KR20070006842A - 원심 분리 크로마토그래피 장치의 셀을 최적으로사이징하는 방법 - Google Patents

Abstract

소채널에 의해 셀이 그 위에서 캐스케이드(직렬)로 연결된 적층 디스크로 구성된 원심 액체-액체 크로마토그래피 "칼럼"(CPC 칼럼)의 셀을 사이징하는 방법이 개시된다. 적층물의 회전은 움직임이 없는 정지상으로 명명되는 액체상을 유지할 수 있게 하는 높은 원심 가속 파장을 생성시키는 반면, 이동상은 CPC 칼럼을 따라 순환한다. 셀은 3차원을 갖는데, 셀의 2차원(L, l)은 디스크의 회전 축(Ω)에 실질적으로 수직인 평면에 배향되어 있고, 제3 차원(e)은 회전 축에 대해 실질적으로 평행인 방향으로 배향되어 있으며, 다른 2차원(L, l) 중 하나에 대해 적어도 동일하도록 선택되어, 더 높은 효율을 제공한다. 장치의 규모를 변화시키고자 하는 경우, 임의의 경우, 이 제3 차원(e)을 가능한 한 크게 하여 셀의 크기를 변경한다.

용도로는 분석용 또는 제조용 크로마토그래피 장치의 설계를 들 수 있다.

Description

원심 분리 크로마토그래피 장치의 셀을 최적으로 사이징하는 방법{METHOD FOR OPTIMALLY SIZING CELLS OF A CENTRIFUGAL PARTITION CHROMATOGRAPHY DEVICE}

본 발명은 원심 액체-액체 크로마토그래피 장치의 셀을 사이징하는 방법에 관한 것이다.

직렬로 상호 연결된 1 이상의 셀의 체인로 구성된 이러한 유형의 장치는, 액체상 중 하나 또는 다른 것일 수 있는 이동상에 의해 동일하지 않은 속도로 분리가 수행되도록, 상이한 분배 계수를 갖는 2 이상의 성분으로 이루어진 액상 용액 중에서 원료 성분의 분리를 수행하는 데 사용된다.

액체 혼합물 중 용액 상태의 성분 A 및 B를 분리하는 공지된 기법은, 원심력을 받게 되므로 액체상 중 하나가 다른 액체상으로 스며들 수 있고, 그 역도 성립하도록 설계된 "크로마토그래피 칼럼"(크로마토그래피는 CCC 또는 CPC로 명명됨)으로 성분을 주입하는 것을 포함한다.

실질적으로, 특허 FR-2,791,578, US-4,551,251, US-4,877,523 또는 US-4,857,187에 명시되어 있는 바와 같이, 이러한 유형의 시스템은 회전하면서 구동되는 디스크의 1 이상의 적층물을 포함한다. 두께에 있어서 그리고 전체 원주 상에서 각각은 반경 방향 또는 경사 방향으로 정렬되어 있고, 각각의 셀의 말단에서 세트의 미세한 감기 채널(B)의 회로로 직렬로 연결된 연속된 셀(CE)을 포함한다. 모든 디스크의 회로는 서로 연통한다. 셀(CE) 및 이의 연통 회로(B)는 원심력에 의해, 그리고 정지상을 통해 스며드는 다른 이동 액체상을 이용하여 위치를 유지하는 정지상으로 충전되어 있다.

적층물의 회전은 정지 액체상이 고정 상태를 유지하도록 하는 높은 원심 가속 파장을 생성시키는 반면, 이동상은 이것이 정지상보다 더 가벼운 경우 상향으로 명명되는 모드로 순환하고(도 1a), 이것이 정지상보다 무거운 경우 하향 모드로 순환한다.

크로마토그래피 공정, 즉 2개의 액체상 사이에서 정제하고자 하는 분자의 분리는 각각의 셀에서 수행되며, 채널로부터 각각의 셀로 흐르는 이동상의 양호한 분산에 의해 질량이 이동되는 것이 바람직하다.

더 양호한 분리를 얻기 위해, 예컨대 특허 출원 FR-03/08,076에 기재된 바와 같이 칼럼을 구성하는 셀의 체인의 중간점에서 원료를 주입하고, 제1 시간 간격 동안 더 가벼운 용매를 장치의 제1 말단을 통해 주입하고, 제1 성분을 장치의 제2 말단에서 수집하는 제1 단계, 및 제2 시간 간격 동안 더 무거운 용매를 장치의 제2 말단을 통해 주입하고, 제2 성분을 제1 말단에서 수집하는 제2 단계의, 2개의 단계의 교대 주기를 수행하는 것이 가능하다. 제1 및 제2 단계의 각각의 길이 및/또는 더 가벼운 용매와 더 무거운 용매의 주입 속도는 최적의 분리를 얻기 위해 혼합물의 성분에 따라 조정한다.

