專利名稱：用于色譜柱的裝填系統和方法
技術領域：
本發明涉及一種用于利用色譜介質裝填色譜柱的系統和用于在這樣的色譜柱內使用的裝填方法。更具體地，本發明涉及用于改進將色譜介質裝填到色譜柱內的裝填系統和方法。
背景技術：
在液相色譜中使用的色譜柱通常包括封裝有多孔色譜介質的管狀主體，載液從多孔色譜介質中流過，通過載液和多孔介質固相之間的物質收集而發生分離。在任何分離過程之前，床體的制備必然從必須被引入色譜柱內的漿料顆粒開始。床體成形過程被稱為“裝填過程”并且床體的正確裝填是影響包含填料床的色譜柱性能的關鍵因素。裝填過程的目的是提供以最優壓縮量一最優壓縮系數壓縮的床體。具體地，多孔介質是通過固化被稱為“漿料”的離散顆粒懸濁液而形成的，漿料通常從一端被泵送或注入或吸入色譜柱內。通常通過使漿料流向顆粒截留過濾器并進一步壓縮形成的濾餅以使其被裝填到一定的體積內來實現將漿料固化到填料床內，該體積小于若濾餅僅在重力的影響下沉降而形成的沉降床將會占據的體積。壓縮度取決于色譜介質的類型并且通常在2-20%之間的范圍變化。隨后的色譜分離的效率依賴于填料床的液體入口和出口處的液體分布和收集系統，但是主要是依賴于形成的填料床的均勻性和穩定性。如果填料床不均勻和不穩定，那么對于在床體上進行的色譜分離來說就會受到不好的影響。填料床的均勻性和穩定性取決于最優壓縮度，必須針對每一種色譜柱尺寸(寬度或直徑)、床體高度和床體介質實驗確定最優壓縮度。現有技術中有幾種用于裝填色譜柱的方法是公知的(例如參見US2003/0146159)。“流動裝填”是一種通常被用于制備分析色譜柱(也就是色譜柱體直徑大約為1-1Omm的色譜柱)和半制備色譜柱(也就是色譜柱體直徑為IO-1OOmm的色譜柱)或者更大一些的色譜柱的方法。在流動裝填時，通過篩板或過濾器將色譜柱的一端封閉。在另一端，漿料或裝填材料的懸濁液被泵送或注入色譜柱管內。濾床靠著篩板形成并且逐漸增長，直到形成濾餅為止。隨后通過以高于操作中使用流速的流速滲濾多個(大約3-10個)色譜柱體積的裝填溶劑而將床體進一步壓縮至其“目標床體高度”。固化和隨后的壓縮在滲透力的作用下進行，滲透力是床體對用于保持滲濾通過床體的液流流速所需壓力梯度的反應。一旦床體被通過流動壓縮之后，流動就被停止，關閉位于色譜柱底部的出口并將適配器或上端單元調節至壓縮床體的目標高度。該調節被快速完成以避免壓縮床體超過目標床體高度時的松弛。流動裝填方法具有的缺點是用這種方式壓縮的裝填材料床體是軸向不均勻的，流動壓縮步驟期間在色譜柱的出口附近產生最大壓縮而在填料床的頂部則產生零壓縮。這就使得一旦裝填流動被停止并且上端單元被帶到位，就會導致床體的嚴重松弛并可能出現顆粒重排。根據介質的類型和填料床的幾何形狀，這種方法所固有的在床體壓縮中的梯度可能會造成床體穩定性差和色譜柱效率低。
流動裝填的標準方法可能并不適合用于在制備色譜法中使用的大口徑色譜柱。除其他因素外，設計出的設備需要施加一定的裝填流速并因此使裝填壓力明顯高于隨后操作所需的壓力經常是不合要求的。為了修正該問題，使用了依賴于機械式軸向壓縮的裝填方法。軸向壓縮方法通過適配器(末端單元)的軸向移動來實現床體壓縮。因此，在裝填期間對色譜柱空間內液體高壓的需求得以消除。軸向壓縮方法的另一個優點是床體是沿軸向方向被均勻壓縮的，這就避免了流動裝填方法中出現的松弛和顆粒重排的問題。由于壁部摩擦效應，上述兩種方法都會出現床體壓縮中的徑向梯度和床體空隙。徑向不均勻性的影響取決于床體的幾何形狀，也就是直徑和高度的比。如上所述，沿軸向方向的壓縮梯度和床體空隙度在流動裝填方法和軸向壓縮方法之間有顯著地不同。