可堆叠的平面吸附装置的制造方法_3

文档序号:9712722阅读:来源:国知局
6a,然后利用流动通道716a沿装置的宽度进一步分配。现在参考图14C,在利用流动通道716b沿装置的宽度收集洗脱剂流709之后,洗脱剂流709在洗脱口 719处离开端板706b。图14A、图14B和图14C清楚地示出了:端板706a和706b中的进料流动通道和洗脱剂流动通道是如先前段落中所述的彼此成镜像对称,代表了优选实施方案,每当本文中所公开的装置中的分配器通道704a和704b的体积导致减小的分离性能。还应当注意的是,在这个实施方案中,在盒组合件702内的每个点处,进料流和洗脱剂流的流动方向是相同的。
[0103]图15A和图15B示出了本文中所公开的另一实施方案,根据实施方案多个盒810a至819η被集成到单个复用盒800中。块822具有外围边缘密封件823,并且还通过盒间密封件825来使块822分成多个盒810a至810η。以图15Α所示的方式,沿块822的高度在块822的两端上对分配通道824进行穿孔。在这个实施方案中,复用盒800的块822由多层网(未示出)的堆叠体构成。外围边缘密封件823和盒间密封件825被粘附至网,以使得外围边缘密封件823和盒间密封件825能够承受在使用期间在盒810a至810η中存在的内部压力。在另一实施方案中,用于形成吸附块822的介质可以是单体(未示出)的形式,而非网。
[0104]图16Α是形成多盒组合件900的组合有端板926a和926b的复用盒800的立视图。图16B是复用盒组合件900的示意性流动图。端板926a包括:多个通道934a,多个通道934a用于引入多个进料流930a至930η;以及阀935a至935η的阵列,该阵列用于将各个进料流转移到盒810a至810η中的每一个盒的多支管924a中。端板926b包括:多个通道,所述多个通道用于从盒810a至810η中的每一个盒收集多个洗脱剂流934b;以及阀935b的阵列,该阵列用于将每个洗脱剂流从洗脱剂分配器924b转移至产品流931、废物流932、或者可能地,进入盒810a至810η中的另一个盒的进料流933a至933η。通道和阀被包括在端板内,由此使用户不必进行与每个单独盒810a至810η的单独的连接。工艺设计决定决定利用相应地打开以及关闭阀的控制系统(未示出)来打开以及关闭哪些阀。在一些实施方案中,端板926a和端板926b可重复使用的。在另一些实施方案中,端板926a和926b可以与盒集成,以形成完全可任意使用的组合件900,在可任意使用的组合件900的情况下,阀935a和935b可以是气动的,通过借助本领域技术人员所公知的简单的、快速连接装置连接至可自由支配的盒组合件900的可再使用的阀(未示出)的阵列来对气流进行致动。这个实施方案适用于下述应用:不能容许批次间的交叉污染的应用;或者清洗的成本以及确保清洗周期的成本高,或耗费不起时间的应用,或者操作人员的安全性要求不暴露于流体流的应用。
[0105]在另一些实施方案中,如下面结合图17A至图23所描述的被设计成接收液体流动的吸附床可以用于形成平面粘结吸附块或者可以用在色谱柱中。在这些实施方案中,复合吸附床包括具有开口单元(还称为空隙空间)的支架以及占据支架所产生的空隙空间的吸附珠。支架提供平面吸附装置所需要的平面粘结力,并且吸附珠提供期望的吸附性质。在采用色谱柱的实施方案中,支架提供结构支承以防止珠被压破,并且吸附珠提供期望的吸附性质。如下所述,图17A至图22B示出了适于用于平面吸附装置和色谱柱两者的支架的平面粘结分隔片的实例。
[0106]现在参考图17A,平面粘结分隔片1000包括被布置成限定多个开口单元1014的多个刚性结构构件1010a至1010n(通常称为构件1010)和刚性结构构件1012a至1012m(通常称为构件1012)。平面粘结分隔片1000在堆叠在一起的情况下形成如图23A和图23B所示的吸收应力的基本平面粘结刚性结构支架。平面粘结分隔片1000还可以堆叠在如图26所示的色谱柱中。在一个实施方案中,平面粘结分隔片1000包括双平面塑料网1000。双平面网1000由构件1010和构件1012形成,构件1010被布置成形成彼此平行且在单个平面中的第一直构件阵列,构件1012被布置成形成彼此平行且在单个平面中的第二直构件阵列,其中,如图17A所示,第一阵列与第二阵列相互垂直。在此,刚性结构构件是聚合物单丝。
