承大于150cm/小时的液体流动速率。
[0126]在平面可堆叠式装置中，吸附介质需要为平面粘结以承受装置内的流体静压以及由液体流动产生的压力梯度。由液体流动而产生的全部压力要使装置冲开，需要平面粘结的吸附介质以承受拉应力。相比之下，常规色谱柱具有能够承受压力的刚性壳体，然而，由液体流动引起的压力梯度产生压应力，该压应力必须通过吸附床来承受。
[0127]图24A示出了复合床1700的一部分，复合床1700包括支架1702，支架1702具有包括多个随机填充的填充件1710a至1710n(统称为填充件1710)的刚性结构。所述多个随机填充的填充件1710中的每个填充件由刚性结构材料制成并且所述多个随机填充的填充件1710被布置成限定由填充件1710形成的多个开口单元1712a至1712m(统称为开口单元1712)。在此，填充件1710是拉西环。填充件1710包括但不限于勒辛环(Lessig Ring)、花键环(Splined Ring)、鲍尔环(Pall Ring)、贝尔鞍(Berl Saddle)、玻璃粒(glass shot)、螺旋填料(helix)、纳特环(Nutter Ring)和超塑球(Super Plastic Sphere)。应当理解的是，各种类型的填充件1710可以互混。在一个实施方案中，所述多个随机填充的填充件1710随机地彼此上下地填充到色谱柱中，并且珠1714填入由支架的刚性结构形成的开口单元1712空隙空间。色谱柱内的填充件形成由柱底1706和柱侧壁1702来支撑的刚性结构。刚性支架限制珠的移动并且吸收由液体流动产生的压应力，防止珠被压碎。
[0128]图24B示出了复合床1800，其包括由填充件1810a至1810n(统称为填充件1810)形成的支架，在此，细丝随机地彼此上下地填充在色谱柱中，并且珠1814填入由支架的刚性结构形成的空隙空间。色谱柱内的填充件形成由柱底1806和柱侧壁1802来支撑的刚性结构。刚性支架限制珠的移动并且吸收由液体流动产生的压应力，防止珠被压碎。在一些实施方案中，在用吸附珠(未示出)填充开口单元之前，可以将复合吸附床1700或1800的填充件1710和1810熔合、接合或烧结在一起。
[0129]可以通过本领域技术人员所公知的干式填充方法或浆填充方法来将珠引入空隙空间。在一些实施方案中，由于分隔片被堆叠，所以将珠逐步引入支架。在另一些实施方案中，柱在整个支架被制造到平面粘结装置或被布置在色谱柱的内部之后被引入。在又一些实施方案中，可以将吸附珠引入单独的分隔片。
[0130]图25A是现有技术的线框形式的色谱柱的透视图。色谱柱2000具有侧壁2008、底平表面2004和顶表面2002。色谱柱2000填充有吸附珠(未示出)，以形成具有高度Η的吸附床。图25Β是柱2000的截面图，示出了由侧壁2008支承的吸附珠2014。在操作中，在顶表面2002处，柱2000将液体供给给分配器(未示出)。由于由填充吸附珠2014形成的吸附床的液压阻力，流体必须在压力下被栗送，这会产生在柱2000内的流体静压以及压力梯度。通过顶表面2002和底表面2004的侧壁2008来分别抑制由流体静压形成的力。由在填充床中的每个层的珠引起的压力梯度在填充床上产生沿着流体的流体方向增加的压应力。因此，在填充床的底部处、与底表面2004相邻的珠被从顶表面到底表面的液压梯度一一下文中称为压降一一压缩。在经受约25psi至50psi的压缩压力的情况下，通常用在生物分子的纯化中的软琼脂糖和琼脂糖珠开始变形。为此，填充有这些类型的软珠的色谱柱不能在在柱内产生超出
50ps1--优选地超出30ps1--的压降的流速下操作。软珠的压应力限制极大地限制这样的色谱柱能够进行操作的条件。更具体地，这样的柱必须相对短(例如，通常小于50cm)，必须在相对低的流动速率(例如，通常小于150cm/hr)下进行操作并且必须利用相对大的珠(例如，通常直径不限于90μπι至ΙΟΟμπι)。最终结果是，色谱柱难以扩增，并且工艺具有低的生产率，导致大的柱和/或长的处理时间。
