JP2023520748A - クロマトグラフィデバイス - Google Patents
クロマトグラフィデバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023520748A JP2023520748A JP2022552633A JP2022552633A JP2023520748A JP 2023520748 A JP2023520748 A JP 2023520748A JP 2022552633 A JP2022552633 A JP 2022552633A JP 2022552633 A JP2022552633 A JP 2022552633A JP 2023520748 A JP2023520748 A JP 2023520748A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chromatography
- fluid
- material unit
- common rail
- inlet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 title claims abstract description 180
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 163
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 157
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 124
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 41
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 29
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 19
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 claims description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 10
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 6
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 18
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 14
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 11
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 9
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- 230000000274 adsorptive effect Effects 0.000 description 3
- 239000012501 chromatography medium Substances 0.000 description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 description 3
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 2
- 239000012504 chromatography matrix Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 2
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 238000005377 adsorption chromatography Methods 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002301 cellulose acetate Polymers 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000006735 deficit Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 238000011062 flow through chromatography Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000011107 packed bed chromatography Methods 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000002336 sorption--desorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
- B01D15/22—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the construction of the column
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
- B01D15/14—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the introduction of the feed to the apparatus
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
- B01D15/18—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns
- B01D15/1864—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns using two or more columns
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
- B01D15/18—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns
- B01D15/1864—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns using two or more columns
- B01D15/1871—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to flow patterns using two or more columns placed in series
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/26—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by the separation mechanism
- B01D15/265—Adsorption chromatography
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/60—Construction of the column
- G01N30/6004—Construction of the column end pieces
