層析柱框架和對層析柱進行維護和填充的方法

2023-05-03 00:27:01

層析柱框架和對層析柱進行維護和填充的方法
【專利摘要】本發明涉及層析柱框架和對層析柱進行維護和填充的方法。本發明涉及層析柱框架(101)，其包括至少兩個支腿(102)、連接到所述至少兩個支腿(102)上的支承組件(104)，以及連接到所述支承組件(104)上的保持器機構(106)。所述保持器機構(106)布置成可釋放地保持層析柱(128)的轉接器杆(138)，使得轉接器杆(138)被阻止沿水平方向移動，以及使得轉接器杆(138)被允許沿豎向方向移動。本發明還涉及對層析柱(128)進行維護和填充的方法。
【專利說明】層析柱框架和對層析柱進行維護和填充的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及根據權利要求1所述的層析柱框架和根據權利要求10的前序部分所述的對層析柱進行維護和填充的方法。
[0002]為了清潔和更換床支承件、分配板和滑環，對層析柱(尤其是工業規模的層析中的柱)執行維護是必要的。用以拆開柱的重型提升裝備(例如升降機或起重機)在執行維護時對安全性和時間效率有影響。而且，當填充層析柱時，諸如升降機或起重機的重型提升裝備通常是必要的。本發明涉及用於對這樣的柱執行維護和填充的高效且較安全的方法。
【背景技術】
[0003]層析技術廣泛地以不同的形式用來分離化學和生物物質，並且在化合物製備、純化和分析方面存在許多應用。液體層析在製藥和生物工業中對於蛋白質、縮氨酸和核酸的製備、純化和分析是特別重要的。
[0004]典型的液體層析設備具有直立的殼體，其中填充材料(其在本質上通常是顆粒，並且由多孔介質構成)的床支託在可滲透的固持層上。液體流動相通過入口而進入，入口例如在轉接器杆的端部處，轉接器杆在柱內具有伸長的延伸部。液體流動相此後進入分配板，分配板通過多孔的穿孔過濾器、篩網、過濾器板或網而分配液體流動相，多孔的穿孔過濾器、篩網、過濾器板或網連同分配板布置在轉接器上。液體流動相因此移動通過填充材料的床，並且最終典型地通過第二過濾器、篩網、過濾器板或網和第二分配板經由出口移除。
[0005]用於液體層析的柱典型地包括封閉多孔層析介質的管狀本體，載體液體或流動相流過多孔層析介質，物質或分析物的分離在多孔介質的流動相和固相之間進行。典型地，多孔介質被封閉在柱中而作為填充床，填充床一般通過使離散微粒的懸浮液固結而形成，該懸浮液稱為漿料，在最上部的第一端部元件和轉接器組件已經被移除時，漿料被泵送或傾倒到柱中。產生穩定均勻的床對於最終的分離過程通常是關鍵的。
[0006]用於液體層析的傳統分配系統包括附連到網上的分配板。分配板包括以基本均勻地在板上分配流體的型式布置的通道。分配板穿孔成具有孔或開口，這導致流體從通道流出且均勻地流入填充床中。
[0007]在層析過程期間，填充床可受損害，並且可在柱中出現細粒。在若干層析循環之後，細粒可阻塞柱中的網或多個網，這可導致有較高的背壓和較低的處理效率。因此，必須頻繁地進行層析柱的維護，並且必須在許多循環之後更換網或過濾器。
[0008]背襯板或層析柱的最下部的第二端部元件一般用作用於柱的支承件，其本身支承在支腿上或定位在地板上的一些其它基座組件上，這允許出口管路有間隙來在柱下方突出。
[0009]當應當對這種柱填充填充材料和/或這種柱需要對內部構件(例如閥、密封件、篩網/網屏/過濾器、分配系統等)進行維護或清潔時，需要諸如起重機或升降機的重型提升裝置來將最上部的第一端部元件和轉接器組件提升離開柱管，以及還將柱管提升離開最下部的第二端部元件，因為這些組件可具有非常重的重量。使用重型過頂式提升裝備來拆卸柱以便執行內部維護是不合需要的。當重型裝備被提升過頂且技術員暴露在下方時，操作員安全性顯然是個問題。此外，需要對準結構來使柱和其基部/轉接器組件在它們彼此分離時沿軸向對準，以避免損害精密構件。
