制備型色譜柱的制作方法
【專利摘要】提供了一種色譜柱設計和填充裝置以及一種用于獲得具有非常致密而均勻的床的柱的方法。所述床在柱的操作期間以及柱的衛(wèi)生處理、儲存和運輸期間保持緊湊而均質。硬件特別是與產(chǎn)品接觸的硬件部件的數(shù)量被最小化，尤其是因為實施了內(nèi)部襯里。利用該內(nèi)部襯里，填充床可以完好形式與柱分離，或者甚至獨立于柱且在柱外部制備。
【專利說明】制備型色譜柱
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年2月22日提交的美國臨時專利申請第61/601，904號的優(yōu)先權,其全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。

【技術領域】
[0003]本發(fā)明涉及制備型色譜柱，S卩，其中分子種類被從源溶液大量提取以用于商業(yè)用途而不是分析目的的色譜柱。

【背景技術】
[0004]本發(fā)明主要涉及的色譜柱是制備型色譜柱，其設計用于流動相的活塞流通過由軟性(半固態(tài))或剛性(固態(tài))顆粒制成的固態(tài)或半固態(tài)固定相的填充床。典型的此類柱是在每個端部處由板封閉的圓柱體，每個板配有流體口、分布系統(tǒng)和過濾器。該圓柱體均勻地填充有分離介質，該介質被壓緊以形成“床”。過濾器具有小于介質的粒度的孔尺寸以將介質保持在圓柱體內(nèi)，但又足夠大，以允許過程液體(即，流動相)穿過過濾器并因此穿過該柱。分布系統(tǒng)確保過程液體散布在床的整個寬度上，從而最大限度地利用床。
[0005]典型的制備型色譜柱直徑足夠大，使得在柱內(nèi)的分離操作可在商業(yè)上有效的產(chǎn)出率下進行，即，該色譜柱以經(jīng)濟上可行的生產(chǎn)率制備所提取的物類。典型的柱也在深度上足夠小，使得通過柱的壓降較低，從而不需高泵送壓力來迫使流動相通過該柱。然而，必須有足夠的深度，以便為流動相提供足夠長的停留時間，以允許在流動相和固定相之間的適當?shù)南嗷プ饔谩５湫偷闹€包含柱塞或活塞頭，其被降低以接觸固定相并將其壓縮至所需高度。在操作中，流動相在頂部處通過柱塞進入柱中，該柱塞包括分布器板以將流動相散布在床的整個寬度上，從而最大限度地利用床。
[0006]上述類型的制備型色譜柱的性能對于固定相的均勻程度非常敏感。當床為均質的、緊湊的并且具有均勻的深度使得流動相均勻地分布在床的整個寬度上時，實現(xiàn)最佳操作。在當前的現(xiàn)有技術中，對在柱的凈化、衛(wèi)生處理、儲存和運輸期間可調(diào)整但穩(wěn)定的固定相的需求已導致產(chǎn)生具有可調(diào)式機械組件的柱。在柱的部件之間(尤其是在柱塞和柱管之間或在底板和管之間)的密封需要各部件的精確調(diào)整、各部件的嚴格對準以及柱管的平滑的內(nèi)表面。此外，特別是在用于凈化食品或藥品的柱中，與產(chǎn)品接觸的柱的部件，包括管自身、板和分布器在內(nèi)，都必須由穩(wěn)定且惰性的特殊材料(即，在與產(chǎn)品接觸時既不浸入到產(chǎn)品中、又不腐蝕產(chǎn)品的材料)制成。因此，柱部件的數(shù)目、柱的體積、用來制造部件的材料以及部件的尺寸精度使柱變得昂貴并且因此不適合一次性應用。諸如膜或整塊材料的其它形式的介質的使用可能更簡單并且較不昂貴，但常常不能提供相同程度的凈化。
[0007]例如就預填充柱或一次性柱應用而言，填充柱的長距離運輸對于維持柱的性能也是一項挑戰(zhàn)。諸如用于柱填充的循環(huán)流動和軸向壓縮等僅使用向下的力量的所有填充方法在或短或長的時期之后將介質顆粒成功地沉降到某種平衡狀態(tài)，其中每個顆粒在較低的顆粒上找到支撐。但該布置可能不是最佳的:由于管壁的摩擦，或者由于顆粒的尺寸和形狀上的差異，仍可能出現(xiàn)過大的空隙。這些顆粒的無規(guī)則疊置也不是最佳的:運輸期間的振動、沖擊和傾斜以及熱變化常常引起顆粒的局部重新布置，這導致床被進一步壓縮、形成上層清液并引發(fā)床層裂化。這使得填充柱不能長距離運輸，尤其是在使用不可壓縮的色譜介質時，此時在壓縮下不能維持床。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，上述問題可通過柱的具體設計、專用填充裝置和具體填充方法來解決和至少部分地緩解。在一些實施例中，通過使用色譜柱內(nèi)部的襯里可顯著簡化這種設計并降低成本。襯里可以是例如管狀和柔性的水不滲透性薄膜，該薄膜包含分離介質并允許活塞在襯里內(nèi)移動。該構造允許利用下文描述的填充方法將漿液形式或干顆粒形式的介質填充到致密而均勻的床中，并且在柱的操作期間和運輸期間使床保持致密和均勻。襯里的使用也促進和增強了柱的衛(wèi)生處理、儲存和運輸，并且使用最少量的硬件，特別是與產(chǎn)品接觸的硬件部件。襯里的使用也允許填充床與柱分離。在一些實施例中，襯里為透明的，以允許使用者容易地看到襯里內(nèi)的內(nèi)容物。包含襯里的剛性外殼在不同的實施例中可以是透明的或不透明的。
[0009]歸功于所描述的填充方法，另外的優(yōu)點包括在一次性柱的情況下能夠分離污染的廢物與未污染廢物，并且能在大量的循環(huán)之后更好地穩(wěn)定填充床。
[0010]還提供了能夠在床高度和顆粒布置方面獲得非常高的性能和可再現(xiàn)填充的填充方法和設備。該目標通過介質的精確投配與將流動填充和間歇(碰撞)填充結合的填充方法相結合來實現(xiàn)。雖然該方面可與如上所述柱襯里一起使用，但襯里與填充方法結合是可選的。在其中使用碰撞式填充的一些實施例中，層析樹脂(即，分離介質材料)為剛性的或半剛性的，例如，陶瓷磷灰石(包括但不限于羥基磷灰石和氟磷灰石)或二氧化硅。
[0011]本文還提供了一種在活塞的內(nèi)孔中或在柱的底板的內(nèi)孔中施加和緊固過濾器的新方法。該方法涉及加熱活塞和/或柱使得過濾器的區(qū)域熱膨脹。最終，過濾器可被冷卻以使其外徑收縮。然后添加過濾器，并且允許活塞和/或柱冷卻至環(huán)境溫度，同時過濾器升溫至環(huán)境溫度，從而緊密地圍繞過濾器緊固該區(qū)域，進而固定過濾器以覆蓋內(nèi)孔。
[0012]在一些實施例中，提供了一種色譜柱，其包括:剛性柱外殼；底板，其固定到該柱外殼并且包括在剛性且液體不可滲透的基部上方的一層多孔材料(過濾器)，并且該基部具有在其中的端口以用于通過液體；活塞，其包括在剛性且液體不可滲透的基部下方的多孔材料的層(過濾器)，并且基部具有在其中的端口以用于通過液體，該活塞配合在該柱外殼內(nèi)的管內(nèi)；以及由柔性防水的材料制成的管，其包含由分離介質形成的填充床，該管在第一端部處打開、在第二端部處由底板關閉，并且環(huán)繞活塞。
[0013]在一些實施例中，所述柱還包括在該管至活塞之間的可釋放的密封件。在一些實施例中，活塞包括密封件。在一些實施例中，剛性柱外殼包括密封件。在一些實施例中，密封件選自O形環(huán)、凸角接頭和防塵圈。
[0014]在一些實施例中，活塞配合在柱外殼內(nèi)，在活塞和柱外殼之間具有空隙，以允許液體流經(jīng)活塞，從而當活塞在柱外殼內(nèi)移動時平衡活塞上方和下方的壓力。
[0015]在一些實施例中，柔性防水的材料為彈性的。
[0016]在一些實施例中，在底板上的該層多孔材料為平面的，并且基部具有朝基部中的端口漸縮的凹形上表面，由此該層多孔材料沿基部的周邊接觸基部，同時在周邊內(nèi)部在該層和基部之間留下間隙。在一些實施例中，在活塞上的該層多孔材料為平面的，并且活塞具有面向該層多孔材料且朝活塞中的端口漸縮的凹形表面，由此該層多孔材料沿凹形表面的周邊接觸凹形表面，同時在周邊內(nèi)部在層和凹形表面之間留下間隙。
[0017]在一些實施例中，在底板上的該層多孔材料為平面的，并且基部具有朝基部中的端口漸縮的凹形上表面，由此該層多孔材料沿基部的周邊接觸基部，同時在周邊內(nèi)部在該層和基部之間留下間隙，并且在活塞上的該層多孔材料為平面的，并且活塞具有面向該層多孔材料且朝活塞中的端口漸縮的凹形表面，由此活塞的該層多孔材料沿凹形表面的周邊接觸活塞的凹形表面，同時在周邊內(nèi)部在該層和凹形表面之間留下間隙。