- G01N30/6017—Fluid distributors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/60—Construction of the column
- G01N30/6034—Construction of the column joining multiple columns
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/60—Construction of the column
- G01N30/6047—Construction of the column with supporting means; Holders
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/60—Construction of the column
- G01N30/6091—Cartridges
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D15/00—Separating processes involving the treatment of liquids with solid sorbents; Apparatus therefor
- B01D15/08—Selective adsorption, e.g. chromatography
- B01D15/10—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features
- B01D15/20—Selective adsorption, e.g. chromatography characterised by constructional or operational features relating to the conditioning of the sorbent material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N2030/022—Column chromatography characterised by the kind of separation mechanism
- G01N2030/027—Liquid chromatography
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
- G01N30/02—Column chromatography
- G01N30/50—Conditioning of the sorbent material or stationary liquid
- G01N30/52—Physical parameters
- G01N2030/521—Physical parameters form
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
Abstract
- 対流ベースのクロマトグラフィ材料を含む少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット(203)であって、長さ(L)および幅(W)を有する実質的に長方形である、少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット(203)と、
- 少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット(203)の中へ流体を分配し、少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット(203)からの流体を分配するように構成された、少なくとも1つの流体分配システム(207)であって、流体分配システム(207)が、クロマトグラフィ材料ユニット(203)を間に挟んだ分配デバイス(209a)と収集デバイス(209b)とを備えた、流体分配システム(207)と、
を備えたクロマトグラフィデバイスであって、
分配デバイス(209a)が、クロマトグラフィ材料ユニット(203)を通過する流体を分配するための複数の平行溝(255)を備え、収集デバイス(209b)が、クロマトグラフィ材料ユニット(203)を通過する流体を収集するための複数の平行溝(255)を備え、平行溝が、クロマトグラフィ材料ユニット(203)の実質的な全長(L)におよび、クロマトグラフィ材料ユニット(203)の実質的な全幅(W)にわたって分布する、クロマトグラフィデバイス。
- 少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット(203)の中へ流体を分配し、少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット(203)からの流体を分配するように構成された、少なくとも1つの流体分配システム(207)であって、流体分配システム(207)が、クロマトグラフィ材料ユニット(203)を間に挟んだ分配デバイス(209a)と収集デバイス(209b)とを備えた、流体分配システム(207)と、
を備えたクロマトグラフィデバイスであって、
分配デバイス(209a)が、クロマトグラフィ材料ユニット(203)を通過する流体を分配するための複数の平行溝(255)を備え、収集デバイス(209b)が、クロマトグラフィ材料ユニット(203)を通過する流体を収集するための複数の平行溝(255)を備え、平行溝が、クロマトグラフィ材料ユニット(203)の実質的な全長(L)におよび、クロマトグラフィ材料ユニット(203)の実質的な全幅(W)にわたって分布する、クロマトグラフィデバイス。
Description
本発明は、対流ベースのクロマトグラフィ材料を含むクロマトグラフィデバイスに関する。
歴史的に、多孔質ビーズを使用する従来の充填床クロマトグラフィは非常に強力な分離ツールであった。多孔質ビーズベースのシステムでは、ターゲット分子/不純物と固相との間の結合事象は、多孔質ビーズへの拡散に依拠する。したがって、分子と多孔質ビーズベースのシステムの固相との相互作用と、滞留時間、したがって与えられる流速との間には、強い相関がある。したがって、滞留時間が短縮するにつれて結合能力が低下する。このタイプのクロマトグラフィは拡散ベースのクロマトグラフィと呼ばれ得る。拡散ベースのクロマトグラフィ材料に含まれるあらゆるマトリクスは、粒子から成り、粒子に出入りする物質の拡散係数の結果としての物質の拡散速度によって吸脱着プロセスの速度が決定されるという点で、物質移動の拡散限界を実質的に示すものであり、拡散係数は、物質のサイズまたは分子量、ならびに粒子の細孔のサイズ、構造および深さの点から粒子の細孔の接近性にかなり高度に依拠する。
多孔質ビーズベースのシステムの代替として、モノリスまたは膜が使用されることがある。これらの材料を通る流れや、分子が固相と相互作用する仕組みは、拡散というよりむしろ対流であり、したがって、モノリスまたは膜の、流れに対する結合能力は多孔質ビーズベースのシステムよりもはるかに低い。これらの材料は、多孔質ビーズベースの材料よりもはるかに高い流速で運転され得る。(膜)吸着クロマトグラフィでは、流体に接触する固体の表面に対して、たとえば個々の分子、付随するものまたは粒子といった流体の成分が、細孔の中を通す必要なく拡散によって結合し、分子にとって、固相の能動面は対流輸送によって接近可能である。パックされたクロマトグラフィカラムに対する膜吸着器の利点は、はるかに高い流速での運転に適合することである。これは対流ベースのクロマトグラフィとも呼ばれる。対流ベースのクロマトグラフィ材料は、マトリクスの流入と流出との間に液圧差を印加することが、マトリクスの灌流を強制するあらゆるマトリクスを含み、マトリクスとの間の物質の実質的な対流輸送と、前記物質との相互作用を意図するマトリクスの表面とを実現し、それによって、相互作用は、高流速で非常に急速に達成される。
