相關(guān)申請(qǐng)和專利

以下專利和申請(qǐng)涉及分離的分子和小粒子的類似表征：

美國專利6,774,994，P.J.Wyatt和M.Weida“Method and apparatus for determining absolute number densities of particles in suspension”，2004年8月10日。

P.J.Wyatt，M.H.Chen和D.N.Villalpando的“Method and apparatus for optimizing the separation of small particles using Asymmetric Flow Field Flow Fractionation”，其序列號(hào)為12/157367，2008年6月9日申請(qǐng)。

背景技術(shù)：

貫穿本說明書，術(shù)語“粒子”(“particle”)涉及液體樣品等份試樣的組分，其可為各種類型和大小的分子、納米粒子、類病毒粒子、脂質(zhì)體、乳狀液、細(xì)菌、膠體等等。其尺寸范圍可在1nm至幾千微米之間。

J.C.Giddings在二十世紀(jì)六十年代初開始大規(guī)模研究和開發(fā)用場(chǎng)流分級(jí)器/分離器(FFF)在溶液中分離粒子。這些技術(shù)的基礎(chǔ)在于限定在通道中的樣品和在與流向垂直的方向施加的外加場(chǎng)的交互作用。在那些技術(shù)中，目前感興趣的技術(shù)是交叉流FFF，常稱為對(duì)稱流或SFlFFF，其中通過引入在通道內(nèi)垂直于樣品運(yùn)載液的二次流實(shí)現(xiàn)外加場(chǎng)。該技術(shù)有幾種變化，包括非對(duì)稱流FFF或A4F，以及中空纖維或H4F流分離。

其它FFF技術(shù)包括沉淀FFF，SdFFF，其中垂直于通道流的方向施加重力的/離心的交叉力；電FFF，EFFF，其中垂直于通道流的方向施加電場(chǎng)；以及熱FFF，ThFFF，其中橫向施加溫度梯度。因?yàn)榫唧wFFF技術(shù)的應(yīng)用是通過相應(yīng)裝置實(shí)現(xiàn)的，所以所述應(yīng)用在此將涉及“場(chǎng)流分級(jí)器”的類型。

所有這些場(chǎng)流分級(jí)器共同的是液體或流動(dòng)相，樣品等份試樣注射入其中，樣品分離為組分是通過交叉場(chǎng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)的。在樣品等份試樣流下通道期間，許多場(chǎng)流分級(jí)器允許控制和改變通道流的速度和施加的交叉場(chǎng)的強(qiáng)度。這些場(chǎng)流分級(jí)器也共同的是只有交叉場(chǎng)和通道流速度可被改變，并且僅僅是在分離發(fā)生的整個(gè)區(qū)域。雖然這種設(shè)計(jì)能夠?qū)ζ贩N繁多的粒子類別產(chǎn)生有效的分離，不過其仍具有相關(guān)局限性。

該局限性的例子涉及借助于對(duì)稱流交叉流分級(jí)器的粒子分離。在沿通道下移時(shí)，因?yàn)闃悠返确菰嚇娱_始經(jīng)歷非空間(non-steric)分離，所以較小的粒子領(lǐng)先較大的粒子。通過增大交叉流速度，所有種類的分離繼續(xù)，而較大的級(jí)分開始更遠(yuǎn)地落后于較小尺寸的級(jí)分。利用足夠的交叉流，那些較大級(jí)分可顯著地慢下來，而較小的顆粒已經(jīng)完成了其在通道內(nèi)的橫越，從而產(chǎn)生了它們的相關(guān)分離。到現(xiàn)在，較小級(jí)分雖然已分離但被顯著地稀釋，所以其局部峰值變寬，并且其相關(guān)濃縮減小。離開通道以后，利用各種探測(cè)裝置的后續(xù)分析可能不能探測(cè)到這種相對(duì)很低濃度的級(jí)分。當(dāng)被保留的較大粒子沒有具有足夠的時(shí)間來完成其在通道中的行程和在其中的分離時(shí)，較小的粒子可能早已離開通道并因此不再受到繼續(xù)其分離所需的交叉力(cross forces)。實(shí)際上，基本較大的粒子(也就是說500至1000nm范圍內(nèi)的粒子)的分離，比分離5至10nm范圍內(nèi)的粒子要求相當(dāng)不同的通道和交叉流速。在樣品等份試樣通過選擇的通道期間，超過非常大尺寸范圍的樣品分離需要在設(shè)計(jì)相對(duì)的通道和交叉流速時(shí)有相當(dāng)?shù)撵`活性。一個(gè)組尺寸的理想分離不確保另一組尺寸具有一樣或甚至相當(dāng)?shù)姆逐s。