[0018]在一些實施例中，所述柱還包括柱外殼延伸部，該柱外殼延伸部能夠可移除地附接到柱外殼以延伸柱外殼的高度，并且其中，柔性防水的材料的管具有足夠的長度以延伸穿過柱外殼和柱外殼延伸部兩者，柱外殼延伸部具有足夠的寬度以接納活塞，且在活塞和延伸部之間具有空隙，以允許液體流經(jīng)活塞，從而當柔性防水的材料的管在柱外殼和柱外殼延伸部兩者內(nèi)并且活塞在管內(nèi)被移動時平衡活塞上方和下方的壓力。在一些實施例中，所述柱還包括附接到柱外殼延伸部且支撐活塞的帽蓋，以及用于將柔性防水的材料的管的第一端部固定到帽蓋的裝置。在一些實施例中，所述柱還包括漿液注射口，該漿液注射口允許在所述柱中在活塞下方注射色譜介質的漿液。
[0019]在一些實施例中，所述柱還包括在基部下方的碰撞臺，該碰撞臺能夠有節(jié)奏地敲擊基部以改善所述柱中的分離介質的顆粒的填充。
[0020]在一些實施例中，色譜柱為制備型色譜柱。
[0021]還提供了填充色譜柱的方法。在一些實施例中，該方法包括:(a)將柔性防水的材料的管放置在剛性柱外殼中，管在第一端部處打開且在第二端部處由底板關閉，該底板包括位于剛性且液體不可滲透的基部上方的一層多孔材料，該層多孔材料面向管的第一端部，并且該基部具有在其中的端口以用于排放液體；(b)將分離介質顆粒的漿液放置在柱外殼內(nèi)的管中，并且將管中的活塞放置在漿液的上方，活塞具有面向漿液的一層多孔材料和在該層多孔材料上方用于供應液體的端口 ；(c)施加液體在活塞和底板之間的向下循環(huán)以使?jié){液沉淀和壓實；以及(d)降低漿液上方的活塞以將顆粒壓實到填充床中。
[0022]在一些實施例中，該方法還包括利用來自基部下方的碰撞式敲擊來幫助漿液的填充。在一些實施例中，碰撞式敲擊以從0.2至10Hz的頻率發(fā)生且具有小于5mm的振幅。
[0023]在一些實施例中，該方法還包括在將由柔性防水的材料制成的管放置在柱外殼中之前將柱外殼延伸部附接到柱外殼以延伸柱外殼的高度，并且其中:步驟(a)包括將柔性防水的材料制成的管放置在柱外殼和柱外殼延伸部兩者中；步驟(b)包括將足夠量的漿液放置在管內(nèi)以延伸至柱外殼和柱外殼延伸部兩者中；步驟(C)包括將顆粒全部壓實到在柱外殼內(nèi)的管的一部分中；該方法還包括:(d)在步驟(C)之后移除柱外殼延伸部以留下包含填充床的柱外殼。
[0024]在一些實施例中，該方法還包括利用帽蓋關閉柱外殼延伸部的頂部，該帽蓋支撐活塞并且用于在步驟(C)之前將柔性防水的材料制成的管的第一端部固定到帽蓋。
[0025]在一些實施例中，該方法還包括:(e)切斷在填充床上方的由柔性防水的材料制成的管，以留下環(huán)繞填充床的縮短長度的管。
[0026]在一些實施例中，在底板上的該層多孔材料為平面的，并且基部具有朝基部中的端口漸縮的凹形上表面，由此該層多孔材料沿基部的周邊接觸基部，同時在周邊內(nèi)部在該層和基部之間留下間隙。
[0027]在一些實施例中，在活塞上的該層多孔材料為平面的，并且活塞具有面向該層多孔材料且朝活塞中的端口漸縮的凹形表面，由此該層多孔材料沿凹形表面的周邊接觸凹形表面，同時在周邊內(nèi)部在該層和凹形表面之間留下間隙。
[0028]還提供了一種柔性防水的材料的管，該管在第一端部處打開且在第二端部處由底板關閉，該底板包括在剛性且液體不可滲透的基部上方的一層多孔材料，該層多孔材料面向管的第一端部，并且基部具有在其中的端口以用于通過液體。在一些實施例中，柔性防水的材料為彈性的。在一些實施例中，該層多孔材料為平面的，并且基部具有朝所述端口漸縮的凹形上表面，由此所述層沿基部的周邊接觸基部，同時在周邊內(nèi)部在該層和基部之間留下間隙。
[0029]還提供了一種色譜柱(包括或可選地缺少襯里)。在一些實施例中，所述柱包括:包含由分離介質形成的填充床的剛性防水的柱外殼，該外殼形成管，該管在第一端部處打開、在第二端部處由底板關閉并且環(huán)繞活塞，外殼或活塞包括用于供應液體的端口 ；底板，其固定到柱外殼并且包括在剛性且液體不可滲透的基部上方的一層多孔材料，并且基部具有在其中的端口以用于通過液體，以及活塞，其配合在外殼內(nèi)且包括在活塞和外殼之間的密封件。
[0030]在一些實施例中，密封件選自O形環(huán)、凸角接頭和防塵圈。在一些實施例中，活塞包括密封件。在一些實施例中，剛性柱外殼包括密封件。
[0031]在一些實施例中，在底板上的該層多孔材料為平面的，并且基部具有朝基部中的端口漸縮的凹形上表面，由此該層多孔材料沿基部的周邊接觸基部，同時在周邊內(nèi)部在該層和基部之間留下間隙。
[0032]在一些實施例中，在活塞上的該層多孔材料為平面的，并且活塞具有面向該層多孔材料且朝活塞中的端口漸縮的凹形表面，由此該層多孔材料沿凹形表面的周邊接觸凹形表面，同時在周邊內(nèi)部在該層和凹形表面之間留下間隙。
[0033]在一些實施例中，在底板上的該層多孔材料為平面的，并且基部具有朝基部中的端口漸縮的凹形上表面，由此該層多孔材料沿基部的周邊接觸基部，同時在周邊內(nèi)部在層和基部之間留下間隙，并且在活塞上的該層多孔材料為平面的，并且活塞具有面向該層多孔材料且朝活塞中的端口漸縮的凹形表面，由此活塞的該層多孔材料沿凹形表面的周邊接觸活塞的凹形表面，同時在周邊內(nèi)部在該層和凹形表面之間留下間隙。
[0034]在一些實施例中，所述柱還包括柱形防水外殼延伸部，該柱防水外殼延伸部能夠附接到柱外殼以防水地延伸柱外殼的高度，并且其中，外殼延伸部具有足夠的寬度以接納活塞，且在活塞和延伸部之間具有空隙，以允許液體流經(jīng)活塞，從而平衡活塞上方和下方的壓力。在一些實施例中，所述柱還包括附接到柱外殼延伸部且支撐活塞的帽蓋。在一些實施例中，所述柱還包括漿液注射口，其可用來在所述柱中在活塞下方注射。
[0035]在一些實施例中，色譜柱為制備型色譜柱。
[0036]還提供了一種填充上述制備型色譜柱的方法。在一些實施例中，該方法包括:(a)將分離介質顆粒的漿液放置在底端由底板關閉的柱外殼上，并且將活塞放置在柱外殼中漿液上方；(b)由支撐活塞的帽蓋關閉柱外殼延伸部的頂部；(C)施加在活塞和底板之間液體的向下循環(huán)以使?jié){液沉淀和壓實；(d)降低漿液上方的活塞以將顆粒壓實到填充床中；以及(e)在步驟(d)之后移除柱外殼延伸部以留下包含填充床的柱外殼。在一些實施例中，所述柱還包括在基部下方的碰撞臺，該碰撞臺能夠有節(jié)奏地敲擊基部以改善所述柱中的分離介質的顆粒的填充。
[0037]在一些實施例中，剛性柱外殼和柔性防水的材料制成的管足夠高以包含處于懸浮液(漿液)狀態(tài)的介質，還包括具有墊圈或隆起的活塞以沿著管的長度將管密封到活塞。
[0038]還提供了一種將過濾器附接到色譜柱的底板中的內(nèi)孔和/或用于填充色譜柱的活塞中的內(nèi)孔的方法。在一些實施例中，該方法包括:加熱底板和/或活塞，使得包括內(nèi)孔的開口膨脹；將過濾器放置在加熱的開口中；以及允許底板和/或活塞冷卻，從而使開口收縮，使得過濾器被固定在開口中。
[0039]在一些實施例中，放置在加熱的開口中的過濾器被冷卻至環(huán)境溫度以下，使得過濾器在返回到環(huán)境溫度時膨脹。
[0040]在一些實施例中，該方法還包括在除了過濾器邊緣之外的過濾器上的至少一個位置處將過濾器緊固到底板和/或活塞。在一些實施例中，該緊固操作包括將一個或多個螺釘穿過過濾器且進入底板和/或活塞而添加。
[0041]本發(fā)明的另外的特征、方面、目的和優(yōu)點通過下面的說明書將變得顯而易見。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1是附接到底板的管狀襯里的剖視圖。該特征和本文中的所有其它特征都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0043]圖2是定位在柱管內(nèi)部的圖1的管狀襯里和底板的剖視圖。
[0044]圖3是圖2中示出的部件的剖視圖，其中分離介質正被放置在襯里內(nèi)部中。