軸向壓縮的一個缺點是使用這種方法裝填的色譜柱需要用于移動末端單元的裝置和用于控制該移動的裝置。用于該移動的典型方法是電機驅動或液壓系統。由于這些裝置被連接至色譜柱或者構建在色譜柱內，因此軸向壓縮色譜柱的成本和機械復雜性要明顯高于流動裝填色譜柱。在進行任何固化和壓縮之前，必須將介質引入色譜柱內。優選地通過噴射漿料經過中心漿料噴嘴或閥進入色譜柱內而制備大口徑色譜柱。這樣就實現了一種對于衛生原因來說是優選的封閉系統方法。基于漿料閥設計的色譜柱可以被設計用于使用可移動的適配器進行軸向壓縮裝填或者使用固定的末端單元進行流動裝填。定義“分析物”應該被定義為天然或合成得到的物質、化合物或化學制品，或者是其反應產物或衍生物或代謝物。為了避免疑義，該術語應該包括生物分子例如蛋白質、肽、氨基酸和核酸以及合成分子例如藥物和/或前體藥物。“介質”應該被定義為在其中可實現色譜分離的任何材料。介質的例子包括但不限于實現離子交換色譜分離、體積排阻色譜分離、親和結合色譜分離和反相色譜分離的材料。“一次性”色譜柱的特征在于為了減少安裝和確認/驗證的工作而預處理的色譜介質，否則在非一次性色譜柱中則需要進行這些工作。最低限度地，預處理包括多孔介質的床體成形。另外的預處理可以是降低微生物負荷、殺菌、除熱原等。一次性色譜柱可以被用作單用途色譜柱，也就是說使用者不用進行清潔處理，清潔處理要求在重復使用之前對填料床進行確認(例如測試、驗證等)。一次性色譜柱的一個實施例是以預裝填色譜介質而提供的完整的色譜柱。一次性色譜柱的另一個實施例由第一設備和第二設備構成，第一設備表示框架或導管，設計用于承受操作期間加在填料床的一個或多個側面上壓力和負荷，目的是為了給填料床提供空間穩定性，第二設備表示容納多孔介質或床體的容器、套管、套筒、料袋等，其被連接至第一設備用于進行操作。對于后一個實施例，多孔介質被容納在第二容器內并且在框架可重復使用時能夠進行更換。在此情況下，用于操作所需的多孔介質壓縮度可以在將被容納的介質插入框架內之后進行調節(參見例如US2002/0166816和W02005/009585)。“不與色譜柱成為一體且從外部連接至色譜柱的驅動裝置”是指驅動裝置是獨立實體，只在裝填色譜柱時使用并在操作色譜柱時予以拆除或者與色譜柱分離。因此，當終端用戶操作色譜柱時，驅動裝置并不存在也沒有被連接至色譜柱。
發明內容
本發明的目標是提供一種克服了現有技術中的方法的各種缺點的裝填方法。本發明的主要優點是通過軸向壓縮方法制備填料床，產生的優點是提高了床體穩定性和色譜柱的高效，而且不需要常規的軸向壓縮色譜柱解決方案所要求的色譜柱結構內的高機械復雜性。這就允許顯著地降低成本。本發明方法的另一個優點是它也適合于低壓液體運送設備(例如蠕動泵)，原因在于壓縮主要是通過外部驅動裝置例如壓縮框架實現的，而不是通過流動壓縮所需的高壓。本發明方法的另一個優點是色譜柱的裝填/填充能夠作為一個封閉系統進行，也就是說色譜柱甚至可以在從預殺菌的色譜柱和預殺菌的色譜介質開始的無菌條件下進行填充/裝填。該方法因此能夠在“可隨時進行處理”或“一次性”的色譜柱上使用。而進一步的優點是色譜柱是可縮放的(也就是增大或者減小色譜柱的尺寸以獲得可預測的性能)。這是由于通過漿料噴嘴填充色譜柱是在升高的適配器位置處的軸向壓縮步驟之前完成的原因。這就允許漿料在色譜柱的截面區域上與基于一種具有固定末端單元設計的使用噴嘴的流動裝填(例如參見US6524484)相比更均勻地分布。對于后者，裝填必須在恒定的床體高度和目標床體高度下進行，這可能會分別導致填料床密度和壓縮的徑向梯度。