖｉｌ　５ａｌｅｓ　Ｏｏ’ｓ−ｋ トラ−／／ｌ／および０ｈｉｃｏｐθｅ　Ｍｉｌｌｓ’ビスコンも使用すること が出来る。

網材は、一般的には１／１６〜ｌ／２インチの開口を有する開放度の大きい種類 の材料であり、厚さは少なくとも媒体の厚さに等しい。

スペーサ部材すなわちスクリムおよび特に網材の厚さおよび使用する各材料の孔 径は、これらの要因を変えるテストを行うことにより当業者によって容易に決定 することが出来る。これらスペーサ部材の開放度および厚さのような要因は、使 用する媒体の種類たとえば膨潤性、湿潤性、厚さ、化字紹成なと、固定相を流れ るサンプルの流速、固定相の表面積たとえば巻き数、媒体の厚さ、固定相の直径 などに大きく左右される。

したがって、これらの変数を明確に特定化することは非常に困難であり、これら は試行錯誤によるかまたは最適パラメータを決定するより骨の折れるテスト法に より定めることが出来ると云わざるを得ない。一般に、厚さ約５〜約１０ミルの スクリム材および厚さ約５〜約３０ミルおよび開口約”／１６〜ｌ／４インチの 網が適当であることが見い出された。

この時点で好ましいスクリム材は、ポリエステルターメイグレード２０１４であ る０ 第２図を見るに、クロマトグラフィー媒体１８を心２４に巻いた後、その外面５ ４はスクリム材２０によって完全に巻かれる。

本発明による固定相の全幅は無限であり得るが、実際の直径は実際的考慮たとえ ば空間上の条件によってのみ制限される。カラム全体の直径または幅は理論的制 限なく増大させることが出来るので、サンプルの大きさまたは床で分離すべき物 質の量は制限されない。

したがって、直径は製造すべきサンプル物質の所望量を分離すべく増加させるこ とが出来る。

操作に当って、サンプルは固定相内を半径方向に駆動され、クロマトグラフィー 媒体により種々のクロマトグラフィ一部分に分離される。スペーサ部分はサンプ ルがカラム内を移動するにつれてこの流れの円周方向および軸方向流れを誘発し 、したがって、分解が改良され、媒体の潜在的能力の利用が高められる。

第１図を見るに、サンプルはカラムの底部に導入し、固体固定相の外面に流れ次 いでクロマトグラフィー媒体の層およびスペーサ部材内を内方向に半径方向に流 れ、有孔中心管２４に入って中心から取り出されるようにするのが好ましい・前 述したことから明らかなように、半径方向流は反対方向に循環させることも出来 るＯ 本発明のクロマトグラフィーカラムは、普通常用のカラムを用いて行われる周知 のクロマトグラフィー分離のいずれにも用いることが出来る。さらに、本発明の カラムは常用のカラムを用いることが出来ない領域で有用であることが見い出さ れ得る。

本発明の新規なカラムは分析および分取分野で分離に用いることが出来る。カラ ムはあらゆる普通の種類のクロマトグラフィー装懺に連結することが出来る。

固体固定相のカラムまたはカートリッジを幾つか直列または平列に連結すること が出来る。大きなユニットでは、カラムは同一のまたは異なったクロマトグラフ ィー媒体を含有することが出来また同一のまたは異なった長さおよび（または） 直径を持つことが出来ろ。

前記カートリッジ４０はハウジング１４と共に用いた場合、カラム内のサンプル ｆＭ速か媒体の吸収能を破壊することなく高められるという予期せぬ結果をもた らすことが見い出された。さらに、蛋白佃および色素汚染テストを行った場合、 本発明の固体固定相は、本文に記載のスペーサ部材を用いない螺旋状に巻いたカ ートリッジに比較して圧力降下を増大させることなく固定相内で均一なサンプル 流分布をもたらすことが見い出された・ 前述から分るように、装着、操作および解体が容易Ｃありかつ多重形状を用いる ことにより任章のバッチサイズまたは連続式操作に容易に適合し得る便利なカー トリッジ形状が発明された。さらに、クロマトグラフィーカラムカー）　ＩＪッ ジは優れた構造結合性を有する。

カートリッジは全処理時間を低下させ、鏑洛なりロマトグラフィー媒体と共に用 いた場合優れた結合能のを有する。カートリッジは標準型ポンプまたは重力供給 で使用出来、好ましい方式では５〜５　Ｑ　ＰＳＩ　で使用出来る。クロマトグ ラフィー媒体のカートリッジは全体が収態され、滅菌状態を確保するために完全 に自蔵式である。固体固定相カー）　ＩＪッジは工場で製造されかつそこで組立 てられるという事実のために、各カートリッジは互いに実質的に同じであり、従 来公知のカラムのように変化せず、充填専問的技術への依存性を必要としない。

さらに、クロマトグラフィー媒体の予備測定、取扱いによる媒体の損失、充填問 題、カラム内での微細物の発生およびその除去およびクロマトグラフィーカート リッジの充填に伴う他の問題がなくてすまされろ。カラムは操作が簡単であり、 床容積内の通過または移動によるチャンネリングが生じない。