該FFF分離的一個(gè)始終存在的問題在于這些技術(shù)過去不能改變?cè)谕ǖ纼?nèi)的局部流動(dòng)情況。迄今為止，不考慮FFF方法，分餾過程的控制一直關(guān)注整個(gè)通道。本發(fā)明的方法和在此描述的場(chǎng)流分級(jí)器的主要目的是允許對(duì)施加的流和力的局部控制。通過這些裝置，貫穿分餾通道的長(zhǎng)度可以在特定局部區(qū)域控制流和力。

雖然呈現(xiàn)的該新分餾方法的大部分描述都在基于交叉流的分離的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，公開的方法將同樣適用于其它場(chǎng)流分級(jí)器。這種場(chǎng)流分級(jí)器的最重要的一類，按照另外參考的大量科學(xué)著作，涉及非對(duì)稱流場(chǎng)流分級(jí)，或A4F，Karl-Gustav Wahlund發(fā)明。該技術(shù)的簡(jiǎn)要回顧稍后提供。

A4F分級(jí)器被認(rèn)為是較早開發(fā)的對(duì)稱流場(chǎng)分級(jí)器的一種變化，SFlFFF。在這種較早的裝置中，交叉流由單獨(dú)泵提供給通道。因而，每個(gè)流體都由單獨(dú)泵產(chǎn)生從而提供對(duì)稱交叉流。對(duì)于A4F，另一方面，通過相對(duì)于輸入流限制通道離開流來建立有效交叉流。兩個(gè)流之間的差異成為有效交叉流。因?yàn)锳4F分級(jí)器利用單個(gè)泵產(chǎn)生傳統(tǒng)SFlFFF裝置的兩個(gè)基本流場(chǎng)，所以對(duì)稱交叉流FFF的很多最終特征(results characteristic)也被假定對(duì)A4F有效。例如其中之一是所謂的分級(jí)動(dòng)力F，其與交叉流f_x乘以交叉流與通道流f_c的比值的平方根成比例，即因?yàn)閷?duì)稱分級(jí)器的交叉流的來源與通道流無關(guān)，所以兩者都可被改變并可在通道長(zhǎng)度上恒定。對(duì)于A4F裝置，另一方面，通道流通常沿通道的長(zhǎng)度變化，并且恰在樣品離開通道前達(dá)到最小值。

為了補(bǔ)償在通道流中的這種減小和提供每單位面積的相關(guān)恒定交叉流，已使用多種技術(shù)。這包括通過改變流動(dòng)相輸入流速以及改變交叉流的阻抗來設(shè)計(jì)交叉流。為了在接近出口處保留較多的通道流，已嘗試多種通道形狀，包括梯形和指數(shù)形(exponential)。漸縮通道(沿其長(zhǎng)度減小其寬度)允許每單位面積的通道流充分增加從而補(bǔ)償減小以提供相應(yīng)交叉流。

盡管其表面簡(jiǎn)單，但是A4F分級(jí)器有其它困難。首先，對(duì)于SFlFFF和A4F兩者來說有共同的問題：定義通道的四個(gè)表面的材料不同，并且其中之一可偏離該理論的期望層流模式。實(shí)際上，富集壁的玻璃體支撐的膜(frit-supported membrane)柔軟并且多孔(porous)，其與例示的沉淀場(chǎng)流分級(jí)器或SdFFF非常不同，其中所有的壁體，通常是不銹鋼管的側(cè)面，平滑并且為同一種材料。被該表面約束的層流產(chǎn)生期望的拋物線流分布，且切向流在壁體達(dá)到零。然而對(duì)于SFlFFF和A4F流這兩者來說，不容易弄明白其在膜邊界的情況。

本發(fā)明的主要目的是參考A4F分級(jí)器及其相關(guān)方法和應(yīng)用而建立一種新型的分離能力，其利用不同類型的玻璃體支撐結(jié)構(gòu)以及相關(guān)交叉流調(diào)整器組而具有更大的多功能性。本發(fā)明的玻璃體結(jié)構(gòu)(frit structure)將允許每單位膜面積的交叉流在通道的不同區(qū)域是可變的。因?yàn)檫@種可變性，達(dá)到本發(fā)明的另一目的：進(jìn)行分級(jí)的樣品的較大粒子成分的選擇性過濾。本發(fā)明的另一個(gè)目的是銳化通道中較早分辨/分離出的變寬種類峰值。