[0045]圖4是在添加分離介質之后與圖3相同的視圖。
[0046]圖5是與圖4相同的視圖，其中活塞被添加以壓實分離介質。
[0047]圖6是與圖5相同的視圖，其示出了活塞的移動方向。
[0048]圖7是在由分離介質形成的床被充分填充之后與圖5和圖6相同的視圖。
[0049]圖8是在活塞下降抵靠床之后與圖7相同的視圖。
[0050]圖9是與圖8相同的視圖，其示出了密封在活塞上方的線。
[0051]圖10是與此前的附圖相同的視圖，示出了在密封襯里之后移除該結構的某些部件的操作。
[0052]圖11是與此前的附圖相同的視圖，示出了后續(xù)階段，其中帽蓋放置在柱的頂部上。
[0053]圖12是包含分離介質、襯里和外管的筒的剖視圖。
[0054]圖13是此前的附圖的柱的拆卸的剖視圖。
[0055]圖14是疊置的柱的布置的剖視圖，該疊堆的每個柱具有此前的附圖中的構造。
[0056]圖15是該柱的填充所需的裝置的示意圖。
[0057]圖16是與圖5相同的視圖，示出了碰撞臺。
[0058]圖17是與圖16相同的視圖，其中管延伸部由單獨的框架支撐。
[0059]圖18是與圖17相同的視圖，其具有用于保持襯里的不同的解決方案，并且具有漿液注射閥。
[0060]圖19示出柱和填充系統(tǒng)的設計的可替換解決方案，其中外部夾具由活塞上的O形環(huán)代替。
[0061]圖20是在活塞下降抵靠床之后與圖19相同的視圖。
[0062]圖21是與圖27相同的視圖，示出了后續(xù)階段，其中帽蓋放置在柱的頂部上。
[0063]圖22示出帶有管狀襯里的柱的剖視圖，其中管狀襯里通過墊圈與活塞沿著柱管的整個長度密封。
[0064]圖23示出與圖22相同的視圖，但其是活塞和底部直接密封到管狀襯里的實施例。
[0065]圖24描繪了過濾器在包括活塞的內(nèi)孔的開口中的定位。

【具體實施方式】
[0066]圖1至圖11描繪了本發(fā)明的一個示例性實施例，并且示出了柱從排空狀態(tài)到填充柱的逐步轉變。這些圖著重示出柱設計，而不顯示該填充設備的任何細節(jié)。此一系列圖示出了柱的不同部件、組裝和拆卸的方法以及本發(fā)明的優(yōu)點。圖12至圖14示出圖1至圖11的實施例的變型。圖15至圖18著重示出填充設備:圖15示出的原理，而圖16至圖18示出與填充方法有關的設計的變型。圖19至圖20描繪了圖5至圖11的實施例的一個可替換實施例，并且示出用于獲得填充柱的逐步轉變的過程。然而，應當理解，本發(fā)明作為整體不限于這些附圖中所示構造或以下對它們的使用的描述。
[0067]圖1描繪了由諸如低密度聚乙烯或具有類似物理特性的任何聚合物等塑性材料制成的管狀且柔性的防水薄膜101。管狀薄膜在一個端部(即，在圖中所示視圖中頂端)處是敞開的并且在另一端部處由底板102(在這種情況下由圍繞底板的外邊緣放置的管狀薄膜)封閉。底板102包含剛性且液體不可滲透的基部102a，其用作流動相分布器，其中在分布器的上側上具有一層多孔材料102b。底部過程口 103從分布器的下側延伸，以用于從柱排放液體。在圖1中所示的實施例中，底板102用環(huán)104包圍以將薄膜101以不透流體方式固定在底板周圍。環(huán)104的緊固可通過使用彈性體材料的環(huán)來實現(xiàn)，或由夾具、箍、線材或會在底板和塑料薄膜之間形成氣密密封的任何其它裝置或構件來實現(xiàn)。該密封也可通過粘合劑或通過焊接而形成。結合圖19也進一步描述了另一個解決方案。在該實施例中，該層多孔材料層102b為平面的并且基部102a具有朝底部口 103逐漸減小的凹形上表面，從而在多孔層和基部之間留下間隙以用于收集液體和避免死體積。
[0068]在沒有固定環(huán)104的情況下，管101的內(nèi)徑可等于或略大于底板102，或者小于底板102但具有足夠的彈性以便在進一步的液壓下膨脹。管101的長度足夠大，使得管的內(nèi)部體積會包含在形成具有所需高度的床的過程中要使用的漿液的體積。
[0069]圖2描繪了包含以下部件的組件:
[0070]柱管105。柱管(本文中也稱為柱外殼)為剛性的并且支撐柱內(nèi)部的壓力。柱管105的直徑等于管狀塑料薄膜101的直徑，管狀塑料薄膜101由此由柱管105充分支撐并且用作管的襯里。如果管狀塑料薄膜101是彈性的并且可以膨脹，那么柱管105可以在直徑上略大于管狀薄膜101以允許管狀薄膜在內(nèi)部壓力下膨脹，直到薄膜101與管105充分接觸。這樣的膨脹將確保薄膜101在其被介質填充時保持無折疊。
[0071]管延伸部106。該延伸部在本文中也稱為柱外殼延伸部，其被安裝在柱管105上方且與柱管105對齊，并且在填充操作期間支撐柱內(nèi)部的壓力。與柱管105不同，管延伸部106可在介質填充完成之后拆下，如將在下文中說明和后續(xù)附圖中示出的。管延伸部106的直徑可等于或略大于管狀塑料薄膜101的直徑以提供與柱管105相同的有益效果。
[0072]上連結件107。在管延伸部106和柱管105之間的接口處是用于上連結件107的空隙，上連結件107可以是例如夾具、箍、線材或可以將管狀薄膜可釋放地固定到活塞(在下文中說明并在后續(xù)附圖中描繪)的任何此類裝置。當接合時，上連結件107的內(nèi)徑約等于管延伸部106的內(nèi)徑，并且提供管延伸部106和柱管105的內(nèi)部圓柱形表面的平滑延續(xù)。連結件107同樣包圍管狀塑料薄膜101并且在填充操作期間支撐柱內(nèi)部的壓力。該上連結件107可由外部工具通過管延伸部106和柱管101之間的孔口來緊固。這樣的孔口的替代形式是在柱管105中的凹槽，其具有供緊固工具進入的開放狹槽。將塑料薄膜焊接到活塞的焊機可代替連結件107使用。
[0073]固定夾具108。該夾具將管延伸部106以完全對齊的方式沿同軸方向機械地固定到柱管105。固定夾具108也在填充操作期間支撐柱內(nèi)部的壓力。在該實施例中，固定夾具108為螺母，該螺母接合位于管延伸部上的肩部109并且?guī)?nèi)螺紋以接合柱管105上的螺紋表面110。當固定夾具108被擰到柱管105時，固定夾具108將管延伸部106的肩部109抵靠柱管105緊固。在圖2中所示示例中，肩部109包含在一個右側上的狹槽111以允許觸及上連結件107?？梢允褂糜米鞴潭▕A具的任何裝置，包括例如T形夾具、栓結凸緣和拉桿。當填充操作由自動器械執(zhí)行時，管延伸部106和柱管105可由機器的部件保持在一起，同時為緊固工具留下到上連結件107的通路。
[0074]床高度調(diào)整器112。可選地，底板102可由床高度調(diào)整系統(tǒng)112調(diào)整高度。該元件允許操作者調(diào)整床高度，而不改變柱管105的高度。在所示實施例中，床高度調(diào)整系統(tǒng)112表示為一堆間隔件，其設定了底板102和位于柱的底部處的柱支撐板113之間的受控距離。在所示實施例中，柱支撐板113由三件式固定夾具114固定到柱管105，固定夾具114類似于將管延伸部106接合到柱管105的固定夾具108。如在固定夾具108中那樣，替代裝置包括T形夾具、栓結凸緣和拉桿。其它工具對于本領域的技術人員也是顯而易見。
[0075]圖3示出用于在此前的附圖的柱中形成填充床的程序的開始。介質漿液121 (即，分離介質的顆粒的漿液)被傾注到由附接到柱管105的管延伸部106支撐的管狀塑料薄膜101內(nèi)。底部過程口 103在此階段例如由位于該柱上的閥(未示出)關閉。傾注的介質漿液的量被精確地選擇，使得當漿液被向下填充時，所得到的填充床的上表面將剛好在上連結件107的下方。雖然示出為懸浮液，但介質也可呈干燥顆粒的形式。
[0076]圖4示出了這樣的階段:其中，已傾注的介質被允許沉淀足夠的時間，以便在沉淀的漿液123的上方留下一層澄清的上清液122。漿液的起始量應使得在管延伸部106中留下足夠的空間124以在后續(xù)步驟中容納活塞。
