層析柱中的過濾器夾持器的製作方法

2023-10-17 18:49:49

專利名稱：層析柱中的過濾器夾持器的製作方法
技術領域：
本發明涉及層析柱。具體而言，本發明涉及用於在柱內的流體分布的微粒保留過濾器的固定。
背景技術：
層析是用於分離化學和生物物質的沿用已久且有價值的技術，且被廣泛用於研究和工業中，從而在化合物製備、提純和分析中具有許多應用。存在許多不同形式的層析，液體層析在用於蛋白質、縮氨酸、核酸的製備、提純和分析的製藥和生物工業中尤其重要。典型的液體層析裝置具有豎直的外殼，其中填充料床(其本質上通常是微粒狀的且由多孔介質組成)倚靠在可滲透的保持層上。液體流動相通過入口(例如在柱的頂部處)進入，通常穿過多孔的穿孔過濾器、網眼或玻璃料，移動穿過填充料床且經由出口被移除，典型地通過第二過濾器、網眼或玻璃料。用於液體層析的柱典型地包括裝入多孔層析介質的管狀主體，載體液體或流動相流過該多孔層析介質，且物質或分析物的分離發生在多孔介質的流動相和固相之間。典型地，多孔介質被裝入柱中作為填充床，通常由結合分離微粒的懸浮液(已知為通常從位於柱的一端處的中心孔或噴嘴被泵入、倒入或吸入柱內的漿狀物)形成。穩定均勻的床的產生對最終分離過程是關鍵的，且發現最佳的結果是使用穿過至少一個柱端件的中心地定位的孔。在物質的分離中的另一個關鍵特徵是流體分布系統，尤其是當層析柱的橫截面增加時。層析分離的效率依賴於在填充床的流體入口和出口處的液體分布和收集系統。理想的是，載體液體被均勻地引導貫穿填充物的頂部處的表面，貫穿填充物橫截面以相同的速率流動通過填充物，且在由填充床的底部限定的平面處被均勻地移除。用於液體層析的傳統分布系統必須解決對柱的分離效率具有有害影響的許多固有問題。這些問題之一是在填充床的頂部處的不均勻的初始流體分布。不均勻的初始流體分布的問題通常指在填充床的橫截面區域同時地應用樣本體積的問題。該問題將通過拓寬與流體一起貫穿系統運送的追蹤劑物質的對流駐留時間分布而導致層析系統中增加的分散。由液體分布系統產生的分散必須相對於由層析填充床本身通過擴散和混合效果所引入的分散的量而控制。在沒有在由床的頂部限定的平面中的流體的同時引入的情況下，實際上不可能達到所謂的塞式流動性狀，塞式流動是樣本分別通過填充床和柱的均勻且良好限定的移動，從而導致均勻的駐留時間分布。標準的流體分布系統由用於流動相的一個中央入口結合薄的分布通道(間隙)組成，薄的分布通道(間隙)鄰近限制填充床的入口和出口的頂平面和底平面的微粒保留過濾器(網眼、編織網或燒結物)。理論上且根據經驗，已知此類系統在性能上隨著增加柱的直徑而惡化。這是由於在從入口移動至外柱壁的流體要素和能夠直接進入過濾器或網和在入口以下的填充床區域的流體要素之間的駐留時間差異。駐留時間的該差異隨著柱直徑被放大，且導致了層析帶拓寬，其對小微粒變得最嚴重。該問題對應於不均勻的初始流體分布。跨越填充床的表面的不均勻的流體分布還源自接觸填充床表面的過濾器面積的減少。例如，當提供用於將介質引入柱的介質入口(此處也稱為噴嘴，該噴嘴在一個端單元中通過分布系統和過濾器在中心突出到柱中)時，此處，由於過濾器面積的中心部分由介質入口取代，流動相可明顯地不被精確地添加至柱。因此希望儘可能地多地減少該介質入口的尺寸，以便維持大的過濾器面積且因而儘可能多地最小化流型的扭曲。在實踐中，不僅噴嘴的尺寸，還有環繞噴嘴的密封方式都導致跨越填充床的流體分布的可達面積減少。為了避免樹脂(微粒介質)洩漏進流動相，需要環繞噴嘴的緊密密封。此外，必須提供足夠的機械支承，使得過濾器在噴嘴周圍被保持就位。