新發(fā)明的基于A4F分級(jí)器的所有目的是適用于多數(shù)類型的FFF技術(shù)，其可被改進(jìn)從而允許沿相關(guān)通道對(duì)離散區(qū)域處的交叉場(chǎng)的外部控制。這包括對(duì)稱交叉流分級(jí)器，中空纖維分級(jí)器，以及某種程度上，電場(chǎng)流分級(jí)器(electrical field flow fractionator)。

本發(fā)明的方法的進(jìn)一步目的是捕獲和鑒別離群粒子群的增強(qiáng)能力。其又可用于提純某幾種溶液(所述溶液可被某一不需要的并且有潛在危險(xiǎn)的粒子污染)種類的適當(dāng)情況，從而將其還原至需要的原狀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

描述建立在SFlFFF和A4F原理的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上的一種新型場(chǎng)流分級(jí)器，其中，膜支撐玻璃體(membrane supporting frit)由不同的區(qū)域/隔間構(gòu)成，其橫于(transverse)通道流的方向且具有穿過其中的可設(shè)計(jì)的相應(yīng)不同的交叉流。這種分段式(segmented)結(jié)構(gòu)允許實(shí)現(xiàn)基于分離的新的分級(jí)類別。例如，下面的利用傳統(tǒng)A4F儀器的樣品分級(jí)，與被分離級(jí)分關(guān)聯(lián)的峰值因此雖然被分辨但仍然被稀釋并相對(duì)于注射進(jìn)的未分級(jí)樣品等份試樣的峰值寬度而變寬。利用本發(fā)明裝置，分散的峰值可被再集中并沿通道在不同區(qū)域被銳化。

該新裝置，在下文中被稱為間隔化場(chǎng)流分級(jí)，或CFFF，可應(yīng)用于捕獲和/或保留離群粒子(outliers)。一旦被捕獲，這些粒子可被保留，以用于隨后的分析或被從溶液中完全移除。后一應(yīng)用可用于將被潛在的免疫原性粒子污染的醫(yī)藥品恢復(fù)至其以前的原始狀態(tài)。對(duì)于該應(yīng)用，通道的早期區(qū)域被設(shè)計(jì)成提供充足的交叉流，從而相當(dāng)程度地保留或延遲超過特定尺寸閾值的粒子，而由較小粒子組成的級(jí)分更快通過A4F裝置。較小粒子在通道出口出現(xiàn)以后，被延遲的粒子被釋放，用于在其從通道內(nèi)出現(xiàn)時(shí)的捕獲或移除。

在樣品傳送通過通道期間，調(diào)節(jié)在通道的不同區(qū)域處的交叉流的能力允許相繼施加選擇性的粒子運(yùn)動(dòng)約束。因而，伴隨的較小級(jí)分(fractions)可相對(duì)于較大樣品組分(constituents)選擇性地被加速，并因此被從其中分離。這樣分離后，這種樣品一旦到達(dá)隨后的區(qū)域，可通過約束其局部通道運(yùn)動(dòng)被再集中。

多區(qū)域玻璃體結(jié)構(gòu)，其每個(gè)區(qū)域都提供至其下面的特定隔間的可選交叉流，該多區(qū)域玻璃體結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行此前在傳統(tǒng)的A4F和SFlFFF結(jié)構(gòu)中不能進(jìn)行的多種分離。實(shí)際上，CFFF的能力如此寬泛，以至于用于其控制的器械和裝置打開了對(duì)FFF過程本身的研究和應(yīng)用的新展望。這種普通的玻璃體結(jié)構(gòu)允許可在單個(gè)注射樣品中出現(xiàn)的復(fù)雜粒子分布(distributions)的同時(shí)分離。

相應(yīng)于分段式玻璃體區(qū)域，被支撐的膜自身可被分段從而為流過其的樣品分級(jí)提供選擇的滲透性，同時(shí)，級(jí)分可被轉(zhuǎn)移直接穿過其中。

該方法可應(yīng)用的裝置和其它FFF類型如中空纖維FFF和電FFF也被提及。

附圖說明

圖1示出標(biāo)準(zhǔn)A4F通道的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵元件。