本發明方法的另一個優點是色譜柱不需要與現有技術中的軸向壓縮色譜柱等長，原因在于并不需要在床體開始成形之前將所有的漿料都引入色譜柱內。本發明進一步的優點是與使用公知方法的系統相比所需的適配器(末端單元)行程最小并因此允許更加緊湊的結構。根據本發明的第一種應用，提供了 一種用于以目標床體高度的顆粒介質床體裝填軸流式色譜柱的方法，所述色譜柱包括包括狹長的管狀側壁的殼體；被所述側壁分離的相對的、軸向間隔開的第一末端單元和第二末端單元，其中至少一個所述單元可以通過驅動裝置相對于另一個所述單元軸向移動；靠近所述第一單元的第一過濾器和靠近所述第二單元的第二過濾器，它們與側壁一起界定出用于容納顆粒介質床體的封閉床體空間并且其中第一過濾器和/或第二過濾器的相對移動可改變床體高度；所述第一末端單元包括用于利用所述顆粒介質填充床體空間的第一閥裝置；以及用于向床體空間中加入液體或者從床體空間中移除液體的第一端口 ；第二末端單元包括用于向床體空間中加入液體或者從床體空間中移除液體的第
二端口 ；所述方法包括1.將所述第一過濾器和第二過濾器之間的軸向間距調節為大于目標床體高度的距離；i1.將顆粒介質的懸濁液通過第一閥裝置引入床體空間內以在其中提供顆粒介質的床體；
ii1.通過第一末端過濾器和/或第二末端過濾器的軸向移動壓縮顆粒介質的床體以形成目標床體高度；其特征在于通過不與色譜柱成為一體且從外部連接至色譜柱的所述驅動裝置實現步驟iii)。根據本發明的第二種應用，提供了 一種用于以目標床體高度的顆粒介質床體裝填軸流式色譜柱的系統，所述系統包括1.色譜柱，包括包括狹長的管狀側壁的殼體；被所述側壁分離的相對的、軸向間隔開的第一末端單元和第二末端單元，其中至少一個所述單元可以通過驅動裝置相對于另一個所述單元軸向移動；靠近所述第一末端單元的第一過濾器和靠近所述第二末端單元的第二過濾器，它們與側壁一起界定出用于容納顆粒介質床體的封閉床體空間并且其中第一過濾器和/或第二過濾器的相對移動可改變床體高度；第一末端單元包括用于利用所述顆粒介質填充床體空間的第一閥裝置；以及用于向床體空間中加入液體或者從床體空間中移除液體的第一端口 ；第二末端單元包括用于向床體空間中加入液體或者從床體空間中移除液體的第
二端口 ；i1.驅動裝置；其特征在于所述驅動裝置不與色譜柱成為一體且從外部連接至色譜柱。
圖1是現有技術中色譜柱的示意性橫截面視圖，示出了其基本特征。圖2是示出了能夠使用根據本發明的方法進行裝填的色譜柱的橫截面視圖的三維示意圖。圖3是示出了能夠使用根據本發明的方法進行裝填的另一個色譜柱實施例的橫截面視圖的三維示意圖。圖4是使用根據本發明的方法裝填的色譜柱的三維示意圖。圖5是用于使用根據本發明的方法裝填軸流式色譜柱的系統的示意圖。圖6是示出了在根據本發明裝填的色譜柱上以上流(虛線)和下流(實線)模式色譜分離丙酮的色譜圖。圖7介紹了一種用于根據洗提波峰計算降低的塔板高度和不對稱因子的方法。
具體實施例方式圖1示意性地示出了現有技術(例如參見US6524484)中已公知的色譜柱I的主要部件。色譜柱具有圓柱形的液體無法滲透的側壁11，例如由不銹鋼或可以是透明的高強度/增強型聚合材料制成。側壁11開口的頂端和底端通過頂端和底端組件或單元12、13關閉。每個末端單元都具有密封裝配的液體無法滲透的端板3以堵住側壁11的開口，并優選地由不銹鋼或高強度工程塑料材料例如聚丙烯制成。端板通過將金屬板2靠向其外表面固定并徑向延伸超出側壁作為固定凸緣22而支撐，穿過固定凸緣22裝有可調節的拉桿14。這些部件連接頂端和底端組件12、13并幫助該結構承受高液壓。