[0131]现在参考图26Α，色谱系统2100包括包含支架2101的吸附床2105，在此吸附床2105填入作为壳体的色谱柱2103中。色谱系统2100还包括快速循环控制器2160、以及控制液态进料流的至少一个栗2150和至少一个阀2130a。快速循环控制器2106经由控制线2152耦接至栗2150并且经由控制线2140a耦接至控制液态进料流的阀2130a。应当理解的是，与控制线2140a至2140η对应的多个栗和多个阀2130a至2130η可以用于对系统进行控制。色谱柱2103包括侧壁2108、底表面2104和顶表面2102。柱2103填充有复合吸附床2105，复合吸附床2105包括具有开口单元形式的空隙空间的刚性支架2101，并且吸附珠(未示出)在如图17至图24所述的实施方案中所示的填充到开口单元中。设置在色谱柱壳体2103内的支架2101与底表面2104(也称为第一表面)接触。支架2101用作吸收在吸附床上在沿液体流动(表示沿标记为“H”的双箭头)的方向产生的压应力的刚性结构。支架2101限制所述多个吸附珠的移动，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应力的一部分传递至壳体的第一表面，在此，该第一表面为色谱柱壳体2103的底表面2104。
[0132]在一个实施方案中，刚性支架2101包括分隔片2106a至2106n(统称为分隔片2106)的堆叠体，分隔片2106已经被切割成如色谱柱的内直径那样的相同的形状(S卩，直径)。分隔片2106的堆叠体充填色谱柱的内部，形成高度Η的刚性支架，其中开口单元的形式的空隙空间填充有吸附珠(未示出)。图26Β是柱2103的截面图，示出了侧壁2108和复合吸附床2110，复合吸附床2110包括:包括由分隔片2106形成的开口单元的刚性支架以及填充到所述开口单元中的吸附珠(未示出)。在又一些实施方案中，支架2101与图24Α和图24Β所示的支架类似。
[0133]与现有技术的色谱柱相比，刚性支架限制了吸附珠的移动并且吸收由吸附床产生的压力梯度而产生的压应力，能够在压降超过100psi的柱中采用软珠。在小于1 ΟΟμπι的珠被填充到长于50cm的柱中以及/或者小于ΙΟΟμπι的珠在超过150cm/小时的流动相速率下进行操作的情况下，会产生这样的压力。在一些实施方案中，会产生大于300psi的压降，这可能在采用直径小于50μηι的软珠的情况下是必要的。在另一些实施方案中，会产生大于300psi的压降，这可能在利用直径小于25μπι的软珠的情况下是必要的。
[0134]在操作中，色谱系统2100使用栗2150来供给色谱柱2103。在一个实施方案中，栗150能够产生超过lOOpsi的压力。快速循环控制器2160借助于控制线2140a至2140m(统称为控制线2140)来控制栗2150和阀2130a至2130m(统称为阀阵列2130)。当需要实现多步骤色谱工艺时，阀阵列2130选择若干进料流2120a至2120m(统称为进料流2120)中之一。多步骤色谱工艺通常利用至少四个进料流2120，四个进料流2120被依次供给以实现至少四个步骤:装载;清洗;洗脱；以及再生。这些流以遵循快速循环控制器2160所选择的条件的不同流动相速率以及不同的时间被供给。在一个实施方案中，纯化过程包括:在吸附床中吸附目标溶质；清洗未吸附的溶质;释放纯化的目标溶质；以及调节吸附床以用于下一次纯化循环。在一个实施方案中，快速循环纯化工艺的快速纯化工艺循环时间小于约十分钟，在另一实施方案中，快速纯化工艺循环时间小于约20分钟，以及在另一实施方案中，快速纯化工艺循环时间小于约三十分钟。