圖2示出通過多角度光散射光度計(jì)在A4F分級(jí)之后90度檢測(cè)的降解BSA樣品的傳統(tǒng)分離的結(jié)果。

圖3示出漸縮通道結(jié)構(gòu)，其被用于保持每單位通道面積的恒定通道流。

圖4示出基本A4F結(jié)構(gòu)，其被改進(jìn)從而提供本發(fā)明的間隔化結(jié)構(gòu)。

圖5示出圖4中的兩個(gè)關(guān)鍵元件，在隔間之間具有不同間隔。

圖6示出圖4中改進(jìn)結(jié)構(gòu)的前、后和俯視圖，從而允許其如圖1中的傳統(tǒng)A4F單元來操作。

圖7示出圖6結(jié)構(gòu)的等大剖面圖和側(cè)剖面圖。

圖8示出標(biāo)準(zhǔn)中空纖維場(chǎng)流分級(jí)器H4F通道的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵元件。

圖9示出中空纖維分級(jí)器的可能的隔間結(jié)構(gòu)。

圖10示出圖2中的樣品源于特殊設(shè)計(jì)交叉流組的聚集富集(aggregate rich)級(jí)分的預(yù)期再集中的例子。

具體實(shí)施方式

我們開始進(jìn)行非對(duì)稱流FFF通道的元件的回顧。如圖1所示的A4F通道由以下元件以及將其保持在一起的裝置組成：

1)底部組件結(jié)構(gòu)1，其支持被密封O型環(huán)3環(huán)繞的液體可滲透玻璃體(liquid-permeable frit)2，

2)位于玻璃體2上的可滲透膜4，

3)厚度在約75μm至800μm的隔板5，在其中切出洞體6，以及

4)頂部組件結(jié)構(gòu)7，其通常支持如或玻璃材料的透明板8。對(duì)于有些實(shí)施而言該板不需要是透明的。

最終的三明治結(jié)構(gòu)以螺栓13或其它裝置被保持在一起。在隔板5中的大體蹄槽型或漸縮型的洞體6將用作通道，分離將在其中發(fā)生。頂部組件結(jié)構(gòu)7常常包括三個(gè)孔(稱為端口)，其穿透頂板8，且居中在通道上方，從而允許附件裝配于其上。這些端口是：

1)流動(dòng)相入口端口9，其位于通道開始處附近，并通過其泵入載液，即所謂的流動(dòng)相，

2)樣品端口10，其在入口端口下游，將要被分離的樣品等份試樣被引入其中進(jìn)入通道，并在其下方聚集，以及

3)出口端口11，分級(jí)的等份試樣在洞體的末端附近通過該出口端口11離開通道。

如在A4F優(yōu)選實(shí)施例中使用的單個(gè)泵，在入口端口9提供流動(dòng)相。該流動(dòng)相是兩種不同流體的來源：i)穿過玻璃體支撐膜產(chǎn)生橫于注射試樣的交叉流的流，以及ii)平行于膜并與分級(jí)試樣一起穿過出口端口11離開通道的縱向流。因?yàn)槌隹诠艿男≈睆胶屯ǖ老掠翁綔y(cè)器導(dǎo)致的背壓(back pressure)，包含試樣的通道流的阻抗一般比玻璃體支撐膜和穿過其的交叉流所產(chǎn)生的阻抗要大得多。該交叉流由針形閥或被裝納在遙控裝置單元內(nèi)的類似計(jì)算機(jī)接口裝置所控制。穿過膜4并從其中流出穿過支撐玻璃體2的總流，由控制通過端口附件12的流出量的遙控閥來控制和調(diào)節(jié)。A4F裝置類似于由Wyatt Technology公司制造的那些裝置，也如在本說明書明確論述的那些裝置，由ConSenxus股份有限公司和PostNova Analytics公司制造。這些都達(dá)到相同類型的分離。

因而如果在9處的流動(dòng)相輸入流假定為2ml/min，通過出流控制針形閥的流量被設(shè)計(jì)成提供0.5ml/min通過12處，則通過11處的總出流將為1.5ml/min。因而單個(gè)針形閥控制器調(diào)節(jié)流動(dòng)相將其分裂為兩組分：通過膜4并通過12流出的所謂的總交叉流，以及通過11的剩余出流?；仡櫷ㄟ^11的出流受到源于其窄出口和下游的探測(cè)器的大阻抗/背壓的影響。支撐玻璃體是非常多孔的并產(chǎn)生流過其的可忽略阻抗。