每個端板13都具有中心貫通的開口 31用于在色譜柱內部和由側壁11以及末端組件12、13界定出的填充床體空間9之間連通。通過開口 31的通路被細分為分開的管路，通過連接歧管8與外部連接。過濾層4，通常由過濾或編織塑料或鋼制成，在端板3的內表面延伸覆蓋床體空間9的面積。端板3的內表面35在過濾層4之后內凹，例如如圖所示呈圓錐體，并優選地利用支撐肋(未示出)從后方支撐過濾層4，以在它們之間界定出分配通道34。其中一條連通管路，即流動相管路33，向內開放向該分配通道34內，并且向外開放向歧管8的流動相連接器81。入口閥設備5從歧管8向內延伸穿過端板開口 31并密封地通過過濾層4的中心孔41。入口閥5控制歧管8的一條或多條管路直接與床體空間9連通，也就是繞過過濾層
4。這里示出的是通過閥5控制，并通過歧管8的連接器82與外部連接的第一和第二閥控管路51、61。顆粒固定相材料的填料床填充過濾層頂部和底部之間的床體空間9。填料床可以通過上述的“流動裝填”方法形成同時固定相通過入口閥5以漿料的形式優選地在色譜柱的上端部分被引入床體空間內。過多的液體流動通過床體、過濾層4、分配通道34、管路33并通過連接器81被移除(箭頭B)。由于固定相通過過濾層4而被保留，因此床體在整個過程期間始終不斷成長。固化和隨后的壓縮在滲透力的作用下進行(也就是床體對用于保持滲濾通過床體的液流流速所需壓力梯度的反應)。通過以非常高的流速引入漿料來顯著地壓縮成長的床體。通過優化填充流速，就能夠實現用于填料床的期望壓縮系數。一旦床體已被通過流動壓縮并且已將所需數量的固定相加入色譜柱內，就停止漿料流動并關閉入口閥5。該方法不需要對上端板3進行任何調節以使端板在整個過程中始終處于固定的床體聞度(目標床體聞度)。用于壓縮固定相床體的一種可選方法是通過適配器或端板3的軸向移動進行機械軸向壓縮。這可以利用連接至色譜柱或者構建在色譜柱內的電機驅動或液壓系統實現(圖1中未示出)。在色譜柱裝填閥設備5被關閉之后，移動相被通過移動相連接器81送入(箭頭“A”)，經過管路33進入分配通道34內并通過過濾層4以通過填料床向下洗提，實現其組分或分析物的分離。液相洗提物通過底端組件13的過濾層4并通過其移動相連接器81流出(箭頭“B”)用于在必要時收集。盡管這是一個“下流式”色譜的例子，在其中通過移動相的向下移動通過色譜柱來實現色譜分離，但是本領域普通技術人員應該理解分離也可以可選地通過“上流式”色譜實現，只要簡單地通過向上泵送移動相通過色譜柱并由此逆轉流動方向即可。在這種模式下，移動相將在連接器81 (箭頭“B”)處進入色譜柱，通過固定相或顆粒介質向上移動，并在色譜柱頂部從連接器81 (箭頭“A”)處收集。圖1和以上的說明是為了介紹各部分的主要關系和典型的操作模式。本領域普通技術人員應該理解并且以下的說明內容中也將有所體現的是其他的具體結構和操作模式可以適用于不同種類的過程。圖2示出了根據本發明的色譜柱的橫截面視圖。色譜柱101包括管狀殼體111、第一末端單元112 (部分示出)和第二末端單元113，通過O型環107/108和具有頭部116的拉桿114固定在一起以形成液體緊密封。第一過濾器104和第二過濾器106分別靠近第一末端單元112和第二末端單元113。這些過濾器104、106與側壁111 一起界定出用于容納顆粒介質床體的床體空間109。殼體111和末端單元112、113通常由不銹鋼或高強度塑料材料例如聚丙烯構成。在優選的實施例中，在色譜柱被用于分離生物活性物質時，材料是生物惰性的以使其不會依據美國藥典(USP)第VI類引發人體內的免疫反應。