這樣做的一種方式是靠著所謂的噴嘴保持器焊接過濾器。然而，焊接是昂貴的，因而可能優選其它方式。另一種可能性是在過濾器以下且環繞噴嘴的部分提供過濾器夾持器以防止洩漏。過濾器夾持器包括一個擠壓器件和一個過濾器擠壓部件，擠壓器件此處呈圓柱狀部件的形式，其例如是適於環繞噴嘴的最低部分的帶螺紋的圓柱體，過濾器擠壓部件例如呈板狀，具有適於接納噴嘴的中央孔。所述過濾器擠壓部件附接至圓柱狀部件，使得噴嘴能夠通過。過濾器擠壓部件適於在柱的端件處抵靠對應的元件擠壓過濾器，以便防止樹脂在過濾器擠壓部件和過濾器之間洩漏進流動相。 為了得到可靠的洩漏保護，過濾器擠壓部件的區域需要比設置在過濾器中的介質入口通道稍大一點，以讓介質入口(噴嘴)通過。這將導致阻礙液體流向填充床的在柱中心線上更大的區域，且增加了如上所述填充床上不均勻的初始流體分布的問題。對於小的柱而言，過濾器擠壓部件的該面積相比柱的總的橫截面面積是相對大的，且因為沒有流動相將被應用在此過濾器夾持器區域以下，流動相分布並不是最佳的且當操作柱時柱效率將被降低。此外，在填充床的衛生處理期間，重要的是衛生製劑將有效地抵達填充床的總體容量，當大的過濾器夾持器阻塞填充床表面的過大區域時，這會受到損害。

發明內容
本發明的一個目標是提供過濾器夾持器，其克服了現有技術系統的缺點。這通過根據權利要求1的過濾器夾持器實現。過濾器的擠壓使得能夠進行成本有效的設計，然而，由於液體在填充床表面的更大區域上分布，應用於過濾器夾持器的流體連接通道允許了更均勻的初始液體分布。此外，在柱衛生處理期間，能夠在柱橫截面區域上更有效地提供衛生製劑。本發明的實施例在所附權利要求書中限定。


圖1是顯示了從現有技術中已知的層析柱的橫向截面視圖的三維示意圖。圖2是包括根據本發明的過濾器夾持器的層析柱的端板的放大的示意性橫向截面視圖。圖3a和北示意性地從兩側顯示了根據本發明的過濾器夾持器。
具體實施例方式
4
從現有技術已知的柱的示意性橫向截面視圖(例如參見US20080017580)顯示在圖1中。柱201包括管狀外殼211、第一端單元212 (部分顯示)和第二端單元213，它們通過具有頭216的拉杆214被緊固在一起以形成不透流體密封。第一過濾器204和第二過濾器206分別鄰近第一端單元212和第二端單元213。這些過濾器204、206連同側壁211 — 起限定了用於包含微粒介質的床的床空間209。外殼211和端單元212、213典型地由不鏽鋼或例如聚丙烯的高強度塑料材料組成。在一個優選的實施例中，其中柱被用於生物活性物質的分離，該材料被生物學地插入使得其不會引出根據美國藥典(USP) 等級6人類的免疫反應。具有頭216的拉杆214將端單元212、213緊固至外殼211以形成不透流體的床空間209，其能夠承受高的操作壓力。柱可以用呈漿狀物形式的微粒介質通過呈閥器件220的形式的介質入口 219填充，閥器件220包括中心孔221和噴嘴224。在圖1中，噴嘴2M被顯示處於其縮回的位置上，但將理解的是其可被移動至床空間209內的位置以利於柱的填充(見圖幻。可以使用利於漿狀物在床空間內的分布和均勻填充的各種各樣的噴嘴。為實現分別在填充閥和噴嘴處的開/關功能的一個備選方式是具有固定在床空間(且因而不可伸縮)中且位於在噴嘴的內側和外側上的移動元件或套筒鄰近的噴嘴，移動元件或套筒取決於其位置而打開和 /或關閉噴嘴。過濾器204、206各定位在端單元212、213的內部面上且與側壁211作用以限定床空間209，並且還防止微粒介質從床空間209的洩漏，介質入口 219經過第一端單元 212且通過第一過濾器204。