在分離之前，樣品等份試樣在試樣注射端口10處被注射，并且由正常流動(dòng)相流分裂出的部分所產(chǎn)生的反轉(zhuǎn)流通過出口端口11引入。這兩個(gè)相反的流體保持注射的樣品等份試樣保持在其注射端口10下方，從而在橫于通?？v向通道流的小區(qū)域內(nèi)將其聚集。這種“停流”(“stop-flow”)模式允許等份試樣平衡。一旦達(dá)到平衡，則樣品等份試樣通過恢復(fù)通道流而被釋放。如此當(dāng)聚集的等份試樣被通道流向前推動(dòng)，而橫向組分推動(dòng)其向下向玻璃體支撐膜或習(xí)慣術(shù)語“富集壁”運(yùn)動(dòng)時(shí)，該聚集的等份試樣將分級(jí)。

傳統(tǒng)的A4F程序，早期開發(fā)的對(duì)稱交叉流FFF，SFlFFF，并不應(yīng)用停流技術(shù)及關(guān)注允許等份試樣的平衡，而是提供樣品從而被直接注射進(jìn)流動(dòng)相，并且在入口玻璃體處保留足夠的時(shí)間，從而在釋放到對(duì)稱流分離通道之前允許弛豫。

一旦粒子已被A4F單元分離，其通常借助于對(duì)其響應(yīng)的不同類的探測(cè)儀器來檢查。這些儀器可包括光散射光度計(jì)、UV吸收計(jì)、示差折光率檢測(cè)器、示差粘度計(jì)及其組合。這些裝置可用于按照粒子的摩爾量、自身粘度、大小等等辨別被分離出的粒子/分子。

圖2示出來自牛血清清蛋白BSA的作為時(shí)間函數(shù)的90°光散射信號(hào)，其是被A4F裝置分級(jí)的樣品。注意到該樣品包括5個(gè)峰值(即14、15、16、17和18)以及其它未分辨(unresolved)的成分19。已分辨的峰值包括特定的所謂低聚體，其為各個(gè)單體的小的2-、3-、4-和5-聚合體。在14處的最大峰值相應(yīng)于單體級(jí)分。藥物產(chǎn)物(有些類似這種蛋白質(zhì)例子)必須以聚合單體的量可忽略的方式產(chǎn)生。盡管該低聚體一般不影響生物治療行為(biological’s therapeutic activity)，但其存在也應(yīng)被最小化?？梢鸩∪嗣庖叻磻?yīng)的大的多的聚合體更加重要。如此，生物制品變得對(duì)病人危險(xiǎn)而必須清除這種可能的影響。本發(fā)明的一個(gè)目的是顯示這如何實(shí)現(xiàn)的。

注意圖2中的洗脫(eluting)峰值寬度。例如，注意在約16min至18.7min范圍即約2.7min總寬度上洗脫的單體峰值14。如果該峰值可被縮窄至假定對(duì)應(yīng)大約1.0min的范圍，且在過程中不影響該峰值相對(duì)于鄰近低聚體峰值15、16、17和18的分離，則在縮減的0.5ml帶中的濃縮大約以2.7/1.0＝2.7的比率增加。本發(fā)明的一個(gè)重要目的是當(dāng)需要時(shí)達(dá)到該增加的濃度。我們應(yīng)把通過這種窄化的峰值濃度增加的過程稱為“再集中”。

或許超過觀測(cè)到的最后的低聚體狀態(tài)的更大聚合體成分的分離更重要。實(shí)際上，洗脫超過28min的影響應(yīng)更具體地檢查，因?yàn)槠淇赡馨óa(chǎn)生免疫性的更大的聚合體。本發(fā)明的另一個(gè)目的是為隨后的收集和分析從而分離和濃縮這種影響。另外，如果人們知道該免疫性影響是存在的，則該產(chǎn)品不能銷售并且一般被銷毀。另一方面，如果這些污染物可被去除，則該產(chǎn)品會(huì)被認(rèn)為是安全的并且其本身可銷售。本發(fā)明的另外的目的是能夠恢復(fù)這種受污染的藥劑至原始、安全和可銷售的狀態(tài)。

