制备型色谱柱制造技术

提供了一种色谱柱设计和填充装置以及一种用于获得具有非常致密而均匀的床的柱的方法。所述床在柱的操作期间以及柱的卫生处理、储存和运输期间保持紧凑而均质。硬件特别是与产品接触的硬件部件的数量被最小化，尤其是因为实施了内部衬里。利用该内部衬里，填充床可以完好形式与柱分离，或者甚至独立于柱且在柱外部制备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制备型色谱柱相关申请的交叉引用本申请要求于2012年2月22日提交的美国临时专利申请第61/601，904号的优先权,其全部内容以引用方式并入本文中。
本专利技术涉及制备型色谱柱，S卩，其中分子种类被从源溶液大量提取以用于商业用途而不是分析目的的色谱柱。
技术介绍
本专利技术主要涉及的色谱柱是制备型色谱柱，其设计用于流动相的活塞流通过由软性(半固态)或刚性(固态)颗粒制成的固态或半固态固定相的填充床。典型的此类柱是在每个端部处由板封闭的圆柱体，每个板配有流体口、分布系统和过滤器。该圆柱体均匀地填充有分离介质，该介质被压紧以形成“床”。过滤器具有小于介质的粒度的孔尺寸以将介质保持在圆柱体内，但又足够大，以允许过程液体(即，流动相)穿过过滤器并因此穿过该柱。分布系统确保过程液体散布在床的整个宽度上，从而最大限度地利用床。 典型的制备型色谱柱直径足够大，使得在柱内的分离操作可在商业上有效的产出率下进行，即，该色谱柱以经济上可行的生产率制备所提取的物类。典型的柱也在深度上足够小，使得通过柱的压降较低，从而不需高泵送压力来迫使流动相通过该柱。然而，必须有足够的深度，以便为流动相提供足够长的停留时间，以允许在流动相和固定相之间的适当的相互作用。典型的柱还包含柱塞或活塞头，其被降低以接触固定相并将其压缩至所需高度。在操作中，流动相在顶部处通过柱塞进入柱中，该柱塞包括分布器板以将流动相散布在床的整个宽度上，从而最大限度地利用床。 上述类型的制备型色谱柱的性能对于固定相的均匀程度非常敏感。当床为均质的、紧凑的并且具有均匀的深度使得流动相均匀地分布在床的整个宽度上时，实现最佳操作。在当前的现有技术中，对在柱的净化、卫生处理、储存和运输期间可调整但稳定的固定相的需求已导致产生具有可调式机械组件的柱。在柱的部件之间(尤其是在柱塞和柱管之间或在底板和管之间)的密封需要各部件的精确调整、各部件的严格对准以及柱管的平滑的内表面。此外，特别是在用于净化食品或药品的柱中，与产品接触的柱的部件，包括管自身、板和分布器在内，都必须由稳定且惰性的特殊材料(即，在与产品接触时既不浸入到产品中、又不腐蚀产品的材料)制成。因此，柱部件的数目、柱的体积、用来制造部件的材料以及部件的尺寸精度使柱变得昂贵并且因此不适合一次性应用。诸如膜或整块材料的其它形式的介质的使用可能更简单并且较不昂贵，但常常不能提供相同程度的净化。 例如就预填充柱或一次性柱应用而言，填充柱的长距离运输对于维持柱的性能也是一项挑战。诸如用于柱填充的循环流动和轴向压缩等仅使用向下的力量的所有填充方法在或短或长的时期之后将介质颗粒成功地沉降到某种平衡状态，其中每个颗粒在较低的颗粒上找到支撑。但该布置可能不是最佳的:由于管壁的摩擦，或者由于颗粒的尺寸和形状上的差异，仍可能出现过大的空隙。这些颗粒的无规则叠置也不是最佳的:运输期间的振动、冲击和倾斜以及热变化常常引起颗粒的局部重新布置，这导致床被进一步压缩、形成上层清液并引发床层裂化。这使得填充柱不能长距离运输，尤其是在使用不可压缩的色谱介质时，此时在压缩下不能维持床。
技术实现思路
目前已经发现，上述问题可通过柱的具体设计、专用填充装置和具体填充方法来解决和至少部分地缓解。在一些实施例中，通过使用色谱柱内部的衬里可显著简化这种设计并降低成本。衬里可以是例如管状和柔性的水不渗透性薄膜，该薄膜包含分离介质并允许活塞在衬里内移动。该构造允许利用下文描述的填充方法将浆液形式或干颗粒形式的介质填充到致密而均匀的床中，并且在柱的操作期间和运输期间使床保持致密和均匀。衬里的使用也促进和增强了柱的卫生处理、储存和运输，并且使用最少量的硬件，特别是与产品接触的硬件部件。衬里的使用也允许填充床与柱分离。在一些实施例中，衬里为透明的，以允许使用者容易地看到衬里内的内容物。包含衬里的刚性外壳在不同的实施例中可以是透明的或不透明的。 归功于所描述的填充方法，另外的优点包括在一次性柱的情况下能够分离污染的废物与未污染废物，并且能在大量的循环之后更好地稳定填充床。 还提供了能够在床高度和颗粒布置方面获得非常高的性能和可再现填充的填充方法和设备。该目标通过介质的精确投配与将流动填充和间歇(碰撞)填充结合的填充方法相结合来实现。虽然该方面可与如上所述柱衬里一起使用，但衬里与填充方法结合是可选的。在其中使用碰撞式填充的一些实施例中，层析树脂(即，分离介质材料)为刚性的或半刚性的，例如，陶瓷磷灰石(包括但不限于羟基磷灰石和氟磷灰石)或二氧化硅。 本文还提供了一种在活塞的内孔中或在柱的底板的内孔中施加和紧固过滤器的新方法。该方法涉及加热活塞和/或柱使得过滤器的区域热膨胀。最终，过滤器可被冷却以使其外径收缩。然后添加过滤器，并且允许活塞和/或柱冷却至环境温度，同时过滤器升温至环境温度，从而紧密地围绕过滤器紧固该区域，进而固定过滤器以覆盖内孔。 