分布通道被合適地提供為橫向穿過第一端單元212的面且與第一過濾器204成流體連通。流體分布通道作用以利於液體的徑向分布。可應用從現有技術中已知的不同類型的分布通道。包含一種或更多用於在柱上分離的分析物或物質的流動相或液體可經由第一口 233添加。液體然後通過第一過濾器204進入以微粒介質填充(未顯示)的床空間209。已經以這種方式被引入到微粒介質上的分析物的層析分離被流動相的引入影響，並被流動相洗提。流動相將最終通過第二過濾器206且經由通道242至第二口 240離開柱。所得到的包含不同分析物的流動相的部分可被收集。本領域技術人員將理解可以以如上所述的「向下流」模式或以「向上流」模式操作柱，在「向上流」模式中，流動相的流的方向是相反的，使得其移上柱。在向上流模式中，流動相將經由第二口 240進入柱，向上移動通過微粒介質的床，並離開柱且經由第一口 233被收集。過濾器夾持器252被設置在第一過濾器204以下且環繞介質入口 219的部分以防止洩漏。過濾器夾持器252包括一個擠壓器件2M和一個過濾器擠壓部件256，擠壓器件 254在此處呈圓柱狀部件254的形式，其適宜地是帶螺紋的圓柱，適於環繞介質入口 219的最低部分(參考在圖1中的定向)，過濾器擠壓部件256在該實施例中是呈板的形式，具有適於容納介質入口 219的噴嘴223的中心孔。所述過濾器擠壓部件256在面向過濾器的側上需要大體上平坦。然而，另外的側例如可以是圓形的而不是平坦的。所述過濾器擠壓部件可以是圓形、正方形、五角形、六角形或具有任何數量的邊。可優選為非圓形的形狀以允許通過使用像例如扳手的工具擰緊過濾器夾持器。所述過濾器擠壓部件256附接至圓柱狀部件254，使得噴嘴2M可以穿過。擠壓器件2M適於向過濾器擠壓部件256提供力，使得其靠著過濾器被擠壓。在該實施例中，當帶螺紋的圓柱被上緊時提供該力。因此，過濾器擠壓部件256抵靠端單元212擠壓第一過濾器204，以便防止樹脂在過濾器204和過濾器夾持器之間洩漏進流動相。該過濾器擠壓部件256需要具有一定直徑，以便能夠足夠擠壓過濾器204以防止洩漏。這意味著通過分布通道而貫穿柱的區域分布的流動相或液體將不直接分布在該過濾器夾持器252下。由於過濾器夾持器的相同抓持通常被也被用於更小的柱， 流動相或液體將不被分布在過濾器夾持器下的相對區域對於更小的柱而言將更大。將理解的是各種各樣的柱容量都是可能的，典型地在0. 1到2000升的範圍變化。 當使用柱作為用後即棄型柱時優選容量在0. 1至50升的範圍中。圖2是根據本發明的層析柱的端板的放大的橫向截面視圖。除了過濾器夾持器之外的所有部件均對應於參考圖1所述的部件，且部件被對應地標號。如可見到的，噴嘴224 已經被放低進入床空間209，以便床空間209可以被呈漿狀物形式的微粒介質填充。將理解的是一旦柱已經被用微粒介質填充且在柱上的任何層析分離之前，噴嘴2M將縮進中心孔221的主體中。填充微粒介質的床通過在本領域中熟知的傳統的方式獲得，例如通過其中一個端單元的移動來壓縮床。過濾器夾持器352包括擠壓器件354(此處呈帶螺紋的圓柱狀部件的形式)，且提供了過濾器擠壓部件356。根據本發明，過濾器擠壓部件356包括至少一個(優選多個)通道338，通道338與第一過濾器204以及床空間209流體接觸。在該附圖中，可見到兩個通道338，然而任何數量的通道都將是可能的。合適地，這些通道338根據本發明指向內，即在面向柱的內部的側上的開口相比在面向過濾器204的側上的對應的開口更接近於柱的中心。因此，流動相還分布在直接在過濾器夾持器以下的區域和床空間中。因此，流體跨過床空間的分布將更均勻，且柱的分離特性將更好。