[发明专利]色谱设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年6月11日提交的美国临时专利申请No.61/131,640的优先权，该申请全部内容在此引为参考。

技术领域

本发明涉及色谱(chromatography)设备，并且具体涉及一种模块化色谱设备，其中，多个色谱模块可以彼此连接从而能够对并行或者串行的流动样式(flow format)中的色谱过程进行线性缩放(linearscaling)。

背景技术

流程色谱仪目前用在许多应用中，包括生物化学、临床、环境、食品和石油化学。在色谱过程中，流体中成分的混合物通常分离(resolve)在色谱介质中(下面称为树脂或者介质)，该介质具有活性吸附功能。分离(resolution)还可以基于成分的液力尺寸(hydrodynamical size)，如在体积排阻色谱中一样。这种分离发生在其中的色谱设备通常采用圆柱形柱体的形式。

在色谱法中，从相对小容量过程到相对大容量过程同时达到基本相同结果的可量测性(scalability)不是那么简单明了的。对于色谱设备的容量按比例放大的困难的其中一个原因在于：壁效应(walleffect)不会随着柱体尺寸而线性放大。与大直径的柱体相比，它在小直径柱体(＜10-20cm)中较大。壁效应是指柱体的壁处的摩擦力。这些力允许以给定压力下降的较高流速。然而，这些力仅在紧靠柱体壁附近的位置处才是相关的。在小柱体(＜10cm)的情况下，这些力的影响是很显著的，因为它们在其中相关的区域会是总横截面的相当大的比例，并且有助于抵消液压阻力。随着柱体尺寸增加，该力的相对影响以非线性方式下降。另外，这些力的相对影响取决于被装填的介质的类型。壁效应影响壁附近的流体流，导致非同形质(nonhomogenous)流动轮廓，并且另外，它为色谱树脂提供了另外的机械支撑，对于相同的压力下降允许较高的线性速度。

第二个问题是：随着柱体尺寸增加，流动分布器设计在填料床中均匀流动轮廓的实现上的影响变得越来越明显。这种影响不会与柱体尺寸一起线性放大。

第三个问题是色谱过程中床深度通常在比例放大上保持恒定。这主要是由于色谱树脂/介质的液压限制。因此，在比例放大上，纵横比(柱体长度/柱体直径)减小。这也不利地影响了比例放大的线性度。

第四个问题是：色谱负荷(体积或者质量)不能方便地与相对应需要的树脂体积匹配。目前，色谱柱以离散的尺寸提供。给定用于色谱柱的通常的交付(lead)时间(3-6个月)，对于柱体尺寸的决定必须基于对于制造能力的估算而做出。这降低了当药物需求或者工厂计划改变时增加或者减少介质体积的灵活性。

最后，将色谱介质装填在柱中是劳动密集的。这随着比例(scale)而非线性地变大。在制造规模上，需要用于辅助柱体填充(介质箱，浆料输送系统，柱体液压装置等)的辅助设备提出了显著的资本投入和制造空间占用(footprint)。

因此，需要提供一种色谱设备，其能够方便和准确地缩放。另外，需要提供这样一种设备，其具有大范围的可利用的色谱介质/树脂的体积。另外，需要提供这样一种设备，其中按照需要的色谱设备的比例放大不再是劳动密集的。这种设备将为色谱能力(chromatographiccapacity)提供灵活性，并且当比例放大时提供结果的精度。

发明内容

本发明提供一种色谱设备，其由一个或多个相同的模块形成，这些模块可以连接在一起以实现流体流入模块中、流体流动穿过模块内的颗粒的色谱填料床以及流体留出模块外。模块包括壳体，壳体具有一个或多个流体入口和流体出口以及可选的通气口。入口和出口可以分别连接到一个或多个这种模块的入口和一个或多个这种模块的出口，从而模块可以以并行或者串行的方式工作。每个模块容纳基本相同体积的颗粒的色谱填料床。

通过将所需要的多个模块连接在一起实现了可量测形，以获得色谱填料床的所需要的有效体积。因为模块具有相同的尺寸和形状，每个模块内的壁效应与剩余模块内的壁效应相同。这提供了这样的优点，即使得可量测性是线性的。另外，这些模块的使用允许使用色谱介质的大范围的有效体积。这提供了这样的优点，即为大范围的色谱过程提供最优的操作。另外，本发明使得能够进行一次性的基于树脂的色谱操作。色谱模块优选在并行流动中工作。也可以实现串行流动。

附图说明

图1是本发明的模块的透视图，包括用于连接多个模块的装置。

图2是图1的模块的剖视图。

图3是连接在一起的图2的多个模块的分解图。