本實用新型涉及色譜設(shè)備，特別涉及多柱色譜設(shè)備。

背景技術(shù)：

色譜技術(shù)是一種用來分離混合物的技術(shù)。該混合物溶解于稱為流動相的液體中，其攜帶該混合物通過固定有稱為固定相的另一材料的結(jié)構(gòu)?；旌衔镏械亩喾N組分以不同速度行進(jìn)以致分離。

目前存在如下幾種色譜法，即紙色譜、氣相色譜和液色譜。色譜柱用在氣相色譜和液色譜中。柱一般由玻璃或金屬制成，其中填充了柱狀的吸附劑。柱色譜可用來分離多數(shù)有機(jī)化合物，特別是天然產(chǎn)品。

然而，現(xiàn)有技術(shù)中的柱色譜難以實現(xiàn)工業(yè)規(guī)模。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，申請人開發(fā)了一種多柱色譜設(shè)備，其應(yīng)用到分子的純化并且尤其是生物分子(即，蛋白質(zhì)、抗生素、氨基酸、多核苷酸和多肽以及其他一種生物分子和其他多種生物分子，甚至單克隆抗體)的純化，這使得能夠獲得比現(xiàn)有成果好得多的并且在工業(yè)規(guī)模上的成果和得率。

本實用新型的實施例提供了一種多柱色譜設(shè)備，其包括多個柱，所述多柱色譜設(shè)備還包括：殼體，其包括安裝在其側(cè)表面上的至少一個柱支架，所述至少一個柱支架構(gòu)造為固定至少一個柱；多個入口管，所述多個入口管的一端連接至固定在所述殼體的側(cè)表面上的入口端口；多個出口管，所述多個出口管的一端連接至固定在所述殼體的側(cè)表面上的出口端口；至少一個閥組，所述多個入口管的另一端和所述多個出口管的另一端通過所述閥組連接到所述柱的端部。

作為優(yōu)選，所述入口管、出口管和閥組均位于所述殼體之內(nèi)。

作為優(yōu)選，所述至少一個閥組包括：至少一個入口閥組，所述多個入口管的另一端通過所述入口閥組連接到所述柱的一端；至少一個出口閥組，所述多個出口管的另一端通過所述出口閥組連接到所述柱的另一端。

作為優(yōu)選，還包括至少一個旁通閥，其將所述入口閥組連接至所述出口閥組并構(gòu)造為對至少一個柱進(jìn)行旁通。

作為優(yōu)選，每個所述入口管設(shè)置有構(gòu)造為控制流速的泵。

作為優(yōu)選，還包括設(shè)置在所述柱與所述至少一個閥組之間的至少一個流量計、至少一個壓力傳感器、至少一個UV傳感器、至少一個pH傳感器和/或至少一個電導(dǎo)率傳感器。

作為優(yōu)選，所述殼體設(shè)計為置于工作臺上。

作為優(yōu)選，所述殼體內(nèi)設(shè)置有嵌入式工控機(jī)。

作為優(yōu)選，所述殼體內(nèi)設(shè)置有用于監(jiān)測和控制所述殼體的溫度的一個以上風(fēng)扇。

作為優(yōu)選，所述入口管和/或出口管通過撓性管連接至所述入口端口和/或出口端口。

作為優(yōu)選，所述殼體包括由模制塑料和/或不銹鋼制成的至少一個門和/或至少一個面板。

作為優(yōu)選，所述至少一個柱支架位于所述殼體的前側(cè)表面。

作為優(yōu)選，所述多柱色譜設(shè)備中的至少一個過流部件是塑料制成的。

本實用新型的多柱色譜設(shè)備能夠以不同的處理方式運(yùn)行：批處理、并行批處理、連續(xù)色譜(如SMCC順序多柱色譜)、帶有連續(xù)過程的混合、以及雙柱色譜(DCC)。

注入到液相中的目的產(chǎn)物取決于所選擇的色譜分離技術(shù)(選自但不限于正相或反相色譜、離子交換、親和性、尺寸排阻、疏水相互作用等)而產(chǎn)生一個或多個與固定相的各種類型的相互作用。

本實用新型的多柱色譜設(shè)備能夠用作實驗室臺式設(shè)備，允許能夠以工業(yè)規(guī)模來擴(kuò)展過程的開發(fā)，并且設(shè)備的現(xiàn)有可重復(fù)使用的流徑能夠用一次性使用的材料容易地開發(fā)。