[0010]存在這樣的對準和提升結構會在管的周圍產生顯著的障礙，並且它們需要小心地擺開，以在周邊的一些點處提供足夠的間隙，以插入/移除內部構件。此外，需要使用重型提升裝備會對容納這樣的柱產生約束，因為需要足夠的過頂空間和支承件將來容納升降機或起重機。因為許多層析柱現在在符合GMP的「清潔的」環境中運行以避免微生物汙染(其中極難容納過頂裝備)，所以需要將柱移動到另一個房間進行拆卸、維護和/或填充是成問題的。這個問題由於需要清潔柱以及在使柱重新用於清潔環境之前驗證柱而惡化。在用於生物製藥生產的GMP設施中存在升降機或起重機因而是非常不合需要的，這是因為上面提到的原因，以及這些機器會在它們的運行和維護期間脫落呈灰塵形式的顆粒物質。
[0011]文獻US 2004/0164012A1公開了一種層析柱，其完全從柱管上移除縱向負載，並且將其轉移到位於柱管的周圍但是在柱管的外部的軛和支柱組件。通過使用軛和支柱系統，可使用中心調節器來使頂部和端部移動進入和離開殼體。在對柱應用內部壓力時，管不會經歷縱向負載。軛和支柱允許從管上完全移除端部，並且在管被裝填、清空、清潔或修理時提供地方來固持端部。
[0012]但是，US 2004/0164012A1中的層析柱由於其設計的原因具有與其相關聯的顯著缺點。如可從US 2004/0164012A1中看到的那樣，端部始終連接到軛和柱的其餘部分上，並且因此不可在單獨的位置進行處理。而且，為了從柱的內部移除端部，操作員必須將軛和端部部件提升到被固持的狀態。在工業柱典型地具有範圍為大約200mm至2000mm的直徑時，這意味著有時必須執行重型提升。因此，維護和填充US 2004/0164012A1中公開的柱因而可為複雜的，並且對操作員產生顯著的安全性風險。
[0013]存在已知的在分配板上設有焊接的或以熱收縮的方式安裝的網的層析柱，該分配板又通過緊固元件可拆裝地連接在轉接器上。為了從分配板移除被阻塞的網，需要進行費時且費成本的操作。特別地，在層析柱較大時，通過使用銑削機器或車削機器來從分配板移除網是複雜的。在將更換的網重新安裝在轉接器上之前，必須將更換的網焊接或以熱收縮的方式安裝在分配板上。基本在更換網期間的時段下，不可使用層析柱。這個可導致生產和生物工業的產量損失。
[0014]雖然存在這樣的現有技術層析柱，但是需要通過提供對於操作員而言較安全且較容易使用的柱來改進可用於層析柱的維護和填充方法。而且，需要減少在對層析柱進行維護和填充時的成本和時間。而且，需要降低對層析柱進行維護和填充時的複雜性和減少所需要的地板空間。

【發明內容】

[0015]本發明所要解決的目標問題是降低在對層析柱進行維護和填充時的成本。
[0016]本發明所要解決的另一個目標問題是減少在層析柱進行維護和填充時的時間。
[0017]本發明所要解決的另外的另一個目標問題是提高在對層析柱進行維護和填充時的安全性。
[0018]本發明所要解決的另外的另一個目標問題是降低在對層析柱進行維護和填充時的複雜性。
[0019]本發明所要解決的另外的另一個目標問題是減小在對層析柱進行維護和填充時所需要的地板空間。
[0020]上面的這些目標通過根據權利要求1所述的層析柱框架和根據權利要求10所述的對層析柱進行維護和填充的方法來實現。
[0021]根據本發明的層析柱框架和方法消除了對重型提升裝置的需要，例如起重機或升降機，重型提升裝置具有外圍裝備，這會增加在對層析柱進行維護和填充時的成本。而且，該框架和方法對層析柱提供較簡單和不那麼費時的維護，因為與已知的維護方法相比，可消除許多操作步驟。因此，提高了在對這種柱進行維護和填充時的效率。該框架和方法還消除了在拆開柱時對較大地板空間的要求。消除用以拆開柱的重型提升裝備(例如單獨的升降機或起重機)提高了在對這樣的柱進行維護和填充時的裝備和維護人員的安全性。
[0022]本發明因此包括將在下文闡述的描述中例示的維護方法、填充方法、結構特徵、元件組合和部件布置，並且本發明的範圍將在權利要求中指示。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]參照附圖，可根據本發明的示例性實施例的以下詳細描述獲得本發明的另外的方面、優點和特徵。