具有頭部116的拉桿114，將末端單元112、113固定至殼體111以形成能夠承受高操作壓力的液密床體空間109。過濾器104、106均被設置在末端單元112、113的內表面并用于(和側壁111 一起)界定出床體空間109和用于防止顆粒介質從床體空間109中泄漏。末端單元112和113(以及因此與之相連的第一過濾器104和第二過濾器106)相對于彼此可以軸向移動。在圖2中，末端單元112可以在殼體111內相對于第二末端單元113軸向移動，但是應該理解在其他的實施例中末端單元之一或兩者(以及因此過濾器104、106)相對于彼此可以軸向移動都是可能的。通過首先調節第一末端單元112的高度以使第一過濾器104和第二過濾器106之間的距離大于目標床體高度來用顆粒介質床體來裝填床體空間109。在此狀態下，拉桿114和頭部116沒有被連接至色譜柱。末端單元的距離通過外部驅動或壓縮框架(未示出)來固定。隨后通過閥裝置120將漿料或顆粒介質的懸濁液引入色譜柱內，閥裝置包括中心孔121和噴嘴124。在將懸濁液加入床體空間109內的同時，過多的液體也可以通過端口 140被從床體空間109中移除以形成顆粒介質的澄清床。在引入所需量的固定相之后，就關閉閥裝置120和噴嘴124。隨后通過由外部驅動或壓縮框架(未示出)實現的末端單元112和過濾器104的軸向移動來壓縮澄清床以達到目標床體高度。不與色譜柱結構成為一體部分的外部驅動可以被手動控制或通過軟件方式控制以達到所需的目標床體高度。末端單元隨后分別通過拉桿(114)和頭部(116)的幫助被靠向彼此固定，并隨后將色譜柱從外部驅動或壓縮框架上釋放。在圖2中，噴嘴124被示出為處于其朝向床體空間109的填充位置，但是應該理解它也可以在填充了色譜柱之后被收回到在頂端端板112內的關閉位置。噴嘴124和閥裝置120通過鎖定設備(未示出)被鎖定在打開或關閉位置。可以使用大范圍的噴嘴以有助于在床體空間內分配和平均地裝填漿料。用于分別在填料閥和噴嘴處實現打開/關閉功能的一種可選方式是將噴嘴固定在床體空間內(并因此而不可收回)并設置在噴嘴內側或外側的根據其位置打開和/或關閉噴嘴的可移動元件或套管附近。包含一種或多種用于在色譜柱上分離的分析物或物質的移動相或液體被通過第一端口 133加入。隨后液體經過第一過濾器104進入已經如上所述裝填有顆粒介質的床體空間109內。用這種方式被引導到顆粒介質上的分析物的色譜分離是通過移動相的引入和通過對移動相進行洗提而實現的。移動相最終將經過第二過濾器106并通過第二端口 140排出。隨后就能夠收集所得到的包含不同分析物的移動相餾分。本領域普通技術人員應該理解色譜柱可以如上所述以“下流”模式操作或者以“上流”模式操作，此時移動相的流動方向相反以使其沿色譜柱向上移動。在上流模式中，移動相將通過第二端口 140進入色譜柱，在床體空間109內向上移動經過顆粒介質的床體，在第一端口 133處離開色譜柱用于收集。
圖3是根據本發明的色譜柱的橫截面視圖。色譜柱類似于圖2中的色譜柱，其中很多特征都與圖2中介紹的特征相同。因此色譜柱具有用于將顆粒介質懸濁液加入床體空間209內的閥裝置220和用于添加或收集移動相的第一端口 233。但是，色譜柱不同于前述實施例的地方在于它具有第二端口 240，包括延伸穿過第二末端單元213到達并(通過中空元件260)與床體空間209流體連通的通道242，可以由此加入或收集液體。從圖中可以明顯看出，第二端口 240處于與第一端口 233基本相同的水平或高度，因此有助于向/從色譜柱添加和收集移動相。