[0107]图17B示出了平面粘结分隔片1000的截面视图。在一个实施方案中,构件1010和构件1012是聚合单丝并且在接触点处熔合在一起,例如,通过在接触点1015处熔化细丝来使构件1010和构件1012熔合在一起。构件1010和构件1012的布置——在此为熔合的聚合单丝一一生成开口单元1014,这使得能够填充吸附珠。平面粘附分隔片1000用于产生能够承受压应力和张应力的吸收应力的基本刚性结构,当流体被栗送,产生进入色谱柱中的平面粘结吸附床或复合吸附床的流体流动时,会存在压应力和张应力。
[0108]如在本文中所使用的基本刚性通常意指刚性结构构件和整个支架在应用中遇到的应力负荷下的变形足够小以致在吸附床的性能中感觉不到。功能上地,这通常意指吸附床在施加的应力下不移动,因此不会经受由于珠的压碎而引起的放空、沟流(channeling)或增加的液压阻力。基本刚性结构构件及其相应的支架吸收在复合吸附床内由流过床的液体产生的压力梯度而引起的应力,由此防止了这些应力冲开可堆叠式平面吸附装置中的外围密封件,或者防止这些应力压碎常规色谱柱中的珠。在涉及结构构件、分隔片或支架的情况下,下文中的“刚性”意指“吸收应力的基本上刚性”。
[0109]现在参考图18A,与图17A的平面粘结分隔片1000类似的平面粘结分隔片1100粘结包括织筛1104,织筛1104具有织在一起以限定多个开口单元1114的多个刚性结构构件1110a至1110n(通常称为构件1010)和多个刚性结构构件1112a至1112m(通常称为构件1012)。在此,织筛1104形成为平行聚合物单丝的两个阵列,每个细丝阵列沿垂直于另一细丝阵列的方向行进并且被织在一起。
[0110]图18B示出了平面粘结分隔片1100的截面视图。与平面粘结分隔片1000相比,构件1110和构件1112织在一起而没有熔合在一起。在另一些实施方案中,可以使用选择性地熔合构件1110和构件1112来使分隔片1100更加具有刚性。
[0111 ]现在参考图19A,平面粘结分隔片1200--在此为模制板1200--包括底平表面
1220、顶平表面(未示出)、边缘密封件1206(也称为外围密封件)以及隔离件1210a至1210m(通常称为隔离件1210)。模制板1200还包括:用于引入以及收集供给复合平面粘结吸附床的流体的进料分配通道1202a至1202η和洗脱剂分配通道1204a至1204m;以及用于收集在暴露于复合吸附床之后的流体的粘结洗脱剂分配通道1204a至1204f。
[0112]图19B和图19C是模制板1200的截面视图,示出了填入由刚性结构形成的开口单元中的珠1214,该刚性结构包括平坦底1220、边缘密封件1206和隔离件1210。当堆叠在一起形成刚性结构的情况下,隔离件1210保持模制板1200与相邻模制板(未示出)之间的间隔。模压平面粘结分隔片1200的开口单元使得通过进料通道1202引入的流体能够流过复合吸附床并且由洗脱通道1204收集。
[0113]现在参考图20A,平面粘结分隔片1300--在此为挤压片1300--包括平坦底
1312和隔离件1310a至1310m(通常称为隔离件1310)。图20B是挤压片1300的截面视图,示出了填入由挤压片1300的平坦底1312和隔离件1310的刚性结构形成的开口单元中的珠1314。当堆叠在一起形成刚性结构的情况下,隔离件1310保持挤压片1300与相邻挤压片(未示出)之间的间隔。吸附珠1314填充挤压片1300的开口单元。
[0114]现在参考图21A,平面粘结分隔片1400--在此为穿孔板1400--包括平坦底