対流ベースのクロマトグラフィおよび膜吸着器は、たとえば参照によって全体が本明細書に組み込まれている米国特許出願公開第20140296464A1号(特許文献1)、米国特許出願公開第20160288089A1号(特許文献2)、国際公開第2018011600A1号(特許文献3)および国際公開第2018037244A1号(特許文献4)に説明されている。
しかしながら、膜吸着器には、標的分子との相互作用のために、接近可能な保持体の表面積の合計が、多孔質ビーズと比較してより小さくなってしまうという問題がある。そのゆえに結合能力も低下する可能性がある。これは、多孔質ビーズ構造は、ビーズの内部の表面積が大きいことにより、説明された低速の拡散機構によって、この多孔質構造に接近するほど小さい物質に対する大きい結合能力を助長する、という事実によるものである。対流ベースの膜吸着器を用いて表面積および容量を増加させて、拡散細孔によってもたらされる面積の不足を補償するために、膜吸着器の対流細孔のサイズが縮小され得る。これによって、より多くの対流細孔が実現され、特定の表面積の対流細孔のより大きなボリュームをもたらすことにより、物質とマトリクスとの間の相互作用のための接近可能な全体の表面積も、より大きくなる。これによって、対流マトリクスの結合能力が大幅に向上され得る。
しかしながら、膜吸着器を有するより小さい対流細孔の結果として、従来の充填層と比較して、流れに対する流体力学的抵抗が増加する。しかしなお、膜吸着器は、充填層と比較して非常に低い高さに構成され得るので、マトリクスのより低い高さによって、流体力学的抵抗の増加が補償され得る。また、膜吸着器には、マトリクスが膜材料の連続したシートから成るので、設計によって、マトリクスの低い高さを実現できるという利点がある。安定した均一な充填層を得るという現実的な理由のために、ジオメトリおよびベッド高さが制限される個々のビードからパックされた従来のクロマトグラフィベッドと比較して、これはかなり有利である。
膜吸着器は、小さい対流細孔によって高スループットおよび結合能力をもたらすことができ、しかも、高さが低いので、吸着器のジオメトリによって大きい流体力学的抵抗が補償され得るが、総合的性能は、マトリクスの入口から出口にわたる流体の分配(および収集)における効率によって限定される。このことは、大きな入口領域および出口領域を有するマトリクスにわたって液体を大規模に分配したり収集したりする必要があるとき、特に重要である。
したがって、対流マトリクスおよび膜吸着器による利点を利用することにまつわる残りの問題の1つは、クロマトグラフィの効率を高めることができるように、マトリクスの入口面および出口面において液体や物質を効率的に分配したり収集したりすることである。
本発明の目的は、対流ベースのクロマトグラフィ材料を含む改善されたクロマトグラフィデバイスを提供することである。
本発明のさらなる目的は、所望の材料厚のクロマトグラフィ材料を支持するために、高い流速を可能にし、高い動作圧および高い内部負荷に耐えることができる対流ベースのクロマトグラフィ材料を含むクロマトグラフィデバイスを提供することである。
本発明のさらなる目的は、使い捨てのパラダイムにおいて、対流ベースのクロマトグラフィ材料を支持するために、所望の材料厚で、高い流速を可能にし、高い動作圧および高い内部負荷に耐えることができるクロマトグラフィデバイスを提供することである。
本発明のさらなる目的は、均一かつ同時の効率的な液体の分配および収集によって高いクロマトグラフィの性能を可能にすることにより、クロマトグラフィ材料を通る均一な流れと、クロマトグラフィ材料を通る物質の均一な滞留時間分布とを可能にする、クロマトグラフィデバイスを提供することである。
本発明のさらなる目的は、液滞留量が少ないデバイスを提供することにより、高いクロマトグラフィ性能を可能にするクロマトグラフィデバイスを提供することである。
本発明のさらなる目的は、洗浄して清潔にするのが簡単な、改善された液体の分配および収集システムを有するクロマトグラフィデバイスを提供することである。
これは、請求項1に記載のクロマトグラフィデバイスによって実現される。
本発明の一態様によれば、
- 少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニットであって、対流ベースのクロマトグラフィ材料を含み、長さ(L)および幅(W)を有する、実質的に長方形のクロマトグラフィ材料ユニットと、
- 少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニットの中へ流体を分配し、この材料ユニットからの流体を分配するように構成された、少なくとも1つの流体分配システムであって、前記クロマトグラフィ材料ユニットを間に挟んだ分配デバイスと収集デバイスとを備える流体分配システムと、
- 入口と、
- 流体分配システムを介して入口を各クロマトグラフィ材料ユニットに接続する、少なくとも1つの流体入口チャネルと、
- 出口と、
- 流体分配システムを介して出口を各クロマトグラフィ材料ユニットに接続する、少なくとも1つの流体出口チャネルと
を備えるクロマトグラフィデバイスが提供され、
前記分配デバイスには、クロマトグラフィ材料ユニットを通過する流体を分配するための複数の平行溝であって、前記分配デバイスの入口コモンレールを介して入口と流体接続する複数の平行溝が備わっており、前記収集デバイスには、クロマトグラフィ材料ユニットを通過する流体を収集するための複数の平行溝であって、前記収集デバイスの出口コモンレールを介して出口と流体接続する複数の平行溝が備わっており、前記平行溝は、クロマトグラフィ材料ユニットの、平行溝の第1の端から第2の端まで実質的に全長(L)におよび、クロマトグラフィ材料ユニットの実質的に全幅(W)にわたって分配され、前記入口コモンレールおよび前記出口コモンレールは、平行溝の方向に対して実質的に垂直な方向に設けられた流体チャネルであり、平行溝の各々の第1の端と流体接続している。
- 少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニットであって、対流ベースのクロマトグラフィ材料を含み、長さ(L)および幅(W)を有する、実質的に長方形のクロマトグラフィ材料ユニットと、
- 少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニットの中へ流体を分配し、この材料ユニットからの流体を分配するように構成された、少なくとも1つの流体分配システムであって、前記クロマトグラフィ材料ユニットを間に挟んだ分配デバイスと収集デバイスとを備える流体分配システムと、
- 入口と、
- 流体分配システムを介して入口を各クロマトグラフィ材料ユニットに接続する、少なくとも1つの流体入口チャネルと、
- 出口と、
- 流体分配システムを介して出口を各クロマトグラフィ材料ユニットに接続する、少なくとも1つの流体出口チャネルと
を備えるクロマトグラフィデバイスが提供され、
前記分配デバイスには、クロマトグラフィ材料ユニットを通過する流体を分配するための複数の平行溝であって、前記分配デバイスの入口コモンレールを介して入口と流体接続する複数の平行溝が備わっており、前記収集デバイスには、クロマトグラフィ材料ユニットを通過する流体を収集するための複数の平行溝であって、前記収集デバイスの出口コモンレールを介して出口と流体接続する複数の平行溝が備わっており、前記平行溝は、クロマトグラフィ材料ユニットの、平行溝の第1の端から第2の端まで実質的に全長(L)におよび、クロマトグラフィ材料ユニットの実質的に全幅(W)にわたって分配され、前記入口コモンレールおよび前記出口コモンレールは、平行溝の方向に対して実質的に垂直な方向に設けられた流体チャネルであり、平行溝の各々の第1の端と流体接続している。