這種設置具有的進一步優點是它有助于色譜柱的安裝，降低了虹吸的風險并且減小了將空氣吸入色譜柱內的可能性。各個部件的設置類似于圖2中所介紹的方式。色譜柱201包括管狀殼體211、第一末端單元212 (部分示出)和第二末端單元213，通過O型環207/208和具有頭部216的拉桿214固定在一起以形成液體緊密封。第一過濾器204和第二過濾器206分別靠近第一末端單元212和第二末端單元213。這些過濾器204、206與側壁211 —起界定出用于容納顆粒介質床體的床體空間209。第一末端單元212和第二末端單元213可以通過外部驅動(未示出)例如可以手動或在軟件控制下自動操作的致動器、壓力機或框架相對于彼此軸向移動。過濾器204、206靠近第一末端單元212和第二末端單元213并可以隨末端單元一起相對于彼此軸向移動。在圖示的實施例中，只有末端單元212和第一過濾器204可相對于第二末端單元213和過濾器212軸向移動，但是應該理解在其他的實施例中末端單元和過濾器之一或兩者相對于彼此可以軸向移動都是可能的。如圖2中所述用顆粒介質床體將色譜柱裝填至目標床體高度。利用外部驅動(未示出)調節第一末端單元212的高度以使第一過濾器204和第二過濾器206之間的距離大于目標床體高度。隨后通過閥裝置220將漿料或顆粒介質的懸濁液引入色譜柱內，閥裝置包括中心孔221和噴嘴224。過多的液體可以通過通道242和端口 240被從床體空間209中移除以形成顆粒介質的澄清床。隨后通過由外部驅動(未示出)實現的末端單元212和過濾器204的軸向移動來壓縮澄清床以達到目標床體高度。外部驅動可以被手動控制或通過軟件方式控制以達到所需的目標床體高度。末端單元隨后分別通過拉桿(214)和頭部(216)的幫助被靠向彼此固定。包含一種或多種用于在色譜柱上分離的分析物或物質的移動相或液體被通過第一端口 233加入。隨后液體經過過濾器204進入已經如上所述裝填有顆粒介質的床體空間209內。用這種方式被引導到顆粒介質上的分析物的色譜分離是通過移動相的引入和通過對移動相進行洗提而實現的。移動相將經過第二過濾器206并通過通道242到達第二端口240而最終離開色譜柱。隨后就能夠收集所得到的包含不同分析物的移動相餾分。本領域普通技術人員應該理解色譜柱可以如上所述以“下流”模式操作或者以“上流”模式操作，此時移動相的流動方向相反以使其沿色譜柱向上移動。在上流模式中，移動相將通過第二端口 240進入色譜柱，沿通道242移動并向上通過床體空間109內的顆粒介質床體，在第一端口 233處離開色譜柱用于收集。在圖示的實施例中，中空元件260是色譜柱的一個整體部分。但是,應該理解通過利用由合適的材料(例如聚丙烯、聚亞安酯等)制成的連接器和適當的管路，中空元件260就不需要被集成到色譜柱中。在單個末端單元的相同高度上添加和收集移動相簡化了操作人員處理和操控方面的使用，降低了空氣進入系統的風險并減小了用于設立色譜柱所需的空間。圖4示出了圖3中色譜柱的色譜柱直徑較大的三維示意圖，由此色譜柱的外部特征更加明顯。色譜柱包括在壓縮步驟期間可以移動的第一末端單元317、第二末端單元318和殼體311，通過拉桿314和頭部316將它們固定在一起以形成液體緊密封。漿料形式的顆粒介質可以通過閥裝置320被引入床體空間(未示出)內。第一端口 333用作包含要在顆粒介質上分離的分析物的移動相或液體管路。通過在色譜柱底部的出口(未示出)與床體空間流體連通的中空元件360終結于第二端口 340內，由此可以收集從色譜柱中洗提出的移動相的適當餾分。