傳統(tǒng)A4F單元的通道流沿通道長(zhǎng)度減小。這與SFlFFF系統(tǒng)非常不同，SFlFFF系統(tǒng)中單獨(dú)的泵提供恒定交叉流和通道流。因而對(duì)于A4F系統(tǒng)，分級(jí)動(dòng)力可沿著通道長(zhǎng)度向下稍微增加。然而，為了保持每單位面積的通道流和交叉流的比率恒定，該通道常常是漸縮的。圖3示出這種切入隔板5內(nèi)的長(zhǎng)度L、初始寬度2w₀、最終寬度2w_L的通道6。在任何位置x，通道寬度由w(x)＝2w₀(1-bx)得出，其中因而，沿該漸縮通道的任何位置處的通道流速為其中c_cr為通過通道定義膜的總交叉流，f₀為輸入流速，而A為通道從0至L的面積。通過漸縮該通道，超過被局部轉(zhuǎn)向至交叉流的成分的通道流f以近似其每單位面積速度的比率w₀/w(x)增加，其中在距離x處的通道寬度是2w(x)。

因?yàn)锳4F裝置的通道流與交叉流的比率在整個(gè)通道的長(zhǎng)度上改變，所以改變?cè)谕ǖ赖囊粋€(gè)區(qū)域處的該比率的任何嘗試都必然影響整個(gè)通道的該比率。實(shí)際上，A4F操作的特征是在樣品分離和洗脫期間對(duì)這些流體的設(shè)計(jì)。直到本發(fā)明為止，更局部控制的可能性既不可能也未被考慮。

現(xiàn)在考慮圖4中示出的優(yōu)選實(shí)施例，其中玻璃體被分為N個(gè)分離區(qū)域20，R_i，i＝1，…，N。例如，圖4中示出的前三個(gè)隔間(及其相應(yīng)的玻璃體區(qū)域)可被單個(gè)更大隔間(及相應(yīng)的更大玻璃體區(qū)域)取代。連續(xù)的隔間和玻璃體區(qū)域也可組合。在每個(gè)區(qū)域20下方都是相應(yīng)的隔開的隔間21，通過其底部的是出口端口附件12。通過每個(gè)該出口端口附件12的流體被相應(yīng)的可設(shè)計(jì)的針形閥裝置V_ii＝1，…，N，控制，其調(diào)節(jié)通過其支撐玻璃體區(qū)域的流量。一一對(duì)應(yīng)每個(gè)隔間/區(qū)域的多個(gè)可設(shè)計(jì)調(diào)整器位于外部控制單元內(nèi)。與流量計(jì)調(diào)節(jié)器(flow meter regulation)組合的針形閥常常因該目的而被選擇。因?yàn)橥ㄟ^每個(gè)區(qū)域的交叉流可被及時(shí)地分別設(shè)計(jì)，所以該發(fā)明的系統(tǒng)提供廣闊范圍的性能。較大的粒子，一旦與其較小組分分離，則可被保留在特定區(qū)域，而較小的粒子前進(jìn)穿過通道。另一特征將涉及本發(fā)明的將已變寬和被稀釋的已分離種類再集中的能力。重要的是認(rèn)識(shí)到所述區(qū)域和其相關(guān)隔間可以具有不同大小，并且在有些情況下可以不橫于流向。圖5示出有不同隔間和玻璃體構(gòu)造的例子。

重新參考圖4，其中通過包括5個(gè)相等大小區(qū)域的通道示出了優(yōu)選實(shí)施例，其中每個(gè)區(qū)域具有在其下方的相應(yīng)隔間，借助于此該實(shí)施例可很快地被實(shí)現(xiàn)為恢復(fù)至其傳統(tǒng)形式的裝置。圖6和圖7提出每個(gè)隔間的基底可被如何改進(jìn)從而包括在其基底處的排出孔22；每個(gè)這種排出孔都排空進(jìn)入下方的公共隔間24。通過開啟所有的這種排出孔且關(guān)閉控制通過單獨(dú)端口附件12的出流的每個(gè)針形閥，公共單個(gè)隔間裝備有單個(gè)端口附件12，其出流被控制單元中的單個(gè)調(diào)節(jié)器控制。該通道因此將可恢復(fù)至傳統(tǒng)操作。假定機(jī)械裝置通過槳形結(jié)構(gòu)23示意性示出，其中這種排出孔可通過該機(jī)械裝置同時(shí)打開，該匠形結(jié)構(gòu)23可部分滑出因而開啟所有排出孔22引導(dǎo)流體流進(jìn)公共隔間24并通過相關(guān)出流端口附件12流出。這一原理可被進(jìn)一步擴(kuò)展從而允許間隔機(jī)械連接應(yīng)用于每單位面積的交叉流需要相同的選擇的隔間組。對(duì)于這些隔間，其調(diào)節(jié)器可關(guān)閉，而其排出閥通過單獨(dú)的槳形體打開，該槳形體的特征類似多排出孔槳形結(jié)構(gòu)23，從而允許排入被其單個(gè)端口附件12控制的公共隔間24內(nèi)，在與單獨(dú)隔間出流附件成直角的平面內(nèi)的結(jié)構(gòu)的左側(cè)示出該單個(gè)端口附件12。

