用于填充色谱柱组件的方法及设备与流程

1.本发明涉及一种用于用色谱介质填充色谱柱的方法及设备。其还涉及根据该方法用色谱介质填充的色谱柱，以及该填充方法期间使用的延伸管壁。


背景技术：

2.在色谱分析中，使用一次性使用色谱柱现在非常普遍。在一次性使用色谱柱中，在将柱交付给客户之前，供应商预先填充介质，这与客户在使用时填充的传统柱形成对比。一次性使用柱预先填充好，易于使用，且客户可以轻松部署。与其它一次性使用技术一样，柱意图在专用过程中的有限数量的过程循环和/或活动中使用。一次性使用的产品无需在使用之前和之后清洁设备以及相关的劳动、验证和质量控制工作。此外，可制造和供应一次性使用产品，以满足质量控制、产品性质和性能的预限定要求。色谱柱的填充有各种技术，包括流动填充、压力填充等。基于通用且可自动控制的方法的最佳和最可再现的结果通常通过轴向压缩填充技术实现，其中浆料(悬液)在第一步骤中引入柱空间，且在第二步骤中，填充床形成，且由适配器的移动来部分地压缩。在轴向压缩填充中，介质浆料是具有40%到70%的典型浆料浓度的介质的悬液。因此，在填充程序期间需要长柱管，但在填充之后，通常柱管的高度的一半以上仅是空的。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种用于填充色谱柱的改进的方法及设备。
4.这以用于用色谱介质填充色谱柱组件的方法实现，该方法包括以下步骤：-提供系统，其包括柱管，柱管具有包括入口/出口的封闭的第一端部，柱管的第二端部附近的介质入口，以及定位在柱管内而最初在柱管的第二端部附近来与柱管的内面滑动和密封接触的适配器，柱管和适配器最初布置成使得它们限定内部容积，且使得介质入口与内部容积流体连接；-将介质浆料源连接至介质入口；-经由介质入口用介质浆料至少部分地充填内部容积；-朝柱管的第一端部推动适配器，以减小内部容积，使得介质入口不再与减小的内部容积流体连接。
5.这还由色谱柱组件实现，色谱柱组件包括：-柱管，其具有包括入口/出口的封闭的第一端部，以及可连接至介质浆料源的柱管的第二端部附近的介质入口；以及-适配器，其可定位在柱管的第二端部附近的柱管内的第一位置以与柱管的内面滑动和密封接触；柱管和适配器在布置于所述第一位置时限定内部容积，在那里，介质入口与内部容积流体连接；适配器可至少移动至第二位置以减小内部容积，在该第二位置，介质入口不再与减小的内部容积流体连接。
6.由此，可提供用于填充方法的封闭系统。这将提供无菌地执行填充过程的可能性。
如果使用预先灭菌的构件和预先灭菌的介质浆料且无菌连接器用于连接，则可无菌地执行整个填充方法。由此，可提供无菌的一次性使用的预先填充色谱柱。本文中，无菌、灭菌和类似措辞的用语旨在涵盖从完全无菌(无生物负载或其它污染物)到清洁状态的一系列清洁度，其中在由受控填充环境实现的封闭系统内存在可接受地低水平的生物负载或污染。
7.该目的还通过延伸管壁实现，该延伸管壁布置成在根据该方法填充色谱柱期间连接至色谱柱的基础柱管壁。所述延伸管壁包括介质入口。
8.本发明的另一个目的在于提供填充有色谱介质的色谱柱。这通过根据该方法用色谱介质填充的色谱柱实现。
9.根据本发明的一个实施例，该方法包括将系统和介质浆料提供成预先灭菌的，且将无菌和/或卫生连接器提供至介质入口、第一端部入口/出口和/或适配器入口/出口。