附圖說明

提供對本實用新型進(jìn)一步理解的附圖并入并構(gòu)成說明書的一部分，圖示本實用新型的實施例，并與說明書一起用來解釋本實用新型的原理。

其中：

圖1為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的示意圖，其中柱由柱支架固定；

圖2為圖1中的多柱色譜設(shè)備去掉柱后的示意圖；

圖3為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的過流部件的連接示意圖；

圖4為根據(jù)本實用新型另一實施例的多柱色譜設(shè)備的過流部件的連接示意圖；

圖5為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的批處理模式示意圖；

圖6為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的并行批處理模式示意圖；

圖7為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的SMCC模式示意圖；

圖8為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的連續(xù)處理模式示意圖；

圖9為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的DCC模式示意圖。

具體實施方式

將參照附圖全面地對本實用新型的多種示例性實施例進(jìn)行說明，其中示出了一些示例性實施例。然而，本實用新型可以以多種不同的形式實現(xiàn)，而不應(yīng)當(dāng)理解為限于所給出的示例性實施例。相反，所描述的方案旨在包含落入本實用新型范圍和創(chuàng)新理念內(nèi)的所有這樣的可選方案、修改方案和變型方案。

下面將參照附圖對本實用新型的示例性實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖1為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的示意圖，其中柱由柱支架固定；圖2為圖1中的多柱色譜設(shè)備去掉柱后的示意圖。

本實用新型的設(shè)備處理用于不同緩沖液的分離管線，緩沖液用于如入口管和出口管的過程的各步驟。溶液被傳遞經(jīng)過色譜介質(zhì)的固定床，其包含有至少三個區(qū)域，并且液體的流通被布置在相鄰區(qū)域之間以及在最后一個區(qū)域和第一區(qū)域之間。若干序列的每一個均至少包括吸附階段、沖洗階段、或解吸附階段，每個接下來的序列在引入點(diǎn)和撤回點(diǎn)周期性置換之前以近似相同的增量由在區(qū)域中的前部的下游置換執(zhí)行。

該設(shè)備具有也被稱為分布管線的入口管和也被稱為采集管線的出口管。分布管線和采集管線允許分離填料、洗脫緩沖液、清洗緩沖液、平衡緩沖液、廢物和純化產(chǎn)品。

如圖1-2所示，本實用新型的多柱色譜設(shè)備(在本說明書中有時稱為“設(shè)備”)具有多個柱1(如圖1所示的6個柱)和殼體2。殼體2包括安裝在其側(cè)表面上(圖中示為其前側(cè)表面，但本實用新型不限于此)的至少一個柱支架3(圖1中示為6個柱支架)，柱支架3構(gòu)造為固定柱1。例如，填充柱可由磁性柱支架3保持，柱1的柱連接件可適合于1/4"的28UNF配件。

柱1可以以向上和/或向下流向進(jìn)行使用。所有柱1可以串聯(lián)或并聯(lián)，并且在串聯(lián)模式下最后一個過程連接到第一個過程。

柱1可設(shè)置為最高至24、18、12或6個，并且柱1的長度/直徑比最高至20、10或5。在本實用新型的實施例中，柱幾何結(jié)構(gòu)可以是ID10L50(內(nèi)徑10mm–長50mm)到最高至ID16L200(內(nèi)徑16mm–長200mm)。該設(shè)備能夠適應(yīng)市場上的具有在下面描述的幾何結(jié)構(gòu)的所有柱。

在本實用新型的一個實施例中，系統(tǒng)須處理的柱1的數(shù)量最高至6。在這種情況下，該設(shè)備能夠執(zhí)行1個柱上的序列(如在批處理模式中)以及在若干個柱上的序列(最高至6)。

殼體2可以安裝有最高至24、18、12或6個柱支架3。殼體2的安裝有柱支架3的側(cè)面的形狀可以是不平坦的，該不平坦的形狀包括但不限于波浪形狀。

在本實用新型的實施例中，殼體2可以設(shè)計為置于工作臺上。為此，殼體2的尺寸(長×寬×高)可配置為但不限于最高至3000mm×3000mm×3000mm，優(yōu)選最高至1500mm×1000mm×1000mm，更優(yōu)選最高至1000mm×700mm×700mm，進(jìn)一步優(yōu)選最高至900mm×630mm×690mm。并且，設(shè)備整體的總重量可以最高至200kg，優(yōu)選最高至150kg，更優(yōu)選最高至120kg。

具體而言，殼體2的長度可配置為最高至3000mm，優(yōu)選最高至1000mm，更優(yōu)選最高至900mm；殼體2的寬度可配置為最高至3000mm，優(yōu)選最高至1000mm，更優(yōu)選最高至630mm；并且殼體2的高度可配置為最高至3000mm，優(yōu)選最高至1000mm，更優(yōu)選最高至690mm。

