KR20140127351A

KR20140127351A - 분취 크로마토그래피 컬럼

Info

Publication number: KR20140127351A
Application number: KR1020147026467A
Authority: KR
Inventors: 세바스찬 르페브르; 릴리안 포티에; 모리스 아지
Original assignee: 바이오 래드 래버러토리스 인코오포레이티드
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2014-11-03
Also published as: CN104245077B; WO2013126405A1; US20130228501A1; EP2817075A1; EP2817075A4; US20160206972A1; JP2015508179A; JP6159347B2; EP2817075B1; US9327213B2; KR102121449B1; CN104245077A

Abstract

크로마토그래피 컬럼 설계 및 패킹 장치, 뿐만 아니라 매우 콤팩트하고 균일한 층을 갖는 컬럼을 얻기 위한 방법이 제공된다. 층은 컬럼의 작동 중에 그리고 컬럼의 살균, 보관 및 운반 중에 콤팩트하고 균일한 상태로 된다. 하드웨어, 특히 제품과 접촉하는 하드웨어 부분의 양이 특히 내부 라이너의 실시에 의해 최소화된다. 이 내부 라이너에 의해, 패킹된 층이 온전한 형태로 컬럼으로부터 분리되거나, 심지어는 컬럼과 별개로 그 외측에서 준비될 수 있다.

Description

분취 크로마토그래피 컬럼{PREPARATIVE CHROMATOGRAPHY COLUMN}

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2012년 2월 22일자로 출원되었고 전체가 본 명세서에 참조로 합체되는 미국 가특허 출원 제61/601,904호의 이익을 청구한다.

기술분야

본 발명은 분취 크로마토그래피 컬럼, 즉 분자종이 분석 목적이 아니라 상업적 이용을 위해 소스 용액으로부터 높은 양으로 추출되는 크로마토그래피 컬럼에 관한 것이다.

본 발명이 주로 관련된 크로마토그래피 컬럼은 연성(반고체) 또는 강성(고체) 파티클로부터 제조되는 패킹된 고체층 또는 반고체 고정상(stationary phase)을 통해 이동상(mibile phase)의 유동을 플러깅하도록 설계된 분취 크로마토그래피 컬럼이다. 통상적인 그러한 컬럼은 각 단부가 플레이트에 의해 폐쇄되는 실린더이고, 각 플레이트에는 유체 포트, 분배 시스템, 및 필터가 설치된다. 실린더에는 패킹되어 "층(bed)"을 형성하도록 분리 매질 또는 매질들이 균일하게 충전된다. 필터는 실린더 내에 매질을 유지하도록 매질의 파티클 크기보다 작지만, 프로세스 액체(즉, 이동상)이 필터 및 이후에 컬럼을 통과하게 하기에 충분히 큰 기공 크기를 갖는다. 분배 시스템은 프로세스 액체가 층의 전폭을 가로질러 확산됨으로써, 층을 최대한 이용하게 하는 것을 보장한다.

통상적인 분취 크로마토그래피 컬럼은 컬럼 내의 분리가 상업적으로 유용한 처리 속도(즉, 추출되는 종을 경제적으로 실행 가능한 제조 속도로 제조하는 속도)로 수행될 수 있을 정도로 직경이 충분히 크다. 통상적인 컬럼은 또한 컬럼을 통한 압력 강하가 낮음으로써, 이동상을 컬럼을 통해 강제 이동시키기 위해 높은 펌프 압력에 대한 필요성을 피할 정도로 깊이가 충분히 작다. 그러나, 가동상과 고정상 사이에 적절한 상호 작용을 허용하기에 충분히 긴 잔류 시간을 이동상에 제공할 정도로 충분한 깊이가 존재해야 한다. 통상적인 컬럼은 또한 고정상과 접촉하여 원하는 높이로 압축시키도록 하강되는 플런저 또는 피스톤 헤드를 포함한다. 작동시에, 가동상은 플런저를 통해 상단에서 컬럼에 진입하는데, 플런저는 층의 전폭에 걸쳐 가동상을 확산시킴으로써 층을 최대한 이용하게 하는 분배판을 포함한다.

전술한 타입의 분취 크로마토그래피 컬럼의 성능은 고정상의 균일성 정도에 매우 민감하다. 층이 균질하고, 콤팩트하며, 가동상이 층의 폭에 걸쳐 고르게 분배되도록 균일한 깊이로 될 때에 최적의 작동이 달성된다. 현재 기술 상태에서, 컬럼의 정제, 살균, 저장 및 운반 중에 조절 가능하지만 안정적인 고정상에 대한 요구는 조절 가능한 기계적 조립체를 갖는 컬럼을 초래하였다. 컬럼의 부품들 사이, 특히 플런저와 컬럼 튜브 사이 또는 바닥판과 튜브 사이의 밀봉은, 부품들의 타이트한 조절, 부품들의 긴밀한 정렬, 및 컬럼 튜브의 평활한 내표면을 필요로 한다. 또한, 구체적으로, 음식 또는 약물을 정제하기 위해 사용되는 컬럼에서, 튜브 자체, 판, 및 분배기를 비롯하여 제품과 접촉하는 컬럼의 부품들은 안정적이고 불활성인, 즉 제품에 침출되지 않거나 제품과의 접촉시에 부식하지 않는 특별한 재료로 제조되어야 한다. 따라서, 컬럼 부품들의 갯수, 컬럼의 용적, 부품들이 제조되는 재료, 및 부품들의 치수 정확도가 컬럼을 고가로 만들고, 이에 따라 일회용 용례에 적합하지 않다. 멤브레인 또는 모놀리스 등의 다른 형태의 매질의 사용은 더 단순하게 되고 덜 비쌀 수 있지만, 동일한 정도의 정제를 제공하지 못하는 경우가 많다.

예컨대, 프리패킹된 컬럼 또는 일회용 컬럼에서, 패킹된 컬럼의 장거리 운반이 또한 컬럼의 성능을 유지하는 도전 과제이다. 유동 순환 및 컬럼 패킹을 위한 축방향 압축 등의 하향력만을 사용하는 모든 패킹 방법은 단기간 또는 장기간 후에 매질 파티클을 어느 정도의 균형 상태로 정착시키는 데에 성공하였고, 각각의 파티클은 하부 파티클 상에 지지체를 구한다. 그러나, 이 구조는 최적이 아닐 수 있고, 과도한 공극이 튜브벽의 마찰로 인해, 또는 파티클의 크기 및 형태의 차이로 인해 여전히 발생할 수 있다. 이들 파티클의 무작위 적층이 또한 최적이 아니고, 운반 중에 진동, 충격 및 틸팅과 열 변형이 층의 추가 압축에 의해 생기는 파티클들의 국부적 재배열, 상청액의 형성, 층 크래킹의 시작을 흔히 유도한다. 이로 인해 특히 층이 압축 상태로 유지되지 못하는 비압축성 크로마토그래피 매질이 사용될 때에 패킹된 컬럼의 장거리 운반을 하지 못한다.

전술한 문제는 컬럼의 특별한 설계, 특별한 패킹 장치 및 특별한 패킹 방법에 의해 처리되고 적어도 부분적으로 경감될 수 있다는 것을 발견하였다. 이 설계는 크로마토그래피 컬럼 내에 라이너의 사용에 의해 몇몇 실시예에서 상당히 단순화되고 비용이 절감될 수 있다. 라이너는, 예컨대 분리 매질을 수용하고 라이너 내에서 피스톤의 이동을 허용하는 관형 및 가요성의 불투수성 필름일 수 있다. 이 구성은 슬러리 또는 건조 파티클의 형태인 매질을 이후에 설명되는 패킹 방법에 의해 콤팩트하고 균일한 층으로 패킹되게 하고, 컬럼의 작동 중에 그리고 운반 중에 층을 콤팩트하고 균일하게 유지한다. 라이너의 사용은 또한 컬럼의 살균, 보관 및 운반을 촉진 및 향상시키고, 최소량의 하드웨어, 특히 제품과 접촉하게 되는 하드웨어 부품들을 사용하게 한다. 라이너의 사용은 또한 패킹된 층이 컬럼으로부터 분리되게 한다. 몇몇 실시예에서, 라이너는 투명함으로써, 유저가 라이너 내의 내용물을 쉽게 보게 한다. 라이너를 수용하는 강성의 외부 쉘은 여러 실시예에서 투명하거나 투명하지 않다.

다른 이점은 설명되는 패킹 방법으로 인해 일회용 컬럼의 경우에 오염된 폐기물을 오염되지 않은 폐기물로부터 분리하는 능력과, 많은 수의 사이클에 걸쳐 패킹된 층의 보다 우수한 안정성을 포함한다.

층 높이 및 파티클 배열과 관련하여, 매우 높은 성능과 재현성의 패킹을 얻을 수 있는 패킹 방법 및 장치가 또한 제공된다. 이 목적은 매질의 정확한 주입과, 유동 패킹과 리드미컬한(충격) 패킹을 조합한 패킹 방법의 결합에 의해 얻어진다. 이 양태가 전술한 바와 같이 컬럼에 사용될 수 있지만, 패킹 방법에 의한 라이너의 포함이 선택적이다. 충격 패킹이 사용되는 몇몇 실시예에서, 크로마토그래피 수지(즉, 분리 매질 재료)는 예컨대 세라믹 아파타이트(제한하지 않지만 하이드록시아파타이트 및 플루오로아파타이트) 또는 실리카 등의 강성 또는 반강성이다.

또한 본 명세서에는 필터를 피스톤의 보어 홀 또는 컬럼의 바닥판에 있는 보어 홀 내에 적용하고 죄는 새로운 방법이 제공된다. 방법은 필터를 위한 영역이 열적으로 팽창하도록 피스톤 및/또는 컬럼을 가열하는 것을 포함한다. 궁극적으로는, 필터는 그 외경을 수축시키도록 냉각될 수 있다. 이어서, 필터는 대기 온도로 가온됨으로써 영역을 필터 둘레에 타이트하게 죄고 필터를 보어 홀을 덮도록 고정시킨다.

몇몇 실시예에서, 강성 컬럼 쉘, 상기 컬럼 쉘에 고정되고, 강성의 액체 불투과성 베이스 위에 다공질 재료의 층(필터)을 포함하는 바닥판으로서, 상기 베이스는 액체의 통과를 위한 포트를 갖는 것인, 바닥판, 강성의 액체 불투과성 베이스 아래에 다공질 재료의 층(필터)를 포함하는 피스톤으로서, 상기 베이스는 액체의 통과를 위한 포트를 갖고, 상기 피스톤은 상기 컬럼 쉘 내의 튜브 내측에 끼워지는 것인, 피스톤, 및 분리 매질의 패킹된 층을 포함하는 가요성의 불투수성 재료로 된 상기 튜브를 포함하고, 상기 튜브는 제2 단부가 개방되며 제2 단부가 상기 바닥판에 의해 폐쇄되며 상기 피스톤을 둘러싸는 것인 크로마토그래피 컬럼이 제공된다.

몇몇 실시예에서, 컬럼은 피스톤에 대한 상기 튜브와 사이에 해제 가능한 시일을 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 피스톤은 시일을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 강성 컬럼 쉘은 시일을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 시일은 O링, 로브 조인트(lobe joint), 및 스크레퍼 시일(scraper seal)로 이루어지는 군에서 선택된다.

몇몇 실시예에서, 피스톤은 상기 피스톤과 상기 컬럼 쉘 사이에 틈새를 두고 상기 컬럼 쉘 내에 끼워짐으로써, 액체가 상기 피스톤을 지나서 유동하게 하여 상기 피스톤이 상기 컬럼 쉘 내에서 이동될 때에 상기 피스톤 위아래의 압력을 평형시킨다.

몇몇 실시예에서, 가요성의 불투수성 재료는 탄성적이다.