[0024]圖1顯示根據本發明的層析柱框架的透視圖；
[0025]圖2顯示層析柱的側視圖，其中部件被拆開且布置成彼此相距一定距離；
[0026]圖3顯示層析柱的示意性截面圖；
[0027]圖4顯示定位在根據圖1的框架中的、圖2中的層析柱的側視圖；
[0028]圖5顯示定位在根據圖1的框架中的、圖2中的層析柱的透視圖；
[0029]圖6顯示定位在根據圖1的框架中的、圖2中的層析柱的透視圖；其中，第一端部元件和轉接器組件已經被從管狀殼體提升；
[0030]圖7顯示圖1中的框架的透視圖，其中，第一端部元件和轉接器組件被懸吊在框架的保持器機構中；
[0031]圖8顯示支託在輪上的管狀殼體和第二端部元件的透視圖；
[0032]圖9顯示圖1中的框架的透視圖，其中，第一端部元件，轉接器組件和管狀殼體懸吊在框架的保持器機構中；以及
[0033]圖10顯示支託在輪上的第二端部元件的透視圖。
【具體實施方式】
[0034]圖1顯示包括至少兩個支腿102的層析柱框架101，支腿102基本沿豎向且平行地布置。支承組件104連接到支腿102上，並且保持器機構106連接到支承組件104上。圖1中的框架101的公開的實施例由具有正方形橫截面的伸長的鋼管構造而成。但是用具有其它橫截面的其它材料設計框架101也是可行的，例如圓形橫截面。支承組件104包括設有第一和第二連接機構112的兩個基本相同的支架108。第一連接機構110布置成連接支架108與框架101的支腿102中的一個，並且第二連接機構112布置成連接到保持器機構106上。支承組件104能夠沿著所述102進行調節，使得框架101可適於不同的大小的層析柱。因此，支承組件104的第一連接機構110藉助於緊固元件114可釋放地連接到支腿102上。輪116布置在框架101上，使得框架101可容易地移動到和移動離開層析柱128的位置。輪116能夠鎖定，使得框架101在輪116被鎖定時被禁止在地板表面上移動。橫條118布置在支腿102之間，以便提高框架101的穩定性。
[0035]保持器機構106包括至少一個支承板120，支承板120設有凹部122和承載表面124。優選地，如圖1中的實施例中公開的那樣，兩個支承板120布置在支承組件104上，各個板設有凹部122，凹部122共同限定基本圓形的開口和在開口周圍的圓形承載表面124。支承板120中的至少一個藉助於緊固件126 (例如螺栓等)可拆裝地連接到支承組件104的第二連接機構112上。
[0036]圖2顯示層析柱128的側視圖，其中部件被拆開且布置成彼此相距一定距離。層析柱128包括管狀殼體130、第一端部元件132和第二端部元件134，在固定在一起時它們藉助於張緊螺栓136形成不透流體的密封。第一端部元件132和第二端部元件134藉助於張緊螺栓136可拆裝地連接到管狀殼體130上。管狀殼體130和端部元件132、134典型地由不鏽鋼或高強度塑料材料(例如聚丙烯)構成。在其中柱128將用來分離生物活性物質的優選實施例中，材料在生物學上是惰性的，使得根據美國藥典(USP) claSS VI，其不會在人體中引起免疫反應。轉接器杆138延伸通過第一端部元件132中的開口 140且延伸進入管狀殼體130。柱128布置在支承輪142上，使得柱128可容易地移動到地板上的適當的位置。作為將支承輪142直接布置在第二端部元件134上的替代，在柱128下方的位置提供具有輪的支承推車(未公開)是可行的。