[0077]圖5描繪了附接有頂部組件或帽蓋131的柱。頂部組件131包括活塞132、過濾器和頂部過程口 133。這些類似于底板102的對應特征，包括在活塞內(nèi)的流動相分布系統(tǒng)?；钊麠U134支撐活塞132并允許活塞沿柱管105的軸線下降。在所示實施例中，活塞桿134是與柱管105和管延伸部106同軸的管。在活塞桿134和活塞132之間的O形環(huán)135提供防水密封，并且通過摩擦將活塞132保持到活塞桿134，但如果摩擦不足以將活塞132保持在活塞桿134下方，也可以添加機械聯(lián)接件?；钊?32以允許活塞在這些部件內(nèi)下降的方式配合在柱管和柱管延伸部以及管狀薄膜內(nèi)部。
[0078]頂部組件131在填充操作期間保持柱內(nèi)部的壓力。頂部組件131具有內(nèi)孔(bore)，其帶有O形環(huán)、防塵圈或其它密封裝置以允許活塞桿134在內(nèi)孔中沿該柱的軸線滑動，同時確保頂部組件131和活塞桿134之間的防水密封。頂部組件131也包括將頂部組件131氣密地密封到管狀塑料薄膜101的密封件。在所示實施例中，頂部組件131由兩部分構成:底部部分136和頂部部分137。頂部部分137具有外螺紋，其接合底部部分136的中部的內(nèi)孔中的內(nèi)螺紋。因此，通過使底部部分136相對于頂部部分137旋轉，可以改變這兩部分之間的距離。在其外邊緣上，底部部分136和頂部部分137具有容納O形環(huán)138的兩個相對的斜面。當?shù)撞坎糠?36和頂部部分137靠近彼此時，相對的斜面以相同方式作用，并且徑向地推動O形環(huán)138使之抵靠管狀塑料薄膜101，而管狀塑料薄膜101又緊靠到管延伸部106的內(nèi)孔。頂部組件131可被緊固在管狀塑料薄膜101上，以確?？梢员３种鶅?nèi)部的壓力。如果薄膜101是具有足夠彈性的，那么如在圖18上進一步描繪的組件131的替代解決方案是可以的。
[0079]頂部組件131以如下方式固定到管延伸部106。一旦漿液已沉淀，上清液122的層就保持，并且活塞被浸入上清液中。如果還不允許漿液沉淀，那么活塞必須被放置在漿液上方的空的空間124中。在此過程期間，介質不應行進到活塞上方的區(qū)域。一旦活塞132就位，頂部組件131就被緊固到管狀塑料薄膜101。在頂部組件131固定的情況下，管狀塑料薄膜的內(nèi)側被密封到底板102并且也密封到頂部組件131。在此階段，活塞132未緊密地固定到管狀塑料薄膜101，并且液體可以在活塞下方的區(qū)域和活塞上方的區(qū)域之間自由移動。這避免了對動態(tài)密封(即，在如活塞132的移動部分和如襯里101的靜止部分之間的密封)的需求。從而避免了像具有校準和平滑內(nèi)孔的昂貴的柱管所需要的在塑料薄膜101上的剪切應力。另一個益處在于，管延伸部106或柱管105都不需要由食品級或藥品級材料制成。這甚至更進一步地降低了柱的成本。
[0080]圖6示出了填充操作的開始。如在圖15至圖18中進一步所示，最佳填充性能通過碰撞式填充和流動填充的組合來獲得。碰撞系統(tǒng)在圖6和圖7上未示出，這些圖僅表示“流動填充”，其包括使流動相(即，填充緩沖液)在受控的流動速度、受控的壓力或兩者下在頂部過程口 133和底部過程口 103之間循環(huán)。
[0081]在填充操作期間，如結合圖15至圖18進一步描述的，漿液床開始固結。這產(chǎn)生流動阻力并因此同時增加了整個床的壓降和柱內(nèi)部的液壓壓力。由于活塞132不緊靠柱管105，在活塞下方的壓力和在活塞上方的壓力彼此平衡，并且隨著整個床的壓降增加，活塞下方的一些液體將移動到活塞上方，直到壓力平衡為止。然而，由于頂部室在上側上被密封，流動相的大部分循環(huán)通過填充床以到達底部過程口，在這里流動相可逸出柱。
[0082]上室(B卩，活塞132上方的區(qū)域141)用作氣阱。如果空氣被流動相引入柱內(nèi)，那么氣泡移動至活塞的外側，在這里，氣泡可以在上室內(nèi)上升通過活塞132和管狀薄膜101之間的空隙。這使得床在形成時不含空氣，該狀態(tài)對于根據(jù)凈化需要獲得均質而緊湊的床來說具有價值。
[0083]圖7描繪了固結(填充)床142。當床被固結時，整個床的壓降被穩(wěn)定。由于此時柱中的壓力是恒定的，并且在柱上方和下方是相同的，離開柱的流動相的流量等于通過活塞進入柱的流動相的流量。
[0084]圖8描繪了上清液的移除。一旦床142被完全固結，活塞132就在上清液中向下移動，直到活塞132遇到床142。如上所述，初始引入柱中的介質的量被選擇以使活塞132遇到固結床142的高度與管狀薄膜101可由上連結件107抵靠活塞132緊固的位置齊平。
[0085]隨著活塞132在柱內(nèi)被降低，在柱管105、管延伸部106、頂部組件131和底板102之間的內(nèi)部體積減小了由在柱內(nèi)部的活塞桿134的長度所占據(jù)的體積量。由于液體是幾乎不可壓縮的，頂部過程口 133、底部過程口 103或兩者應保持打開，以使得由活塞桿134所占據(jù)的體積由通過任一口離開柱的流動相的相等體積來補償。
[0086]圖9和圖10描繪了活塞132的密封。上連結件107被首先緊固以在管狀塑料薄膜101和活塞132之間形成氣密密封，如圖9所示。一旦形成密封，就可移除活塞132上方的頂部組件131、管延伸部106和上清液122以實現(xiàn)圖10中所示狀態(tài)。頂部組件131、管延伸部106和上清液122的移除可通過首先將活塞桿134從活塞132脫開、然后通過活塞桿內(nèi)部的孔口排空上清液122來實現(xiàn)。然后斷開頂部組件131和管狀塑料薄膜101之間的密封。然后，移除頂部組件131、活塞桿134和管延伸部106。
[0087]如果分離介質在填充期間已被壓縮在柱中，如對于軟性或半剛性介質來說典型的那樣，那么介質通常將力施加在活塞上，力的大小與介質的楊氏模量有關。如果管狀塑料薄膜101不能在其自身上支持該強度并且趨于膨脹和減小床的密度或均勻度，那么可使用外部裝置來保持活塞的位置。用來緊固上連結件107的工具是一種這樣的裝置的示例。
[0088]如果需要，在活塞上方延伸的管狀塑料薄膜的部段可被切割和移除，因為它在柱的進一步操作中不起作用，除非要在隨后的時點時使管狀塑料薄膜中的介質再懸浮。通過重新安裝頂部組件131和脫開上連結件107，然后以從圖9朝圖1返回的反向順序執(zhí)行，可實現(xiàn)再懸浮。
[0089]圖11描繪了用于凈化的柱的構造。帽蓋151固定到柱管105的頂部。帽蓋151用來在柱的使用期間(即，在衛(wèi)生處理、凈化等期間)保持柱中的液壓壓力。帽蓋151也維持床142抵靠活塞132的機械壓力，如上所述。更進一步地，帽蓋151可用來通過向下推動活塞來進一步壓縮床，同時底部過程口 103或頂部過程口 133保持打開以允許移除相等體積的流動相。
[0090]如圖11所示的填充柱的構造提供了多個優(yōu)點:
[0091](I)柱的總體尺寸最小化，因為在柱制備中使用的管延伸部106已被移除。
[0092](2)與產(chǎn)品接觸的部件的數(shù)目最小化:它們僅包括活塞132、底板102、過程口 103、133、以及管狀塑料薄膜101的內(nèi)表面。由于食品級和藥品級材料是昂貴的，最小化它們的使用降低了柱的成本。這也允許柱被用作“一次性”柱。
[0093](3)柱的大部分部件(即，柱管105、支撐板113、管延伸部106和頂部組件131)僅用于機械支撐。不需要由與藥品或食品相容的材料或與過程溶液相容的材料構成這些部件。由于它們不與產(chǎn)品接觸，它們可以被回收利用以用于其它應用，而不存在交叉污染的風險。
[0094](4)在其中活塞小于柱管的制備型色譜柱中，流動相分布系統(tǒng)常常不能將流動相延伸至柱的外部部件。這些外部部件的較差沖洗可引發(fā)衛(wèi)生問題。通過本發(fā)明，管狀塑料薄膜101在活塞132周圍繃緊，并且在活塞下方的管狀塑料薄膜內(nèi)部的柱部段非常接近活塞自身，由此減輕了關于分布和衛(wèi)生的顧慮。