몇몇 실시예에서, 바닥판 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 베이스는 상기 베이스의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 둔다. 몇몇 실시예에서, 피스톤 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 피스톤은 상기 다공질 재료의 층과 대면하고 상기 피스톤의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 표면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 오목한 표면의 주변을 따라 상기 오목한 표면과 접촉하고 상기 층과 상기 주변 내의 상기 오목한 표면 사이에 간극을 남겨 둔다.

몇몇 실시예에서, 바닥판 상에 다공질 재료의 층은 편평하고 상기 베이스는 상기 베이스의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 두며, 피스톤 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 피스톤은 상기 다공질 재료의 층과 대면하고 상기 피스톤의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 표면을 가지며, 상기 피스톤의 다공질 재료의 층은 상기 오목한 표면의 주변을 따라 상기 피스톤의 오목한 표면과 접촉하고 상기 층과 상기 주변 내의 상기 오목한 표면 사이에 간극을 남겨 둔다.

몇몇 실시예에서, 컬럼은 컬럼 쉘의 높이를 연장시키도록 상기 컬럼 쉘에 제거 가능하게 부착될 수 있는 컬럼 쉘 연장부를 더 포함하고, 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브는 상기 컬럼 쉘과 상기 컬럼 쉘 연장부 모두를 통과하여 연장하기에 충분한 길이를 가지며, 상기 컬럼 쉘 연장부는 액체가 상기 피스톤을 지나서 유동하게 하도록 상기 피스톤과 상기 연장부 사이에 틈새를 두고 상기 피스톤을 수용하기에 충분한 폭을 가짐으로써, 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브가 상기 컬럼 쉘과 상기 컬럼 쉘 연장부 모두의 내측에 있고 상기 피스톤이 상기 튜브 내에서 이동될 때에 상기 피스톤 위아래의 압력을 평형시킨다. 몇몇 실시예에서, 컬럼은 컬럼 쉘 연장부에 부착되고 상기 피스톤을 지지하는 캡과, 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브의 제1 단부를 상기 캡에 고정시키는 수단을 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 컬럼은 컬럼 내의 피스톤 아래에서 크로마토그래피 매질의 슬러리의 주입을 허용하는 슬러리 주입 포트를 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 컬럼은, 베이스 아래에서, 컬럼 내의 분리 매질의 파티클의 패킹을 향상시키도록 베이스를 리드미컬하게 두드릴 수 있는 퍼쿠션 테이블을 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 크로마토그래피 컬럼은 분취 크로마토그래피 컬럼이다.

또한, 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법이 제공된다. 몇몇 실시예에서, 방법은, (a)가요성의 불투수형 재료의 튜브를 강성 컬럼 쉘 내에 배치하는 단계로서, 상기 튜브는 제1 단부가 개방되고 제2 단부가 강성의 액체 불투수성 베이스 위에 다공질 재료의 층을 포함하는 바닥판에 의해 폐쇄되며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 튜브의 제1 단부와 대면하고 상기 베이스는 액체의 방출을 위한 포트를 갖는 것인, 단계; (b)상기 컬럼 쉘 내측의 상기 튜브 내에 분리 매질 파티클의 슬러리를 배치하고 피스톤을 상기 슬러리 위에서 상기 튜브 내에 배치하는 단계로서, 상기 피스톤은 상기 슬러리와 대면하는 다공질 재료의 층과 상기 다공질 재료의 층 위서 액체의 공급을 위한 포트를 갖는 것인, 단계; (c)상기 슬러리를 정착시키고 압밀하기 위하여 상기 피스톤과 바닥판 사이에 액체의 하향 순환을 가하는 단계; 및 (d)상기 피스톤을 상기 슬러리 위로 하강시켜 상기 파티클을 패킹된 층으로 압밀하는 단계를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 방법은 상기 베이스 아래로부터의 충격 두드림에 의해 슬러리의 패킹에 일조하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 충격 두드림은 5 mm 미만의 진폭에서 0.2 내지 100 Hz의 주파수로 발생한다.

몇몇 실시예에서, 방법은, 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브를 상기 컬럼 쉘 내에 배치하기 전에 상기 컬럼 쉘의 높이를 연장시키도록 컬럼 쉘 연장부를 상기 컬럼 쉘에 부착시키는 단계를 더 포함하고, 상기 단계(a)는 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브를 상기 컬럼 쉘과 상기 컬럼 쉘 연장부 모두의 내측에 배치하는 단계를 포함하며, 상기 단계(b)는 상기 컬럼 쉘과 상기 컬럼 쉘 연장부 모두의 내측으로 연장하도록 상기 튜브 내에 충분한 양의 상기 슬러리를 배치하는 단계를 포함하고, 상기 단계(c)는 상기 파티클 모두를 상기 컬럼 쉘 내측의 상기 튜브 부분 내로 압밀하는 단계를 포함하며, 방법은, (d)상기 패킹된 층을 수용하는 상기 컬럼 쉘을 남겨 두도록 단계(c) 후에 상기 컬럼 쉘 연장부를 제거하는 단계를 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 상기 단계(c) 전에 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브의 제1 단부를 캡에 고정하기 위해, 상기 피스톤을 지지하는 캡에 의해 상기 컬럼 쉘 연장부의 상단을 폐쇄하는 단계를 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 방법은 (e)상기 패킹된 층을 둘러싸는 상기 튜브의 단축된 길이를 남겨 두도록 상기 패킹된 층 위에 있는 가요성의 불투수성 재료의 튜브를 절단하는 단계를 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 바닥판 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 베이스는 상기 베이스의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 둔다.

몇몇 실시예에서, 피스톤 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 피스톤은 상기 다공질 재료의 층과 대면하고 상기 피스톤의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 표면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 오목한 표면의 주변을 따라 상기 오목한 표면과 접촉하고 상기 층과 상기 주변 내의 상기 오목한 표면 사이에 간극을 남겨 둔다.

또한, 제1 단부가 개방되고 제2 단부가 강성의 액체 불투과성 베이스 위에 다공질 재료의 층을 포함하는 바닥판에 의해 폐쇄되는 가요성의 불투수성 재료의 튜브로서, 상기 다공질 재료의 층은 상기 튜브의 상기 제1 단부와 대면하며 상기 베이스는 액체의 통과를 위한 포트를 갖는 것인 가요성의 불투수성 재료의 튜브가 제공된다. 몇몇 실시예에서, 가요성의 불투수성 재료는 탄성적이다. 몇몇 실시예에서, 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 베이스는 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 둔다.

또한, (라이너를 포함하거나 선택적으로 라이너가 없는) 크로마토그래피 컬럼이 제공된다. 몇몇 실시예에서, 컬럼은, 분리 매질의 패킹된 층을 수용하는 강성의 불투수성 컬럼 쉘로서, 상기 컬럼 쉘은 제1 단부가 개방되고 제2 단부가 바닥판에 의해 폐쇄되는 튜브를 형성하고 피스톤을 둘러싸며, 상기 쉘 또는 피스톤은 액체 공급을 위한 포트를 포함하는 것인, 컬럼 쉘; 상기 컬럼 쉘에 고정되고, 강성의 액체 불투과성 베이스 위에 다공질 재료의 층을 포함하는 바닥판으로서, 상기 베이스는 액체의 통과를 위한 포트를 갖는 것인, 바닥판; 및 상기 컬럼 쉘 내에 끼워지고 피스톤과 쉘 사이에 시일을 포함하는 피스톤을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 시일은 O링, 로브 조인트, 및 스크레퍼 시일로 이루어지는 군에서 선택된다. 몇몇 실시예에서, 피스톤은 시일을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 강성 컬럼 쉘은 시일을 포함한다.

몇몇 실시예에서, 바닥판 상에 다공질 재료의 층은 편평하고 상기 베이스는 상기 베이스의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 두며, 상기 피스톤 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 피스톤은 상기 다공질 재료의 층과 대면하고 상기 피스톤의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 표면을 가지며, 상기 피스톤의 다공질 재료의 층은 상기 오목한 표면의 주변을 따라 상기 피스톤의 오목한 표면과 접촉하고 상기 층과 상기 주변 내의 상기 오목한 표면 사이에 간극을 남겨 둔다.

몇몇 실시예에서, 컬럼은, 컬럼 쉘의 높이를 불투성으로 연장시키도록 상기 컬럼 쉘에 부착될 수 있는 컬럼 불투수성 쉘 연장부를 더 포함하고, 상기 컬럼 쉘 연장부는 액체가 상기 피스톤을 지나서 유동하게 하도록 상기 피스톤과 상기 연장부 사이에 틈새를 두고 상기 피스톤을 수용하기에 충분한 폭을 가짐으로써, 상기 피스톤 위아래의 압력을 평형시킨다. 몇몇 실시예에서, 컬럼은, 컬럼 쉘 연장부에 부착되고 상기 피스톤을 지지하는 캡을 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 컬럼은, 컬럼 내의 피스톤 아래에서 크로마토그래피 매질의 슬러리를 주입하도록 사용될 수 있는 슬러리 주입 포트를 더 포함한다.

또한, 전술한 바와 같은 분취 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법이 제공된다. 몇몇 실시예에서, 방법은, (a)바닥 단부가 바닥판에 의해 폐쇄된 컬럼 쉘 내에 분리 매질 파티클의 슬러리를 배치하고 피스톤을 컬럼 쉘 내에서 상기 슬러리 위에 배치하는 단계, (b)상기 피스톤을 지지하는 캡에 의해 상기 컬럼 쉘 연장부의 상단을 폐쇄하는 단계, (c)상기 슬러리를 정착시키고 압밀하기 위해 상기 피스톤과 상기 바닥판 사이에 액체의 하향 순환을 가하는 단계, (d)상기 피스톤을 상기 슬러리 위로 하강시켜 상기 파티클을 패킹된 층으로 압밀하는 단계, (e)상기 패킹된 층을 수용하는 상기 컬럼 쉘을 남겨 두도록 단계(d) 후에 상기 컬럼 쉘 연장부를 제거하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 컬럼은, 베이스 아래에서, 컬럼 내의 분리 매질의 파티클의 패킹을 향상시키도록 베이스를 리드미컬하게 두드릴 수 있는 퍼쿠션 테이블을 더 포함한다.

몇몇 실시예에서, 강성 컬럼 쉘과 가요성의 불투수성 재료의 튜브는 현탁액(슬러리) 내에 매질을 수용하기에 충분히 높고, 상기 튜브를 모두 튜브를 따라 상기 피스톤에 밀봉하는 개스킷 또는 돌기를 갖는 피스톤을 더 포함한다.

또한, 필터를 크로마토그래피 컬럼의 바닥판에 있는 보어 홀 및/또는 크로마토그래피 컬럼을 패킹하기 위한 피스톤에 있는 보어 홀에 부착시키는 방법이 제공된다. 몇몇 실시예에서, 방법은, 보어 홀을 포함하는 개구가 팽창하도록 바닥판 및/또는 피스톤을 가열하는 단계; 필터를 가열된 개구 내에 배치하는 단계; 및 바닥판 및/또는 피스톤이 냉각되게 함으로써, 필터가 개구 내에 고정되도록 개구를 수축시키는 단계를 포함한다.

몇몇 실시예에서, 가열된 개구 내에 배치된 필터는 필터가 대기 온도로 복귀할 때에 팽창하도록 대기 온도 미만으로 냉각된다

몇몇 실시예에서, 방법은 상기 필터를 필터 에지를 제외하고 필터 상의 적어도 하나의 한 위치에서 바닥판 및/또는 피스톤에 고정시키는 단계를 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 상기 고정은 필터를 통해 그리고 바닥판 및/또는 피스톤 내에 하나 이상의 나사를 추가하는 단계를 포함한다.

본 발명의 추가 특징, 양태, 목적 및 이점은 아래의 설명으로부터 명백할 것이다.