[0037]連接到轉接器杆138上的轉接器141具有基本圓形形狀，其設有在周緣外表面146上的密封環144，密封環144布置成抵靠著層析柱128的管狀殼體130的內表面而進行密封。當藉助於操作機構148來降低轉接器141時，管狀殼體130內的填充材料將被壓縮和填充。在公開的實施例中，轉接器杆138設有外部螺紋150，並且操作機構148是帶螺紋套環152，其設有柄部154，以手動地使套環152樞轉。當使套環152樞轉時，將藉助於杆138上的外螺紋150和套環152的內螺紋153來使轉接器杆138移位。管狀殼體130中的轉接器141的壓縮力和向下移動因而通過藉助於使套環152樞轉而迫使轉接器杆138向下來實現。
[0038]分配板158和層析柱過濾器160安裝在轉接器141和第二端部元件134上。層析柱過濾器160包括多孔的穿孔網元件，流體和高達預先確定的大小的微粒被允許穿過網元件。過濾器160和分配板158的維護和清潔時必要的，並且因此過濾器160和分配板158優選可拆裝地固定到轉接器141和第二端部元件134上。
[0039]圖3顯示圖1中的層析柱128的示意性截面圖。管狀殼體130、第二端部元件134和轉接器141形成床空間162，該空間是不透流體的，並且能夠承受高的運行壓力。寬範圍的柱能力是可能的，典型地範圍為0.1升至2000升。床空間162裝填有填充材料的床164，填充材料通常在本質上是顆粒，並且由多孔介質構成。液體流動相布置成通過轉接器杆138的端部處的入口 166而進入，並且流過轉接器杆138中的中心通道168，以及進一步流到轉接器141。液體流動相此後移動通過填充材料的床164，並且最終通過第二端部元件134中的出口 170而移除。典型地，作為填充床164而封閉在柱128中的多孔介質大體通過使離散顆粒的懸浮液固結來形成，懸浮液稱為漿料，在已經從管狀殼體130移除第一端部元件132和轉接器時，該漿料被泵送或傾倒到柱128中。
[0040]填充顆粒介質的床164通過使轉接器141向下移動以在轉接器141和第二端部元件134之間壓縮床164來獲得。轉接器141的壓縮力和向下移動通過使用操作機構148迫使轉接器杆138向下來實現，操作機構148可以手動的方式、以電的方式、以液壓的方式或以氣動的方式操作。
[0041]圖4顯示布置在根據本發明的框架101中的層析柱128的側視圖。保持器機構106布置成可釋放地保持層析柱128的轉接器杆138，使得轉接器杆138被阻止沿水平方向移動，以及使得轉接器杆138被允許沿豎向方向移動。這通過保持器機構106的兩個支承板120形成的圓形凹部122來實現。凹部122限定用於轉接器杆138的開口，並且因此開口具有比轉接器杆138的尺寸更大的尺寸。支承板120中的至少一個藉助於緊固件126(例如螺栓等)可拆裝地連接到支承組件104。因此，在將柱128定位到框架101中時，將支承板120中的一個從支承組件104的支架108上拆開。當柱128就位時，將支承板120安裝在支承組件104的支架108上，並且藉助於支承板120水平地固定柱128的轉接器杆138。支承板120設有承載表面124，承載表面124用於布置在轉接器杆138上的驅動機構172。驅動機構172是帶螺紋套管174，套管174設有柄部176，柄部176布置成與轉接器杆138上的螺紋150相互作用，使得在使套管174樞轉時轉接器杆138沿豎向方向移動。
[0042]止動器機構178布置在支承組件104上，該止動器機構178適於與轉接器杆138中的軸向凹槽180相互作用，使得轉接器杆138在套管174樞轉時被阻止在所述保持器機構106中樞轉。優選地，止動器機構178布置在支承板120中的一個上。
[0043]根據本發明的對層析柱128進行維護和填充的方法包括提供根據本發明的層析柱128和框架101的步驟。此後，第一端部元件132或第二端部元件134與管狀殼體130脫開，這取決於應當執行的維護的類型或是否應當對柱128裝填填充材料。這個脫開通過移除將端部單元132、134連接到管狀殼體130上的張緊螺栓160來實現。