これによって、クロマトグラフィ材料にわたる均一かつ効率的な液体の分配および収集によって高いクロマトグラフィ性能を可能にするクロマトグラフィデバイスが実現される。本発明によって、クロマトグラフィ材料にわたる流体の分配および収集のための平行溝を設けることの利点の1つには、クロマトグラフィ材料に、流れ方向の圧力損失のために同材料にかかる機械的力に耐えるように、所望の厚さのクロマトグラフィ材料の支持から生じる機械的力に加えて、効率的な機械的支持を与えることがある。これは、溝の間に、クロマトグラフィ材料のための大きな壁および接触域を設け、できるだけ大きな表面積にわたって機械的負荷を分散させることにより、多数の負荷および圧力のサイクルにわたってクロマトグラフィ材料の均質性および完全性を保証することによって、実現される。
本発明によって、クロマトグラフィ材料にわたって流体の分配および収集のための平行溝を設けることの別の利点には、材料にわたって液体を均一かつ同時に分配したり収集したりできることがある。これは、前記平行溝に適切な間隔および断面積を与えることによって実現される。
本発明によって、流体の分配および収集のための平行溝を設けることの別の利点には、前記液体の分配および収集が、最低の液滞留量ボリュームで実現され得ることがある。これは、溝の形状を、幅および深さに関して最適化し、かつ調整することによって実現される。
クロマトグラフィにおける従来技術の分配システムは、一般的には、たとえば屈折したパターンの複数の溝または類似のものといった、屈折した流路をもたらす分配システムを示し、クロマトグラフィのマトリクスに与えられるべき液体は、入口と出口との間の様々な別々の移動経路を選択して進み得る。従来技術の設計の、屈折した経路に伴う不利益には、本発明の対象物を用いるよりも、全体的な滞留量が必然的に大きくなることがある。従来技術の設計の屈折した経路に伴う別の不利益には、本発明と比較して、壁の支持領域、すなわち、分配器の開きょに包含されない領域が必然的に小さくなり、クロマトグラフィのマトリクスに与える機械的支持が小さく、可能な負荷および動作圧力も小さくなることがある。
本発明の一実施形態では、前記分配デバイスは、クロマトグラフィ材料ユニットの入口面と接する分配板を備え、前記分配板は、クロマトグラフィデバイスの入口からクロマトグラフィ材料ユニットに供給される流体を分配するための平行溝を備え、前記収集デバイスは、クロマトグラフィ材料ユニットの出口面に接して設けられた収集板を備え、前記収集板は、クロマトグラフィ材料ユニットから流体を収集するための平行溝を備える。
本発明の一実施形態では、前記平行溝のそれぞれが、第1の端から第2の端に向かって縮小する断面積を有する。
本発明の一実施形態では、前記入口コモンレールおよび前記出口コモンレールは、入口コモンレールおよび出口コモンレールの第1の端から第2の端まで、クロマトグラフィ材料ユニットの実質的に全幅(W)にわたって設けられており、入口流体チャネルは、流体分配システムの第1のコーナーから分配デバイスに流体が供給されるように、入口コモンレールの第1の端に接続されており、出口流体チャネルは、流体分配システムの第2のコーナーからの流体が収集デバイスから収集されるように、出口コモンレールの第1の端に接続されており、この第2のコーナーは前記第1のコーナーのはす向かいにある。
本発明の一実施形態では、入口コモンレールと出口コモンレールとは、クロマトグラフィ材料ユニットの反対側の縁部に沿って設けられる。
本発明の一実施形態では、前記入口コモンレールは、入口コモンレールの第1の端から第2の端に向かって縮小する断面積を有する。
本発明の一実施形態では、クロマトグラフィ材料ユニットに面する、分配デバイス/収集デバイスにおける平行溝の間の壁表面の組み合わせた合計面積は、クロマトグラフィ材料ユニットに面する溝の組み合わせた合計面積よりも2倍大きい。
本発明の一実施形態では、平行溝は、それぞれが1.5mm未満の幅を有し、2mmよりも大きい間隔がある。
本発明の一実施形態では、クロマトグラフィデバイスの滞留量は、クロマトグラフィユニットの膜の容量の1.5倍など、1.6倍未満である。
本発明の一実施形態では、出口コモンレールは入口コモンレールよりも大きい流体容量を有する。
本発明の一実施形態では、前記クロマトグラフィデバイスは少なくとも1つのカセットを備え、各カセットは流体分配システムおよびクロマトグラフィ材料ユニットを備える。
本発明の一実施形態では、前記クロマトグラフィデバイスには、それぞれが入口流体チャネルの一部を備えて一緒に積み重ねられた少なくとも2つのカセットが備わっており、入口流体チャネルは、このカセットに設けられた入口コモンレールと流体接続しており、入口コモンレールは、場合によりクロマトグラフィデバイスの他のカセットのうち1つまたは複数を介して、クロマトグラフィデバイスの入口と流体連通し得、これら他のカセットは、それぞれが、このカセットに設けられた出口コモンレールと流体接続する出口流体チャネルの一部を備え、出口流体チャネルは、場合によりクロマトグラフィデバイスの他のカセットのうち1つまたは複数を介して、クロマトグラフィデバイスの出口と流体連通し得る。
本発明の一実施形態では、前記クロマトグラフィデバイスは、第1の端板および第2の端板をさらに備え、これらの間に前記少なくとも2つのカセットが設けられており、前記クロマトグラフィデバイスは、第1の端板と第2の端板とを互いに係止するように構成された係止部材をさらに備える。
本発明の一実施形態では、前記クロマトグラフィデバイスは、分配デバイスおよび収集デバイスを密封するためにクロマトグラフィ材料ユニットの外周に設けられて前記平行溝を取り囲むエラストマのシールをさらに備える。
本発明の一実施形態では、各クロマトグラフィ材料ユニットは少なくとも1つの吸着膜を備える。本発明の一実施形態では、前記吸着膜はポリマーナノファイバ膜である。
本発明の一実施形態では、各クロマトグラフィ材料ユニットは、少なくとも1つの頂部スペーサ層と少なくとも1つの底部スペーサ層との間に挟まれた少なくとも1つの吸着膜、あるいは、少なくとも1つの頂部スペーサ層と少なくとも1つの底部スペーサ層との間に挟まれた、スペーサ層を用いて間をあけて互いに積み重ねられた少なくとも2つの吸着膜を備える。
図1は、本発明の一実施形態によるクロマトグラフィデバイス201の分解斜視図である。クロマトグラフィデバイス201は、少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット203を備え、前記クロマトグラフィ材料ユニットは対流ベースのクロマトグラフィ材料を含む。クロマトグラフィ材料ユニットは、適切には軸流デバイスであり、フラットシート膜材料を含むことができる。クロマトグラフィ材料ユニットは、長さLおよび幅Wを有する実質的に長方形の形状である。実質的な長方形とは、クロマトグラフィ材料ユニットが、たとえば角を取ったもしくは面取りしたコーナーまたは湾曲した側壁を有し得ることを意味するであろう。「実質的に長方形の」は、より楕円形または菱形の形状のクロマトグラフィ材料をも含み得る。
上記で論じられたように、対流ベースのクロマトグラフィ材料はたとえば吸着膜であり得、そのような材料を通る流れは拡散というよりむしろ対流である。吸着膜は、たとえば吸着体として使用するように処理されたセルロース、酢酸セルロースおよびセルロースファイバなどの、たとえばポリマーナノファイバ膜である。吸着膜は、あるいは、単体材料または乳化によって作製された従来の膜であり得る。