[0095](5)該柱可經(jīng)受高的液壓壓力，并且其這樣做的能力僅受其機械部件的尺寸的限制。管狀塑料薄膜在每個方向上被支撐并且用作襯里，該襯里除了在塑料薄膜101緊靠緊固底板102或活塞132的部段處之外不需要機械阻力。不被支撐的管狀塑料薄膜的部段可響應于柱內(nèi)部的高壓力而膨脹，這導致破裂的風險，但該風險可通過用外部液體來填充帽蓋頂部組件131和活塞132之間的空間以及底板102和支撐板113之間的空間而減輕。該外部液體不會與柱內(nèi)部接觸，但是它會將薄膜保持在其不被機械部件支撐的位置處。
[0096](6)管狀塑料薄膜101可以是薄而透明的，這有利于溫度感測和壓力感測以及通過薄膜的光學、超聲或其它信號的檢測。該薄膜因此避免了對設計用于與食品和藥品接觸的昂貴儀器的需求以及對與過程溶液相容的材料的需求。薄膜也消除了對各次運行之間的交叉污染的顧慮。用于感測和檢測的儀器可例如通過將該儀器插入柱管中而放置成與薄膜直接接觸，或者放置成與如上所述的外部流體接觸。
[0097](7)薄的透明管狀塑料薄膜的使用也可有益于熱交換，該熱交換通過在柱管上的電阻加熱或通過液體在管狀塑料薄膜外部的循環(huán)而實現(xiàn)。在柱管105中可形成細小凹槽以提供冷卻或加熱液體可在其中循環(huán)而不與柱內(nèi)部的過程液體直接接觸的通道。
[0098](8)該柱管可由諸如塑料、鋼或不銹鋼的不透明材料制成。可在柱壁中沿柱的長度包括狹槽以允許觀察床。最佳的狹槽是這樣的狹槽:該狹槽足夠寬，以用于通過其觀察，但又足夠窄，以避免管狀塑料薄膜在液壓壓力下通過該狹槽伸出。狹槽可因此用作低成本觀察孔。
[0099](9)可使用具有高機械阻力的管狀塑料薄膜(例如，由紡織結構共擠獲得的塑料薄膜制成的管狀塑料薄膜)，而不帶有頂部組件131和支撐板113或甚至不帶有柱管105。
[0100](10)上述特征容易適用于制備如圖12中描繪的色譜筒。該筒包含活塞161、底板162、頂部過程口 163、底部過程口 164、連結件(例如，環(huán)165、166)、管狀塑料薄膜167、低成本外管168、以及用于保持活塞161和底板162之間的所需距離的夾具169。低成本管168配合在此前的附圖中描繪的較寬的柱管105內(nèi)部。
[0101]圖13中描繪了圖1至圖11的柱的拆卸。打開頂部組件131，并且將包括底板102、管狀塑料薄膜101、下連結件104和上連結件107、以及活塞132的各部件從柱管105中提起。作為替代形式，可擰松上連結件107，并且移除活塞132，以允許從上方移除填充介質，然后拆卸底部夾具114，以允許移除底板102和管狀塑料薄膜101。然后，柱管105、底部夾具114、床高度調(diào)整系統(tǒng)106、頂部組件115、底部夾具114和其它部件可重新使用。
[0102]圖15提供了利用對該柱的基部的碰撞式敲擊從而輔助均勻填充的另一種填充方法的原理。在該圖中，柱僅由其頂板170、底板171和介質的床172來描繪。該圖還示出了如何可以通過使用泵174 (可選地緊接著使用氣阱179，以確保流動相不含氣體)來進行流動填充。
[0103]箭頭173表示的流動相的流動向介質顆粒施加向下的力量,并將該力量增加到重力。這迫使介質顆粒以穩(wěn)定方式沉淀到下面的顆?；蛑谏?。這種向下的力量越大，顆粒沉淀得越快，并且由該顆粒施加到下面的顆粒層上的力量就越大，從而引發(fā)某種局部重新布置，直到達到平衡為止。流動填充防止大顆粒在小顆粒之前沉淀。如果相反允許顆粒通過重力沉淀，那么大顆粒就會首先沉淀并且聚集在柱的底部處，而小顆粒更慢地沉淀，導致它們變得集中在柱的頂部處。較快的沉淀還減少了必須保持碰撞的時間，并且因此降低了顆粒損壞的風險。必須在進行碰撞整個過程內(nèi)保持此向下的力量。
[0104]碰撞臺175可包含移動的質量體175a (此處稱為撞錘)，其由固定到地板的致動器175b沿豎直方向致動。該撞錘175a周期性地伸出抵靠板175d，其能量被傳遞到板175d。在圖15至圖18中描繪的實施例中，板175d由彈性塊175c連結到地面，該彈性塊175c在低頻率下具有低剛度，以最小化沖擊吸收。這些彈性塊175c可用彈簧代替。沖擊也可通過采用圓柱形接頭而不是175c來更少地吸收，該接頭僅僅引導板175d，而不約束豎直移動。在給定的時期，撞錘175a將沖擊施加到板175d，該沖擊將板175d略微向上提升(右側的構造)。在臺175d的重力和彈性塊的剛度下，碰撞板回到其較低位置(左側構造)，從而引起另一次沖擊。
[0105]在一些實施例中，碰撞可利用旋轉式錘鉆(沖擊鉆)來提供，其中旋轉被抑制。
[0106]碰撞為顆粒提供能量和向上的加速度，以從較高能量的平衡移動至較低能量的平衡(即，更加穩(wěn)定)。從一個平衡到另一平衡的跨越需要能量來離開第一平衡，例如，以上升越過相鄰顆粒或迫使其側向移動或克服靜摩擦。
[0107]這種碰撞在許多方面不同于由不平衡的質量體的旋轉實現(xiàn)的或利用固定在振動臺上的致動器使質量體豎直往復移動實現(xiàn)的正弦振動。在本文所述方法中,碰撞的頻率較低(例如，從約0.2至約100Hz)，且具有小于約5mm的振幅，而正弦振動通常施加約50Hz以上的頻率。在一些實施例中，由于撞錘的質量體的撞擊，碰撞涉及非常高的加速度，而正弦振動的加速度是有限的。在一些實施例中，碰撞僅在柱的縱向軸線上沿豎直方向作用，而正弦振動器通常是在平面中沿多向的，或者如果由相對的一對結合則為單向的。在一些實施例中，該碰撞操作基本上以床中的顆粒重新布置為目標，而對于較高頻率的正弦振動來說，其往往以摩擦減小(壁效應等)為目標。
[0108]這兩種作用的力量，即碰撞力量和向下力量，沿豎直軸線增加到其自身。碰撞是不連續(xù)的，而豎直力量(重力+流循環(huán))是連續(xù)的。碰撞的力量的最大值通常高于向下力量。因此，合力量總是豎直的，有時在向上方向上(在向上碰撞沖擊期間，其中其量值高于向下力量)，有時在向下方向上(在與向下力量疊加的向下碰撞沖擊期間或當碰撞不發(fā)生時)。合力量的平均值在向下方向上是正的，以允許介質填充。
[0109]圖16描繪了安裝在碰撞臺上的柱組件的一個實施例，該柱組件具有類似于圖5的管延伸部。碰撞臺顯示處于兩種構造:在左側的低位置處，此時撞錘175a靜止；在右側的高位置處，此時板175d被撞錘175a撞擊。在該實施例中，整個柱組件都經(jīng)受碰撞。
[0110]圖17描繪了替代圖16的實施例的一個實施例，其中，包括頂部組件131、管延伸部106、活塞132和活塞桿134的頂部部件與該柱的底部部件以及和碰撞臺175相隔離。這些頂部部件安裝在獨立框架180上，該獨立框架180附接到管延伸部106。由軟性材料制成的襯里101使頂部部件能夠不受碰撞，同時在經(jīng)受碰撞的底部部件和不受碰撞的頂部部件之間保持該柱內(nèi)部的水密封。因此，在一些實施例中，頂部部件不經(jīng)受碰撞的機械強度以及隨時間推移而伴隨發(fā)生的材料疲勞。此也減小了在碰撞臺175上的重量和因此減小了其慣性。根據(jù)牛頓定律，由于慣性減小，所以加速度增加。
[0111]圖18描繪了替代圖16和圖17上的頂部組件131的一個實施例。該實施例假定襯里101足夠軟以折卷在頸部184上，該頸部配合在管延伸部106上方的。在襯里101被折卷起后，頂部部件137就由螺母181或夾具或帶螺栓的凸緣(如圖2中的108)安裝和緊固到頸部184。當緊固時，襯里101被箍縮至不透水。用于將襯里密封在柱中的該解決方案可以在本發(fā)明的每個實施例上容易地實現(xiàn)。
[0112]在圖18上也出現(xiàn)相比此前的實施例的另一個可選變化。頂板137包含漿液注射口 182。該漿液注射口 182圍繞閥，該閥在填充操作期間可關閉孔口并且因此設計成在此操作期間抵抗液壓壓力。頂板137的中空形狀允許將活塞132定位在漿液口的孔口上方，以便可以在活塞132下方注射漿液。點劃線132s示出當定位在漿液口上方的上部位置中時的活塞132。通過經(jīng)注射口 182注入介質同時也經(jīng)活塞132注入流動相，漿液在流中載送并在柱的底部中迅速沉淀。該構造確保介質顆粒不行進到活塞上方的區(qū)域。如果填充床的上表面達不到上連結件107 (例如由于介質的較差投配)，該構造也允許調(diào)整柱中的介質的水平。它也允許在床建構期間引導柱中的介質的“投配”。一種可能的方法可以是用填充緩沖液充滿該柱(同時活塞132定位在漿液口孔口上方)，并且從頂部過程口 133向底部過程口103連續(xù)地循環(huán)填充緩沖液，同時通過注射口 182注入介質，直到所得的填充床的上表面將剛好在上連結件107下方為止。為了避免注射口 182的側定位引起介質在柱中的不均勻分布，可實現(xiàn)若干漿液注射口 182，或者在該初始填充之后，通過將填充緩沖液從底部過程口103到頂部過程口 133向上循環(huán)，或通過將空氣經(jīng)由底部過程口 103進行噴射，而可以使介質均勻地重新懸浮在合適的位置。然后，在漿液注射口關閉的情況下，可以結合碰撞與流動填充來重復該填充操作。