셀의 형태가 어떠하던 간에, 각각의 CPC 셀은 반경 방향(또는 반경 방향에 가까운 방향)에서 측정한 길이 L, 반경 방향에 대해 수직인(또는 가까운) 방향에서 측정한 폭 l, 및 회전 축(Ω)에 대해 평행한(또는 가까운) 방향을 따라 측정한 두께 e로 특징 지어질 수 있는데, 이 중 처음 2개의 양은 회전 축에 대해 수직인 평면에서 측정한다.

소정의 셀 부피에 대한 이러한 3차원 선택은 얻어지는 분리 효율에 큰 영향을 미침을 용이하게 확인할 수 있다. 효율적인 분리 시스템을 설계해야 하는 경우, 그리고 또한 동일한 효율을 유지하면서 분석형 설치로부터 산업형 설치로 변경하기 위해 셀의 크기를 변경해야 하는 경우, 또는 반대의 경우, 셀에 대한 정확한 차원을 선택해야 하는 문제가 생긴다.

발명의 개요

본 발명의 방법에 따른 목적은, 액체 순환 수단과 연통되는 직렬로 상호 연결된 3차원 셀의 네트워크를 포함하고, 상기 셀은 회전하면서 구동되는 1 이상의 디스크의 원주 상에 배치되어 있으며, 셀의 2차원이 디스크의 회전 축에 실질적으로 수직인 평면에 배향되어 있는 원심 액체-액체 크로마토그래피 칼럼의 셀을 사이징하는 것이다. 더 높은 효율 및 수율을 얻을 목적으로, 회전 축에 실질적으로 평행한(또는 가까운) 방향으로 정렬된 제3 차원(e)이 다른 2차원(L, l) 중 하나에 대해 적어도 동일하도록, 그리고 바람직하게는 더 크도록 선택한다.

크로마토그래피 장치의 규모를 증가시키기 위해(예컨대 분석용 크로마토그래피 장치로부터 산업용 장치로 변경하기 위해), 기본적으로 셀의 제3 차원(e)을 증가시키고, 추가로 필요에 따라 다른 2차원(L, l)을 증가시킴으로써 셀의 크기를 증가시키는 것이 바람직하다.

한편, 크로마토그래피 장치의 규모를 감소시키기 위해(산업용 크로마토그래피 장치로부터 분석용 장치로 변경하기 위해), 기본적으로 셀의 제3 차원(e)을 감소시키고, 추가로 필요에 따라 제1 및 제2 차원(L, l)을 감소시킴으로써 셀의 크기를 감소시켜, 제3 차원(e)을 다른 2차원(L, l) 중 하나에 대해 적어도 동일하게 유지하는 것이 바람직하다.

하기 명세서에서 상세히 설명하는 바와 같이, 이러한 사이징 법칙은 크로마토그래피 장치의 효율 및 생산성을 증가시킨다.

본 발명의 방법의 일측면 및 이점은 첨부 도면을 참조하여 하기 구체예의 설명을 읽으면 명백해질 것이지만, 구체예는 단지 비제한적인 예로서 나타낸 것으로, 첨부된 도면에서,

도 1a 및 1b는 유체 순환 수단과 회합된 다수의 상호 연결 셀을 포함하는 CPC형 분리 장치의 흐름도를 나타내는데, 이는 이동상이 정지상보다 가벼운지 무거운지에 따라, 상향(ascending)으로 명명되는 모드로 이동상이 순환하는 경우(도 1a)와, 하향(descending)으로 명명되는 모드로 이동상이 흐르는 경우, 가속을 받게 된다.

도 2a 및 2b는 비상사(非相似) 차원을 가진 상이한 크기의 셀의 2개의 예를 도시한다.

도 3은 두께 방향으로 나타낸 셀을 구비하는 디스크의 예를 도시한다.

도 4는 디스크의 사방에 정렬된 셀을 개략적으로 도시한다.