1420和隔离件1410a至1410m(通常称为隔离件1410)。通过对薄板进行穿孔来制造隔离件1410a至1410m,其中在孔处去除的材料保持附接至多孔板的平坦底1420,但是相对于多孔板的平面弯折。图21B是多孔板1400的截面侧视图,示出了填入由多孔板1400的平坦底1420和隔离件1410的刚性结构形成的开口单元中的吸附珠1414。当堆叠在一起形成刚性结构的情况下,隔离件1410保持多孔板1400与相邻多孔板(未示出)之间的间隔。多孔板1400的开口单元使得液体能够流过多孔板1400。图21C是多孔板1400的沿垂直于图21B所示的侧视图的方向的截面侧视图,由此沿着多孔板1400的平面的维度观察到形成隔离件1410的孔。通过孔而制造出的隔离件1410可以对准或交错以提高如这个实例中所示的流动均匀性。
[0115]现在参考图22A,平面粘结分隔片1500——在此,为多孔非织网1500——包括接合到刚性结构中的随机填充的纤维1510a至1510η。非编织网1500的刚性结构包括填充有吸附珠1514的多个开口单元,形成复合平面粘结吸附床。图22Β是非织网1500的放大截面视图,示出了在由限制珠的移动的刚性结构制造的开口单元中填入有珠1514。非织网1500具有长度L和厚度Η。如果非织网1500的厚度Η非常大,例如,大于lcm以及甚至大于5cm,则非织网1500变成提供吸附床的多孔单体,而无需堆叠多个分隔片1500。
[0116]在另一些实施方案中,平面粘结分隔片由接合到平面粘结片(未示出)的随机填充的填充件形成粘结。合适的填充件可以具有任意的形状和尺寸,只要所述填充件形成具有开口单元形式的空隙空间的刚性支架即可。合适的填充件的实例包括但不限于在填充的蒸馈和萃取柱中使用的实例(例如,拉西环(Rashig rings)、花键环(Splined Rings)、鲍尔环(Pall Rings)、贝尔鞍环(Berl Saddles)、玻璃粒(glass shot)、螺旋填料(Helices)、纳特环(Nutter Rings)、超塑球(Super Plastic Sphere))以及蒸馈和萃取领域的技术人员所公知的任何其他实例。在一些实施方案中,在蒸馏和萃取柱中使用的相同的填充件可能适用于本文中所公开的支架的填充件;在另一些实施方案中,需要较小的填充件,使用形状类似但尺度较小的填充件。
[0117]在这些实施方案中,空隙空间的开口单元必须足够大以使得珠能够流入这些空隙空间中并且使珠紧密地填充。开口单元的尺寸的特征可以在于最大球体的直径能够内切于该开口单元。因为由空隙空间所产生的多个开口单元中的全部开口单元不是完全相同的,所以开口单元的总体的特征可以在于开口单元的平均直径(在下文中称为特征直径)。为了对空隙空间的开口单元进行均匀有效地填充,本文中所公开的复合吸附床的开口单元需要具有是吸附珠的平均直径的至少约10倍的特征直径。
[0118]以上如图18至图22中所描述的适于珠的平面吸附装置的一些实施方案包括填充保持器,该填充保持器用于保持结构支架的空隙空间内的珠。填充保持器通常位于吸附床的洗脱端上,在珠的填充床与洗脱收集器之间。在一些实施方案中,在进料分配器与洗脱收集器之间的进料端和洗脱剂端两者中分别存在填充保持器。如此,吸附珠被保持成形成固定床。
[0119]在一个实施方案中,填充保持器利用形成为棒、盘或片的烧结陶瓷或玻璃多孔介质来制成,其中孔径此存小于吸附珠的尺寸。在另一些实施方案中,多孔介质是塑料(例如,Porex Corporat1n,Atlanta GA制造的多孔聚合物材料)、金属(例如,Mott Corporat1n,Farmington,CT制造的多孔金属)或微多孔膜(例如,Millipore Corporat1n, Bill ericaMA)。填充保持器可以单独地制造并且被插入到装置中,或者可以原位形成在装置内,重要方面在于在珠基装置中使用填充保持器。