[0135]这样的多步骤色谱工艺中的步骤的顺序被要求成决定得到期望的纯化的溶质；因此，为了获得纯化的溶质，必须执行多步骤顺序至少一次。为了利用色谱柱来处理在一个步骤中不能吸附所有批次的较大量的进料流，可以针对给定的制造批次执行不止一次的多步骤顺序。如此，可以使用较小的色谱柱来处理需要较大柱的量。这样的多循环色谱工艺越来越普遍，通常循环两次至五次。特别有利的是，对于单个制造批次，循环色谱柱十二次，并且更有利的是，循环柱大于100次，原因是循环的次数越大，柱越小并且成本越小。虽然这样的快速循环过程对于减少色谱柱的成本以及更具体地减少吸附介质的成本优势明显，但是快速循环仅可以针对在高流动相速率下操作的直径较小的珠。如上所述具有刚性结构的支架的吸附床限制吸附珠的移动并且支承所述吸附珠以能够采用软珠来实现快速循环色谱工
Ο
[0136]虽然术语“珠”通常指代小球形式的颗粒，但是应该理解的是，如在本发明中使用的术语吸附珠指代可以是球形或可以不是球形的吸附颗粒。构成支架的材料包括但不限于塑料、金属或陶瓷材料。
[0137]再次参考图26Α，在一些实施方案中，栗2150可以以超过300psi的压力栗送流体，并且吸附床可以包括直径为大约50μπι的吸附珠。在又一些实施方案中，栗2150可以以超过500psi压力栗送液体，吸附床可以包括直径为大约25μπι的吸附珠。在一些实施方案中，分隔片2106可以从底表面2104堆叠至顶表面2102，以制造刚性支架。为了确保支架为基本上刚性，在顶表面2102附接至柱侧壁2108之前，分隔片2106的堆叠体可以被预压缩至超出柱2103将要运行的预期的压降的压应力。可以利用本领域的技术人员公知的方法通过借助于柱2103来栗送珠浆来使吸附珠填充到由刚性支架制造的开口单元中。在这样的浆填充工艺中，因为通过柱来栗送浆直至复合吸附床变得完全被填充为止，所以柱逐渐充填从底表面2104至顶表面2102的层中的空隙空间。
[0138]吸附装置(本文中称为Chromassette-S床或Chromas set te浅床)的其他可替代的实施方案与上文所述的实施方案的不同在于:流体流过吸附介质的方向(即，流动流线)垂直于(而非平行于)平面粘结介质的平表面。这些实施方案与上文所述的Chromassette实施方案非常类似:正如Chromassette吸附装置一样，Chromassette-S吸附装置具有平面盒的形式和形状，使得Chromassette-S吸附装置能够可堆叠且可线性扩展；此外，正如Chromassette吸附装置一样，Chromassette-S吸附装置可以利用网基吸附介质或珠基吸附介质来使用<Xhromassette吸附装置与Chromassette-S吸附装置之间有两个明显的不同:Chromassette-S吸附装置包括另外的第一平面分配器和第二平面分配器来分别地分配跨平表面的流体以及收集来自本发明的吸附装置的平表面的流体;通过吸附介质的流动方向垂直于平面粘结吸附介质的平面维度。Chromassette-S的实施方案特别适用于具有低的透水性的吸附介质，这转而限制了吸附床的深度。这些装置在本文中被称为具有浅床构造的实施方案。
[0139]下文所描述的吸附装置需要使用平面粘结吸附介质(或简称为平面粘结介质)，该平面粘结吸附介质是沿平面粘结吸附介质的平面维度具有显著抗拉强度的吸附介质，从而使得平面粘结吸附介质能够支承液压，所述液压由通过吸附装置被处理的流体产生。本发明的吸附装置还包括粘附至平面粘结介质的周围或外围的边缘密封件一一在下文中称为外围密封件，该外围密封件能够承受由吸附装置内的液压产生的力。因此，这些装置的一个特征是，包括平面粘结介质的组合和附接至吸附介质的外围的外围密封件，平面粘结介质具有足够抗拉强度以承受在使用中吸附装置内的液压力，外围密封件具有足够粘附力以防止外围密封件从吸附介质剥离。决定平面粘结介质的平面粘结力的程度以及外围密封件与平面粘结介质的外围的粘附程度将由装置操作所处的液压来决定。