10.在实施例中，柱组件和其填充设备可拆卸，可选地仅留下流体路径来用于连接至另一个柱，因此最小化暴露于封闭系统外的环境的填充设备的部分。因此，实现了用于填充一次性使用的色谱柱的方法，其中填充色谱柱是无菌的。
11.根据本发明的一个实施例，该方法还包括在朝柱管的第一端部推动适配器之后将留在适配器上方的柱管的空部分与柱的其余部分分离的步骤。
12.由此，填充的无菌一次性使用的色谱柱设成没有在填充床上延伸的柱管。
13.根据本发明的一个实施例，提供系统的步骤还包括将延伸管壁连接至基础柱管壁，两者都具有基本相同的内径且连接，它们形成柱管，且朝柱管的第一端部推动适配器的步骤包括推动适配器至在基础柱管壁内但在延伸管壁外的位置，且分离柱管的空部分的步骤包括使延伸管壁与基础柱管壁断开。
14.由此，实现了用于将留在适配器上方的柱管的空部分与柱的其余部分分离的方便的方法。
附图说明
15.图1a以截面示出了填充程序的第一步骤中的根据本发明的一个实施例的色谱柱。
16.图1b以截面示出了填充程序的第二步骤中的图1a的色谱柱。
17.图2a示出了由根据本发明的一个实施例的方法填充的一次性使用的色谱柱的透视图。
18.图2b以截面示出了图2a的一次性使用的色谱柱。
19.图3为根据本发明的一个实施例的方法的流程图。
具体实施方式
20.图1a以截面示出了填充程序的第一步骤中的根据本发明的一个实施例的色谱柱组件1。色谱柱1包括具有封闭的第一端部5的柱管3。所述第一端部5包括第一床支撑件4和入口/出口7。适配器9定位在柱管3内，且在填充程序的该第一步骤中，在柱管的第二端部6附近，以与柱管的内面滑动且密封接触。柱管3和适配器9布置成使得它们限定内部容积，且使得在填充程序的该第一步骤中，在第二端部6附近设在柱管中的介质入口15与内部容积流体连接。适配器9定位在柱管3内，且具有与柱管3的内径几乎相同的直径。适配器9还包括密封件11，使得提供适配器与柱管3的内面之间的防漏连接。另外，适配器可沿柱管3的内表
面移动。适配器包括第二床支撑件12和入口/出口13。在本发明的该所示实施例中，空气出口17还设在柱管3中。空气出口还设在柱管3的第二端部6附近。空气出口17可设在与柱管3上的介质入口15相同的高度位置处，或略微在介质入口15的位置下方，以便提高介质充填率。在本发明的另一个实施例中，由于适配器9中的入口/出口13可用于放出空气，故不需要单独的空气出口。将认识到，可一起使用出口17和入口/出口13。此外，在充填浆料之后留在上柱空间中的空气可能另外地或单独地经由介质入口15放出，这将允许相邻介质入口管路中的剩余浆料的转移，且因此回收剩余浆料。
21.压缩框架18连接至适配器9。在图1a中所示的实施例中，压缩框架18围绕适配器入口/出口13布置。压缩框架18布置成控制适配器9的移动，使得可在填充期间朝柱管3的第一端部5推动适配器。
22.在如图1a中所示的本发明的一个实施例中，柱管3分成两个部分，基础柱管壁19和延伸管壁21。基础柱管壁19的第一端部20a设有封闭的第一端部5。基础柱管壁19的第二端部20b将连接至延伸管壁21。基础管壁19和延伸管壁21具有基本相同的内径，且在填充柱期间，由连接装置23连接至彼此。这可通过使用螺钉、卡销或锁定元件由夹持或机械联锁实现。在本发明的填充方法的第一步骤期间，即，在介质浆料充填到柱中的方法的步骤期间，适配器9提供成接近延伸管壁21的上端部22a(也称为柱管3的第二端部6)。延伸管壁21的下端部22b连接至基础柱管壁19的第二端部20b。