상세한 설명

셀의 상부로 공급된 이동상 필름은 3차원 L, l 및 e와 밀접하게 관련된 궤도 및 행동을 나타냄이 확인되었다. 셀 내 유동 영역(flow regime)의 전개에 매우 중요한 코리올리스 가속 벡터(Coriolis acceleration vector)(Γ_cor)의 배향(도 2)은 기본적으로 차원 l 및 e와 상이한데, 이는 이것이 l의 방향으로 배향되어 있으며, e의 방향으로 배향되어 있지 않기 때문이다.

연구 결과는, 셀을 다음 셀에 연결하는 채널에 각각의 셀을 연결하는 입구의 위치를 고려하면, 3개의 양의 변수 L, l 및 e는 셀 내 흐름의 유체역학 특성에 매우 상이한 영향을 미침을 보여준다.

유동(분무 또는 진동 필름 유형)의 성질은 부피 유속/두께 e 비의 세제곱근에 비례하는 셀 내 이동상의 유입 선 속도(Ve)와 매우 크게 관련되어 있으며, 이 매개 변수(Ve)는 L 및 l에 독립적이며, 이제까지 설명되지 않은 근본적인 역할을 e에 할당한다. 따라서 CPC 장치의 효율 및 생산성을 증가시키면서(더 짧은 분석 시간 및/또는 더 높은 시간당 수율), 셀 프로필이 분산 흐름을 유발하여 높은 유속으로 작용하게 하는 것이 바람직하다.

상세한 연구는

a) L 및 l의 가능한 변수와 관련된 두께 e의 큰 증가는, 셀이 제조 또는 산업 규모에 대한 일반적인 관습에 따라 크기를 제공하도록 하면서, 흐름에 대해 바람직한 결과를 가져올 수 있으며,

b) 두께 e는 바람직하게는 셀의 모든 다른 차원보다 크거나 또는 적어도 동일해야 함을 밝히게 하였다.

두께 e를 선호하는 이러한 셀을 구비한 분리 시스템은 현재 시판 중인 시스템에서의 경우인 2차원 L 및 l이 더 큰 셀보다 (크로마토그래피적 관점에서) 더욱 효율적임이 확인되었다.

원심 분리 크로마토그래피(CPC) 칼럼 중에 존재하는 유체의 유체 역학 행동은 상기 설명한 바와 같이 셀의 형태와 밀접하게 관련되어 있다. 따라서, 단순한 상사에 의한 셀의 크기 변화(산업 규모 용도에 대해 더 큰 크기 및 분석 용도에 대해 더 작은 크기)는 양호한 결과를 가져오지 않는다.

따라서, 셀의 형태가 어떠하던지 간에 CPC 셀(셀은 예컨대 도 2a에서는 분석용 셀로 명명됨)의 크기가 산업적 용도에 대해 증가해야 하는 경우, 두께 e는 실질적으로 증가해야 하고, 길이 L 및/또는 폭 l(셀은 도 2b에서 제조용 셀로 명명됨)은 이차적으로 증가할 수 있다.

비제한적인 예로서, 다른 2차원보다 2배 이상 큰 두께 e를 선택할 수 있다.

Claims (3)

1. 액체 순환 수단과 연통되는 직렬로 상호 연결된 3차원 셀의 네트워크를 포함하고, 상기 셀은 회전하면서 구동되는 1 이상의 디스크의 원주 상에 배치되어 있으며, 셀의 제1 및 제2 차원(L, l)이 디스크의 회전 축(Ω)에 실질적으로 수직인 평면에 배향되어 있는 원심 액체-액체 크로마토그래피 장치의 셀을 사이징하는 방법으로서, 회전 축에 실질적으로 평행한 방향으로 정렬된 제3 차원(e)이 다른 2차원(L, l) 중 하나에 대해 적어도 동일하도록 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 크로마토그래피 장치의 규모를 증가시키기 위해, 기본적으로 셀의 제3 차원(e)을 증가시키고, 추가로 필요에 따라 다른 2차원(L, l)을 증가시킴으로써 셀의 크기를 변화시키는 것인 방법.
3. 제1항에 있어서, 크로마토그래피 장치의 규모를 감소시키기 위해, 기본적으로 셀의 제3 차원(e)을 감소시키고, 추가로 필요에 따라 다른 2차원(L, l)을 감소시킴으로써 셀의 크기를 변화시켜, 제3 차원(e)을 다른 2차원(L, l) 중 하나에 대해 적어도 동일하게 유지하는 것인 방법.