[发明专利]层析柱和维护方法

说明书

发明领域

本发明涉及层析柱和用于在工业规模的层析中来操作柱的方法。具体而言，本发明涉及层析柱，以及用于移除和更换诸如床支承件和/或分配器的柱构件以便对这样的柱执行维护或检查而不需要诸如升降机或起重机的重型提升装备来拆开柱的较安全的方法。

发明背景

在工业过程中可使用层析柱来纯化过程液体，以及从过程液体中分离出所关心的物质；典型的示例包括对精细化学制品和药品以及生物产品进行大规模的制备性纯化。

工业规模的层析柱典型地包括空心的、沿轴向竖直的管状壳体，该壳体在上部端处包括液体入口，缓冲剂和待分离的物质通过液体入口而分散到位于管的腔体内的介质床上，并且该壳体在下部端处包括用于收集物质和缓冲剂的液体收集系统。缓冲剂流体和/或待分离和纯化的物质通过其来渗滤的颗粒性层析介质或层析床位于液体入口和收集系统之间。

转接器(adapter)组件典型地附接到管状壳体的上部端上，而基部组件则附接到下部端上，基部组件在下部端处栓接到底部凸缘上。这些组件中的各个典型地包括坚固的背垫板和进一步支承床支承件的分配器：床支承件是一层网格、过滤器、烧结物、滤网，或者在容许过程液体流入和流出层析床空间或腔体的同时保持颗粒介质床的其它流体可渗透的、保持介质的其它材料。为了对床高度和床压缩提供可调性和控制，典型地将转接器组件制造成柱管内部中的活塞或滑动转接器的形式。在柱填充床介质(典型地通过喷嘴)之后，转接器可被推向管的底部，以对介质床进行压缩或加压。大体上，基部组件是抵靠着柱管的底部凸缘而栓接的固定的结构，但是在一些情况下，基部组件也可呈能够可动地滑动的活塞或转接器的形式。

基部组件的背垫板大体充当柱的支承件，背垫板本身支承在支腿或允许有供出口管路在基部组件的下方凸出的间隙的一些其它架台组件上。

当这种柱需要维护以清洁或检查诸如阀、密封件、床支承件、分配系统等的内部构件时，诸如起重机或升降机的重型提升装置对于提升上部端/转接器组件远离柱管以及提升柱管远离下部端/基部组件来说是必需的，因为这些组件能超过三吨重。为了进行内部维护或检查而使用重型过顶式提升装备来拆卸柱是不合需要的。当重型装备被提升过顶且技术员暴露在下方时，操作员安全显然是被关注的。此外，需要对准结构来使柱及其基部/转接器组件在它们与彼此分开时保持沿轴向对准，以避免对精密构件有损害。

这样的对准和提升结构的存在会在管的周围产生显著的障碍，并且产生这样的需要，即谨慎地安排，以在周边的一些点处提供用于插入/移除内部构件的足够的间隔。此外，使用重型提升装备的要求会对容纳这样的柱施加约束，需要足够的顶部空间和支承件来容纳升降机或起重机。因为许多层析柱现在依照GMP在“清洁”环境中工作，以避免微生物污染(其中容纳过顶式装备非常困难)，所以将柱移到另一个房间进行拆卸和维护的要求是成问题的。由于在恢复柱以将其用于清洁环境之前需要清洁和检验柱，这个问题被扩大。从而由于上面提到的原因，以及这些机器在它们的操作和维护期间会脱出呈灰尘的形式的颗粒物质的事实，在用于生物制药生产的GMP设施中存在升降机或起重机是相当不合需要的。

通过提供借助于与柱成一体的液压系统能够将转接器组件提升到柱管的上方以及/或者使柱管升高到基部组件的上方的柱，U.S. 6,736,974解决了上面的问题中的一些。

但是，U.S. 6,736,974中描述的系统由于其设计的原因而具有与其相关联的显著的缺点。如从U.S. 6,736,974的图4和5中能看到的以及在该文献的第4列、第63-66行中描述的那样，为了从柱的内部移除分配器板(31)和/或网格(28/60)，操作员必须在鼓(18)的中心内工作，以接近和移除固定这些构件部件的固定螺母(30)。因为工业柱能具有范围为大约200 mm至2000 mm(典型地600 mm 至1400 mm)的直径，所以这意味着操作员必须在被悬吊或支承的负载的下方工作，以旋开螺母。这显然会对操作员带来显著的安全风险，特别是在操作员的手臂或头暴露在被悬吊或支承的负载的下方的情况下。