23.在本文中，柱组件1包括柱3和其相关联的端口13、15、17和7，以及适配器9和过滤器12和4。柱填充设备包括压缩框架18，以及未示出的：泵；控制装置；以及流体供应/流出路径。填充设备在选择的连接器33、35、37和39处与柱组件1可断开，使至柱组件的流体路径封闭，且除了连接器33、35、37和39的端部之外，没有污染。连接器33、35、37和39处或附近的阀将有助于保持流体路径封闭。
24.根据本发明，提供了一种用于用色谱介质填充色谱柱的方法。描述方法的步骤的流程图在图3中示出，且步骤将在下文中描述：s1：提供系统，其包括柱管3，柱管3具有包括入口/出口7的封闭的第一端部5，柱管3的第二端部6附近的介质入口15，以及定位在柱管3内而最初在柱管的第二端部6附近来与柱管的内面滑动和密封接触的适配器9，柱管3和适配器9最初布置成使得它们限定内部容积，且使得介质入口15与内部容积流体连接。
25.s3：将介质浆料源连接至介质入口15。
26.s5：用介质浆料填充由柱管3和适配器9限定的内部容积。在本发明的一个实施例中，该步骤包括用准确量的介质浆料充填内部容积，而在本发明的另一个实施例中，该步骤包括，如果提供了空气出口17则用介质浆料充填内部容积，直到介质浆料开始从空气出口17流出。该后一方法的优点在，提供到柱中的介质浆料体积不需要测量，而是通过由系统的几何形状确定的容积确定，该容积可充分地受控制。因此，提供到柱中的介质浆料的准确体积仍将基于空气出口17下方的柱管中的内部容积的测得容积获知。
27.可适当地提供适配器与浆料的表面之间的空气的除去。例如，这可在浆料充填期间或之后或在浆料经由介质入口15充填之后，通过经由空气出口17(如果空气出口设在系统中)或经由适配器入口/出口13提取空气来执行。
28.在一个实施例中，在用介质浆料充填内部容积的步骤(步骤s5)之前，执行灌注步
骤。灌注液体然后可提供至第一床支撑件4来灌注第一床支撑件。床支撑件的灌注是为了润湿其和/或从其除去空气。加至第一床支撑件的灌注液体可在浆料充填到柱中之前经由出口/入口7除去，或在步骤s5期间确定多少介质浆料应提供到柱中时可考虑提供至床支撑件的灌注液体的体积。
29.s7：朝第一端部5推动适配器9来减小内部容积，使得介质入口15(和空气出口17，如果空气出口设在系统中)不再与柱管3和适配器9限定的柱的减小的内部容积流体连接。根据本发明的一个实施例，适配器应当停止的位置可通过使用介质浆料浓度、充填到封闭系统中的介质浆料量和想要的压缩系数来计算。
30.轴向压缩填充方法和适配器9朝第一端部5的移动便于填充床在第一步骤中形成为多孔结构，且随后便于该多孔结构的进一步机械压缩，以便提供良好色谱分析效率的稳定且稳健的填充床。在两个步骤中，在柱管3的封闭的第一端部5处的入口/出口7处除去过量液体。大体上，需要介质浆料的体积和浆料浓度来计算在填充方法期间为了实现正确的压缩系数应将适配器9向下推动多少。压缩系数限定为由适配器的轴向压缩实现的多孔介质沉降床的相对体积压缩的倒数。换言之，压缩系数是沉降(未压缩)介质的体积除以最终填充床体积(其中发现介质在机械压缩状态中)。确保操作期间的足够稳定性和性能的典型压缩系数可在1.05到1.2的范围中。
31.备选地，介质浆料的准确浓度和/或浆料的体积可调整，以实现用于期望的最终床高度和最终适配器位置的正确压缩系数。
32.在柱管3分成两个部分(基础柱管壁19和延伸管壁21)的本发明的实施例中，适配器9将在此步骤中被推动到基础柱管壁19中。