任意選択で、吸着膜はポリマーナノファイバを含む。ポリマーナノファイバの平均径は10nm~1000nmでよい。いくつかの用途向けには、200nm~800nmの平均径を有するポリマーナノファイバが適切である。ある特定の用途向けには、200nm~400nmの平均径を有するポリマーナノファイバが適切であり得る。任意選択で、ポリマーナノファイバは、それぞれが1つまたは複数のポリマーナノファイバを含む1つまたは複数の不織布のシートの形態で与えられる。任意選択で、吸着クロマトグラフィ媒体は、それぞれが1つまたは複数のポリマーナノファイバを含む1つまたは複数の不織布のシートから形成される。1つまたは複数のポリマーナノファイバを含む不織布のシートは、各ナノファイバが基本的にランダムに配向された1つまたは複数のポリマーナノファイバのマットであり、すなわち、ナノファイバが特定のパターンを採用するようには製作されていない。任意選択で、クロマトグラフィ材料ユニットは1つまたは複数のスペーサ層を備える。吸着性クロマトグラフィ媒体に対して構造的整合性を付加するために、スペーサ層が与えられてよい。詳細には、スペーサ層は、ナノファイバの不織布シートよりも機械的に高剛性であり得る。スペーサ層は、クロマトグラフィシステムの製造中および/または使用中に、流れ頭で形成されたチャネルを開いたままにしておくために、吸着性クロマトグラフィ媒体の変形の軽減を支援することができる。理想的には、スペーサ層は、圧縮性ナノファイバだけを積み重ねたものよりも高い流速においてこの積重ねの細孔率を維持することを可能にするために、圧縮性ポリマーナノファイバの交互の層状化を可能にするように、非圧縮性であるか、または大部分が非圧縮性であるべきである。スペーサ材料のフォーマットおよび組成は特に限定されないが、スタックの無駄容積を低減するために、ナノファイバ層よりも多孔質であるべきであり、厚さは最小であるべきである。適切な材料は10~120(g/m2)の不織布のポリプロピレンであろう。
本発明によるクロマトグラフィデバイス201には、少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット203の中へ流体を分配し、この材料ユニット203からの流体を分配するように構成された、少なくとも1つの流体分配システム207がさらに備わっている。図1の実施形態では、1つのクロマトグラフィ材料ユニット203および1つの流体分配システム207だけが設けられている。図4~図5には、8つのクロマトグラフィ材料ユニット203および8つの流体分配システム207を備えるクロマトグラフィデバイス201´が示されている。ここで図1~図3を参照して、流体分配システム207は、分配デバイス209aおよび収集デバイス209bを備え、これらの間に前記クロマトグラフィ材料ユニット203が挟まれている。
クロマトグラフィ材料ユニット、スペーサ層またはクロマトグラフィ材料の任意のタイプのシートの総数が使用される場合には、吸着剤物質の表面積に大きな影響を与えることなく、それぞれの間に挟まれた層の間が流体接続されるように、クロマトグラフィ材料ユニットは、エラストマのシール281によって、周囲において、または周囲の近くで、密封される。クロマトグラフィ材料ユニット203の好ましい実施形態は、機械的に接合された(封入された形態の)エラストマのシール281から構成され、これは、クロマトグラフィ材料ユニット203の層と分配デバイス209aとの間と、クロマトグラフィ材料ユニット203の層と収集デバイス209bとの間との、両方の流体接続をもたらすように作用する。
図2aおよび図2bは、本発明によってクロマトグラフィデバイス201に設けられ得る分配システムの一実施形態による分配デバイス209aまたは収集デバイス209bの、それぞれ第1の側2aと反対の第2の側2bとを示す。これによって、分配デバイス209aと収集デバイス209bとは同一であり得る。
図2cおよび図2dは、図2aに示された分配デバイス209aまたは収集デバイス209bの、それぞれラインA-AおよびB-Bに沿った断面図である。
図3a~図3cは、図1に示された本発明のクロマトグラフィデバイス201が組み立てられたときの図であり、図3aは、図1に示されたクロマトグラフィデバイス201の、組み立てられたときの前面または背面を示す図であり、図3bは、図3aのクロマトグラフィデバイス201のC-Cに沿った断面図であって、図3cは、図3aのクロマトグラフィデバイス201のD-Dに沿った断面図である。
クロマトグラフィデバイス201、201´は、入口215、215´および出口219、219´をさらに備える。図1~図3を参照すると、1つのカセット205と呼ばれ得る、1つのクロマトグラフィ材料ユニット203および1つの流体分配システム207だけが設けられており、入口および出口はそれぞれ215および219と表され、それぞれクロマトグラフィデバイス201への接続ポート、および同デバイスからの接続ポートである。図4~図5を参照すると、クロマトグラフィデバイス201´において、8つのカセット205が積み重ねて並列に接続されており、入口および出口はそれぞれ215´および219´と表されている。本発明によるクロマトグラフィデバイス201、201´は、流体分配システム207を介して入口215、215´をそれぞれのクロマトグラフィ材料ユニット203に接続する少なくとも1つの入口流体チャネル217と、流体分配システム207を介して出口219、219´をそれぞれのクロマトグラフィ材料ユニット203に接続する少なくとも1つの出口流体チャネル221とをさらに備える。
本発明によれば、前記分配デバイス209aおよび前記収集デバイス209bのそれぞれが、それぞれの流体をクロマトグラフィ材料ユニットに通す、分配および収集のための複数の平行溝255を備える。平行溝255は、分配デバイス209aの入口コモンレール256aを介して入口215、215´と流体接続しており、収集デバイス209bの出口コモンレール256bを介して出口219、219´と流体接続している。前記平行溝255は、平行溝255の第1の端257aから第2の端257bまで、クロマトグラフィ材料ユニット203の実質的に全長Lにおよび得、クロマトグラフィ材料ユニット203の実質的に全幅Wにわたって分配されている。「実質的に全長Lにわたる」や「実質的に全幅Wにわたる」は、たとえば全長Lや全幅Wの80%または90%を超えることを意味する。適切には、最も外側の溝とクロマトグラフィ材料の縁部との間の距離は、溝の間の距離以下である。また、溝の端とクロマトグラフィ材料ユニットの縁部との間の距離は、溝の間の距離のたとえば80~120%、または90-110%といった、溝の間の距離とほぼ同一のものであり得る。その上、クロマトグラフィ材料ユニットが長方形ではなく、より楕円形であるか、または溝のうちいくつかが丸コーナーを有する場合には、たとえば、クロマトグラフィ材料ユニットの縁部のすぐ近くに設けられる溝は、残りの溝よりも短いものでよい。これによって、すべての溝が必ずしも同一の長さでなくてもよい。一実施形態では、材料の表面積におけるすべての位置が、分配器の中央に等間隔で配置された溝の平均距離よりも前記位置から離れていない溝によって流体を供給されるように、溝は、クロマトグラフィ材料の十分な表面積(たとえば表面積の少なくとも90%など、少なくとも80%)を実質的にカバーするように配置される。いくつかの実施形態では、材料の、厳密な長方形の形状から外れた周囲の形状を収容するために、湾曲した溝または曲げられた形状の溝が適用されてよい。
前記入口コモンレール256aおよび前記出口コモンレール256bは、平行溝255の方向に対して実質的に垂直な方向に設けられた流体チャネルであって、平行溝255の各々の第1の端257aと流体接続する。「実質的に垂直な」は、たとえば、入口コモンレール256aおよび出口コモンレール256bの方向が、平行溝255の方向に対して少なくとも80度または少なくとも85度の角度であることを意味し得る。しかしながら、クロマトグラフィ材料ユニットが長方形ではなく、より楕円形である場合には、入口コモンレール256aおよび出口コモンレール256bは、クロマトグラフィ材料の曲げられた縁部に従って、いくぶん曲げられてよい。