도 1은 바닥판에 부착되는 관형 라이너의 단면이다. 본 명세서의 이 도면 및 모든 다른 도면은 본 발명의 범위 내에 있다.
도 2는 컬럼 튜브 내에 위치 설정된 도 1의 관형 라이너 및 바닥판의 단면도이다.
도 3은 라이너 내에 배치되는 분리 매질이 도시된 도 2의 구성요소의 단면도이다.
도 4는 분리 매질의 추가 후에 도 3과 동일한 도면이다.
도 5는 분리 매질을 압밀하도록 추가되는 피스톤을 갖는 도 4와 동일한 도면이다.
도 6은 피스톤의 이동 방향을 보여주는 도 5와 동일한 도면이다.
도 7은 분리 매질층이 완전히 패킹된 후에 도 5 및 도 6과 동일한 도면이다.
도 8은 피스톤이 층에 대해 하강된 후에 도 7과 동일한 도면이다.
도 9는 라이너가 피스톤 위에서 밀봉된 것을 보여주는 도 8과 동일한 도면이다.
도 10은 라이너의 밀봉 후에 구조의 특정한 부분의 제거를 보여주는 이전 도면들과 동일한 도면이다.
도 11은 캡이 컬럼의 상단 위에 배치되는 후속 스테이지를 보여주는, 이전 도면들과 동일한 도면이다.
도 12는 분리 매질, 라이너, 및 외측 튜브를 통합하는 카트리지의 단면도이다.
도 13은 이전 도면들의 컬럼의 분해 단면도이다.
도 14는 적층된 컬럼의 배열의 단면도로서, 스택의 각 컬럼은 이전 도면들의 컬럼의 구성으로 되어 있다.
도 15는 컬럼의 패킹을 위해 필요한 설비의 개략도이다.
도 16은 퍼커션 테이블을 도시하는, 도 5와 동일한 도면이다.
도 17은 튜브 연장부가 분리된 프레임에 의해 지지되는, 도 16과 동일한 도면이다.
도 18은 라이너의 유지를 위한 상이한 해법을 갖고, 슬러리 주입 밸브를 갖는, 도 17과 동일한 도면이다.
도 19는 외부 클램프가 피스톤 상의 O링에 의해 대체되는 패킹 시스템 및 컬럼의 설계를 위한 대안적인 해법을 도시한다.
도 20은 피스톤이 층에 대해 하강된 후에, 도 19과 동일한 도면이다.
도 21은 캡이 컬럼의 상단 위에 배치되는 후속 단계를 보여주는, 도 27과 동일한 도면이다.
도 22는 관형 라이너가 컬럼 튜브를 모두 따르는 피스톤과 함께 개스킷을 통해 밀봉되는 컬럼의 단면도를 도시한다.
도 23은 도 22와 동일하지만, 피스톤과 바닥이 관형 라이너에 대해 직접 밀봉하는 실시예를 도시한다.
도 24는 피스톤의 보어를 포함하는 개구 내에 필터의 위치 결정을 도시한다.

도 1 내지 도 11은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예를 도시하고, 빈 상태에서 패킹된 컬럼까지 컬럼의 단계적인 변환을 보여준다. 이들 도면은 패킹 장치에 관한 어떠한 상세도 없이 컬럼 설계에 중점을 둔다. 도면들의 순서는 컬럼의 여러 부품들, 조립 및 분해 방법, 및 본 발명의 이점을 예시한다. 도 12 내지 도 14는 도 1 내지 도 11의 실시예의 변형예를 도시한다. 도 15 내지 도 18은 패킹 장치에 집중하는데, 도 15는 설비의 원리를 도시하고 도 16 내지 도 18은 패킹 방법에 관한 설계의 변형예를 도시한다. 도 19 내지 도 20은 도 5 내지 도 11의 실시예의 변형예를 도시하고 패킹된 컬럼을 얻는 단계적인 변환을 보여준다. 그러나, 본 발명은 전체적으로 이들 도면에 도시된 구성 또는 그 사용의 아래 설명으로 제한되지 않는다는 것이 이해된다.

도 1은 저밀도 폴리에틸렌 또는 유사한 물리적 특성의 임의의 폴리머 등의 플라스틱 재료로 된 관형의 가요성 불투수성 필름(101)을 도시한다. 관형 필름은 일단부(즉, 도면에 도시된 뷰에서 상단부)가 개방되어 있고 타단부가 바닥판(102)에 의해 폐쇄되어 있고, 이 경우에 관형 필름은 바닥판의 외부 에지 둘레에 배치된다. 바닥판(102)은 이동상 분배기의 역할을 하는 강성 및 불투수성 베이스(102a)를 포함하고, 다공질 재료층(102b)이 분배기의 상부면 상에 있다. 컬럼으로부터 액체의 방출을 위해 분배기의 하부면으로부터 바닥 프로세스 포트(103)가 연장된다. 도 1에 도시된 실시예에서, 바닥판(102)은 필름(101)을 유밀식으로 바닥판 둘레에 고정시키도록 링(104)에 의해 둘러싸여 있다. 링(104)의 죄임은 엘라스토머 재료의 링을 이용함으로써, 또는 클램프, 칼라, 와이어, 또는 바닥판과 플라스틱 필름 사이에 기밀식 시일을 형성하는 임의의 다른 장치 또는 수단에 의해 달성될 수 있다. 시일은 또한 접착제에 의해 또는 용접에 의해 형성될 수 있다. 다른 해법이 또한 도 19와 함께 더 설명된다. 이 실시예에서, 다공질 재료층(102b)은 편평하고 베이스(102a)는 액체의 수집 및 데드 용적의 방지를 위해 다공질층과 베이스 사이에 간극을 남겨 두고 바닥 포트(103)를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 갖는다.

고정 링(104)이 없는 상태에서 튜브(101)의 내경은 바닥판(102)과 동일하거나 약간 클 수 있거나, 또는 더 작지만 추가 유압에 의해 팽창하도록 충분히 탄성적일 수 있다. 튜브(101)의 길이는 튜브의 내부 용적이 원하는 높이의 층을 형성하는 데에 사용되는 슬러리 용적을 수용할 정도로 충분히 크다.

도 2는 아래의 구성요소들을 포함하는 조립체를 도시한다.

컬럼 튜브(105). 컬러 튜브(본 명세서에서 컬럼 쉘이라고도 지칭됨)는 강성이고 컬럼 내의 압력을 지지한다. 컬럼 튜브(105)의 직경은 관형 플라스틱 필름(101)의 직경과 동일하고, 이에 의해 관형 플라스틱 필름은 컬럼 튜브(105)에 의해 완전히 지지되고 튜브를 위한 라이너의 역할을 한다. 관형 플라스틱 필름(101)이 탄성적이고 팽창할 수 있다면, 컬럼 튜브(105)는 플름(101)이 튜브(105)와 완전히 접촉할 때까지 관형 필름이 내압 하에 팽창하게 하도록 관형 필름보다 직경이 약간 클 수 있다. 그러한 팽창은 매질이 패킹될 때에 필름(101)이 굴곡부 없이 유지되는 것을 보장한다.

튜브 연장부(106). 이 연장부(본 명세서에서 컬럼 쉘 연장부라고도 지칭됨)는 컬럼 튜브(105) 위에 장착되고 컬럼 튜브와 정렬되어 패킹 작업 중에 컬럼 내의 압력을 지지한다. 컬럼 튜브(105)와 달리, 튜브 연장부(106)는 아래에 설명되고 후속 도면들에 도시된 바와 같이, 매질 패킹이 완료된 후에 분리될 수 있다. 튜브 연장부(106)의 직경은 컬럼 튜브(105)와 동일한 이점을 제공하도록 튜브 플라스틱 필름(101)의 직경과 동일하거나 약간 클 수 있다.

상부 타이(107). 튜브 연장부(106)와 컬럼 튜브(105) 사이의 연결부에는 상부 타이(107)를 위한 틈새가 존재하는데, 상부 타이는 예컨대 클램프, 칼라, 와이어, 또는 관형 필름을 피스톤(아래에 설명되고 후속 도면에 도시됨)에 해제 가능하게 고정시킬 수 있는 임의의 그러한 장치일 수 있다. 결합될 때에, 상부 타이(107)는 튜브 연장부(106)의 내경과 대략 동일한 내경을 갖고, 튜브 연장부(106)와 컬럼 튜브(105)의 내부 원통면의 평활한 연속을 제공한다 상부 타이(107)는 마찬가지로 관형 플라스틱 필름(101)을 둘러싸고 패킹 작업 중에 컬럼 내의 압력을 지지한다. 이 상부 타이(107)는 튜브 연장부(106)와 컬럼 튜브(101) 사이의 구멍을 통해 외부 툴에 의해 조여질 수 있다. 그러한 구멍의 대안은 죄임용 툴의 엑세스를 위한 개방 슬롯을 갖는 컬럼 튜브(105)의 홈이다. 플라스틱 필름을 피스톤에 용접하는 용접기가 타이(107) 대신에 사용될 수 있다.

고정 클램프(108). 이 클램프는 튜브 연장부(106)를 최대 정렬되는 동축 배향으로 컬럼 튜브(105)에 기계적으로 고정시킨다. 고정 클램프(108)는 또한 패킹 작업 중에 컬럼 내의 압력을 지지한다. 고정 클램프(108)는 이 실시예에서 튜브 연장부 상의 숄더(109)와 맞물리고 컬럼 튜브(105) 상의 나사 형성면(110)과 맞물리도록 암나사가 형성된 너트이다. 고정 클램프(108)가 컬럼 튜브(105)에 나사 체결됨에 따라, 고정 클램프(108)는 튜브 연장부(106)의 숄더(109)를 컬럼 튜브(105)에 대해 죄인다. 도 2에 도시된 실시예에서, 숄더(109)는 상부 타이(107)에 대한 엑세스를 허용하도록 한 우측면에 슬롯(111)을 포함한다. 예컨대, 트라이 클램프(tri-clamp), 볼트식 플랜지, 및 타이 로드를 비롯하여 고정 클램프의 기능을 하는 임의의 장치가 사용될 수 있다. 패킹이 자동 기구에 의해 수행될 때에, 튜브 연장부(106)와 컬럼 튜브(105)는 죄임 툴을 위해 상부 타이(107)에 대한 엑세스를 남겨 두고 기계의 구성요소에 의해 함께 유지될 수 있다.

층 높이 조절 시스템(112). 선택적으로, 바닥판(102)은 높이가 층 높이 조절 시스템(112)에 의해 조절될 수 있다. 이 요소는 컬럼 튜브(105)의 높이를 변화시키는 일 없이 조작자가 층 높이를 조절하게 한다. 도시된 실시예에서, 층 높이 조절 시스템(112)은 스페이서들의 스택으로서 제공되어, 컬럼의 바닥에서 바닥판(102)과 컬럼 지지판(113) 간에 제어된 거리를 설정한다. 도시된 실시예에서, 컬럼 지지판(113)은 튜브 연장부(106)를 컬럼 튜브(105)에 결합시키는 고정 클램프(108)와 유사한 3 부품 고정 클램프(114)에 의해 컬럼 튜브(105)에 고정된다. 고정 클램프(108)에서와 같이, 대안적인 수단은 트라이 클램프, 볼트식 플랜지, 및 타이 로드를 포함한다. 더 다른 수단이 당업자에게 명백할 것이다.

도 3은 이전 도면들의 컬럼에서 패킹된 층을 형성하기 위한 절차의 시작을 도시한다. 매질 슬러리(121), 즉 분리 매질의 파티클들의 슬러리가 컬럼 튜브(105)에 부착되는 튜브 연장부(106)에 의해 지지되는 관형 플라스틱 필름(101) 내에 주입된다. 바닥 프로세스 포트(103)는 이 단계에서 예컨대 컬럼의 밸브(도시 생략)에 의해 폐쇄된다. 주입되는 매질 슬러리의 양은 슬러리가 패킹될 때에 결과적인 패킹된 층의 상부면이 상부 타이(107) 바로 아래에 있도록 정확하게 선택된다. 현탁액으로서 도시되어 있지만, 매질은 또한 건식 파티클의 형태일 수 있다.