[0044]如在圖4中且還在圖5中的透視圖中公開的那樣，轉接器杆138定位在保持器機構106中，使得轉接器杆138被阻止沿水平方向移動，以及使得轉接器杆138被允許沿豎向方向移動。此後，驅動機構172布置轉接器杆138上，並且啟用驅動機構172，使得轉接器杆138連同第一端部元件132和轉接器組件141沿豎向向上移動，從而使第一端部元件132和轉接器組件141與管狀殼體130分離或還使管狀殼體130與第二端部元件134分離，這取決於應當執行的維護的類型或是否應當對柱128裝填填充材料。
[0045]在圖6中，第一端部元件132和轉接器組件141已經被藉助於帶螺紋套管174從管狀殼體130沿豎向向上提升。因為管狀殼體130連同第二端部元件134支託在支承輪142上，所以容易從框架101中抽出管狀殼體130和第二端部元件134。備選地，可藉助於框架101上的輪116來從管狀殼體130和第二端部元件134上抽出框架101。管狀殼體130和第二端部元件134可此後移位到維護區域，以更換或清潔過濾器。備選地，第一端部元件132和轉接器組件141可移位到維護區域以更換或清潔過濾器。
[0046]在圖7中，公開了框架101，第一端部元件132和轉接器組件141懸吊在其中。已經移除了管狀殼體130，並且容易對第一端部元件132和轉接器組件141執行維護和維修。
[0047]在圖8中，公開了管狀殼體130連同支託在支承輪142上的第二端部元件134。在這個位置上，可將填充材料供應到管狀殼體130中。當填充材料已經被泵送或傾倒到管狀殼體130中時，管狀殼體130連同第二端部元件134支座在支承輪142上被移動回到框架101，並且啟用驅動機構172，使得轉接器杆138連同第一端部元件132和轉接器組件141沿豎向向下移動，以將第一端部元件132和轉接器組件141定位到管狀殼體130上和定位到管狀殼體130中。此後，藉助於轉接器組件141上的操作機構148，第一端部元件132連接到管狀殼體130上，並且填充材料在柱128中被壓縮。
[0048]圖9顯示第一端部元件132、轉接器組件141以及還有管狀殼體130怎樣被從第二端部元件134沿豎向向上提升。因為第二端部元件支託在支承輪142上，所以容易從框架101抽出第二端部元件134。第二端部元件134可因此移位到維護區域，以更換或清潔過濾器。在將管狀殼體130從第二端部元件134沿豎向向上提升之前，移除將第二端134單元連接到管狀殼體130上的張緊螺栓160。
[0049]在圖10中，公開了支託在支承輪142上的第二端部元件134。在這個位置上，容易對第二端部元件134執行維護，例如更換或清潔過濾器。
[0050]在上面描述的所有實施例中，與過程流體接觸的部件和表面恰當地選自符合製藥(生物製藥)生產級質量或食品級質量中的典型的材料要求的材料。例如，材料恰當地符合USP Class VI和21CFR 177。此外，它們恰當地為非動物源，並且符合EMEA/410/01。
[0051 ] 上面的不同的實施例的特徵和構件可在本發明的範圍內進行組合。
【權利要求】
1.一種層析柱框架，包括:至少兩個支腿(102)；連接到所述至少兩個支腿(102)上的支承組件(104)；連接到所述支承組件(104)上的保持器機構(106)；其特徵在於，所述保持器機構(106)布置成可釋放地保持層析柱(128)的轉接器杆(138)，使得所述轉接器杆(138)被阻止沿水平方向移動，以及使得所述轉接器杆(138)被允許沿豎向方向移動。
2.根據權利要求1所述的框架(101)，其特徵在於，所述保持器機構(106)包括至少一個支承板(120)，所述至少一個支承板(120)設有用於所述轉接器杆(138)的凹部(122)。
3.根據前述權利要求中的任一項所述的框架，其特徵在於，所述至少一個支承板(120)設有承載表面(124)，所述承載表面(124)用於布置在所述轉接器杆(138)上的驅動機構(172)。
4.根據權利要求3所述的框架，其特徵在於，所述驅動機構(172)是帶螺紋套管(174)，所述帶螺紋套管(174)布置成與所述轉接器杆(138)上的螺紋(150)相互作用，使得在使所述套管(174)樞轉時所述轉接器杆(138)沿所述豎向方向移動。