圖6中的結(jié)構(gòu)通過在圖7a和圖7b中示出的通過該間隔化結(jié)構(gòu)截取的橫截面更詳細(xì)示出。每個(gè)隔間的出流端口附件12在圖6a中示出。注意到圖6a與圖4中單元的基底非常類似，但是添加了用于公共隔間24的單個(gè)出流端口附件12。雖然可以通過移動(dòng)槳形元件23并且停止所有通過其端口附件12的單獨(dú)流來實(shí)現(xiàn)恢復(fù)至傳統(tǒng)操作的恢復(fù)操作，不過對(duì)于多數(shù)試驗(yàn)需求，更容易的應(yīng)是僅僅以傳統(tǒng)交叉流單元取代隔間化結(jié)構(gòu)。人們可能想能夠通過重新配置如圖6b和圖6c示出的排出孔阻塞槳23來恢復(fù)通道的主要和最重要的原因應(yīng)是更具體地檢查特定通道的性能。該通道的物理結(jié)構(gòu)，例如其尺寸和相關(guān)膜變化，如果有的話，可隨使用而變化。因?yàn)橐宰兓乃俣韧ㄟ^特定隔間的流體可對(duì)膜的某局部區(qū)域產(chǎn)生影響，所以恢復(fù)該儀器至其傳統(tǒng)操作模式將允許當(dāng)其如此操作時(shí)也允許已發(fā)生的膜變化的快速檢查。

雖然圖4示出用五個(gè)隔間構(gòu)造的本發(fā)明，不過如前面所述，應(yīng)該認(rèn)識(shí)到可發(fā)展出使用更多或甚至更少的類似或不同尺寸的隔間的類似系統(tǒng)。組合不同隔間組的裝置容易實(shí)施。因而，在5-隔間裝置中，可具有兩套成組隔間，每套成組隔間都具有其調(diào)節(jié)針形閥。例如，在其出流端口附件12閉合并且開啟其相應(yīng)的排出孔至單個(gè)體積后，前三個(gè)和第五個(gè)隔間可被單個(gè)調(diào)節(jié)閥控制，同時(shí)第四個(gè)隔間可被控制其出流的單個(gè)閥控制。

為了進(jìn)一步示出間隔化原理的通用應(yīng)用，參考中空纖維FFF，H4F裝置。圖8示出多孔中空纖維分級(jí)器的結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵元件。剛性導(dǎo)管25圍繞多孔圓柱纖維26，該多孔圓柱纖維26在入口附件27和出口端口附件29之間裝配在剛性導(dǎo)管25內(nèi)。流動(dòng)相通過附件27引入，而樣品通過注射端口附件28被注射入流動(dòng)相。因?yàn)槔w維是多孔的，所以其滲出物流進(jìn)導(dǎo)管25內(nèi)，并且之后借助于調(diào)節(jié)通過出口端口附件29的流體而流出，其中該出口端口附件29連接到控制單元。通過多孔纖維通道26的流體兩部分組成：通過多孔纖維的橫流以及縱向流。因而該纖維起到了A4F和SFlFFF分級(jí)器的膜/玻璃體結(jié)構(gòu)的作用。

圖9示出多孔中空纖維分級(jí)器H4F可如何被改進(jìn)，從而允許類似A4F實(shí)施方式的間隔化。改進(jìn)的剛性導(dǎo)管25的內(nèi)部結(jié)構(gòu)被分成圍繞從中穿過的多孔纖維26的隔間21。該纖維在插入之前可被冷卻成稍微收縮，從而在加熱后抵靠每個(gè)隔間的側(cè)壁產(chǎn)生緊配合。另外，其中的縱向流動(dòng)液體導(dǎo)致的內(nèi)部壓力可以足夠密封每個(gè)隔間。對(duì)于不能借助于變形來密封的其它類型的多孔中空纖維，圓形O型環(huán)可被插入到其每個(gè)之中。其它的實(shí)施方式可包括間隔化的導(dǎo)管，其被鉸鏈為兩個(gè)軸向部分，這兩個(gè)軸向部分容易打開并具有適度密封每個(gè)隔間所要求的合適的封條和O型環(huán)。