在一些实施例中，提供了一种色谱柱，其包括:刚性柱外壳；底板，其固定到该柱外壳并且包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料(过滤器)，并且该基部具有在其中的端口以用于通过液体；活塞，其包括在刚性且液体不可渗透的基部下方的多孔材料的层(过滤器)，并且基部具有在其中的端口以用于通过液体，该活塞配合在该柱外壳内的管内；以及由柔性防水的材料制成的管，其包含由分离介质形成的填充床，该管在第一端部处打开、在第二端部处由底板关闭，并且环绕活塞。 在一些实施例中，所述柱还包括在该管至活塞之间的可释放的密封件。在一些实施例中，活塞包括密封件。在一些实施例中，刚性柱外壳包括密封件。在一些实施例中，密封件选自O形环、凸角接头和防尘圈。 在一些实施例中，活塞配合在柱外壳内，在活塞和柱外壳之间具有空隙，以允许液体流经活塞，从而当活塞在柱外壳内移动时平衡活塞上方和下方的压力。 在一些实施例中，柔性防水的材料为弹性的。 在一些实施例中，在底板上的该层多孔材料为平面的，并且基部具有朝基部中的端口渐缩的凹形上表面，由此该层多孔材料沿基部的周边接触基部，同时在周边内部在该层和基部之间留下间隙。在一些实施例中，在活塞上的该层多孔材料为平面的，并且活塞具有面向该层多孔材料且朝活塞中的端口渐缩的凹形表面，由此该层多孔材料沿凹形表面的周边接触凹形表面，同时在周边内部在层和凹形表面之间留下间隙。 在一些实施例中，在底板上的该层多孔材料为平面的，并且基部具有朝基部中的端口渐缩的凹形上表面，由此该层多孔材料沿基部的周边接触基部，同时在周边内部在该层和基部之间留下间隙，并且在活塞上的该层多孔材料为平面的，并且活塞具有面向该层多孔材料且朝活塞中的端口渐缩的凹形表面，由此活塞的该层多孔材料沿凹形表面的周边接触活塞的凹形表面，同时在周边内部在该层和凹形表面之间留下间隙。 在一些实施例中，所述柱还包括柱外壳延伸部，该柱外壳延伸部能够可移除地附接到柱外壳以延伸柱外壳的高度，并且其中，柔性防水的材料的管具有足够的长度以延伸穿过柱外壳和柱外壳延伸部两者，柱外壳延伸部具有足够的宽度以接纳活塞，且在活塞和延伸部之间具有空隙，以允许液体流经活塞，从而当柔性防水的材料的管在柱外壳和柱外壳延伸部两者内并且活塞在管内被移动时平衡活塞上方和下方的压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种色谱柱，包括：刚性柱外壳，底板，其固定到所述柱外壳并且包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料(过滤器)，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通过液体，活塞，其包括在刚性且液体不可渗透的基部下方的一层多孔材料(过滤器)，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通过液体，所述活塞配合在所述柱外壳内的管内，以及由具有柔性防水的材料制成的所述管，其包含由分离介质形成的填充床，所述管在第一端部处打开，在第二端部处由所述底板关闭，并且环绕所述活塞。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.22 US 61/601,9041.一种色谱柱，包括: 刚性柱外壳， 底板，其固定到所述柱外壳并且包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料(过滤器)，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通过液体， 活塞，其包括在刚性且液体不可渗透的基部下方的一层多孔材料(过滤器)，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通过液体，所述活塞配合在所述柱外壳内的管内，以及 由具有柔性防水的材料制成的所述管，其包含由分离介质形成的填充床，所述管在第一端部处打开，在第二端部处由所述底板关闭，并且环绕所述活塞。2.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，还包括在所述管至所述活塞之间的可释放的密封件。3.根据权利要求2所述的色谱柱，其特征在于，所述活塞包括所述密封件。4.根据权利要求2所述的色谱柱，其特征在于，所述刚性柱外壳包括所述密封件。5.根据权利要求2所述的色谱柱，其特征在于，所述密封件选自O形环、凸角接头和防尘圈。6.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，所述活塞配合在所述柱外壳内，在所述活塞和所述柱外壳之间具有空隙，以允许液体流经所述活塞，从而当所述活塞在所述柱外壳内移动时平衡所述活塞上方和下方的压力。7.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，所述柔性防水的材料为弹性的。8.