在圖2中顯示的實施例中，從床空間的側進入通道338的介質顆粒將由過濾器204阻止。通道的傾斜將提供更接近柱的中心的液體流，且仍然提供對抗微粒洩漏進分布通道的堅固的密封。在圖3a中，根據本發明的一個實施例的過濾器夾持器顯示成從上方(即從將最接近於過濾器的過濾器夾持器的側)的單獨的構件。在該實施例中，提供了 6個通道。在該視圖中，可看見第一通道開口 401a。然而，通道的數量可多或少於6，但優選地至少是3個。 在附圖北中，相同的過濾器夾持器從底顯示，即從將面向柱內部的過濾器夾持器的側。此處，見到6個第二通道開口 401b。每一個第一通道開口 401a都將當然通過通道338連接至一個第二通道開口 401b。由於如上所述的通道338的傾斜，可見到相比第一通道開口 401a， 這些第二通道開口 401b更接近於過濾器夾持器的中心。
權利要求
1.一種用於層析柱中的過濾器夾持器，所述層析柱包括用於向所述柱中提供微粒介質的介質入口 019)，所述介質入口(219)通過所述柱的端單元(21 且通過第一過濾器 (204)進入所述柱的被包圍的床空間009)，所述過濾器夾持器包括-過濾器擠壓部件(356)，其適於鄰近所述過濾器(204)設置在所述過濾器(204)的面向所述被包圍的床空間(209)的側上，面向所述過濾器(204)的所述過濾器擠壓部件(356) 大體上呈板的形式，具有用於接納所述介質入口的中心孔，以及-擠壓器件(3M)，其適於抵靠所述過濾器(204)擠壓所述過濾器擠壓部件(356)，以防止微粒介質從所述床空間(209)進入所述過濾器夾持器和所述過濾器(204)之間的任何洩漏，其特徵在於，所述過濾器擠壓部件(356)包括至少一個通道(338)，從而提供從面向所述過濾器 (204)的所述過濾器擠壓部件(356)的側通過所述濾器擠壓部件(356)併到達面向所述床空間Q09)的所述過濾器擠壓部件(356)的側的流體連接。
2.根據權利要求1所述的過濾器夾持器，其特徵在於，所述通道(338)是傾斜的，使得面向所述床空間(209)的第二通道開口 GOlb)相比面向所述過濾器O04)的第一通道開口 GOla)更接近於所述過濾器擠壓部件(356)的中心，所述第一通道開口 GOla)與所述第二通道開口 GOlb)成流體連接。
3.根據權利要求1或2所述的過濾器夾持器，其特徵在於，通道(338)的數量是至少三個。
4.根據前述權利要求中任一項所述的過濾器夾持器，其特徵在於，所述擠壓器件 (354)是帶螺紋的圓柱體，適於圍繞所述介質入口(219)的部分。
5.一種層析柱，包括根據權利要求1-4中任一項所述的過濾器夾持器。
全文摘要
提供了一種用於層析柱的過濾器夾持器。所述過濾器夾持器包括過濾器擠壓部件(356)和擠壓器件(354)，過濾器擠壓部件(356)面向柱的過濾器，且大體上呈板的形式，擠壓器件(354)適於抵靠過濾器(204)擠壓過濾器擠壓部件(356)，以防止微粒介質從柱的床空間(209)進入過濾器夾持器和過濾器(204)之間的任何洩漏。根據本發明，該過濾器擠壓部件(356)包括至少一個通道(338)，提供從面向過濾器(204)的過濾器擠壓部件(356)的側通過過濾器擠壓部件(356)至面向床空間(209)的過濾器擠壓部件(356)的側的流體連接。
文檔編號B01D15/14GK102422156SQ201080021956
公開日2012年4月18日 申請日期2010年5月10日 優先權日2009年5月15日
發明者K·格鮑爾, M·喬治斯庫 申請人:通用電氣健康護理生物科學股份公司