クロマトグラフィ材料ユニット203の実質的に全体の表面積にわたって平行溝を分配することにより、クロマトグラフィ材料ユニット203を通るようにクロマトグラフィデバイスに供給される流体流れは、クロマトグラフィ材料ユニット203の全領域にわたって効果的に分配され得る。その上、入口コモンレールと出口コモンレールとを、実質的に垂直に、平行溝の第1の端に接続して設けることにより、流体流れがすべての平行溝255に効率よく分配され得る。
本発明のいくつかの実施形態では、平行溝255のそれぞれが、第1の端257aから第2の端257bに向かって縮小する断面積を有する。これによって、入口/出口コモンレールの近くのクロマトグラフィ材料に入る流体と、入口/出口コモンレールからより遠いクロマトグラフィ材料に入る流体との間の滞留時間差が短縮されるので、流体流れが、クロマトグラフィ材料ユニット203の長さLにわたって、より均一に分配され得る。溝の断面図は、クロマトグラフィ材料との開いた流体接触面を表す、溝の幅と溝の深さとによって定義される。いくつかの実施形態では、溝は長方形の形状である。他の実施形態では、溝は丸い底面を有し得る。いくつかの実施形態では、溝は、第1の端から第2の端へと縮小していく断面積を有し得、これは、溝の深さを縮小すること、溝の幅を縮小すること、または溝の深さおよび幅における縮小を組み合わせることによって実現される。適切な実施形態では、溝の断面積は、溝の長さにわたって溝の深さを縮小することによって縮小される。
流体分配のための平行溝を用意する、本発明による分配デバイス(209a)および収集デバイス(209b)を有するクロマトグラフィデバイス201を設けることによって、すべてのぬれ表面の効率的な洗い流しおよび洗浄を可能にする衛生的な設計が実現される。その上、本発明による流体分配システムによれば、製造中に、たとえば射出成形によって、分配デバイスおよび収集デバイスの内部壁および表面に平行溝のパターンを直接与えることができるので、前記デバイスの、コスト効率の高い設計および製造が可能になる。
図1を参照して、本発明の一実施形態によるクロマトグラフィデバイス201をより詳細に説明する。分配デバイス209aは、クロマトグラフィ材料ユニット203の入口面253aに接して設けられた分配板251aを備える。分配板251aは、クロマトグラフィデバイス201の入口215からクロマトグラフィ材料ユニットに供給される流体を分配するための平行溝255を備える。収集デバイス209bは、クロマトグラフィ材料ユニット203の出口面253bに接して設けられた収集板251bを備え、前記収集板251bは、クロマトグラフィ材料ユニット203からの流体を収集するための平行溝255を備える。その上、前記入口コモンレール256aおよび前記出口コモンレール256bは、入口コモンレール256aおよび出口コモンレール256bの第1の端258aから第2の端258bまで、クロマトグラフィ材料ユニット203の実質的に全幅Wにわたって設けられる。「クロマトグラフィ材料ユニット203の実質的に全幅Wにわたって」は、たとえば、クロマトグラフィ材料ユニット203の全幅Wの少なくとも80%または少なくとも90%を上回ることを意味し得る。入口流体チャネル217は、流体分配システム207の第1のコーナー261aから分配デバイス209aに流体が供給されるように、入口コモンレール256aの第1の端258aに接続されており、出口流体チャネル221は、流体分配システム207の第2のコーナー261bからの流体が収集デバイス209bから収集されるように、出口コモンレール256bの第1の端258aに接続されており、この第2のコーナー261bは前記第1のコーナー261aのはす向かいにある。入口コモンレール256aと出口コモンレール256bとは、クロマトグラフィ材料ユニット203の反対側の縁部に沿って設けられる。流体分配システム207の第1のコーナー261aから分配デバイス209aに流体を導入し、流体分配デバイス207の、前記第1のコーナー261aのはす向かいにある第2のコーナー261bからの流体を収集デバイス209bから収集することにより、カセット205を通過するすべての流体について、均一な滞留時間が実現され得る。一例として、別々の位置においてカセット205を通過する2つの異なる液体要素が、類似の全長を移動することにより、流体要素がデバイスの入口から出口まで移動するために必要な合計の距離およびボリュームを合計するときの滞留時間も類似のものになる。流体が、代わりに、たとえば入口コモンレールの中心といった、より中央の箇所において分配デバイス209aに導入されると、別々の位置においてカセット205を通る異なる流体要素の全体的な移動経路長さは異なるものになり、それによって、流体要素の滞留時間も実質的に異なるものになる。
デバイスを通るすべての流体要素の滞留時間が均一であることは、分離プロセス中に一連の異なる流体を適用するとき、クロマトグラフィデバイスおよびカセット205をフラッシングし、洗い流し、洗浄するために必要な液体の量を最少化するのに有利である。一例として、滞留時間が均一であれば、デバイスの入口におけるトレーサ物質のステップ変化が、デバイスの出口において、ほとんど均等で明瞭かつ鮮明なステップ応答信号をもたらすことが可能になる。出口におけるステップ応答信号がより鮮明であれば、より優れた結合能力が利用され得、より効果的な流体が交換され得、クロマトグラフィの効率が、全体として、より優れたものになる。
本発明のいくつかの実施形態では、前記入口コモンレールは、入口コモンレール256aの第1の端258aから第2の端258bに向かって縮小する断面積を有し得る。これによって、液滞留量のボリュームが縮小され、滞留時間差が短縮されるので、分配デバイス209aにわたって流体流れの分配が改善され得、デバイス出口のより鮮明な信号応答をもたらす。同様に、前記出口コモンレール256bは、第1の端258aから第2の端258bに向かって縮小していく断面積を有し得る。
分配デバイス209aおよび収集デバイス209bにおける平行溝255は、1.5mm未満の幅を有し得る。一実施形態では、平行溝は1.2mm以下の幅を有する。これによって、支持されない領域の幅および距離が最小化されるので、クロマトグラフィ材料ユニット203の機械的支持および安定化が最適化される。
分配デバイス209aおよび収集デバイス209bにおける平行溝255の間隔は、2mmを超えるものでよく、いくつかの実施形態では3mmを超えてよく、これによって、クロマトグラフィ材料ユニット203の優れた機械的支持および安定化をもたらす。
クロマトグラフィ材料ユニット203に面する平行溝255の間の表面の壁の組み合わせた合計面積は、クロマトグラフィ材料ユニット203の溝255の組み合わせた合計面積の2倍を上回り得る。一実施形態では、クロマトグラフィ材料ユニット203に面する平行溝255の間の表面の壁の組み合わせた合計面積は、クロマトグラフィ材料ユニット203の溝255の組み合わせた合計面積の3倍を上回り得る。
従来技術のシステムは、分配システムにおける溝に関して、本発明による単一の(一方向の)溝の代わりに、ネットワーク化された流通経路を有することが多い。前記従来技術には、滞留量が増加し、マトリクスに対する支持表面積が縮小されるという不都合がある。
本発明による溝には、分配器の液体容積が最小化されて、デバイスの中の液滞留量ボリュームが縮小され得るという別の利点がある。本発明の一実施形態では、入口から出口までの全部のデバイスにおける液体容積は、膜の容量の1.5倍未満(<1.5MV)である。