在本實用新型的實施例中，殼體2可以包括頂板，頂板例如可以是不銹鋼的以便放置瓶，該瓶包括但不限于緩沖瓶。殼體2可進(jìn)一步包括底板，該底板可以具有孔以避免殼體2內(nèi)的液體積聚，并且該底板可以由不銹鋼制成但不限于此。

在本實用新型的實施例中，殼體2內(nèi)可以設(shè)置有用于監(jiān)測和控制殼體2的溫度的一個以上風(fēng)扇。

在本實用新型的實施例中，殼體2的至少一側(cè)能夠打開以至少用于維護(hù)操作。相應(yīng)地，由于殼體2的完全打開的設(shè)計，所有元件是易接近的，例如但不限于：從左門能夠接近電氣箱，從右門能夠接近風(fēng)扇和所有發(fā)射器(下文將進(jìn)行描述)，從后門能夠接近工控機(jī)(Microbox)，而從前門能夠接近所有過程組件，諸如但不限于閥和泵(下文將進(jìn)行描述)。

設(shè)備進(jìn)一步包括多個入口管4、多個出口管6和至少一個閥組8(見圖3-4)，這些部件均可位于殼體2內(nèi)部。殼體2可以具有箱形，并包括由模制塑料和/或不銹鋼制成的至少一個門和/或至少一個面板。

多種不同材料可以用于多柱色譜設(shè)備中各部件的制造，諸如但不限于不銹鋼、陶瓷、聚四氟乙烯(PTFE)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)、全氟化橡膠(FFKM)、聚丙烯(Polypropylene)、聚醚醚酮(PEEK)。

在本實用新型一個實施例中，多柱色譜設(shè)備中的至少一個過流部件是塑料制成的，過流部件至少包括入口管4、出口管6和閥組8。多個入口管4的一端可以連接至固定在殼體2的側(cè)表面上的入口端口(未示出)，多個出口管6的一端可以連接至固定在殼體2的側(cè)表面上(圖示為右側(cè)表面，但本實用新型不限于此)的出口端口7，并且閥組8將多個入口管4的另一端和多個出口管6的另一端連接到柱1的端部。

入口管4和/或出口管6通過撓性管連接至入口端口和/或出口端口7。撓性管的直徑可以是3/4”外徑、1/2”外徑、1/4”外徑、1/8”外徑和/或1/16”外徑。例如，設(shè)備的入口端口適合于1/8"內(nèi)徑(ID)的撓性管，且設(shè)備的出口端口適合于1/4"28UNF配件。

在本實用新型的實施例中，殼體2的側(cè)表面可以固定有最高至32、24、16或8個入口端口和最高至24、18、12或6個出口端口。入口端口可以垂直地定位在殼體2的側(cè)表面上，并且出口端口7也可以垂直地定位在殼體2的側(cè)表面上。

在本實用新型的實施例中，多柱色譜設(shè)備可包括至少兩個閥組(見圖3中的標(biāo)記81和82)，包括至少一個入口閥組81和至少一個出口閥組82，多個入口管4的另一端通過入口閥組81連接到柱1的一端，多個出口管6的另一端通過出口閥組82連接到柱1的另一端。閥組的具體結(jié)構(gòu)將在下文參照圖4進(jìn)行描述。

應(yīng)理解的是，雖然實施例中只給出了兩個閥組的情況，但閥組的數(shù)目在本實用新型中并不受限制。例如，本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備可以包括最多至4、3、2或1個入口閥組81和/或可以包括最多至4、3、2或1個出口閥組82。當(dāng)包括多個入口閥組時，入口管4的同一端可以分別連接到每個入口閥組，并且當(dāng)包括多個出口閥組時，出口管6的同一端可以分別連接到每個出口閥組。

圖3為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的過流部件的連接示意圖；圖4為根據(jù)本實用新型另一實施例的多柱色譜設(shè)備的過流部件的連接示意圖。

如圖3所示，每個柱1的兩端分別經(jīng)由入口閥組81和出口閥組82而連接至入口管4和出口管6。每個柱1的下端經(jīng)由出口閥組82中的閥(見圖4)連接至下一個相鄰柱1的上端，并且最后一個柱1(圖中最右側(cè)的柱)的下端通過出口閥組82中的閥(見圖4)連接到第一個柱(圖中最左側(cè)的柱)的上端。