도 4는 일단 주입된 매질이 정착된 슬러리(123) 위에 상청액층(122)을 남겨 두기에 충분한 시간 동안 정착하게 되는 스테이지를 도시한다. 슬러리의 시작량은 후속 단계에서 피스톤을 수용하도록 튜브 연장부(106)에 충분한 공간(124)이 남겨지도록 되어야 한다.

도 5는 상단 조립체 또는 캡(131)이 부착된 컬럼을 도시한다. 상단 조립체(131)는 피스톤, 필터, 및 상단 프로세스 포트(133)를 포함한다. 이들은 피스톤 내에 가동상 분배 시스템을 비롯하여 바닥판(102)의 대응하는 특징부와 유사하다. 피스톤 샤프트(134)는 피스톤(132)을 지지하고 피스톤이 컬럼 튜브(105)의 축선을 따라 하강되게 한다. 도시된 실시예에서, 피스톤 샤프트(134)는 컬럼 튜브(105) 및 튜브 연장부(106)와 동심인 튜브이다. 피스톤 샤프트(134)와 피스톤(132) 사이의 O링(135)이 수밀식 시일을 제공하여 피스톤(132)을 마찰에 의해 피스톤 샤프트(134)에 유지하지만, 마찰이 피스톤(132)을 피스톤 샤프트(134) 아래에 유지하기에 충분하지 않으면 기계적 커플링이 또한 추가될 수 있다. 피스톤(132)은 컬럼 튜브 및 컬럼 튜브 연장부 뿐만 아니라 관형 필름 내측에 이들 부품들 내에서 피스톤의 하강을 허용하는 방식으로 끼워진다.

상단 조립체(131)는 패킹 작업 중에 컬럼 내측의 압력을 유지한다. 상단 조립체(131)는 상단 조립체(131)와 피스톤 샤프트(134) 사이에 수밀식 시일을 보장하면서 피스톤 샤프트(134)가 컬럼 축선을 따라 보어 내에서 활주하게 하도록 O링, 스크레퍼 시일 또는 다른 밀봉 수단을 갖는 보어를 구비한다. 상단 조립체(131)는 또한 상단 조립체(131)를 관형 플라스틱 필름(101)에 대해 기밀식으로 밀봉하는 시일을 포함한다. 도시된 실시예에서, 상단 조립체(131)는 2 부품, 즉 바닥부(136)와 상단부(137)로 구성된다. 상단부(137)는 바닥부(136)의 중앙에 있는 보어 내의 내측 나사부와 맞물리는 외측 나사부를 갖는다. 따라서, 바닥부(136)를 상단부(137)에 대해 회전시킴으로써, 2개의 부품 사이의 거리가 변경될 수 있다. 이들의 외측 에지에서, 바닥부(136)와 상단부(137)는 O링(138)을 수용하는 2개의 대향하는 모따기부를 갖는다. 바닥부(136)와 상단부(137)가 서로 접근할 때에, 대향하는 모따기부들이 마찬가지로 접근하여 O링(138)을 관형 플라스틱 필름(101)에 대해 반경 방향으로 압박하고, 이어서 관형 플라스틱 필름은 튜브 연장부(106)의 보어에 대해 죄인다. 상단 조립체(131)는 컬럼 내측의 압력이 유지될 수 있는 것을 보장하도록 관형 플라스틱 필름(101) 위에서 죄여질 수 있다. 필름(101)이 충분히 탄성적이면, 상단 조립체(131)에 대한 대안적인 해법이 도 18에 추가 도시된 바와 같이 가능하다.

상단 조립체(131)는 이하의 방식으로 튜브 연장부(106)에 대해 고정된다. 슬러리가 정착되면, 상청액층(122)이 유지되고, 피스톤은 상청액 내에 침지된다. 슬러리가 정착되지 않았다면, 피스톤은 슬러리 위의 빈 공간(124)에 위치되어야 한다. 매질은 이 프로세스 중에 피스톤 위의 구역으로 이동해서는 안된다. 피스톤(132)이 적소에 위치하면, 상단 조립체(131)는 관형 플라스틱 필름(101)에 대해 죄여진다. 상단 조립체(131)가 고정되면, 관형 플라스틱 필름의 내측면이 바닥판(102)에 대해 그리고 또한 상단 조립체(131)에 대해 밀봉된다. 이 스테이지에서, 피스톤(132)은 관형 플라스틱 필름(101)에 대해 타이트하게 고정되지 않고, 액체가 피스톤 아래의 구역과 피스톤 위의 구역 간에 자유롭게 이동할 수 있다. 이는 동적 시일, 즉 피스톤(132)으로서의 이동 부품과 라이너(101)로서의 고정 부품 간에 시일에 대한 필요성을 피한다. 따라서, 교정되고 평활한 보어를 갖는 고가의 컬럼 튜브에 대한 요구가 있을 때에, 플라스틱 필름(101) 상의 전단 응력이 회피된다. 다른 이점은 튜브 연장부(106)나 컬럼 튜브(105)가 음식 등급 또는 약물 등급 재료로 제조될 필요가 없다는 점이다. 이는 컬럼의 비용을 더욱 더 감소시킨다.

도 6은 패킹 작업의 시작을 도시한다. 도 15 내지 도 18에 더 도시되는 바와 같이, 최적의 패킹 성능은 퍼쿠션(percussion)과 유동 패킹의 조합에 의해 얻어진다. 퍼쿠션 시스템은 "유동 패킹"만을 나타내는 도 6 및 도 7에 도시되어 있지 않은데, 유동 패킹은 제어된 유속, 제어된 압력, 또는 이들 양자의 상태에서 상단 프로세스 포트(133)와 바닥 프로세스 포트(103) 간에 이동상, 즉 패킹 버퍼를 순환시키는 것으로 이루어진다.

패킹 작업 중에, 도 15 내지 도 18에 더 설명되는 바와 같이, 슬러리층이 고형화되기 시작한다. 이는 유동 저항을 일으키고, 이에 따라 층을 가로지르는 압력 강하 및 컬럼 내측의 유압을 모두 증가시킨다. 피스톤(132)이 컬럼 튜브(105)에 대해 타이트하지 않기 때문에, 피스톤 아래의 압력과 피스톤 위의 압력이 서로 평형을 유지하고, 층을 가로지르는 압력 강하가 증가함에 따라, 피스톤 아래의 약간의 액체가 압력이 평형을 유지할 때가지 피스톤 위로 이동한다. 그러나, 상단 챔버가 상부면에서 밀봉되어 있기 때문에, 대부분의 이동상은 패킹된 층을 통해 순환하여 컬럼을 탈출할 수 있는 바닥 프로세스 포트에 도달한다.

상부 챔버, 즉 피스톤(132) 위의 구역(141)은 공기 트랩의 역할을 한다. 공기가 이동상과 함께 컬럼 내에 도입되면, 피스톤(132)과 관형 필름(101) 사이의 틈새를 통해 상부 챔버 내에서 상승할 수 있는 피스톤의 외측면을 향해 기포가 이동한다. 이는 층이 형성될 때에 공기가 없는 층을 정제를 위해 요구되는 균질하고 콤팩트한 층을 얻기 위한 가치있는 상태가 되게 한다.

도 7은 고형화된(패킹된) 층(142)을 도시한다. 층이 고형화된 경우에, 층을 가로지르는 압력 강하가 안정화된다. 압력이 이제 컬럼 내에서 일정하고 컬럼의 위아래에서 모두 동일하기 때문에, 컬럼에서 빠져나가는 이동상의 유량은 피스톤을 통해 컬럼 내에 진입하는 이동상의 유량과 동일하다.

도 8은 상청액의 제거를 도시한다. 층(142)이 완전히 고형화된 경우에, 피스톤(132)은 피스톤(132)이 층(142)과 만날 때까지 상청액 내에서 아래로 이동된다. 전술한 바와 같이, 컬럼 내에 원래 도입된 매질의 양은 피스톤(132)이 고형화된 층(142)가 만나는 높이가, 관형 필름(101)이 상부 타이(107)에 의해 피스톤(132)에 대해 죄여질 수 있는 위치와 동일한 높이가 되게 하도록 선택된다.

피스톤(132)이 컬럼 내에서 하강됨에 따라, 컬럼 튜브(105), 튜브 연장부(106), 상단 조립체(131) 및 바닥판(102) 사이의 내부 용적은 컬럼 내측에 있는 피스톤 샤프트(134)의 길이에 의해 소비된 용적만큼 감소된다. 액체가 거의 비압축성이기 때문에, 상단 프로세스 포트(133), 바닥 프로세스 포트(103), 또는 양자는 피스톤 샤프트(134)에 의해 소비된 용적이 어느 한쪽의 포트에 의해 컬럼을 떠나는 이동상의 동일한 용적에 의해 보상되도록 개방 상태로 되어야 한다.

도 9 및 도 10은 피스톤(132)의 밀봉을 도시한다. 상부 타이(107)는 먼저 도 9에 도시된 바와 같이, 관형 플라스틱 필름(101)과 피스톤(132) 사이에 기밀식 시일을 형성하도록 죄여진다. 시일이 형성되면, 상단 조립체(131), 튜브 연장부(106), 및 피스톤(132) 위의 상청액(122)이 제거되어 도 10에 도시된 상태를 달성할 수 있다. 상단 조립체(131), 튜브 연장부(106), 및 상청액(122)의 제거는 피스톤 샤프트(134)를 피스톤(132)으로부터 먼저 분리한 다음, 피스톤 샤프트 내측의 구멍을 통해 상청액(122)을 비움으로써 달성될 수 있다. 이어서, 상단 조립체(131)와 관형 플라스틱 필름(101) 간의 시일이 파괴된다. 다음에, 상단 조립체(131), 피스톤 샤프트(134) 및 튜브 연장부(106)가 제거된다.

분리 매질이 패킹 중에 컬럼 내에서 압축되었다면, 연성 또는 반강성 매질에서 통상적인 바와 같이, 매질은 일반적으로 피스톤에 대해 힘을 가하고, 이 힘의 크기는 매질의 영의 계수와 관련된다. 관형 플라스틱 필름(101)이 이 힘을 자체로 유지할 수 없고, 팽창하여 층의 밀도 또는 균일성을 감소시키는 경향이 있다면, 외부 장치가 사용되어 피스톤의 위치를 유지할 수 있다. 상부 타이(107)를 죄이는 데에 사용되는 툴이 그러한 장치의 한가지 예이다.

원한다면, 피스톤 위로 연장하는 관형 플라스틱 필름의 섹션을 절단하여 제거할 수 있는데, 그 이유는 그 섹션이 나중의 지점에서 적시에 매질을 관형 플라스틱 필름 내에 재부유시키는 옵션을 보존하는 것 외에 컬럼의 다른 작업에서 기능을 하지 못하기 때문이다. 재부유는 상단 조립체(131)를 재장착하고 상부 타이(107)를 분리시킨 후에, 도 9로부터 반대로 도 1을 향해 역전된 순서로 진행함으로서 달성될 수 있다.

도 11은 정제를 위한 컬럼의 구성을 도시한다. 캡(151)이 컬럼 튜브(105)의 상단에 고정된다. 캡(151)은 컬럼의 사용 중에, 즉 살균, 정제 등의 동안에 컬럼 내의 유압을 유지하는 역할을 한다. 캡(151)은 또한 전술한 바와 같이 층(142)의 기계적 압력을 피스톤(132)에 대해 유지한다. 더욱이, 캡(151)은 바닥 프로세스 포트(103) 또는 상단 프로세스 포트(133) 중 어느 한쪽이 이동상의 동일한 용적의 제거를 허용하도록 개방된 상태로 있는 동안에, 피스톤을 아래로 압박함으로써 층을 더 압축하도록 사용될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이 패킹된 컬럼의 구성은 많은 이점을 제공한다.