本発明のいくつかの実施形態では、出口コモンレール256bは、入口コモンレール256aよりも広い寸法を有し、それによって流体容量もより大きい。このことは、コモンレールの中の液体の流れが完全に乱れている場合には、より大きなデバイスサイズにおいて有利であり得る。そのような一実施形態が図5bに示されている。入口コモンレール256aよりも流体容量が大きい出口コモンレール256bは、層流の条件下でカセットを低速で出る流体を収集するとき必要な動圧の形成を補償し、流体を高速の乱流様式に加速する。これによって、コモンレールの入口側における圧力および圧力損失の変化を、コモンレールの出口側における圧力および圧力損失の変化と一致させることができる。入口コモンレールにおける圧力損失プロファイルと出口コモンレールにおける圧力損失プロファイルとを一致させることにより、クロマトグラフィデバイスにわたる流体の、より均一な速度が実現され得、デバイスにわたって滞留時間がより均一に分布し、したがってクロマトグラフィの効率がより高くなる。
本発明によるクロマトグラフィデバイス201、201´は、少なくとも1つのカセット205を備え、各カセット205が、流体分配システム207およびクロマトグラフィ材料ユニット203を備える。図1および図3に示されるクロマトグラフィデバイス201では、1つのカセット205だけが設けられており、図4~図5に示されるクロマトグラフィデバイス201´では8つのカセット205が設けられている。しかしながら、カセット205の数はもちろん変更され得る。複数のカセット205が設けられる場合には、カセット205は、図4a~図4cに示されるように一緒に積み重ねられ得る。各カセット205が、このカセット205に設けられた入口コモンレール256aと流体接続する入口流体チャネル217の一部を備え、入口コモンレール256aは、場合によりクロマトグラフィデバイス201、201´の1つまたは複数の他のカセット205を介して、クロマトグラフィデバイス201、201´の入口215、215´と流体連通し得る。それぞれのカセット205が、このカセット205に設けられた出口コモンレール256bと流体接続する出口流体チャネル221の一部をも備え、出口コモンレール256bは、場合によりクロマトグラフィデバイス201、201´の1つまたは複数の他のカセット205を介して、クロマトグラフィデバイス201、201´の出口219、219´と流体連通し得る。
たとえば図4a~図4cに示される、複数のカセット205を備えるクロマトグラフィデバイス201´は、前記少なくとも2つのカセット205を間に挟んだ第1の端板271aと第2の端板271bとをさらに備える。前記クロマトグラフィデバイス201´は、第1の端板271aと第2の端板271bとを互いに係止するように構成された係止部材273をさらに備え得る。カセットの間、および最も外側のカセットと端板271a、271bとの間に、シールが設けられ得る。
カセット205が取り付けられるとき、クロマトグラフィ材料ユニット203の外周にエラストマのシール281が機械的に接合され得、クロマトグラフィ材料ユニット203の層と分配デバイス209aとの間と、クロマトグラフィ材料ユニット203の層と収集デバイス209bとの間との両方に、流体接続をもたらす。エラストマのシール281は、前記平行溝255を取り囲むことになる。クロマトグラフィ材料ユニット203が、流体分配システム207の分配デバイス209aと収集デバイス209bとの間の分離の範囲にわたって、分配デバイス209aと収集デバイス209bとの間に挟まれるとき、前記エラストマのシール281が、流体分配システム207とクロマトグラフィ材料ユニット203との密封した接続を保証することになる。前記エラストマのシール281は、分配デバイス209aおよび収集デバイス209bと流体接続し、分配デバイス209aと収集デバイス209bとの間の分離距離の範囲にわたって前記平行溝を取り囲む。
各クロマトグラフィ材料ユニット203が少なくとも1つの吸着膜を備え得る。前記吸着膜はポリマーナノファイバ膜であり得る。
本発明のいくつかの実施形態では、それぞれのクロマトグラフィ材料ユニット203が、少なくとも1つの頂部スペーサ層45aと少なくとも1つの底部スペーサ層45bとの間に挟まれた少なくとも1つの吸着膜41、あるいは、少なくとも1つの頂部スペーサ層45aと少なくとも1つの底部スペーサ層45bとの間に挟まれた、スペーサ層43を用いて間をあけて互いに積み重ねられた少なくとも2つの吸着膜41を備え得る。これは図3cに見られる。頂部スペーサ層45aおよび/または底部スペーサ層45bは、類似の特性または異なる特性のスペーサ材料の1つまたは複数の層を備えてよく、主な特性は有孔率および流体力学的抵抗である。複数の吸着層またはスペーサ層が存在する場合には、吸着剤物質の表面積に大きな影響を与えることなく、それぞれの挟まれた層の間に流体接続が形成されるように、クロマトグラフィ材料ユニット203は、周囲または周囲の近くをエラストマで密封される。
一実施形態では、前記クロマトグラフィ材料ユニット203と前記エラストマのシール281とは、たとえばカプセル化によって機械的に接合される。
一実施形態では、頂部スペーサ層45aおよび底部スペーサ層45bは、吸着膜よりも流体力学的抵抗がかなり低く、したがって、所与の流量における単位長当たりの圧力損失がより小さい。これによって、溝から吸着膜の全表面まで、液体を水平方向に均一に分配するのが容易になる。
図5aに見られるように、本発明によるクロマトグラフィデバイス201´を通る流体流れは、クロマトグラフィ材料ユニットの背面から流体流れをクロマトグラフィ材料ユニット203に供給するために、入口流体チャネル217によって最初にクロマトグラフィ材料ユニット203に通されるように、供給され得る。したがって、流体は、クロマトグラフィ材料ユニットの前面から収集される。結果として、クロマトグラフィ材料ユニット203を通過するときの流体流れの方向は、入口流体チャネル217や出口流体チャネル221における流体流れの方向とは反対である。この構造により、入口流体チャネルおよび出口流体チャネル(X och Y)の末端におけるデッドレッグを縮小することが可能になる。クロマトグラフィ材料ユニットの前面において流体を供給するデバイスの従来の機構は、クロマトグラフィ材料ユニット203を通過する流体流れを、入口流体チャネル217や出口流体チャネル221における流体流れの方向と同一の方向にもたらし、より大きなデッドレッグが生じ、前記大きなデッドレッグを塞ぐために、追加の設計要素および/またはデバイスの製造中の追加の組立てステップが必要になる。これらのデッドレッグは、洗い流しや洗浄が困難な流体のポケットを表し、これによって全体的なクロマトグラフィおよびプロセスの効率を低下させるので、一般に防止されるべきである。
一実施形態では、クロマトグラフィデバイス201´は事前に組み立てて用意され(図4aと比較されたい)、流体密封の組立体が得られるように、第1の端部ピース271aと第2の端部ピース271bとの間に挟まれて係止された1つまたはいくつかのクロマトグラフィデバイス201およびクロマトグラフィユニット材料203を備える。一実施形態では、係止は固定長の係止部材273によって実現され、図4aを参照されたい。別の実施形態では、係止は長さ調整可能な係止部材によって実現され、クロマトグラフィデバイス201´の組立体を(再度)引き締めて圧縮することが可能になる。本発明の別の実施形態では、クロマトグラフィデバイス201´またはその部品を互いに組み立てて係止するために、スナップ機構またはラッチ機構から成る係止手段が用意される。
一実施形態では、クロマトグラフィデバイス201´およびその端部ピース271a、271bは、入口215および出口219がデバイスの実質的に頂部に与えられるように用意される。これによって、デバイスを接続するときおよび/または取り外すとき、デバイスからの液体の流出および/または損失あるいは液体の漏出が最小限になる。
一実施形態では、たとえばガンマ線照射によって事前殺菌されたクロマトグラフィデバイス201´が用意される。クロマトグラフィデバイスは、適切には使い捨てのデバイスであり、たとえばシステムに対する無菌接続を可能にするために、入口215および出口219に無菌コネクタをさらに備え得る。そのような無菌コネクタの例には、ReadyMate(商標)(Cytiva、以前はGE Healthcare Life Sciences)およびKleenpak(商標)(Pall)がある。事前殺菌されたデバイスは、適切には、製造クリーンルームへの投入を容易にするために2重袋にパックされ得る。