圖10示出本發(fā)明的技術(shù)如何用于檢查圖2中示出樣品的較大聚合體19。假定該分離的目的是隔離和集中從最顯著的低聚體狀態(tài)出現(xiàn)的較大聚合體19。也假定只存在5個(gè)隔間。在t＝t₁時(shí)，圖2樣品中的大多數(shù)低聚體峰值已洗脫并離開分級(jí)器。此時(shí)的圖表示出作為通道位置的函數(shù)的剩余種類濃度。注意五個(gè)隔間的位置被位于圖底部的數(shù)字指示。當(dāng)大多數(shù)樣品被分級(jí)并且離開通道時(shí)，在最后的隔間中的交叉流顯著增強(qiáng)，因而在最后兩個(gè)隔間保留很多級(jí)分19。其它交叉流在貫穿分離過程中被保持，但入口流動(dòng)相流已經(jīng)被增加成容納通過最后兩個(gè)隔間的額外流體。到t＝t₂時(shí)，剩余樣品開始慢下來并在后兩個(gè)隔間之間被收集；到t＝t₃時(shí)，通過第四個(gè)隔間的交叉流停止，而剩余樣品被保持在其被釋放前不久的最后區(qū)域處。如此，未被分辨的聚合體級(jí)分19進(jìn)一步從清晰且突出的低聚體組分中被分離。一旦被釋放，該聚合體級(jí)分可被進(jìn)行進(jìn)一步分析和研究。

雖然在間隔化分級(jí)器中用于分離的膜被假定是化學(xué)成分均勻的，如具有單獨(dú)玻璃體元件，不過這些組件也可由具有不同成分的材料構(gòu)造。例如，A4F分級(jí)器的膜4及其間隔化變體，可由在區(qū)域間經(jīng)熔接或其它方式連接的分段式部段構(gòu)造而成。例如，一個(gè)部段可以是非多孔的從而防止影響穿過其中的樣品的任何交叉流。其它膜部段可由具有不同多孔性的部段組成。支撐玻璃體也可具有不同成分從而擴(kuò)大或限制通過其中的流體?？紤]由一種高度多孔材料組成的玻璃體部段，其可滲透可不受限制地穿過其的大范圍的分子/粒子尺寸。在使用相應(yīng)的高度多孔的膜部段的情況下，在特定時(shí)間流經(jīng)其上的任何樣品，當(dāng)其到達(dá)該多孔部段時(shí)，可通過在其上施加強(qiáng)交叉流而被整個(gè)驅(qū)動(dòng)通過。在不同隔間的其它交叉流可因而被改進(jìn)，從而通過該裝置，分離樣品的特殊級(jí)分可被從中收集和移除。

樣品分隔化分級(jí)器的另一引人注意的應(yīng)用將是，被設(shè)計(jì)成用于收集進(jìn)行分離的樣品的特別限定的級(jí)分?？紤]到只有最后的隔間以如下方式被獨(dú)立地操作，即其相應(yīng)的膜部段幾乎對(duì)于任何可能經(jīng)過其的樣品組分均是完全滲透的。對(duì)于大多數(shù)分離，交叉流被阻止穿過該部段。只有當(dāng)特殊級(jí)分到達(dá)其時(shí)，交叉流暫時(shí)被激活并且該級(jí)分進(jìn)入其伴隨腔內(nèi)。因?yàn)樵摲旨?jí)器腔可具有非常小的容量，所以可需要其它容易開發(fā)的裝置，從而在不明顯稀釋的情況下抽取這些被收集的樣品。

前面的描述為了解釋的目的，使用特殊的實(shí)施方式從而提供對(duì)本發(fā)明的徹底理解。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白不需要特殊的細(xì)節(jié)從而實(shí)踐本發(fā)明。因而，本發(fā)明特殊實(shí)施例的前面的描述為說明和描述的目的而提出。其并非詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制在公開的準(zhǔn)確形式；明顯地，在以上教導(dǎo)基礎(chǔ)上可有很多更改和變化。選擇性描述的特殊實(shí)施例為了最好地解釋本發(fā)明的原理以及其一些實(shí)際應(yīng)用，從而為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠最好地利用本發(fā)明和適合特殊使用的考慮的具有各種更改的各種實(shí)施例。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求和其等效物限定。