(1)컬럼 준비에 사용되는 튜브 연장부(106)가 제거되었기 때문에, 컬럼의 전체 크기가 아주 적다.

(2)제품과 접촉하는 부품들의 갯수가 아주 적다. 부품들은 오직 피스톤(132), 바닥판(102), 프로세스 포트들(103, 133), 및 관형 플라스틱 필름(101)의 내표면만을 포함한다. 음식 등급 및 약물 등급 재료는 고가이기 때문에, 그 사용을 최소화하면 컬럼의 가격이 떨어진다. 이는 또한 컬럼이 "일회용" 컬럼으로서 사용되게 한다.

(3)대부분의 컬럼 부품들, 즉 컬럼 튜브(105), 지지판(113), 튜브 연장부(106), 및 상단 조립체(131)는 오직 기계적인 지지를 위한 것이다. 부품들이 약물 또는 음식과 호환하는 재료, 또는 프로세스 용액과 호환하는 재료로 구성되는 요건은 없다. 부품들이 제품과 접촉하지 않기 때문에, 부품들은 교차 오염의 우려 없이 다른 용례를 위해 재활용될 수 있다.

(4)피스톤이 컬럼 튜브보다 작은 분취 크로마토그래피 컬럼에서, 이동상 분배 시스템은 흔히 이동상을 컬럼의 외부 부품으로 연장시키지 못한다. 이들 외부 부품의 열악한 관개(irrigation)는 위생 문제를 일으킬 수 있다. 본 발명의 경우, 관형 플라스틱 필름(101)이 피스톤(132) 둘레에 죄여지고, 피스톤 아래에 있는 관형 플라스틱 필름 내측의 컬럼 섹션이 피스톤 자체에 매우 가까움으로써, 분배 및 위생에 관한 문제를 경감시킨다.

(5)컬럼은 높은 유압을 견딜 수 있고, 그렇게 하는 능력은 그 기계적 구성요소들의 치수에 의해서만 제한된다. 관형 플라스틱 필름은 모든 방향에서 지지되고, 플라스틱 필름(101)이 바닥판(102) 또는 피스톤(132)에 대해 죄여지는 섹션에서를 제외하고 라이너의 역할을 한다. 지지되지 않는 관형 플라스틱 필름의 섹션은 컬럼 내의 고압에 응답하여 팽창하고, 파열 우려를 초래할 수 있지만, 이러한 우려는 캡 상단 조립체(131)와 피스톤(132) 사이의 공간 및 바닥판(102)과 지지판(113) 사이의 공간을 외부 액체로 충전시킴으로써 경감될 수 있다. 이 외부 액체는 컬럼 내부와 접촉하지 않고, 기계적 부품에 의해 지지되지 않는 필름을 유지한다.

(6)관형 플라스틱 필름(101)은 얇고 투명하며, 이는 필름을 통한 온도 감지 및 압력 감지 뿐만 아니라 광, 초음파 또는 다른 신호의 검출을 용이하게 한다. 따라서, 필름은 음식 및 약물 접촉을 위해 설계되는 값비싼 기구에 대한 필요성 및 프로세스 용액과 호환하는 재료에 대한 필요성을 회피한다. 필름은 또한 가동 사이에 교차 오염의 문제를 제거한다. 감지 및 검출을 위한 계기 장비는, 예컨대 그러한 계기 장비를 컬럼 튜브 내에 삽입함으로써 필름과 직접 접촉하게 배치되거나, 전술한 외부 유체와 접촉하게 배치될 수 있다.

(7)얇고 투명한 관형 플라스틱 필름의 사용은 또한 컬럼 튜브 상의 전기 저항 가열에 의해서든지 또는 관형 플라스틱 필름 외측에서 액체의 순환에 의해서든지 열교환에 유리할 수 있다. 컬럼 내측의 프로세스 액체와 직접 접촉하는 일 없이 냉각 또는 가열 액체가 순환할 수 있는 채널을 제공하도록 컬럼 튜브(105)에 미세한 홈이 형성될 수 있다.

(8)컬럼 튜브는 플라스틱, 강 또는 스테인리스강 등의 불투명한 재료로 제조될 수 있다. 층의 관찰을 허용하도록 컬럼의 길이를 따라 컬러 벽에 슬롯이 포함될 수 있다. 최적의 슬롯은 슬롯을 통한 관찰에 충분히 넓지만 유압 하에서 슬롯을 통한 관형 플라스틱 필름의 돌출을 피하기에 충분히 좁은 슬롯이다. 따라서, 슬롯은 저렴한 사이트 글라스의 역할을 할 수 있다.

(9)텍스타일 구조를 갖게 공압출되는 플라스틱 필름으로 제조되는 것과 같은 높은 기계적 저항을 갖는 관형 플라스틱 필름이 상단 조립체(131) 및 지지판(113) 없이 또는 심지어는 컬럼 튜브(105) 없이 사용될 수 있다.

(10)전술한 특징은 도 12에 도시된 바와 같이 크로마토그래피 카트리지를 준비하는 데에 쉽게 적응된다. 이 카트리지는 피스톤(161), 바닥판(162), 상단 프로세스 포트(163), 바닥 프로세스 포트(164), 타이[링(165, 166) 등], 관형 플라스틱 필름(167), 저비용 외부 튜브(168), 및 피스톤(161)과 바닥판(162) 사이에 원하는 거리를 유지하기 위한 클램프(169)를 포함한다. 저비용 튜브(168)는 이전 도면들에 도시된 더 넓은 컬럼 튜브(105) 내측에 끼워진다.

도 1 내지 도 11의 컬럼의 분해가 도 13에 도시되어 있다. 상단 조립체(131)는 개방되고, 바닥판(102), 관형 플라스틱 필름(101), 하부 및 상부 타이(104, 107), 및 피스톤(132)을 포함하는 부품들이 컬럼 튜브(105)로부터 상승된다. 별법으로서, 상부 타이(107)를 느슨하게 하고 피스톤(132)이 제거되어, 패킹된 매질이 위쪽으로부터 제거되게 하며, 이어서 바닥 클램프(114)가 장착 해제되어 바닥판(102)과 관형 플라스틱 필름(101)이 제거되게 할 수 있다. 다음에, 컬럼 튜브(105), 바닥 클램프(114), 층 높이 조절 시스템(106), 상단 조립체(115), 바닥 클램프(114), 및 기타 부품들이 재사용될 수 있다.

도 15는 컬럼의 베이스에 충격 태핑을 이용함으로써 균일한 패킹을 보조하는 다른 패킹의 원리를 나타낸다. 이 도면에서, 컬럼은 그 상단판(170), 바닥판(171) 및 매질층(172)만이 도시되어 있다. 또한, 이동상에 가스가 없는 것을 보장하기 위해 공기 트랩(179)이 최적으로 후속되는 펌프(174)를 이용함으로써 어떻게 유동 패킹이 수행될 수 있는지가 도시되어 있다.

화살표(173)로 나타낸 이동상의 유동은 중력에 추가하는 하향 힘을 매질 파티클에 대해 가한다. 이는 매질 파티클이 하부 파티클 또는 컬럼 벽에 대해 안정적인 방식으로 정착하게 한다. 이 하향 힘이 더 높으면, 파티클의 정착이 더 빨라지고 이 파티클에 의해 하부층에 대해 가해지는 힘이 더 강해져 평형이 이루어질 때까지 약간의 국부적 재배열을 유도한다. 유동 패킹은 작은 파티클에 앞서 큰 파티클이 정착되는 것을 방지한다. 대신에 파티클이 중력에 의해 정착하게 되면, 큰 파티클이 먼저 정착하고 컬럼의 바닥에 수집되고 작은 파티클은 더 느리게 정착하여 컬럼의 상단에 집중되게 된다. 더 빠른 정착은 또한 퍼쿠션이 유지되어야 하는 시간을 감소시키고, 이에 따라 파티클의 파손 우려를 감소시킨다. 이 하향 힘은 모든 퍼쿠션이 수행되는 동안에 유지되어야 한다.

퍼쿠션 테이블(174)은 플로어 상에 고정된 액츄에이터(175b)에 의해 수직 방향으로 구동되는 이동 질량체(175a; 여기서 해머로서 지칭됨)를 포함할 수 있다. 이 해머(175a)는 에너지가 전달되는 플레이트(175d)에 대해 주기적으로 돌출된다. 도 15 내지 도 18에 도시된 실시예에서, 플레이트(175d)는 충격 흡수를 최소화하도록 낮은 주파수에서 낮은 강성을 갖는 탄성 블럭(175c) 에 의해 지면에 연결된다. 이들 탄성 블럭(175c)은 스프링으로 대체될 수 있다. 충격은 또한 수직 이동에 관한 제약 없이 단지 플레이트(175d)를 안내하는 175c 대신에 원통형 조인트의 실시에 의해 덜 흡수될 수 있다. 주어진 기간에, 해머(175a)는 플레이트(175d)에 충격을 가하여 플레이트를 위쪽으로 약간 상승시킨다(오른쪽 형태). 테이블(175d)의 중력과 탄성 블럭의 강성 하에, 퍼쿠션 플레이트는 다시 그 하부 위치(좌측 형태)로 복귀하여 다른 충격을 초래한다.

몇몇 실시예에서, 퍼쿠션에는 회전이 억제된 회전 해머 드릴이 마련될 수 있다.

퍼쿠션은 높은 에너지 평형으로부터 낮은 에너지 평형(즉, 더 안정적인)으로 이동시키도록 파티클에 에너지 및 상향 가속도를 제공한다. 하나로부터 다른 하나로의 교차는 제1 평형에서 떠나도록, 예컨대 이웃한 파티클 위로 올라가도록 또는 옆으로 이동하게 하도록 또는 정적 마찰을 극복하도록 에너지를 필요로 한다.

이 퍼쿠션은 비평형 질량체의 회전 또는 진동 테이블 상에 고정된 액츄에이터에 의한 질량체의 수직 방향 전후 이동에 의해 수행되는 사인 곡선적 진동과 많은 방식에서 상이하다. 본 명세서에서 설명되는 방법에서, 퍼쿠션 주파수는 낮고(예컨대, 약 5 mm 미만의 진폭으로 약 0.2 내지 약 100 Hz), 사인 곡선적 진동은 일반적으로 약 50 Hz 이상을 가한다. 몇몇 실시예에서, 퍼쿠션은 가속도가 사인 곡선적 진동에 관하여 제한되는 동안에 해머 질량체의 완충으로 인해 매우 높은 가속도를 수반한다. 몇몇 실시예에서, 퍼쿠션은 컬럼의 종방향에서 수직 방향을 따라서만 작용하고, 사인 곡선적 진동자는 일반적으로 평면에서 다중 방향이거나, 대향하는 쌍에 의해 조합되면 단방향이다. 몇몇 실시예에서, 퍼쿠션은 본질적으로 층에서 파티클 재배열을 목표로 하고, 더 높은 주파수의 사인 곡선적 진동에서는 흔히 마찰 감소(벽 효과 등)를 목표로 한다.

2개의 작용의 힘, 즉 퍼쿠션 및 하향 힘들은 수직 축선을 따라 자체를 추가시킨다. 퍼쿠션은 불연속적이고, 수직 힘(중력+유동 순환)은 연속적이다. 퍼쿠션 힘의 최대 크기는 일반적으로 하향 힘보다 높다. 따라서, 합력은 항상 수직 방향이고, 그 크기가 하향 힘보다 큰 상향 퍼쿠션 충격 중에는 때때로 상향 방향이며, 하향 힘이 추가된 하향 퍼쿠션 충격 중에 또는 퍼쿠션이 발생하지 않을 때에 때때로 하향 방향이다. 합력의 평균값은 매질 패킹을 허용하도록 하향 방향으로 양의 값이다.