[0140]通常，平面粘结介质的粘结力的程度以及外围密封件与吸附介质在界面处的粘附的程度的特征可以在于其抗拉强度，抗拉强度可以以每单位截面面积的力，或者以镑每平方英尺，或英制单位“psi”来度量。可以通过将吸附介质的矩形试样放入抗拉强度试验设备--例如，由Instron Corporat1n制造的试验器--中来容易地测量这样的元件的抗拉强度。在这些试验中，通过将试样非常缓慢地拉开的夹具而使试样保持在相对的端中，同时测量两个夹具之间的距离以及由试样产生的约束力。此外，材料的固有抗拉强度的最好的特征在于固有抗拉强度的杨氏模量或拉伸模量(或弹性模量)，其等于每单位应变弹性强度(杨氏模量被定义成在材料遵守胡克定律一一即，具有线性应力应变曲线一一的区域内应力应变响应的斜率)。用于本发明的装置的平面粘结介质应该具有超过500psi的杨氏模量，优选地超过1500psi并且最优选地超过5000psi;本发明的外围密封件应该具有超过50psi的粘附强度，优选地超过150psi并且最优选地超过500psi (粘附强度被限定成吸附床与外围密封件之间的界面的抗拉强度)。
[0141]图27是Chromassette-S吸附装置的透视图。吸附装置3000包括:在吸附装置3000的第一端3015处的第一分配通道3005a至3005η(统称为分配通道3005);在吸附装置3000的第二端3017处的第二分配通道3007a至3007η(统称为分配通道3007);以及外围密封件3004。吸附块(未示出)夹在设置(层叠)在吸附装置3000的顶平表面上的第一平面分配器3001与设置(层叠)在吸附装置3000的底平表面上的第二平面分配器之间。第一平面分配器3001与第一分配通道3005流体连通，但是第一平面分配器3001不与第二分配通道3007流体连通。
[0142]现在参考图28Α和28Β，吸附装置3000包括吸附块3010、第一平面分配器3001、第二平面分配器3003以及外围密封件3004。吸附块3010包括彼此上下堆叠的多个平面粘结吸附介质3002a至3002η(统称为吸附介质3002);在这种情况下，吸附块3010包括五层平面粘结介质。通过与吸附块3010的顶部相邻的第一平面分配器3001以及与吸附块3010的底部相邻的第二平面分配器3003来对进一步吸附块3010进行上下限制。平面分配器3001和3003与吸附块3010紧密接触。如下文更加详细地描述的，外围密封件3004对吸附块的周围以及第一平面分配器3001和第二平面分配器3003的周围进行密封。吸附装置3000的特征还在于:分别具有第一平表面3011和第二平表面3013，以及第一端3015和第二端3017。
[0143]吸附装置3000还包括形成第一多支管(例如，用于对跨彼此上下堆叠的多个吸附装置3000的进料流进行分配)的第一组分配通道3005以及形成第二多支管(例如，用于来自彼此上下堆叠的多个吸附装置的流出流进行收集)的第二组分配通道3007。分配通道3005和3007基本上垂直于吸附装置3000的平表面。图28Β示出了吸附装置300(^，除了吸附块301(/较厚、包括十层平面粘结介质3002而非五层平面粘结介质3002之外，吸附装置300(/的所有方面与图28A的吸附装置3000相同。
[0144]如本文中所使用的术语“顶”和“底”完全是描述性的，并且用于使贯穿说明书的本发明的描述简化，重要的方面是，吸附装置3000和吸附块3010具有两个平表面一一第一平表面和第二平表面，并且这两个平表面在吸附块的相反的侧上。两个平表面可以如图28A所示被平表面水平定向，在这种情况下，一个平表面在吸附块3010的顶上，而另一个平表面在吸附块3010的底上;在另一些实施方案中，第一平表面和第二平表面可以被竖直定向，在这种情况下，一个平表面在吸附块3010的左侧上，而另一个平表面在吸附块3010的右侧上;在其他实施方案中，两个平表面可以处于以任意方式不与重力的方向对准的其他方位。此外，描述将采用常规做法:第一平表面3011在顶部上，在这种情况下第二平表面3013在底部上，但是应当理解的是，平表面以及相应的平面分配器可以处于平表面相反的位置。
[0145]外围密封件3004完全密封吸附装置3000的外部。如图28A和图28B所示，外围密封件3004的密封区域300V将吸附块3010和第二平面分配器3003与第一分配通道3005隔离。同样地，外围密封件30