[0113]圖19至圖21描繪了該柱的替代設計，尤其是對于襯里101與活塞132的密封且最終也與底板102的密封來說，但填充方法的原理保持不變。在該實施例中，在襯里和活塞132之間的密封且最終與底板102之間的密封(如圖19所示)不像在此前的實施例中那樣由諸如104和107的連結件獲得，而是由密封件183獲得，該密封件可以例如為O形環(huán)或包括但不限于凸角接頭或防塵圈的任何其它密封件。在這種情況下，105的中空部分至少在部件132和102必須座置的地方設計成精確的尺寸，從而使得當密封件183接合在105的頂部處時在襯里101和活塞132之間形成密封或當密封件183接合在105的底部處時在襯里101和底板102之間形成密封。
[0114]如在描述圖5和圖6的此前的篇幅中解釋的那樣，當定位在管延伸部106中時，活塞132不與薄膜101緊密配合。就圖19的實施例而言，這可通過以下方式獲得:將106的中空部分設計成具有比管105中更大的直徑，使得密封件183在管延伸部106中不緊密配合在活塞132和襯里101之間。此假定襯里足夠軟，以在液壓壓力下膨脹至106的內(nèi)徑?？蓱门c圖5至圖7中所述相同的填充方法。當床如在圖19中表示那樣被固結時，將活塞132降下并接合在管105中。這產(chǎn)生斜面(即，邊緣)，使內(nèi)徑從位于105的上邊緣上的106的內(nèi)徑適變到在密封件183可緊密地配合在活塞132和襯里101之間的位置處的直徑。該斜面因此引導活塞并且逐漸地壓縮密封件183，直到活塞132遇到床并與101密封為止，如圖20所示。
[0115]在該位置處，活塞132必須保持在合適位置，以允許拆卸活塞桿134、頂部組件131和管延伸部106。該活塞的保持必須經(jīng)受由介質施加的力量，例如，如上文所討論的。圖20描繪了兩種帶有185和186可能的解決方案，其中185和186可被可選地組合以保持活塞?？蓪⒒钊３衷诤线m位置的其它解決方案也是可能的。部件186是引導穿過105中的孔口的一個或多個針。當被引入該柱中時，針186刺穿襯里并作為止擋件保持活塞，以抵抗由介質對活塞132施加的向上力量。針186可連接到容器，從而可以在拆卸上部部件(106，134，101)之前移除活塞132上方的上清液。如果出于任何原因，襯里101不得被刺穿(例如，如果管延伸部和襯里被保留以允許多次填充和去填充)，則可以將一個或多個銷185以與186相同的方式裝配，不同之處在于銷不刺穿襯里，而是僅僅推入柱內(nèi)部，如在圖20a的放大視圖上所示。該解決方案的設計確保185和/或186可被保持在105上，而不阻止上部部件106、134和101的拆卸。
[0116]一旦這些上部部件被移除，就可如圖21所描繪那樣安裝帽蓋151。銷185或針186可在安裝帽蓋之后被拆卸，或者保留在合適位置。如果在針185或銷186被移除的時刻與帽蓋151被安裝的時刻之間外力將活塞保持在合適位置的話，那么它們也可以在安裝帽蓋151之前被移除。
[0117]圖19和圖20中描述的實施例的一個有趣的擴展在于，該解決方案可以容易地調(diào)適到?jīng)]有襯里101的構造。在這種情況下，活塞132和底板102與管105直接接觸。在這方面，管延伸部106由密封件以不透水方式安裝在柱管105的頂部上。在一些方面，管延伸部106和管105可設計為一體的單個組件或由焊接或組裝在一起的各部件制成的單個組件。在這方面，與產(chǎn)品接觸的部件105和106理想地由食品級或藥品級材料制成。
[0118]本發(fā)明可用于從實驗室用途的小直徑直到大型工業(yè)規(guī)模的任何規(guī)模的活塞流色譜應用中。本發(fā)明也可與任何類型的分離介質一起使用，所述分離介質包括基于天然聚合物、有機聚合物以及諸如羥基磷灰石、二氧化硅、T12和硅藻土等無機材料的基質。
[0119]通過在床正膨脹期間使用上部組件和管延伸部，本發(fā)明也容易地適用于膨脹床應用。本發(fā)明也容易地適用于除以上所述之外的填充技術。本發(fā)明也可通過在使用單個管狀塑料薄膜的同時將柱如圖14所示疊置、通過將圖2至圖9的順序重復多次而被實踐。當用相同的分離介質填充時，疊置的柱可節(jié)省占地面積。利用疊置的柱，流動相被同等地分布在柱的不同入口之間并且同時從柱的不同出口被收集，從而實現(xiàn)可用更大的柱獲得的等效結果。當用不同種類的介質填充時，疊置的柱可用于不同的凈化步驟。由于柱的每個部段會有其專用的入口和出口過程口，這些柱部段也可作為單獨的柱與不同的緩沖液和不同的儀器一起使用。
[0120]具有襯里的柱的概念也可在諸如圖22上所描繪的更常規(guī)的色譜柱設計中使用。在該實施例中，活塞132包含密封件183，該密封件可以是例如O形環(huán)或包括但不限于凸角接頭或防塵圈的任何其它密封件，如在圖19上所示。但與其中柱管由部段106和105制成的此前描述的設計不同，在圖22的實施例中，柱管由一個圓柱形部段105制成，該部段足夠高，以包含漿液的體積?；钊?32在柱管105的整個長度上為密封的。由于恒定地經(jīng)受柱中的液壓壓力，活塞132例如通過附接到中央螺桿191而被保持在合適位置，可通過轉動在覆蓋件137中樞轉的中央螺母190而升高或降低中央螺桿191。在圖22的實施例中，襯里被定位在管105中并且由楔192保持在105的上邊緣上，或者如果襯里足夠軟，那么襯里可以被折卷在頸部上，如在諸如圖18或圖19的此前的設計中所描繪的那樣。圖22中描繪的實施例的一個優(yōu)點在于，對于受管制的產(chǎn)品來說，不需要為了與藥品或食品接觸而驗證柱管的材料。當然，在產(chǎn)品被管制的情況下，襯里將進行這種驗證。這使昂貴的高等級材料的使用最小化。
[0121]如果襯里足夠厚且柔軟，那么柱設計可以被簡化為圖23上所描繪那樣。相比圖22，在底板102和襯里之間以及在活塞132和襯里101之間的密封直接通過機械壓縮來獲得，而沒有諸如圖22中的183的密封件。為了最小化在活塞132 (或底板102)和襯里101之間的剪切應力，活塞和底板的外邊緣可包含隆起(例如，該隆起是珠形的)，此確?；钊?32 (或底板102)在襯里101中的平滑安裝或移動。在圖23的實施例中，隆起(其提供水密封)被定位在與過濾器相同的水平處。這確保該柱的內(nèi)部體積經(jīng)受流動相的流動并且降低柱中的死點的風險。
[0122]本文所述方法和概念也可用于制備由用于除色譜分析之外目的的顆粒制成的緊湊而均質的床。此類目的的一個示例是過濾，另一個目的是將床作為用于色譜分析的初級步驟使用。例如，本發(fā)明的方面可用于將顆粒的床通過聚合化而融合成整體結構。本發(fā)明的方面也可用于通過具有諸如圓盤的其它介質構造來制備在塑料薄膜內(nèi)部的頂板和底板之間的色譜介質。本發(fā)明的方面不限于圓形橫截面的柱。通過消除對動態(tài)密封的需求，本發(fā)明可容易地適用于具有諸如多邊形、橢圓形等的實際上所有橫截面形狀的柱。管狀塑料薄膜也可以是彈性體薄膜，例如三元乙丙(EPDM)或有機硅。