如圖4所示，入口閥組81可以包括多個入口閥，入口閥的一端連接到多個柱1的上端且另一端連接到多個入口管4；出口閥組82可以包括多個出口閥，出口閥的一端連接到多個柱1的下端且另一端連接到多個出口管6。在本實用新型的多柱色譜設(shè)備的實施例中，入口閥組81可以包括最高至192、144、96或48個入口閥，出口閥組82可以包括最高至144、108、72或36個出口閥。

在本實用新型的設(shè)備的實施例中，設(shè)備內(nèi)設(shè)置有至少一個旁通閥9，其將入口閥組81連接至出口閥組82并構(gòu)造為對至少一個柱1進(jìn)行旁通。只要能連接或構(gòu)造為對柱1進(jìn)行旁通，則旁通閥9的數(shù)目不受限制。

作為備選，設(shè)備內(nèi)可設(shè)置至少一個旁通閥組，其將入口閥組81連接至出口閥組82并構(gòu)造為對至少一個柱1進(jìn)行旁通。旁通閥組的實施例圖示在圖4中，該旁通閥組包括四個旁通閥9，其中兩個旁通閥串聯(lián)連接在入口閥組81和出口閥組82之間，一個旁通閥連接在入口閥組81和柱1的上端之間，還有一個旁通閥連接在出口閥組82和柱1的下端之間。旁通閥組的數(shù)目可以最高至4、3、2或1個。

本實用新型的設(shè)備中任一上述閥可以是膜式閥，也就是，本實用新型實施例中的多柱色譜設(shè)備可以使用至少一個膜式閥，并優(yōu)選使用多個膜式閥。

在本實用新型的設(shè)備的實施例中，每個入口管4可以設(shè)置有泵，例如活塞泵，其構(gòu)造為控制流速。泵可操縱流速從1.0mL/min到30mL/min，確保將液流控制在最高至6巴壓力。

泵可以選擇性地具有速度控制器，以控制流過入口管4的液體的流速。

每個入口管可配備有其自身的泵以保持分離。設(shè)備中可設(shè)置最高至32、24、16或8個泵。

本實用新型實施例的設(shè)備可進(jìn)一步包括設(shè)置在柱與至少一個閥組之間的至少一個流量計11、至少一個壓力傳感器12、至少一個UV傳感器13、至少一個pH傳感器14和/或至少一個電導(dǎo)率傳感器15。例如，圖3示出了一個壓力傳感器12設(shè)置在第一柱和入口閥組81之間，且圖3進(jìn)一步示出了設(shè)置在第一柱和出口閥組82之間的一個UV傳感器13、一個pH傳感器14和一個電導(dǎo)率傳感器15。

本實用新型實施例中的流量計11可以為質(zhì)量流量計。流量計11能夠以與泵相同的精度來控制液流，并且流量計可以與泵的材料具有相同的耐化學(xué)性。本實用新型實施例的設(shè)備可以設(shè)置有最高至3、2或1個流量計。

本實用新型實施例的設(shè)備可以包括最高至24、18、12或6個壓力傳感器12。

本實用新型實施例的設(shè)備可以包括最高至8、6、4或2個UV傳感器13。

本實用新型實施例的設(shè)備可以包括最高至8、6、4或2個pH傳感器14。

本實用新型實施例的設(shè)備可以包括最高至8、6、4或2個電導(dǎo)率傳感器15。

作為備選，本實用新型實施例的設(shè)備可以進(jìn)一步包括多個壓力傳感器12、多個UV傳感器13、多個pH傳感器14和/或多個電導(dǎo)率傳感器15。例如，圖4示出了設(shè)置在第一柱和輸出閥組82之間的第一組UV傳感器13、pH傳感器14和電導(dǎo)率傳感器15，以及設(shè)置在出口管6上的第二組UV傳感器13、pH傳感器14和電導(dǎo)率傳感器15，兩組傳感器分別生成UV、pH和電導(dǎo)率內(nèi)部曲線和UV、pH和電導(dǎo)率外部曲線。

本實用新型實施例的設(shè)備中的壓力傳感器12、UV傳感器13、pH傳感器14或電導(dǎo)率傳感器15可具有信號發(fā)射器(未圖示)，用于將檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送到外部以在循環(huán)期間監(jiān)測柱1的狀態(tài)并便于實時在線監(jiān)測。其中，例如，pH和電導(dǎo)率的測量可以通過連接到一個發(fā)射器的兩個探頭來完成。