도 16은 퍼쿠션 테이블 상에 장착되는, 도 5와 유사한 튜브 연장부를 갖는 컬럼 조립체의 일 실시예를 도시한다. 퍼쿠션 테이블은 2개의 형태로, 즉 해머(175a)가 휴지 중일 때에 좌측에 있는 낮은(로우) 위치에서와, 175d가 해머(175a)에 의해 완충될 때에 우측에 있는 높은(하이) 위치에서 도시되어 있다. 이 실시예에서, 전체 컬럼 조립체가 퍼쿠션에 복종된다.

도 17은 상단 조립체(131), 튜브 연장부(106), 피스톤(132) 및 피스톤 샤프트(134)를 포함하는 상단 부품들이 컬럼의 바닥 부품들 및 퍼쿠션 테이블(175)로부터 격리되어 있는, 도 16의 실시예에 대안적인 한가지 실시예를 도시한다. 이들 상단 부품들은 튜브 연장부(106)에 부착된 독립적인 프레임(180) 상에 장착된다. 연질 재료로 제조된 라이너(101)는 상단 부품들의 퍼쿠션으로부터의 분리를 허용하고, 퍼쿠션에 복종되는 바닥 부품들과 퍼쿠션으로부터 분리되는 상단 부품들 사이에서 컬럼 내에 수밀성을 유지한다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 상단 부품은 퍼쿠션의 기계적 강도에 복종되지 않고, 그 결과 재료 피로가 시간 경과에 따라 생긴다. 이는 또한 퍼쿠션 테이블(175) 위의 중량, 이에 따라 그 관성을 감소시킨다. 관성이 감소되고, 가속도가 증가되며, 뉴튼의 법칙을 고려한다.

도 18은 상단 조립체(131)를 위한 도 16 및 도 17의 실시예에 대안적인 일 실시예를 도시한다. 이는 라이너(101)가 튜브 연장부(106) 위에 끼워진 목부(184) 위로 밀어넣어질 정도로 충분히 연성을 갖는다는 것을 추정하게 한다. 라이너(101)가 밀어넣어지면, 상단부(137)가 장착되고 너트(181), 또는 도 2의 108에 관해서 말하면 클램프나 볼트식 플랜지에 의해 목부(184)에 대해 죄여진다. 컬럼 내에 라이너를 밀봉하는 이 해법은 본 발명의 모든 실시예에 관하여 쉽게 실시될 수 있다.

이전 실시예와 비교하여 또 다른 선택적인 변화가 도 18에 나타난다. 상단판(137)은 슬러리 주입 포트(182)를 통합한다. 이 슬러리 주입 포트(182)는 패킹 작업 중에 구멍을 폐쇄할 수 있는 밸브를 둘러싸고 이에 따라 이 패킹 작업 중에 유압에 저항하도록 설계된다. 137의 중공 형태는 슬러리 포트의 구멍 위에 피스톤(132)을 위치 설정하게 하여 슬러리가 피스톤(132) 아래에서 주입될 수 있다. 점선(132s)은 슬러리 포트 위의 상부 위치에 위치 설정될 때에 피스톤(132)을 도시한다. 가동상이 또한 피스톤(132)을 통해 주입되는 동안에 슬러리 주입 포트(182)를 통해 매질을 주입시킴으로써, 슬러리가 유동 내에서 운반되어 컬럼의 바닥에 빠르게 정착된다. 이 형태는 매질 파티클이 피스톤 위의 구역으로 이동하지 않는 것을 보장한다. 또한, 패킹된 층의 상부면이 예컨대 매질의 불량한 주입으로 인해 상부 타이(107)에 도달하지 않는다면 컬럼 내에 매질 레벨을 조절하게 한다. 층 구성 중에 컬럼 내에 매질의 직접적인 "주입"을 허용한다. 피스톤(132)이 슬러리 포트 구멍 위에 위치 설정된 상태로 컬럼을 패킹 버퍼로 충전할 수 있고, 결과적으로 생긴 패킹된 층의 상부면이 상부 타이(107) 바로 아래에 있을 때까지 매질을 182를 통해 주입하면서 상단 프로세스 포트(133)로부터 바닥 프로세스 포트(103)로 패킹 버퍼를 연속적으로 순환시킨다. 182의 측면 위치 설정이 컬럼 내에서 매질의 불균일한 분포를 유도하는 것을 피하기 위하여, 여러 개의 슬러리 주입 포트(182)가 실시될 수 있거나, 또는 매질이 궁극적으로 이 시작 충전 후에 바닥 프로세스 포트(103)로부터 상단 프로세스 포트(133)로 패킹 버퍼의 상류 순환에 의해, 또는 바닥 프로세스 포트(103)를 통한 공기 살포에 의해 적소에서 다시 부유될 수 있다. 이어서, 퍼쿠션과 유동 패킹이 조합된 패킹 작업은 슬러리 주입 포트가 차단된 상태에서 반복될 수 있다.

도 19 내지 도 21은 특히 피스톤(132)를 이용한 그리고 궁극적으로는 바닥판(102)을 이용한 라이너(101)의 밀봉을 위한, 컬럼의 대안적인 설계를 도시하는데, 패킹 방법의 원리는 변하지 않는다. 이 실시예에서, 라이너와 피스톤(132) 간의 밀봉, 그리고 궁극적으로는 도 19에 도시된 바와 같은 바닥판(102)의 밀봉은 이전 실시예들에서 104 및 107와 같이 외부 타이에 의해 얻어지지 않고, 예컨대 O링, 또는 제한하지 않지만 로브 조인트(lobe joint) 또는 스크레퍼 시일(scraper seal)을 비롯한 임의의 다른 시일일 수 있는 시일(183)에 의해 얻어진다. 이 경우에, 컬럼 튜브(105)의 중공은, 적어도 부품(132, 102)이 안착되어야 하는 곳에서 정확하게 치수가 정해지므로, 시일(183)이 컬럼 튜브(105)의 상단에 맞물릴 때에 라이너(101)와 피스톤(132) 사이를 밀봉하고 컬럼 튜브(105)의 바닥에 맞물릴 때에 라이너(101)와 바닥판(102) 사이를 밀봉한다.

도 5 및 도 6을 설명하는 이전 섹션에서 설명된 바와 같이, 피스톤(132)은 튜브 연장부(106) 내에 위치 설정될 때에 필름(101)과 타이트하게 끼워지지 않는다. 도 19의 실시예의 경우, 이는 시일(183)이 튜브 연장부(106) 내에서 라이너(101)와 피스톤(132) 사이에 타이트하게 끼워지지 않도록 튜브(105)에서보다 큰 직경을 갖게 컬럼 튜브(105)의 중공을 설계함으로써 얻어질 수 있다. 이는 라이너가 유압 하에서 튜브 연장부(106)의 내경까지 팽창하기에 충분히 연성이라는 것을 추정하게 한다. 도 5 내지 도 7에 설명된 바와 동일한 패킹 방법이 적용될 수 있다. 층이 도 19에 나타낸 바와 같이 고형화될 때에, 피스톤(132)이 하강되어 튜브(105) 내에 맞물린다. 이는 모따기부(즉, 에지)를 발생시켜, 내경을 컬럼 튜브(105)의 상부 에지 상에서 튜브 연장부(106)의 내경으로부터 시일(183)이 피스톤(132)과 라이너(101) 사이에서 타이트하게 끼워질 수 있는 직경까지 조정한다. 따라서, 이 모따기부는 피스톤을 안내하고 피스톤(132)이 층과 만나 도 20에 도시된 바와 같이 라이너(101)와 밀봉될 때까지 시일(183)을 점진적으로 압축시킨다.

이 위치에서, 피스톤(132)은 피스톤 샤프트(134), 상단 조립체(131) 및 튜브 연장부(106)의 장착 해제를 허용하도록 적소에 유지되어야 한다. 피스톤의 유지는, 예컨대 전술한 바와 같이 매질에 의해 가해지는 힘을 견뎌야 한다. 도 20은 피스톤을 유지하도록 선택적으로 조합될 수 있는 185와 186을 갖는 2가지 가능한 해법을 도시한다. 피스톤을 적소에 유지할 수 있는 다른 해법이 또한 가능하다. 부품(186)은 105의 구멍을 통해 안내되는 1개 또는 여러 개의 니들이다. 컬럼 내에 도입될 때에, 이 니들(들)(186)은 라이너를 관통하고 피스톤(132)에 대해 매질에 의해 가해지는 상부 힘에 대항하도록 정지 피스로서 피스톤을 유지시킨다. 이 니들(들)(186)은 용기에 연결될 수 있고, 이에 따라 상부 부품(106, 134, 101)의 장착 해제 전에 피스톤(132) 위의 상청액을 제거할 수 있다. 임의의 이유로, 라이너(101)가 관통되어서는 안된다면(예컨대, 튜브 연장부와 라이너가 다중 패킹 및 언패킹을 허용하도록 남겨지면), 1개 또는 여러 개의 핀(185)이 도 20a의 확대도에 도시된 바와 같이 핀(들)이 라이너를 관통하지 않고 컬럼 내측으로 단순히 압박된다는 차이점을 두고 니들(186)과 동일한 방식으로 끼워질 수 있다. 해법의 설계는 핀(185) 및/또는 니들(186)이 상부 부품(106, 134, 101)의 장착 해제를 못하게 하지 않으면서 튜브(105) 상에 유지될 수 있다는 것이다.

이들 상부 부품이 제거되면, 캡(151)이 도 21에 도시된 바와 같이 설치될 수 있다. 핀(들)(185) 또는 니들(들)(186)은 캡이 설치된 후에 또는 적소에 남겨 둔 후에 장착 해제될 수 있다. 이들은 또한 니들(들)(185) 또는 핀(들)(186)이 제거되는 순간과 캡(151)이 설치되는 순간 사이에 외력이 피스톤을 적소에 유지한다면 캡(151)이 설치되기 전에 제거될 수 있다.

도 19 및 도 20에 설명된 실시예의 한가지 흥미로운 연장은 이 해법이 라이너(101)가 없는 구성에 쉽게 적용될 수 있다는 점이다. 이 경우에, 피스톤(132)과 바닥판(102)은 튜브(105)와 직접 접촉한다. 이와 관련하여, 튜브 연장부(106)는 시일에 의해 컬럼 튜브(105)의 상단에 수밀 방식으로 장착된다. 몇몇 양태에서, 튜브 연장부(106)와 튜브(105)는 하나의 부재의 단일 조립체로서 설계되거나, 함께 용접 또는 조립되는 부품들로 제조될 수 있다. 이 양태에서, 제품과 접촉하는 부품(105, 106)은 이상적으로는 음식 등급 또는 약물 등급 재료로 제조된다.

본 발명은 실험실 사용을 위한 소형 직경으로부터 대형의 산업적 스케일까지 임의의 스케일의 플러그-유동 크로마토그래피 용례에 유용하다. 본 발명은 또한 천연 폴리머, 유기 폴리머, 및 하이드록시아파타이트, 실리카, TiO2, 및 규조토 등의 무기 재료에 기초한 매트릭스를 비롯하여 임의의 종류의 분리 매질과 함께 사용될 수 있다.