如圖所示能夠看出，第二端口 340處于與第一端口 333基本相同的水平或高度，由此可以引入(或收集)移動相。這種設置有助于使用者的操作和取樣。在圖4所示的實施例中，色譜柱的容量大約為10升。應該理解更寬范圍的色譜柱容量也是可能的，通常在從O.1到2000升的范圍內。色譜柱用作一次性色譜柱時的優選容量是在O. 5到50升的范圍內。圖5是用于使用根據本發明的方法裝填軸流式色譜柱的系統的示意圖。該系統包括如上在圖2中介紹的色譜柱401。色譜柱被連接至外部驅動裝置470 (例如壓縮框架)，其利用平臺472和474能夠調節可軸向移動的第一末端單元(未示出)和第一過濾器(404)在色譜柱的床體空間409內相對于第二末端單元(未示出)和第二過濾器406的高度。系統首先通過泵485從容器480中注入液體，泵485與出口閥450流體連通以有助于從色譜柱或者至少從底部分配系統和過濾層中去除空氣。過多的液體或空氣可以通過色譜柱401的上部入口 /出口端口從色譜柱中去除以作為廢料460排出。壓力傳感器490在啟動階段和/或隨后的裝填階段期間監測色譜柱內的壓力。第一末端單元和過濾器404首先被調節至位置Htl(在圖中示為474J以使第一過濾器404和第二過濾器406之間的距離大于床體空間409內的目標床體高度。容器430內的漿料或懸濁液形式的顆粒介質隨后通過泵435在壓力下通過入口閥420被引入色譜柱床體空間409內。容器430內剩余的任何漿料殘留都可以通過借助閥433用來自容器431的裝填液體清洗容器430而被沖洗到床體空間409內。在將漿料引入床體空間409內的同時，過多的液體也可以通過出口 440移除以在床體空間內形成顆粒介質的澄清床。過多的液體經過出口閥450流出并作為廢料460報廢。在固化步驟期間，通過傳感器490監測色譜柱床體空間409內的壓力并可以通過調節泵435的流速來進行控制以實現對填料床不同程度的預壓縮。最后，通過將平臺474降低到位置Hf (在圖中示為474F)導致第一過濾器404相對于第二過濾器406軸向移動而實現將床體壓縮至其目標床體高度。根據色譜介質的類型，可以通過流動裝填和通過軸向壓縮的最終壓縮將裝填過程控制到不同的預壓縮度。將上端單元降低到最終位置Hf之后，利用拉桿固定色譜柱末端單元，然后即可將色譜柱從壓縮框架上釋放。圖5和以上的說明是為了介紹裝填色譜柱的方法。本領域普通技術人員應該理解泵、容器和傳感器的其他設置也是可能的。在裝填應該滿足對微生物負荷的控制水平要求的一次性色譜柱或應該在無菌條件下生產的色譜柱時，使用一次性液體輸送設備例如料包和管路是優選的。圖6通過在根據本發明的10升色譜柱上實現的示蹤脈沖實驗的例子示出了色譜分離效率，以下流(實線)和上流(虛線)模式操作。利用根據本發明的方法，用瓊脂糖顆粒直徑為85 μ m的Capt0 Q陰離子交換樹脂的床體來裝填色譜柱。色譜柱具有10.8L的體積，263mm的直徑和200mm的床體高度。將(填料床體積1%的)丙酮用作示蹤物質并用水作為移動相從色譜柱中洗提然后監測280nm處的吸光度。從以下的表I中能夠看出，使用85 μ m的丙酮介質，無論是在下流(實線)還是在上流(虛線)模式中都觀測到了極佳的色譜柱效率。表I
權利要求