[0120]在另一些实施方案中,填充保持器通过将细通路模压至塑料部分中来形成,细通路具有小于吸附珠的尺寸的尺度。这对于使用模制板以形成平面粘结支架的实施方案特别有用,例如如图19A所示的实施方案。在又另一些实施方案中,填充保持器由细通路以及比吸附珠大的第二珠或颗粒的组合来形成。细通路保留(大的)第二珠,转而保留较小的吸附珠。例如,细模压通路可以具有约ΙΟΟμπι的通路深度,第二珠可以具有约150μπι的直径,然而吸附珠具有约30μπι的直径。较大的第二珠的床的孔径尺寸为约20μπι,有效地保留吸附珠。较大的第二珠可以由塑料、金属、陶瓷或玻璃制成。细通路和较大第二珠的组合允许较大通路的模压,同时仍然保留较小的吸附珠。在另一实施方案中,填充保持器插入平面粘结网的各层之间,或者模压到各层中。在另一些实施方案中,如下面在图36、图37、图40和图41中更加详细地描述的,填充保持器被插入或被模压到已完成的结构支架中,该已完成的结构支架具有外围密封件以及在进料端和洗脱剂端上的分配通道和收集通道。
[0121]图23Α和图23Β是复合床的示意图,该复合床包括:通过堆叠图17所示的类型的分隔片形成的刚性支架;以及填入到由支架的刚性结构产生的开口单元中的吸附珠。现在参考图23Α,吸附床1600包括具有第一表面1604的壳体1602以及设置在壳体内与第一表面1604接触的支架1606。支架1606包括吸收应力的基本上刚性结构1608以及设置在刚性结构1608内的多个开口单元1614a至1614η(统称为开口单元1614)。吸附床1600还包括填充多个开口单元1614的多个吸附珠1616,所述多个开口单元1614形成多个吸附珠的填充床。
[0122]在此,吸收应力的基本上刚性结构1608包括多个堆叠的平面粘结分隔片1000a至1000n(统称为分隔片1000),多个堆叠的平面粘结分隔片1000中的每一个平面粘结分隔片与多个堆叠的平面粘结分隔片1000中的与所述每个平面粘结分隔片相邻的平面粘结分隔片紧密接触,并且多个堆叠的平面粘结分隔片1000中的每一个平面粘结分隔片包括被布置成限定多个开口单元1614的多个刚性结构构件。
[0123]在一个实施方案中,将分隔片1000彼此上下堆叠,使得形成支架1600的刚性结构的构件对齐。支架1600具有开口单元形式的空隙空间,开口单元填充有吸附珠,所述吸附珠填入床。图23B是本文中所公开的支架的另一实施方案的示意图。支架1700通过堆叠图17所示的类型的分隔片形成。分隔片1000被彼此上下堆叠成使得形成支架1600的刚性结构的细丝交错。支架1700具有开口单元形式的空隙空间,开口单元填充有吸附珠,所述吸附珠填入床。应当理解的是,分隔片可以被堆叠成使得开口单元如图23A所示基本上对准,或者使得开口单元以如图23B所示的重复顺序中或者沿任意各种交错的方向交错。堆叠的重要方面在于:制造的支架基本上是刚性的,并且支架的刚性结构的空隙空间产生多个开口单元。
[0124]在操作中,吸附床1600接收液体流动并且支架1606限制所述多个吸附珠1614的移动,吸收由沿液体流动的方向的液压梯度引起的压应力并且将引起的压应力的一部分传递至壳体1602的第一表面1604。
[0125]可以使用图17A至图23B中所描述的平面粘结支架和分隔片来制造适用于可堆叠式平面吸附装置(要求平面粘结吸附介质)的复合吸附床,或者可替代地,可以使用所述平面粘结支架和分隔片来制造适用于色谱柱的复合吸附床。在用在色谱柱中的情况下,本文中所公开的复合吸附床能够使用填入常规色谱柱的软珠并且在与常规操作相比较高的操作压力下操作。在没有由刚性支架来提供结构支承的情况下,在这样的高压例如大于lOOpsi下操作是不可能的。在这些实施方案中,复合吸附床的刚性支架吸收由液体流动产生的压应力,而填入刚性结构的空隙空间的相对软的吸附珠提供用于分离的吸附介质。在没有刚性支架的情况下,一大类软珠(例如,琼脂糖(agaro s e)和琼脂糖(sepharao s e)珠)不能在高压下使用,限制了柱的长度以及/或者在色谱分离中使用的流动相的速率以及/或者可以使用的吸附珠的尺寸。在一个实施方案中,吸附床支
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