본 발명은 또한 층이 팽창되는 기간 동안에 상부 조립체와 튜브 연장부를 이용함으로써 팽창된 층 용례에 쉽게 적용된다. 본 발명은 전술한 것 외의 패킹 기법에 쉽게 적용된다. 본 발명은 또한 단일의 관형 플라스틱 필름을 이용하면서 도 14에 도시된 바와 같이 컬럼들을 적층하고, 도 2 내지 도 9의 시퀀스를 수회 반복시킴으로써 실시될 수 있다. 동일한 분리 매질을 이용하여 패킹될 때에, 적층된 컬럼들은 플로어 공간을 절감할 수 있다. 적층된 컬럼들의 경우, 이동상이 컬럼의 여러 유입 포트들 사이에 균일하게 분배되고 동시에 여러 출구로부터 수집되어, 더 큰 컬럼에 의해 얻어질 수 있는 것과 균등한 결과를 달성한다. 상이한 종류의 매질을 이용하여 패킹될 때에, 적층된 컬럼들은 상이한 정제 단계에 사용될 수 있다. 컬럼의 각 섹션은 그 전용 입구 및 출구 프로세스 포트를 갖기 때문에, 컬럼 섹션은 또한 독립적인 컬럼으로서 상이한 버퍼와 상이한 기구와 함께 사용될 수 있다.

라이너를 갖는 컬럼의 개념은 또한 도 22에 도시된 것과 같은 더 관습적인 크로마토그래피 컬럼에 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 피스톤(132)은 도 19에서와 같이 예컨대 O링 또는 제한하지 않지만 로브 조인트 또는 스크레퍼 시일을 비롯한 임의의 다른 시일일 수 있는 시일(183)을 둘러싼다. 그러나, 컬럼 튜브가 2개의 섹션(106, 105)으로 제조되는 이전에 설명된 설계와 달리, 도 22의 실시예에서는, 컬럼 튜브가 슬러리의 용적을 수용하기에 충분히 큰 1개의 원통형 섹션(105)으로 제조된다. 피스톤(132)은 컬럼 튜브(105)를 따라서 전체가 크다. 컬럼 내의 유압에 일정하게 복종되면, 피스톤(132)은 예컨대 커버(137) 내에서 피봇하는 중앙 너트(190)를 회전시킴으로써 상승 또는 하강될 수 있는 중앙 나사(191)에 부착됨으로써 적소에 유지된다. 도 22의 실시예에서, 라이너는 튜브(105) 내에 위치 설정되고 웨지(192)에 의해 105의 상부 에지 상에 유지되거나, 라이너가 충분히 연성을 갖는다면, 라이너는 도 18 또는 도 19 등의 이전 설계에 도시된 바와 같이 목부 위에 밀어넣어질 수 있다. 도 22에 도시된 실시예의 한가지 이점은, 조절된 제품을 위해, 컬럼 튜브의 재료가 약물 또는 음식과의 접촉에 적합하게 될 필요가 없다는 것이다. 물론, 제품이 조절되면, 라이너가 그러한 적합성을 갖게 된다. 이는 값비싼 고등급 재료의 사용을 최소화시킨다.

라이너가 충분히 두껍고 연성이면, 컬럼 설계는 도 23에 도시된 바와 같이 단순화될 수 있다. 도 22과 비교하면, 바닥판(102)과 라이너 간의 밀봉, 뿐만 아니라 피스톤(132)과 라이너(101) 간의 밀봉이 도 22의 183과 같은 시일 없이 기계적 압축에 의해 직접적으로 얻어진다. 피스톤(132)[또는 바닥판(102)]과 라이너(101) 간의 전단 응력을 최소화하기 위해, 피스톤과 바닥판의 외부 에지는 (예컨대, 비드형인) 돌기를 둘러쌀 수 있고, 이는 라이너(101) 내에서 피스톤(132)[또는 바닥판(102)]의 원활한 설치 또는 이동을 보장한다. 도 23의 실시예에서, (수밀성을 제공하는) 돌기는 필터와 동일한 레벨에 위치 설정된다. 이는 컬럼 내부 용적이 이동상의 유동에 복종되고 컬럼 내에서 데드점의 우려를 감소시킨다.

본 명세서에 설명된 방법 및 개념은 또한 크로마토그래피 외의 목적을 위해 파티클로 제조된 콤팩트하고 균질한 층을 준비하는 데에 사용될 수 있다. 그러한 목적의 일례는 필터링이고, 다른 예로는 크로마토그래피를 위한 예비 단계로서 층의 사용이 있다. 예컨대, 본 발명의 양태는 파티클의 층을 중합에 의해 모놀리스 구조로 융합하는 데에 사용될 수 있다. 본 발명의 양태는 또한 디스크 등의 다른 매질 형태를 갖는 플라스틱 필름 내측에서 바닥판과 상단판 사이에 크로마토그래피 매질을 준비하도록 사용될 수 있다. 본 발명의 양태는 원형 단면의 컬럼으로 제한되지 않는다. 동적 밀봉에 대한 요구를 제거함으로써, 본 발명은 사실상 다각형, 타원형 등의 모든 단면 형태의 컬럼에 쉽게 적용될 수 있다. 관형 플라스틱 필름은 또한 EPDM 또는 실리콘 등의 엘라스토머 필름일 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 명세서에는 또한 필터를 크로마토그래피 컬럼의 바닥판 및/또는 크로마토그래피 컬럼을 패킹하기 위한 피스톤의 보어 홀에 적용하는 방법이 제공된다. 이 방법은 본 명세서에 설명된 다른 방법(예컨대, 라이너 및/또는 충격 패킹의 사용)과 함께 적용될 수 있거나, 그러한 방법 없이 사용될 수 있다. 피스톤의 보어 내에 필터(3)의 위치 설정을 보여주는 실시예가 도 24에 도시되어 있다. 다른 곳에서 언급한 바와 같이, 동일한 액션이 필터를 바닥판의 보어에 고정시키도록 적용될 수 있다. 이 고정은 적어도 2가지 역할을 한다: 고정은 매질이 필터를 피해 가지 못하게 하는 밀봉 기법의 역할을 하고, 고정은 이동 유동에 복종되면서 필터(3)를 적소에 유지하는 기계적 고정의 역할을 한다. 사실상, 이동상을 하방으로 주입할 때에, 그 주입 재료로 인한 필터(3)의 유동 저항은 축방향 힘으로 변환되고, 이는 필터(3)를 피스톤에서 멀어지게 압박하는 경향이 있다. 필터(3)는 그 외경에 의해, 그리고 궁극적으로는 그 표면에 분포된 추가 고정구(파스너)에 의해 유지될 수 있다. 도 24는 필터 나사(28)가 필터 나사 개스킷(29)에 의해 밀봉되는 실시예를 도시하고 있다. 필터 나사 개스킷(29)은 나사의 나사산 내의 액체 또는 오염물의 확산을 방지하는 데에 일조한다. 개스킷은 또한 이동상이 필터 나사(28)가 안착하는 곳에서 필터의 홀에 진입하는 것을 방지한다. 파스너가 분배시에 국부적인 특이성을 일으킬 수 있기 때문에, 그 크기 및 갯수가 최소화될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 필터를 유지하기 위한 파스너는 수축에 의한 필터의 고정이 충분한 곳에는 전혀 포함되지 않는다.

수축 기법은 피스톤(2) 또는 바닥판에 사용되는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 등의 재료의 열 팽창을 채용한다. 피스톤(2)과 바닥판은 보어를 포함하는 개구(27)를 밀폐시키고, 개구는 대기 온도에서 필터보다 약간 작고, 더 높은 온도에서는 필터 직경보다 약간 크거나 동일한 직경을 갖는다. 예컨대, 30℃ 내지 100℃ 가열된 폴리프로필렌은 약 1% 만큼 팽창한다. 필요하다면, 필터는 저온에서 필터 재료의 열 수축에 의해 필터 또는 바닥판 보어의 열 팽창을 축적시키도록 냉각될 수 있다.

본 명세서에 첨부된 청구범위에서, 단수 형태의 용어는 "하나 이상"을 의미하도록 의도된다. 단계 또는 요소의 설명 뒤에 올 때에 "포함한다"라는 용어 및 "포함하는" 및 "포함한" 등의 그 파생어는 다른 단계 또는 요소의 추가가 선택적으로 배제되지 않는다는 것을 의미하도록 의도된다. 본 명세서에 인용된 모든 특허, 특허 출원, 및 다른 공개된 인용 참증은 그 전체가 본 명세서에 참조로 합체된다. 본 명세서에 개시된 임의의 인용 참증 또는 일반적인 임의의 종래 기술과 본 명세서의 명백한 교시 간의 차이는 본 명세서의 교시를 지지하여 해결되도록 의도된다. 이는 단어 또는 문구의 당업계의 정의와 동일한 단어 또는 문구의 본 명세서에 명백하게 제공되는 정의 간에 임의의 차이를 포함한다.