[0123]如上所述，本文還提供了一種將過濾器施加到色譜柱的底板的內(nèi)孔和/或用于填充色譜柱的活塞上的方法。該方法可結合本文所述其它方法(例如，使用襯里和/或碰撞式填充)應用或者可以在不存在此類方法的情況下使用。圖24中描繪了一個實施例，該圖描繪了過濾器(3)在活塞的內(nèi)孔中的定位。如別處所指出的，可施加相同作用以將過濾器固定到底板的內(nèi)孔。該固定操作起到至少兩個作用:它起到密封技術的作用，以防止介質包圍過濾器并進入過濾器之后的分布室中；并且它起到機械固定件的作用，以用于將過濾器(3)在經(jīng)受移動流的同時保持在合適位置。實際上，當向下注射流動相時，過濾器(3)的由于其是多孔材料而導致的流動阻力被轉化為軸向力量，該力量趨于將過濾器(3)推離活塞。過濾器(3)可由其外徑并且最終地利用分布在其表面上的額外固定件(緊固件)保持。圖24描繪了一個實施例，其中過濾器螺釘(28)利用過濾器螺釘墊圈(29)密封。過濾器螺釘墊圈(29)有助于防止液體或污染物在螺釘?shù)穆菁y中擴散。它們也防止流動相進入過濾器的座置有過濾器螺釘(28)的孔中。當緊固件可能在分布過程中產(chǎn)生局部奇異點時，這些奇異點的尺寸和數(shù)目可最小化。在一些實施例中，在通過收縮而對過濾器的固定足夠的情況下，根本不包括用于保持過濾器的緊固件。
[0124]收縮技術利用用于活塞(2)或底板的諸如聚丙烯或聚乙烯等材料的熱膨脹?；钊?br> (2)和底板圍繞包括內(nèi)孔的開口(27)，該開口的直徑在環(huán)境溫度下略小于過濾器，而在較高溫度下略大于或等于過濾器直徑。例如，從30°C加熱至100°C的聚丙烯膨脹約1%。如果需要的話，過濾器可被冷卻，以便累加過濾器或底板內(nèi)孔的熱膨脹與過濾器材料在較冷溫度下的熱收縮。
[0125]在所附權利要求書中，術語“一”或“一個”旨在表示“一個或多個”。當在表述步驟或元件之前時，術語“包括”和其各種變型例如“包含”和“包括了”旨在表示另外的步驟或元件的添加是可選的而非排除在外的。在本說明書中引用的所有專利、專利申請和其它公布的參考資料均以引用方式全文并入本文中。本文或一般地任何現(xiàn)有技術所引用的任何參考資料與本說明書的明確教導之間的任何差異旨在以支持本說明書的教導的方式來解決。這包括在某個詞語或短語的本領域理解的定義與相同詞語或短語在本說明書中明確提供的定義之間的任何差異。
【權利要求】
1.一種色譜柱，包括: 剛性柱外殼， 底板，其固定到所述柱外殼并且包括在剛性且液體不可滲透的基部上方的一層多孔材料(過濾器)，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通過液體， 活塞，其包括在剛性且液體不可滲透的基部下方的一層多孔材料(過濾器)，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通過液體，所述活塞配合在所述柱外殼內(nèi)的管內(nèi)，以及 由具有柔性防水的材料制成的所述管，其包含由分離介質形成的填充床，所述管在第一端部處打開，在第二端部處由所述底板關閉，并且環(huán)繞所述活塞。
2.根據(jù)權利要求1所述的色譜柱，其特征在于，還包括在所述管至所述活塞之間的可釋放的密封件。
3.根據(jù)權利要求2所述的色譜柱，其特征在于，所述活塞包括所述密封件。
4.根據(jù)權利要求2所述的色譜柱，其特征在于，所述剛性柱外殼包括所述密封件。
5.根據(jù)權利要求2所述的色譜柱，其特征在于，所述密封件選自O形環(huán)、凸角接頭和防塵圈。
6.根據(jù)權利要求1所述的色譜柱，其特征在于，所述活塞配合在所述柱外殼內(nèi)，在所述活塞和所述柱外殼之間具有空隙，以允許液體流經(jīng)所述活塞，從而當所述活塞在所述柱外殼內(nèi)移動時平衡所述活塞上方和下方的壓力。
7.根據(jù)權利要求1所述的色譜柱，其特征在于，所述柔性防水的材料為彈性的。
8.根據(jù)權利要求1所述的色譜柱，其特征在于，在所述底板上的所述層多孔材料為平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口漸縮的凹形上表面，由此所述層多孔材料沿所述基部的周邊接觸所述基部，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述基部之間留下間隙。
9.根據(jù)權利要求1所述的色譜柱，其特征在于，在所述活塞上的所述層多孔材料為平面的，并且所述活塞具有面向所述層多孔材料且朝所述活塞中的所述端口漸縮的凹形表面，由此所述層多孔材料沿所述凹形表面的周邊接觸所述凹形表面，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述凹形表面之間留下間隙。
10.根據(jù)權利要求1所述的色譜柱，其特征在于: 在所述底板上的所述層多孔材料為平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口漸縮的凹形上表面，由此所述層多孔材料沿所述基部的周邊接觸所述基部，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述基部之間留下間隙；并且 在所述活塞上的所述層多孔材料為平面的，并且所述活塞具有面向所述層多孔材料且朝所述活塞中的所述端口漸縮的凹形表面，由此所述活塞的所述層多孔材料沿所述凹形表面的周邊接觸所述活塞的所述凹形表面，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述凹形表面之間留下間隙。
11.根據(jù)權利要求1所述的色譜柱，其特征在于，還包括柱外殼延伸部，所述柱外殼延伸部能夠可移除地附接到所述柱外殼以延伸所述柱外殼的高度，并且其中，由柔性防水的材料制成的所述管具有足夠的長度以延伸穿過所述柱外殼和所述柱外殼延伸部兩者，所述柱外殼延伸部具有足夠的寬度以接納所述活塞，且在所述活塞和所述延伸部之間具有空隙，以允許液體流經(jīng)所述活塞，從而當由柔性防水的材料制成的所述管在所述柱外殼和所述柱外殼延伸部兩者內(nèi)并且所述活塞在所述管內(nèi)被移動時平衡所述活塞上方和下方的壓力。
12.根據(jù)權利要求11所述的色譜柱，其特征在于，還包括附接到所述柱外殼延伸部且支撐所述活塞的帽蓋，以及用于將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蓋的裝置。
13.根據(jù)權利要求12所述的色譜柱，其特征在于，還包括漿液注射口，所述漿液注射口允許在所述柱中在所述活塞下方注射色譜介質的漿液。
14.根據(jù)權利要求1所述的色譜柱，其特征在于，還包括在所述基部下方的碰撞臺，所述碰撞臺能夠有節(jié)奏地敲擊所述基部以改善所述柱中的分離介質的顆粒的填充。
15.根據(jù)權利要求1所述的色譜柱，其特征在于，所述色譜柱為制備型色譜柱。
16.—種填充色譜柱的方法，所述方法包括: (a)將由柔性防水的材料制成的管放置在剛性柱外殼中，所述管在第一端部處打開且在第二端部處由底板關閉，所述底板包括在剛性且液體不可滲透的基部上方的一層多孔材料，所述層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體； (b)將分離介質顆粒的漿液放置在所述柱外殼內(nèi)的所述管中，并且將所述管中的活塞放置在所述漿液上方，所述活塞具有面向所述漿液的一層多孔材料和在所述層多孔材料上方用于供應液體的端口； (C)施加液體在所述活塞和所述底板之間的向下循環(huán)以使所述漿液沉淀和壓實；以及 (d)降低所述漿液上方的所述活塞以將所述顆粒壓實到填充床中。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，包括利用來自所述基部下方的碰撞式敲擊來幫助所述漿液的填充。
18.根據(jù)權利要求17所述的制備型色譜柱，其特征在于，所述碰撞式敲擊以從0.2至10Hz的頻率發(fā)生且具有小于5mm的振幅。
19.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，還包括在將由柔性防水的材料制成的所述管放置在所述柱外殼中之前將柱外殼延伸部附接到所述柱外殼以延伸所述柱外殼的高度，并且其中: 步驟(a)包括將由柔性防水的材料制成的所述管放置在所述柱外殼和所述柱外殼延伸部兩者中； 步驟(b)包括將足夠量的所述漿液放置在所述管內(nèi)以延伸至所述柱外殼和所述柱外殼延伸部兩者中； 步驟(C)包括將所述顆粒全部壓實到在所述柱外殼內(nèi)的所述管的一部分中； 所述方法還包括: (d)在步驟(c)之后移除所述柱外殼延伸部以留下包含所述填充床的所述柱外殼。