5.根據權利要求2-4中的任一項所述的框架，其特徵在於，兩個支承板(120)布置在所述支承組件(104)上，各個板(120)設有凹部(122)，所述凹部(122)共同限定用於所述轉接器杆(138)的開口。`
6.根據權利要求5所述的框架，其特徵在於，所述支承板(120)中的至少一個可拆裝地連接到所述支承組件(104)上。
7.根據前述權利要求中的任一項所述的框架，其特徵在於，止動器機構(178)布置在所述支承組件(104)上，所述止動器機構(178)適於與所述轉接器杆(138)中的軸向凹槽(180)相互作用，使得所述轉接器杆(138)被阻止在所述保持器機構(106)中樞轉。
8.根據前述權利要求中的任一項所述的框架，其特徵在於，所述支承組件(104)能夠沿著所述支腿(102)進行調節，使得所述框架(101)能夠適於不同的大小的層析柱(128)。
9.根據前述權利要求中的任一項所述的框架，其特徵在於，輪(116)布置在所述框架(101)上，使得所述框架(101)能夠移動到和移動離開所述層析柱(128)的位置。
10.一種對層析柱(128)進行維護和填充的方法，包括以下步驟:a)提供層析柱(128)，其包括:管狀殼體(130)；可拆裝地連接到所述管狀殼體(130)的第一端上的第一端部元件(132)；可拆裝地連接到所述管狀殼體(130)的第二端上的第二端部元件(134)；在所述管狀殼體(130)內可動的轉接器組件(141)；連接到所述轉接器組件(141)上的轉接器杆(138)，所述轉接器杆(138)布置成延伸通過所述第一端部元件(132)中的開口(140)；b)提供框架(101)，其包括:至少兩個支腿(102)；連接到所述至少兩個支腿(102)上的支承組件(104);以及連接到所述支承組件(104)上的保持器機構(106)；其特徵在於以下步驟:c)使所述第一端部元件(132)或所述第二端部元件(134)與所述管狀殼體(130)脫開；d)將所述轉接器杆(138)定位在所述保持器機構(106)中，使得所述轉接器杆(138)被阻止沿水平方向移動，以及使得所述轉接器杆(138)被允許沿豎向方向移動；e)將驅動機構(172)布置在所述轉接器杆(138)上；f)啟用所述驅動機構(172)，使得所述轉接器杆(138)連同所述第一端部元件(132)和所述轉接器組件(141)沿豎向向上移動，從而使所述第一端部元件(132)和所述轉接器組件(141)與所述管狀殼體(130)分離或還使所述管狀殼體(130)與所述第二端部元件(134)分離。
11.根據權利要求10所述的方法，其特徵在於另外的步驟:g)對所述層析柱(128)執行維護。
12.根據權利要求10-11中的任一項所述的方法，其特徵在於另外的步驟:h)在所述管狀殼體(130)連接到所述第二端部元件(134)上時將填充材料供應到所述管狀殼體(130)中。
13.根據權利要求 12所述的方法，其特徵在於另外的步驟:i)啟用所述驅動機構(172)，使得所述轉接器杆(138)連同所述第一端部元件(132)和所述轉接器組件(141)沿豎向向下移動，以將所述第一端部元件(132)和所述轉接器組件(141)定位到所述管狀殼體(130)上以及定位到所述管狀殼體(130)中；j)將所述第一端部元件(132)連接到所述管狀殼體(130)上；k)藉助於所述轉接器組件(141)壓縮所述柱(128)中的所述填充材料。
14.根據權利要求10-13中的任一項所述的方法，其特徵在於另外的步驟:I)將至少一個支承輪(170)設置在所述柱(128)下方的位置上。
【文檔編號】B01D15/22GK103505909SQ201210236219
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月21日 優先權日:2012年6月21日
【發明者】M·克林, B·哈格倫, 蔣誠 申請人:通用電氣健康護理生物科學股份公司