Claims

크로마토그래피 컬럼으로서,
강성 컬럼 쉘,
상기 컬럼 쉘에 고정되고, 강성의 액체 불투과성 베이스 위에 다공질 재료의 층(필터)을 포함하는 바닥판으로서, 상기 베이스는 액체의 통과를 위한 포트를 갖는 것인, 바닥판,
강성의 액체 불투과성 베이스 아래에 다공질 재료의 층(필터)를 포함하는 피스톤으로서, 상기 베이스는 액체의 통과를 위한 포트를 갖고, 상기 피스톤은 상기 컬럼 쉘 내의 튜브 내측에 끼워지는 것인, 피스톤, 및
분리 매질의 패킹된 층을 포함하는 가요성의 불투수성 재료로 된 상기 튜브
를 포함하고, 상기 튜브는 제2 단부가 개방되며 제2 단부가 상기 바닥판에 의해 폐쇄되며 상기 피스톤을 둘러싸는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제1항에 있어서,
상기 피스톤에 대한 상기 튜브와 사이에 해제 가능한 시일을 더 포함하는 크로마토그래피 컬럼.
제2항에 있어서,
상기 피스톤은 시일을 포함하는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제2항에 있어서,
상기 강성 컬럼 쉘은 시일을 포함하는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제2항에 있어서,
상기 시일은 O링, 로브 조인트(lobe joint), 및 스크레퍼 시일(scraper seal)로 이루어지는 군에서 선택되는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제1항에 있어서,
상기 피스톤은 상기 피스톤과 상기 컬럼 쉘 사이에 틈새를 두고 상기 컬럼 쉘 내에 끼워짐으로써, 액체가 상기 피스톤을 지나서 유동하게 하여 상기 피스톤이 상기 컬럼 쉘 내에서 이동될 때에 상기 피스톤 위아래의 압력을 평형시키는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제1항에 있어서,
상기 가요성의 불투수성 재료는 탄성적인 것인 크로마토그래피 컬럼.
제1항에 있어서,
상기 바닥판 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 베이스는 상기 베이스의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 두는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제1항에 있어서,
상기 피스톤 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 피스톤은 상기 다공질 재료의 층과 대면하고 상기 피스톤의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 표면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 오목한 표면의 주변을 따라 상기 오목한 표면과 접촉하고 상기 층과 상기 주변 내의 상기 오목한 표면 사이에 간극을 남겨 두는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제1항에 있어서,
상기 바닥판 상에 다공질 재료의 층은 편평하고 상기 베이스는 상기 베이스의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 두며,
상기 피스톤 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 피스톤은 상기 다공질 재료의 층과 대면하고 상기 피스톤의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 표면을 가지며, 상기 피스톤의 다공질 재료의 층은 상기 오목한 표면의 주변을 따라 상기 피스톤의 오목한 표면과 접촉하고 상기 층과 상기 주변 내의 상기 오목한 표면 사이에 간극을 남겨 두는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제1항에 있어서,
상기 컬럼 쉘의 높이를 연장시키도록 상기 컬럼 쉘에 제거 가능하게 부착될 수 있는 컬럼 쉘 연장부를 더 포함하고, 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브는 상기 컬럼 쉘과 상기 컬럼 쉘 연장부 모두를 통과하여 연장하기에 충분한 길이를 가지며, 상기 컬럼 쉘 연장부는 액체가 상기 피스톤을 지나서 유동하게 하도록 상기 피스톤과 상기 연장부 사이에 틈새를 두고 상기 피스톤을 수용하기에 충분한 폭을 가짐으로써, 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브가 상기 컬럼 쉘과 상기 컬럼 쉘 연장부 모두의 내측에 있고 상기 피스톤이 상기 튜브 내에서 이동될 때에 상기 피스톤 위아래의 압력을 평형시키는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제11항에 있어서,
상기 컬럼 쉘 연장부에 부착되고 상기 피스톤을 지지하는 캡과, 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브의 제1 단부를 상기 캡에 고정시키는 수단을 더 포함하는 크로마토그래피 컬럼.
제12항에 있어서,
컬럼 내의 피스톤 아래에서 크로마토그래피 매질의 슬러리의 주입을 허용하는 슬러리 주입 포트를 더 포함하는 크로마토그래피 컬럼.
제1항에 있어서,
상기 베이스 아래에서, 컬럼 내의 분리 매질의 파티클의 패킹을 향상시키도록 베이스를 리드미컬하게 두드릴 수 있는 퍼쿠션 테이블을 더 포함하는 크로마토그래피 컬럼.
제1항에 있어서,
상기 크로마토그래피 컬럼은 분취 크로마토그래피 컬럼인 것인 크로마토그래피 컬럼.
크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법으로서,
(a)가요성의 불투수형 재료의 튜브를 강성 컬럼 쉘 내에 배치하는 단계로서, 상기 튜브는 제1 단부가 개방되고 제2 단부가 강성의 액체 불투수성 베이스 위에 다공질 재료의 층을 포함하는 바닥판에 의해 폐쇄되며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 튜브의 제1 단부와 대면하고 상기 베이스는 액체의 방출을 위한 포트를 갖는 것인, 단계;
(b)상기 컬럼 쉘 내측의 상기 튜브 내에 분리 매질 파티클의 슬러리를 배치하고 피스톤을 상기 슬러리 위에서 상기 튜브 내에 배치하는 단계로서, 상기 피스톤은 상기 슬러리와 대면하는 다공질 재료의 층과 상기 다공질 재료의 층 위서 액체의 공급을 위한 포트를 갖는 것인, 단계;
(c)상기 슬러리를 정착시키고 압밀하기 위하여 상기 피스톤과 바닥판 사이에 액체의 하향 순환을 가하는 단계; 및
(d)상기 피스톤을 상기 슬러리 위로 하강시켜 상기 파티클을 패킹된 층으로 압밀하는 단계
를 포함하는 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 베이스 아래로부터의 충격 두드림에 의해 슬러리의 패킹에 일조하는 단계를 더 포함하는, 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
제17항에 있어서,
상기 충격 두드림은 5 mm 미만의 진폭에서 0.2 내지 100 Hz의 주파수로 발생하는 것인 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
제15항에 있어서,
상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브를 상기 컬럼 쉘 내에 배치하기 전에 상기 컬럼 쉘의 높이를 연장시키도록 컬럼 쉘 연장부를 상기 컬럼 쉘에 부착시키는 단계를 더 포함하고,
상기 단계(a)는 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브를 상기 컬럼 쉘과 상기 컬럼 쉘 연장부 모두의 내측에 배치하는 단계를 포함하며,
상기 단계(b)는 상기 컬럼 쉘과 상기 컬럼 쉘 연장부 모두의 내측으로 연장하도록 상기 튜브 내에 충분한 양의 상기 슬러리를 배치하는 단계를 포함하고,
상기 단계(c)는 상기 파티클 모두를 상기 컬럼 쉘 내측의 상기 튜브 부분 내로 압밀하는 단계를 포함하며,
상기 방법은,
(d)상기 패킹된 층을 수용하는 상기 컬럼 쉘을 남겨 두도록 단계(c) 후에 상기 컬럼 쉘 연장부를 제거하는 단계를 더 포함하는 것인 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 단계(c) 전에 상기 가요성의 불투수성 재료의 튜브의 제1 단부를 캡에 고정하기 위해, 상기 피스톤을 지지하는 캡에 의해 상기 컬럼 쉘 연장부의 상단을 폐쇄하는 단계를 더 포함하는, 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
제16항에 있어서,
(e)상기 패킹된 층을 둘러싸는 상기 튜브의 단축된 길이를 남겨 두도록 상기 패킹된 층 위에 있는 가요성의 불투수성 재료의 튜브를 절단하는 단계를 더 포함하는, 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 바닥판 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 베이스는 상기 베이스의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 두는 것인 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
제16항에 있어서,
상기 피스톤 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 피스톤은 상기 다공질 재료의 층과 대면하고 상기 피스톤의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 표면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 오목한 표면의 주변을 따라 상기 오목한 표면과 접촉하고 상기 층과 상기 주변 내의 상기 오목한 표면 사이에 간극을 남겨 두는 것인 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
제1 단부가 개방되고 제2 단부가 강성의 액체 불투과성 베이스 위에 다공질 재료의 층을 포함하는 바닥판에 의해 폐쇄되는 가요성의 불투수성 재료의 튜브로서, 상기 다공질 재료의 층은 상기 튜브의 상기 제1 단부와 대면하며 상기 베이스는 액체의 통과를 위한 포트를 갖는 것인 가요성의 불투수성 재료의 튜브.
제24항에 있어서,
상기 가요성의 불투수성 재료는 탄성을 갖는 것인 가요성의 불투수성 재료의 튜브.
제24항에 있어서,
상기 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 베이스는 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 두는 것인 가요성의 불투수성 재료의 튜브.
크로마토그래피 컬럼으로서,
분리 매질의 패킹된 층을 수용하는 강성의 불투수성 컬럼 쉘로서, 상기 컬럼 쉘은 제1 단부가 개방되고 제2 단부가 바닥판에 의해 폐쇄되는 튜브를 형성하고 피스톤을 둘러싸며, 상기 쉘 또는 피스톤은 액체 공급을 위한 포트를 포함하는 것인, 컬럼 쉘;
상기 컬럼 쉘에 고정되고, 강성의 액체 불투과성 베이스 위에 다공질 재료의 층을 포함하는 바닥판으로서, 상기 베이스는 액체의 통과를 위한 포트를 갖는 것인, 바닥판; 및
상기 컬럼 쉘 내에 끼워지고 피스톤과 쉘 사이에 시일을 포함하는 피스톤
을 포함하는 크로마토그래피 컬럼.
제27항에 있어서,
상기 시일은 O링, 로브 조인트(lobe joint), 및 스크레퍼 시일(scraper seal)로 이루어지는 군에서 선택되는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제27항에 있어서,
상기 피스톤은 시일을 포함하는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제27항에 있어서,
상기 강성 컬럼 쉘은 시일을 포함하는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제27항에 있어서,
상기 바닥판 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 베이스는 상기 베이스의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 두는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제27항에 있어서,
상기 피스톤 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 피스톤은 상기 다공질 재료의 층과 대면하고 상기 피스톤의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 표면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 오목한 표면의 주변을 따라 상기 오목한 표면과 접촉하고 상기 층과 상기 주변 내의 상기 오목한 표면 사이에 간극을 남겨 두는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제27항에 있어서,
상기 바닥판 상에 다공질 재료의 층은 편평하고 상기 베이스는 상기 베이스의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 상부면을 가지며, 상기 다공질 재료의 층은 상기 베이스의 주변을 따라 상기 베이스와 접촉하고 상기 다공질 재료의 층과 상기 주변 내의 베이스 사이에 간극을 남겨 두며,
상기 피스톤 상에 다공질 재료의 층은 편평하고, 상기 피스톤은 상기 다공질 재료의 층과 대면하고 상기 피스톤의 포트를 향해 테이퍼지는 오목한 표면을 가지며, 상기 피스톤의 다공질 재료의 층은 상기 오목한 표면의 주변을 따라 상기 피스톤의 오목한 표면과 접촉하고 상기 층과 상기 주변 내의 상기 오목한 표면 사이에 간극을 남겨 두는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제27항에 있어서,
상기 컬럼 쉘의 높이를 불투성으로 연장시키도록 상기 컬럼 쉘에 부착될 수 있는 컬럼 불투수성 쉘 연장부를 더 포함하고, 상기 컬럼 쉘 연장부는 액체가 상기 피스톤을 지나서 유동하게 하도록 상기 피스톤과 상기 연장부 사이에 틈새를 두고 상기 피스톤을 수용하기에 충분한 폭을 가짐으로써, 상기 피스톤 위아래의 압력을 평형시키는 것인 크로마토그래피 컬럼.
제34항에 있어서,
상기 컬럼 쉘 연장부에 부착되고 상기 피스톤을 지지하는 캡을 더 포함하는 크로마토그래피 컬럼.
제35항에 있어서,
컬럼 내의 피스톤 아래에서 크로마토그래피 매질의 슬러리를 주입하도록 사용될 수 있는 슬러리 주입 포트를 더 포함하는 크로마토그래피 컬럼.
제27항에 있어서,
상기 크로마토그래피 컬럼은 분취 크로마토그래피 컬럼인 것인 크로마토그래피 컬럼.
제27항 내지 제36항 중 어느 한 항에 따른 분취 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법으로서,
(a)바닥 단부가 바닥판에 의해 폐쇄된 컬럼 쉘 내에 분리 매질 파티클의 슬러리를 배치하고 피스톤을 컬럼 쉘 내에서 상기 슬러리 위에 배치하는 단계,
(b)상기 피스톤을 지지하는 캡에 의해 상기 컬럼 쉘 연장부의 상단을 폐쇄하는 단계,
(c)상기 슬러리를 정착시키고 압밀하기 위해 상기 피스톤과 상기 바닥판 사이에 액체의 하향 순환을 가하는 단계,
(d)상기 피스톤을 상기 슬러리 위로 하강시켜 상기 파티클을 패킹된 층으로 압밀하는 단계,
(e)상기 패킹된 층을 수용하는 상기 컬럼 쉘을 남겨 두도록 단계(c) 후에 상기 컬럼 쉘 연장부를 제거하는 단계
를 포함하는 분취 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
제38항에 있어서,
상기 베이스 아래에서, 컬럼 내의 분리 매질의 파티클의 패킹을 향상시키도록 베이스를 리드미컬하게 두드릴 수 있는 퍼쿠션 테이블을 더 포함하는 것인 분취 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
제38항에 있어서,
상기 강성 컬럼 쉘과 가요성의 불투수성 재료의 튜브는 현탁액(슬러리) 내에 매질을 수용하기에 충분히 높고,
상기 튜브를 모두 튜브를 따라 상기 피스톤에 밀봉하는 개스킷 또는 돌기를 갖는 피스톤을 더 포함하는 것인 분취 크로마토그래피 컬럼을 패킹하는 방법.
필터를 크로마토그래피 컬럼의 바닥판에 있는 보어 홀 및/또는 크로마토그래피 컬럼을 패킹하기 위한 피스톤에 있는 보어 홀에 부착시키는 방법으로서,
보어 홀을 포함하는 개구가 팽창하도록 바닥판 및/또는 피스톤을 가열하는 단계;
필터를 가열된 개구 내에 배치하는 단계; 및
바닥판 및/또는 피스톤이 냉각되게 함으로써, 필터가 개구 내에 고정되도록 개구를 수축시키는 단계
를 포함하는 부착 방법.
제41항에 있어서,
상기 가열된 개구 내에 배치된 필터는 필터가 대기 온도로 복귀할 때에 팽창하도록 대기 온도 미만으로 냉각되는 것인 부착 방법.
제41항에 있어서,
상기 필터를 필터 에지를 제외하고 필터 상의 적어도 하나의 한 위치에서 바닥판 및/또는 피스톤에 고정시키는 단계를 더 포함하는 부착 방법.
제43항에 있어서,
상기 고정은 필터를 통해 그리고 바닥판 및/또는 피스톤 내에 하나 이상의 나사를 추가하는 단계를 포함하는 것인 부착 방법.