20.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括利用帽蓋關閉所述柱外殼延伸部的頂部，所述帽蓋支撐所述活塞并且在步驟(C)之前將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蓋。
21.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，還包括: (e)切斷在所述填充床上方的由柔性防水的材料制成的所述管，以留下環(huán)繞所述填充床的縮短長度的所述管。
22.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，在所述底板上的所述層多孔材料為平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口漸縮的凹形上表面，由此所述層多孔材料沿所述基部的周邊接觸所述基部，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述基部之間留下間隙。
23.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，在所述活塞上的所述層多孔材料為平面的，并且所述活塞具有面向所述層多孔材料且朝所述活塞中的所述端口漸縮的凹形表面，由此所述層多孔材料沿所述凹形表面的周邊接觸所述凹形表面，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述凹形表面之間留下間隙。
24.一種由柔性防水的材料制成的管，所述管在第一端部處打開且在第二端部處由底板關閉，所述底板包括在剛性且液體不可滲透的基部上方的一層多孔材料，所述層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通過液體。
25.根據(jù)權利要求24所述的管，其特征在于，所述柔性防水的材料為彈性的。
26.根據(jù)權利要求24所述的管，其特征在于，所述層多孔材料為平面的，并且所述基部具有朝所述端口漸縮的凹形上表面，由此所述層沿所述基部的周邊接觸所述基部，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述基部之間留下間隙。
27.一種色譜柱，包括: 剛性防水的柱外殼，其包含由分離介質形成的填充床，所述柱外殼形成管，所述管在第一端部處打開、在第二端部處由底板關閉并且環(huán)繞活塞，所述柱外殼或活塞包括用于供應液體的端口； 所述底板，其固定到所述柱外殼并且包括在剛性且液體不可滲透的基部上方的一層多孔材料，并且所述基部具有位于其中的端口以用于通過液體，以及 所述活塞，其配合在所述柱外殼內(nèi)且包括位于所述活塞和所述柱外殼之間的密封件。
28.根據(jù)權利要求27所述的色譜柱，其特征在于，所述密封件選自O形環(huán)、凸角接頭和防塵圈。
29.根據(jù)權利要求27所述的色譜柱，其特征在于，所述活塞包括所述密封件。
30.根據(jù)權利要求27所述的色譜柱，其特征在于，所述剛性柱外殼包括所述密封件。
31.根據(jù)權利要求27所述的色譜柱，其特征在于，在所述底板上的所述層多孔材料為平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口漸縮的凹形上表面，由此所述層多孔材料沿所述基部的周邊接觸所述基部，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述基部之間留下間隙。
32.根據(jù)權利要求27所述的色譜柱，其特征在于，在所述活塞上的所述層多孔材料為平面的，并且所述活塞具有面向所述層多孔材料且朝所述活塞中的所述端口漸縮的凹形表面，由此所述層多孔材料沿所述凹形表面的周邊接觸所述凹形表面，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述凹形表面之間留下間隙。
33.根據(jù)權利要求27所述的色譜柱，其特征在于: 在所述底板上的所述層多孔材料為平面的，并且所述基部具有朝所述基部中的所述端口漸縮的凹形上表面，由此所述層多孔材料沿所述基部的周邊接觸所述基部，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述基部之間留下間隙；并且 在所述活塞上的所述層多孔材料為平面的，并且所述活塞具有面向所述層多孔材料且朝所述活塞中的所述端口漸縮的凹形表面，由此所述活塞的所述層多孔材料沿所述凹形表面的周邊接觸所述活塞的所述凹形表面，同時在所述周邊內(nèi)部在所述層和所述凹形表面之間留下間隙。
34.根據(jù)權利要求27所述的色譜柱，其特征在于，還包括柱防水外殼延伸部，所述柱防水外殼延伸部能夠附接到所述柱外殼以防水地延伸所述柱外殼的高度，并且其中，所述外殼延伸部具有足夠的寬度以接納所述活塞，且在所述活塞和所述延伸部之間具有空隙，以允許液體流經(jīng)所述活塞，從而平衡所述活塞上方和下方的壓力。
35.根據(jù)權利要求34所述的色譜柱，其特征在于，還包括帽蓋，所述帽蓋附接到所述柱外殼延伸部并且支撐所述活塞。
36.根據(jù)權利要求35所述的色譜柱，其特征在于，還包括漿液注射口，所述漿液注射口能夠用來將色譜介質的漿液注射到所述柱中的所述活塞下方。
37.根據(jù)權利要求27所述的色譜柱，其特征在于，所述色譜柱為制備型色譜柱。
38.一種填充權利要求27至36中的任一項所述的制備型色譜柱的方法，所述方法包括: (a)將分離介質顆粒的漿液放置在底端由所述底板關閉的所述柱外殼上，并且將活塞放置在所述柱外殼中所述漿液上方； (b)利用支撐所述活塞的帽蓋關閉所述柱外殼延伸部的頂部； (C)施加液體在所述活塞和所述底板之間的向下循環(huán)以使所述漿液沉淀和壓實； (d)降低所述漿液上方的所述活塞以將所述顆粒壓實到填充床中； (e)在步驟(C)之后移除所述柱外殼延伸部以留下包含所述填充床的所述柱外殼。
39.根據(jù)權利要求38所述的方法，其特征在于，還包括在所述基部下方的碰撞臺，所述碰撞臺能夠有節(jié)奏地敲擊所述基部以改善所述柱中的分離介質的顆粒的填充。
40.根據(jù)權利要求38所述的方法，其特征在于，所述剛性柱外殼和由柔性防水的材料制成的所述管足夠高以包含處于懸浮液(漿液)狀態(tài)的介質，還包括具有墊圈或隆起的活塞以沿著所述管的整個長度將所述管密封到所述活塞。
41.一種將過濾器附接到色譜柱的底板中的內(nèi)孔和/或用于填充色譜柱的活塞中的內(nèi)孔的方法，所述方法包括: 加熱所述底板和/或活塞，使得包括所述內(nèi)孔的開口膨脹； 將過濾器放置在已加熱的所述開口中；以及 允許所述底板和/或活塞冷卻，從而使所述開口收縮，使得所述過濾器被固定在所述開口中。
42.根據(jù)權利要求41所述的方法，其特征在于，放置在已加熱的所述開口中的所述過濾器被冷卻至環(huán)境溫度以下，使得所述過濾器在返回到環(huán)境溫度時膨脹。
43.根據(jù)權利要求41所述的方法，其特征在于，還包括在除了所述過濾器邊緣之外的所述過濾器上的至少一個位置處將所述過濾器緊固到所述底板和/或活塞。
44.根據(jù)權利要求43所述的方法，其特征在于，所述緊固包括將一個或多個螺釘穿過所述過濾器且進入所述底板和/或活塞而添加。
【文檔編號】B01D35/00GK104245077SQ201380020703
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年2月20日 優(yōu)先權日:2012年2月22日
【發(fā)明者】S·勒菲芙, L·波蒂爾, M·愛奇 申請人:生物輻射實驗室股份有限公司