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，在所述底板上的所述层多孔材料为平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口渐缩的凹形上表面，由此所述层多孔材料沿所述基部的周边接触所述基部，同时在所述周边内部在所述层和所述基部之间留下间隙。9.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，在所述活塞上的所述层多孔材料为平面的，并且所述活塞具有面向所述层多孔材料且朝所述活塞中的所述端口渐缩的凹形表面，由此所述层多孔材料沿所述凹形表面的周边接触所述凹形表面，同时在所述周边内部在所述层和所述凹形表面之间留下间隙。10.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于: 在所述底板上的所述层多孔材料为平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口渐缩的凹形上表面，由此所述层多孔材料沿所述基部的周边接触所述基部，同时在所述周边内部在所述层和所述基部之间留下间隙；并且 在所述活塞上的所述层多孔材料为平面的，并且所述活塞具有面向所述层多孔材料且朝所述活塞中的所述端口渐缩的凹形表面，由此所述活塞的所述层多孔材料沿所述凹形表面的周边接触所述活塞的所述凹形表面，同时在所述周边内部在所述层和所述凹形表面之间留下间隙。11.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，还包括柱外壳延伸部，所述柱外壳延伸部能够可移除地附接到所述柱外壳以延伸所述柱外壳的高度，并且其中，由柔性防水的材料制成的所述管具有足够的长度以延伸穿过所述柱外壳和所述柱外壳延伸部两者，所述柱外壳延伸部具有足够的宽度以接纳所述活塞，且在所述活塞和所述延伸部之间具有空隙，以允许液体流经所述活塞，从而当由柔性防水的材料制成的所述管在所述柱外壳和所述柱外壳延伸部两者内并且所述活塞在所述管内被移动时平衡所述活塞上方和下方的压力。12.根据权利要求11所述的色谱柱，其特征在于，还包括附接到所述柱外壳延伸部且支撑所述活塞的帽盖，以及用于将由柔性防水的材料制成的所述管的所述第一端部固定到所述帽盖的装置。13.根据权利要求12所述的色谱柱，其特征在于，还包括浆液注射口，所述浆液注射口允许在所述柱中在所述活塞下方注射色谱介质的浆液。14.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，还包括在所述基部下方的碰撞台，所述碰撞台能够有节奏地敲击所述基部以改善所述柱中的分离介质的颗粒的填充。15.根据权利要求1所述的色谱柱，其特征在于，所述色谱柱为制备型色谱柱。16.—种填充色谱柱的方法，所述方法包括: (a)将由柔性防水的材料制成的管放置在刚性柱外壳中，所述管在第一端部处打开且在第二端部处由底板关闭，所述底板包括在刚性且液体不可渗透的基部上方的一层多孔材料，所述层多孔材料面向所述管的所述第一端部，并且所述基部具有位于其中的端口以用于排放液体； (b)将分离介质颗粒的浆液放置在所述柱外壳内的所述管中，并且将所述管中的活塞放置在所述浆液上方，所述活塞具有面向所述浆液的一层多孔材料和在所述层多孔材料上方用于供应液体的端口； (C)施加液体在所述活塞和所述底板之间的向下循环以使所述浆液沉淀和压实；以及 (d)降低所述浆液上方的所述活塞以将所述颗粒压实到填充床中。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，包括利用来自所述基部下方的碰撞式敲击来帮助所述浆液的填充。18.根据权利要求17所述的制备型色谱柱，其特征在于，所述碰撞式敲击以从0.2至10Hz的频率发生且具有小于5mm的振幅。19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括在将由柔性防水的材料制成的所述管放置在所述柱外壳中之前将柱外壳延伸部附接到所述柱外壳以延伸所述柱外壳的高度，并且其中: 步骤(a)包括将由柔性防水的材料制成的所述管放置在所述柱外壳和所述柱外壳延伸部两者中； 步骤(b)包括将足够量的所述浆液放置在所述管内以延伸至所述柱外壳和所述柱外壳延伸部两者中； 步骤(C)包括将所述颗粒全部压实到在所述柱外壳内的所述管的一部分中； 所述方法还包括: (d)在步骤(c)之后移除所述柱外壳延伸部以留下包含所述填充床的所述柱外壳。20.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括利用帽盖关闭所述柱外壳延伸部的顶部，所述帽盖支撑所述活塞并且在步骤(C)之前将由柔性防水的材料制成的所述管的所述第一端部固定到所述帽盖。21.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括: (e)切断在所述填充床上方的由柔性防水的材料制成的所述管，以留下环绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·勒菲芙，L·波蒂尔，M·爱奇，
申请(专利权)人：生物辐射实验室股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US