33.s9：在本发明的一个实施例中，适配器9装固至柱管3(在柱管3分成两个部分的实施例中是基础柱管壁19)。适配器可通过焊接、夹持或机械联锁，使用螺钉、卡销或锁定元件装固至柱管。附加的元件可用于适应它。
34.在一个实施例中，适配器由压配合来装固到柱中，例如，通过具有在管的下节段(参照图1a、1b中的方向)中设计成带有小于管的上节段的直径的管壁，使得适配器在接近最终适配器位置时被推动且夹持到下管中。该压配合可设计成足够强，以适应适配器的最终装固，这能够在最终用户过程中使用柱期间取得满载和流体压力。在另一个实施例中，适配器的装固可为暂时装固，且最终装固可在后续步骤中执行。最终的第二装固步骤可使用装固适配器的不同方法来实现，然而，其还可使用相同方法装固，但通过施加不同的、附加的或扩张的力、位移或所需的其它适合动作来实现。
35.s11：在本发明的一个实施例中，该方法的下一个步骤在于将留在适配器9上方的柱管的空部分与柱的其余部分分离。在柱管3分成两个部分的实施例中，延伸管壁21与基础柱管壁19断开。
36.根据本发明的一个实施例，封闭系统和介质浆料提供为预先灭菌的，且无菌和/或卫生连接器提供至在填充方法期间接合的至少所有入口和出口，如，至少介质入口、第一端部入口/出口和/或适配器入口/出口。由此，填充方法可提供为封闭系统中的无菌填充方法，且填充色谱柱可由于无菌填充方法而提供为无菌柱。
37.根据另一个实施例，无菌填充过程得到的无菌柱可设有其它无菌连接器，其将在将柱在使用点处连接至处理设备时无菌地接合。在填充方法和最终处理两者期间使用柱的
相同入口和/或出口的情况下，两个或更多个无菌连接器可提供至柱的相应入口和/或出口中的每个。对于配备有一个以上的无菌连接器的所述入口和/或出口中的每个，阀机构或歧管装置可提供成在一个以上的连接器和连接的线之间切换。例如，入口/出口7可在柱填充程序期间通过连接至一个无菌连接器来使用。该连接器然后可由阀封闭和分离。所述阀可构造成接合另一个(新鲜)无菌连接器，其在柱随后使用来用于处理时连接至处理设备。
38.在另一个实施例中，可使用焊接方法，来替代适应无菌连接功能的连接器或断开器。焊接方法还可用于实现流体路径的封闭和/或断开，例如，在柱与流体路径的连接器之间。此外，无菌断开器可用于断开无菌流体线，例如，在填充过程之后使柱与填充系统断开。
39.在优选实施例中，系统和色谱介质提供成预先灭菌，以借助于无菌填充过程来实现预先灭菌的填充柱。在另一个实施例中，系统和/或色谱介质提供成未预先灭菌，而是优选在用于生物负载的已知且受控的条件和状态中。在后一实施例中，封闭系统将允许保持构件的已知和受控的条件和状态，且尤其是填充在柱容积内的色谱介质。例如，通过γ辐射，填充柱的灭菌将是可能的，且由封闭填充系统促进。
40.在另一个实施例中，填充柱可在填充之后测试和量化，例如，通过停留时间分析和/或水力渗透的表征，以建立分析证明。如果柱已经在无菌条件下由预先灭菌的构件制备，则优选使用预先灭菌的无菌过滤溶液执行测试以保持无菌。为了将测试设备和测试流体连接至系统，所述多个无菌连接和连接器可连接至系统的入口和/或出口。
41.在另一个实施例中，柱在封闭系统中填充，在随后的步骤中灭菌，且然后在用于处理(例如，生物制药生产)之前的后续步骤中在无菌条件下测试和/或量化。
42.在本发明的一个实施例中，流体接触的柱的所有部分且还适合地提供至柱的连接器是卫生的，这意味着该设计将便于高效清洁和消毒。这将提供在装运和/或储存之前用抑菌储存溶液有效冲洗柱，或在许多处理循环和/或活动内清洁柱、储存和再使用其的可能性。