クロマトグラフィーカートリッジはミリグラム実験室量からメガグラム製造業へ のスケールアップを可能にする。カートリスジは剛性および強度をもたらし、高 流速媒体加圧マ）ＩＪフックスして特に有用でありまた大規模蛋白質または非蛋 白質精製に非常に適している。

本発明は幾つかの実施態様に関連して記載された。

明細書を読めば、当業者は開示された本発明に種々の変更または修正を施すこと が出来るであろう。本発明は請求の範囲に含まれる発明の定義によってのみ限定 されるものとする。

ＦＩＧ、　１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流動するサンプルの少なくとも２つの成分のクロマトグラフィー分離を行う ためのクロマトグラフィーカラムであって、 ハウジング： 長手方向軸線を有する前記ハウジング中の少なくとも１つの固体固定相、であっ て、クロマトグラフィー機能を有しかつクロマトグラフィー分離に有効である固 定相： サンプルが固定相内を流れた後サンプルを集める部材： を内蔵しており、 前記固定相が： （ａ）クロマトグラフィー機能を有しかつクロマトグラフィー分離に有効であり 、固体相の長手軸線のまわりにｑ旋状に巻いてその＃線のまわりに複数の層を形 成するシート状の膨潤性繊維マトリックス：（１１）各層の制御された彬潤を可 能にしかつ固定相内を半径方向に流れるサンプルの分布を高めるための各層間の スペーサ部材 を有する、ことを特徴とするクロマトグラフィーカラム。 ２、ハウジングおよび固定相が円筒形で同軸であり、そしてハウジングが固定相 より大きい直径を有する、請求の範囲第１項に記載のカラム。 ３、膨潤性マトリックスがその厚さの少なくとも約３５係膨張する、請求の範囲 第１項に記載のカラム。 ４、′＃潤性マ）　ＩＪラックス親水膨沖性である、請求の範囲第１．ＩＪｊＫ 記載のカラム。 ５、マトリックスが有孔円筒心のまわりに螺旋状に巻かれている、請求の範囲第 １項に記載のカラム。 ６、有孔円筒心が捕集部材と流体連通している、請求の範囲第５項に記載のカラ ム。 ７、固定相が孔を有する外部円筒部材内に収納されている、請求の範囲第５１項 に記載のカラム。 ８、固定相の両端が一端は円筒心と流体連通している開口を有する端部キャップ でキャップされ、他端が中実端部キャップによりキャップされている、請求の範 囲第７項に記載のカラム。 ９、スペーサ部材が： （ａ）サンプル流をマトリックス内をチャンネリングさせそしてサンプルをマト リックスを横断して軸方向および円周方向に実質的に均一に分散させるためのス クリム層：および （１））層間に間隔を与えて層の膨張を制御しかつサンプルをマトリックスを横 切って軸方向および円周方向に分布させるのを助けるための網層を有する、請求 の範囲第１項または８項に記載のカラム。 １０．スクリム層が固体固定相の外面を完全におおっている、請求の範囲第９項 に記載のカラム。 １１、固体固定相が使い捨てカー）　ＩＪッジである、請求の範囲第１項または 第８項に記載のカラム。 １２−長手方向軸線を有し、クロマトグラフィー機能を有しかつクロマトグラフ ィー分離に有効である固体固定相であって、 （ａ）クロマトグラフィー機能を有しかつクロマトグラフィー分離に有効であり 、固体相の長手軸線のまわりに螺旋状に巻いて軸線のまわりに複数の層を形成す るシート状膨渉性繊維マトリックス；（ｂ）各層の膨潤を制御しかつ固定相内を 半径方向に流れるサンプルの分布な窩めるためのスペーサ部材、を有する、こと を特徴とする固定相。 １３、膨潤性マトリックスがその犀さの少なくとも２５係膨潤する、請求の範囲 第１２歩に記載の固定相。 １４、膨潤性マトリックスが親、水膨潤性である、請求の範囲第１２項に記載の 固定相。 １５、マトリックスが有孔円筒心のまわりに螺旋状に巻かれている、請求の範囲 ％１２項に記載の固定相。 １６、固定相が孔を有する外部円筒部材に収納されている、請求の範囲第１５項 に記載の固定相。 １７、固定相の両端が、一端では円筒心と流体連通している開口を有する端部キ ャップでキャップされており、他端では中実端部キャップでキャップされている 、請求の範囲第１６功に記載の固定ａ′Ｉ。 １８、スペーサ部材が： （ａ）マトリックスを流れるサンプルをチャンネリングさせかつサンプルをマ） 　ＩＪフックス横切って軸方向にかつ円周方向に実質的に均一に分散させるため のスクリム層；および （ｂ）層間に間隔を与えて層の膨張を制御しかつサンプルをマトリックスを横切 って軸方向にかつ円周方向に分布させるのを助けるための網層を有する、請求の 範囲第１２項または第１７項に記載の固定相。 １９、スクリム層が固体固定相の外面を完全におおっている、請求の範囲第１８ 項に記載の固定相。 ２０、固体固定相が使い捨てカートリッジである、請求の範囲第１２項または第 １７項に記載の固定相。