本實用新型實施例設(shè)備的色譜可以是低壓色譜，其中操作壓力最高可以至10巴，優(yōu)選最高至8巴，更優(yōu)選地最高至6巴。

在本實用新型的設(shè)備的示例性實施例中，過程參數(shù)的范圍可以入以下所描述：

-操作壓力最高至6巴

-pH從0到14

-電導(dǎo)率從0到最高至200.0mS/cm

-UV從190到最高至900nm

本實用新型實施例的設(shè)備的操作方式可以是手動的，包括手動地操作殼體2中的各個閥的開關(guān)等。

作為備選，本實用新型實施例的設(shè)備中過流部件的特定構(gòu)造使得自動純化分子(尤其是生物分子)成為可能，具體可使用自動入口閥組作為入口閥組81，使用自動出口閥組作為出口閥組82，使用自動旁通閥作為旁通閥9，使用信號發(fā)射器來傳送信號，并使用設(shè)置在殼體2中的嵌入式工控機(jī)或設(shè)置在設(shè)備外部的計算機(jī)來進(jìn)行這些自動閥的自動控制。

當(dāng)使用計算機(jī)來自動控制時，本實用新型的多柱色譜設(shè)備可通過KVM多主機(jī)切換器連接到顯示屏、鼠標(biāo)以及鍵盤以便由操作者進(jìn)行控制。操作者在洗脫步驟的開始和結(jié)束時指定組分，然后計算機(jī)根據(jù)步驟長度創(chuàng)建在原始組分和最終組分之間的線性梯度。線性梯度的持續(xù)時間取決于循環(huán)配置區(qū)域的持續(xù)時間自動執(zhí)行。

此外，還可以通過將多個本實用新型的多柱色譜設(shè)備進(jìn)行串聯(lián)和/或并聯(lián)連接來構(gòu)建多柱色譜系統(tǒng)。

本實用新型設(shè)備的多種分離處理方式

基于上述結(jié)構(gòu)，本實用新型的多柱色譜設(shè)備能夠以多種不同方式進(jìn)行分離處理，包括批處理、并行批處理、連續(xù)色譜(如SMCC順序多柱色譜)、帶有連續(xù)過程的混合、以及雙柱色譜(DCC)，如圖5-9所示。下面對此進(jìn)行詳細(xì)說明。

圖5為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的批處理模式示意圖。

如圖5所示，對于批處理模式，本實用新型實施例的設(shè)備通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置設(shè)備中各個閥的開關(guān)狀態(tài)而僅使用1個柱。操作者可進(jìn)行處理以及清洗的步驟，以及如在傳統(tǒng)批處理系統(tǒng)上那樣研究介質(zhì)壽命。

圖6為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的并行批處理模式示意圖。

如圖6所示，對于并行批處理模式，本實用新型實施例的設(shè)備通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置設(shè)備中各個閥的開關(guān)狀態(tài)而使用并聯(lián)的2個柱到最高至6個柱。操作者可以并行地在每個柱中進(jìn)行同樣的處理以及清洗的步驟。

圖7為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的SMCC模式示意圖。

如圖7所示，對于SMCC模式，操作者可通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置設(shè)備中各個閥的開關(guān)狀態(tài)而使用串聯(lián)的2個柱到最高至6個柱。并且操作者可以以不同的目標(biāo)為靶標(biāo)：增加生產(chǎn)率、或節(jié)約介質(zhì)和緩沖液、或進(jìn)行折衷。

圖8為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的連續(xù)處理模式示意圖。

如圖8所示，對于連續(xù)模式，操作者能夠在根據(jù)本實用新型實施例的同一設(shè)備上處理結(jié)合&洗提(bind&elute)色譜步驟和流通步驟(例如，離子交換，接下來是用于單克隆抗體處理的修正(polishing))。本實用新型實施例的設(shè)備不整合具有鏈接在同一設(shè)備上的2個結(jié)合&洗提步驟的可能性，但是如上文所述，這可以通過將2個本實用新型實施例的設(shè)備串聯(lián)來實現(xiàn)。

圖9為根據(jù)本實用新型實施例的多柱色譜設(shè)備的DCC模式示意圖。

如圖9所示，對于DCC模式，本實用新型實施例的設(shè)備能夠用2個柱代替一個柱來運(yùn)行，目的是在凝膠過濾模式下處理二元混合物。

在本實用新型實施例中，設(shè)備的生產(chǎn)率范圍最高可達(dá)1kg/天，優(yōu)選最高至0.5kg/天，更優(yōu)選最高至0.25kg/天，甚至更優(yōu)選最高至0.01kg/天。

雖然已參照附圖對本實用新型的上述實施例和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了說明，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，多種替代、修改和變型方案在權(quán)利要求的界限內(nèi)是顯而易見的。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，除非特別指明，否則上述實施例不限于以上描述的任何細(xì)節(jié)，而是在隨附的權(quán)利要求書限定的范圍內(nèi)作寬泛的理解。