43.图1b以截面示出了填充程序的第二步骤中的图1a的色谱柱。这里，可以看到，适配器9已经被朝柱管3的第一端部5向下推动。在该实施例中，柱管3分成基础柱管壁19和延伸管壁21，且在该实施例中，适配器9将被推动至在基础柱管壁19内但在延伸管壁21外的位置。由此，介质入口15也将被适配器9经过，且介质入口15将不再与由柱管3和适配器9限定的柱的内部容积流体连接。适配器9应当被向下推动的距离且因此填充床的最终高度在一个实施例中可通过使用介质浆料浓度、充填到封闭系统中的介质浆料的量和想要的压缩系数来计算。由此，将实现正确填充的介质床。通过调整介质浆料浓度和/或充填到封闭系统中的介质浆料的量，最终适配器位置和填充床高度可调整到基础柱管19的高度，使得适配器9在填充之后将总是终止于基础柱管壁19内和其高度中，且在延伸管壁21外。由此，正确填充的床可总是以想要的最终床高度来实现。适合地，来自浆料的过量流体将在适配器9的向下移动期间经由第一端部5中的入口/出口7离开柱，即，在填充过程期间。在填充之后和在适配器9处于基础柱管壁19内的正确位置时的下一个步骤在于如上文所述的那样将适配器装固至柱管，以及使延伸管壁21与基础柱管壁19断开。在另一个实施例中，柱管3并未分成两个部分，且在此情况下，在填充之后，留在适配器9上方的柱管3的部分可简单地切断。
44.图2a示出了由根据本发明的一个实施例的方法填充的一次性使用的色谱柱的透视图。本发明的该实施例是由关于图1a和1b所示的方法填充的色谱柱。这里，延伸管壁21已
经被断开。可看到基础柱管壁19，且适配器9具有其入口/出口13。
45.图2b以截面示出了图2a的一次性使用的色谱柱。
46.为了保持图2a和2b中所示的现在预先填充的柱的无菌性，可构想出，端口7和13处的现在断开的连接33'和39'将具有一体的阀，例如，可使用简单的滑动闸阀，或可旋转的主轴二通或三通阀。除阀之外，或作为备选，可使用在端口7和13的露出端部上的可除去或可破裂的密封件，例如，可使用由ge healthcare以商标名readymate销售的剥离膜。以此方式，柱组件可运至客户，且可连接至客户的设备而没有污染风险。柱填充设备可通过将新鲜未充填的柱组件连接至连接器33、35、37和39以再使用(丢弃延伸管21)，以备下一个填充程序，又具有最低的污染风险。
47.另外，根据本发明，提供了用于用色谱介质充填色谱柱1和压缩介质的色谱柱填充设备。该设备在图1a和1b中示出，且包括柱管3，其具有包括入口/出口7的封闭的第一端部5，以及可连接至介质浆料源的柱管3的第二端部6附近的介质入口15。设备还包括适配器9，其可定位在柱管3的第二端部6附近的柱管3内的第一位置，以用于与柱管的内面滑动和密封接触。柱管3和适配器9在布置在所述第一位置时限定内部容积，在那里，介质入口15与内部容积流体连接。适配器可至少移动至第二位置以减小内部容积，在该第二位置，介质入口15不再与减小的内部容积流体连接。
48.在本发明的一个实施例中，柱管3包括延伸管壁21，其包括连接至包括封闭的第一端部5的基础柱管壁19的介质入口15，且其中适配器的第一位置在延伸管壁21内，且适配器9的第二位置在基础柱管壁19内。
49.本发明的实施例提供了一种系统，其在可控制的环境内时保持大致封闭，且其允许仅在预先限定的连接点处断开，使得污染风险最小化。