1.一種用于以目標床體高度的顆粒介質床體裝填軸流式色譜柱的方法， 所述色譜柱包括: 包括狹長的管狀側壁的殼體； 被所述側壁分離的相對的、軸向間隔開的第一末端單元和第二末端單元，其中至少一個所述單元可以通過驅動裝置相對于另一個所述單元軸向移動； 靠近所述第一單元的第一過濾器和靠近所述第二單元的第二過濾器，它們與側壁一起界定出用于容納顆粒介質床體的封閉床體空間并且其中第一過濾器和/或第二過濾器的相對移動改變床體高度； 所述第一末端單元包括用于利用所述顆粒介質填充床體空間的第一閥裝置；以及用于向床體空間中加入液體或者從床體空間中移除液體的第一端口； 第二末端單元包括用于向床體空間中加入液體或者從床體空間中移除液體的第二端口； 所述方法包括: i.將所述第一過濾器和第二過濾器之間的軸向間距調節為大于目標床體高度的距離； ii.將顆粒介質的懸濁液通過第一閥裝置引入床體空間內以在其中提供顆粒介質的床體； iii.通過第一末端過濾器和/或第二末端過濾器的軸向移動壓縮所述顆粒介質的床體以形成目標床體高度； 其特征在于所述軸流式色譜柱和所述顆粒介質的懸濁液是預殺菌的。
2.如權利要求1所述的方法,其中通過不與色譜柱成為一體且位于色譜柱外部的所述驅動裝置實現步驟iii)。
3.如權利要求1或2所述的方法，其中所述驅動裝置是從由致動器、壓力機和框架構成的組中選取的。
4.如上述權利要求中的任意一項所述的方法，其中顆粒介質是從由離子交換介質、反相介質、體積排阻介質以及親和介質構成的組中選出的色譜介質。
5.如上述權利要求中的任意一項所述的方法，其中第一閥裝置是單向閥。
6.如上述權利要求中的任意一項所述的方法,其中色譜柱是一次性色譜柱。
7.如上述權利要求中的任意一項所述的方法，其中步驟ii)另外包括在通過第一閥裝置將顆粒介質的懸濁液弓I入床體空間內時從床體空間中移除過多液體的步驟，以由此在其中形成顆粒介質的澄清床。
8.如上述權利要求中的任意一項所述的方法，還包括如下步驟: iv.借助拉桿使所述第一末端單元靠向所述第二末端單元固定； V.從所述驅動裝置釋放所述色譜柱。
9.一種用于以目標床體高度的顆粒介質床體裝填軸流式色譜柱的系統，所述系統包括: (i)色譜柱，包括: 包括狹長的管狀側壁的殼體； 被所述側壁分離的相對的、軸向間隔開的第一末端單元和第二末端單元，其中至少一個所述單元可以通過驅動裝置相對于另一個所述單元軸向移動； 靠近所述第一末端單元的第一過濾器和靠近所述第二末端單元的第二過濾器，它們與側壁一起界定出用于容納顆粒介質床體的封閉床體空間并且其中第一過濾器和/或第二過濾器的相對移動可改變床體高度； 第一末端單元包括用于利用所述顆粒介質填充床體空間的第一閥裝置；以及用于向床體空間中加入液體或者從床體空間中移除液體的第一端口； 第二末端單元包括用于向床體空間中加入液體或者從床體空間中移除液體的第二端Π ； ( )驅動裝置； 其特征在于所述軸流式色譜柱和所述顆粒介質的懸濁液是預殺菌的。
10.如權利要求9所述的系統，其中所述驅動裝置不與色譜柱成為一體且位于色譜柱外部。
11.如權利要求9或10所述的系統，其中所述驅動裝置是從由框架、壓力機和致動器構成的組中選取的。
12.如權利要求9至11中的任意一項所述的系統，其中第一閥裝置是單向閥。
13.如權利要求9至12中的任意一項所述的系統，其中色譜柱是一次性色譜柱。
14.如權利要求9至13中的任意一項所述的系統，還包括用于使所述第一末端單元靠向所述第二末端單元固定 的拉桿。
全文摘要
本發明涉及一種用于利用色譜介質裝填色譜柱的系統和用于在這樣的色譜柱內使用的裝填方法。具體地，本發明涉及一種用于裝填色譜柱的方法和系統，其利用外部驅動裝置將顆粒介質的床體壓縮至目標床體高度。
文檔編號B01D15/20GK103071313SQ20131004932
公開日2013年5月1日 申請日期2008年3月5日 優先權日2007年3月9日
發明者K.格鮑爾 申請人:通用電氣健康護理生物科學股份公司