別の実施形態では、外部ホルダまたは締め付け機構が用意され、クロマトグラフィデバイス201´は、デバイス201´の完全性および/または性能を損なうことなくクロマトグラフィ材料を正確な厚さで支持することから生じる高い流体圧力および機械的負荷に耐え得るように、端部ピース271a、271bの、互いに対するさらなる軸方向の係止および/または圧縮を可能にするために、前記ホルダまたは締め付け機構に入れられる。
図6aおよび図6bは、本発明の別の実施形態による流体分配システム207を遠近法によって概略的に示すものである。(図1~図5に示されて以前に説明された実施形態では、コモンレール256a、256bは、分配デバイス209a、収集デバイス209bの第1の側2aに設けられており、平行溝255は、分配デバイス209a、収集デバイス209bの反対の第2の側2bに設けられているが、それと対照的に)この流体分配システム207´では、平行溝255が用意されるので、入口コモンレール256a´と出口コモンレール256b´とが、分配デバイス209a´や収集デバイス209b´の同一の側から与えられる。この実施形態では、コモンレールをカバーするとともに、コモンレールと平行溝255との間に開口を与えるために挿入物291が必要である。挿入物291は、図6bでは、収集デバイス209b´から分離されている。
図6cは、本発明のさらに別の実施形態による流体分配システム207″を概略的に示す斜視図である。この実施形態では、流体分配システム207″は3D印刷したものであり、入口コモンレール256a″、出口コモンレール256b″は、分配デバイス209a″、収集デバイス209b″のうちいずれの側からも与えられることなく、代わりに、分配デバイス209a″、収集デバイス209b″の内部の内部溝として設けられる。流体通路は、入口コモンレール256a″と出口コモンレール256b″との間、および平行溝255の各々にも設けられる。
3D印刷は、すべての実施形態の可能な生産方式の一例であり、すべての詳細は上記で説明されている。射出成形は、実施形態のうちいくつかの、別の可能な生産方式である。別の実施形態では、本発明によるデバイスをもたらすために、3D印刷、射出成形または機械加工によって用意された部分の組合せが組み立てられ得る。
いくつかの実施形態では、第1のコーナーおよび第2のコーナーにおける分配デバイス209aと収集デバイス209bとの間の流体接続の手段として、カセット205の各々の入口流体チャネル217の一部は、第1のコーナー261aにおいて、分配デバイス209aの一部と収集デバイス209bの一部との間に挟まれたエラストマのコンジットを備えることができ、カセット205の各々の出口流体チャネル221の一部は、第2のコーナー261bにおいて、分配デバイス209aの一部と収集デバイス209bの一部との間に挟まれたエラストマのコンジットを備えることができる。前記エラストマのコンジットは、分配デバイス209aと収集デバイス209bとの間の分離距離の範囲にわたって、分配デバイス209aおよび収集デバイス209bと流体接続する。
各カセットの動作の少なくとも2つの状態が、入口流体チャネル217の前記エラストマの部分(コンジット)と、出口流体チャネル221と、前記エラストマのシール281とを組み合わせることによって助長され得る。たとえば、1)有効期間を延長するために圧縮永久歪み効果を解消することによってゴム状シールの材料特性を保つ、低い動作圧力および機械的負荷のために、分配デバイス209aと収集デバイス209bとの間に流体接続をもたらす緩和状態と、2)クロマトグラフィ材料ユニット203の所望の厚さを実現するための高い動作圧力および機械的負荷のために、分配デバイス209aと収集デバイス209bとの間に流体接続をもたらす圧縮状態とが、助長され得る。
41 吸着膜
43 スペーサ層
45a 頂部スペーサ層
45b 底部スペーサ層
201 クロマトグラフィデバイス
201´ クロマトグラフィデバイス
203 クロマトグラフィ材料ユニット
205 カセット
207 流体分配システム
207´ 流体分配システム
207″ 流体分配システム
209a 分配デバイス
209a´ 分配デバイス
209a″ 分配デバイス
209b 収集デバイス
209b´ 収集デバイス
209b″ 収集デバイス
215 入口
215´ 入口
217 入口流体チャネル
219 出口
219´ 出口
221 出口流体チャネル
251a 分配板
251b 収集板
253a 入口面
253b 出口面
255 平行溝
256a 入口コモンレール
256a´ 入口コモンレール
256a″ 入口コモンレール
256b 出口コモンレール
256b´ 出口コモンレール
256b″ 出口コモンレール
257a 第1の端
257b 第2の端
258a 第1の端
258b 第2の端
261a 第1のコーナー
261b 第2のコーナー
271a 第1の端板、端部ピース
271b 第2の端板、端部ピース
273 係止部材
281 エラストマのシール
291 挿入物
43 スペーサ層
45a 頂部スペーサ層
45b 底部スペーサ層
201 クロマトグラフィデバイス
201´ クロマトグラフィデバイス
203 クロマトグラフィ材料ユニット
205 カセット
207 流体分配システム
207´ 流体分配システム
207″ 流体分配システム
209a 分配デバイス
209a´ 分配デバイス
209a″ 分配デバイス
209b 収集デバイス
209b´ 収集デバイス
209b″ 収集デバイス
215 入口
215´ 入口
217 入口流体チャネル
219 出口
219´ 出口
221 出口流体チャネル
251a 分配板
251b 収集板
253a 入口面
253b 出口面
255 平行溝
256a 入口コモンレール
256a´ 入口コモンレール
256a″ 入口コモンレール
256b 出口コモンレール
256b´ 出口コモンレール
256b″ 出口コモンレール
257a 第1の端
257b 第2の端
258a 第1の端
258b 第2の端
261a 第1のコーナー
261b 第2のコーナー
271a 第1の端板、端部ピース
271b 第2の端板、端部ピース
273 係止部材
281 エラストマのシール
291 挿入物
Claims (17)
- - 対流ベースのクロマトグラフィ材料を含む少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット(203)であって、長さ(L)および幅(W)を有する実質的に長方形である、少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット(203)と、
- 前記少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット(203)の中へ流体を分配し、前記少なくとも1つのクロマトグラフィ材料ユニット(203)からの流体を分配するように構成された、少なくとも1つの流体分配システム(207、207´、207″)であって、前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)を間に挟んだ分配デバイス(209a、209a´、209a″)と収集デバイス(209b、209b´、209b″)とを備えた、流体分配システム(207、207´、207″)と、
- 入口(215)と、
- 前記流体分配システム(207、207´、207″)を介して前記入口(215)をそれぞれのクロマトグラフィ材料ユニット(203)に接続する、少なくとも1つの入口流体チャネル(217)と、
- 出口(219)と、
- 前記流体分配システム(207、207´、207″)を介して前記出口(219)を各クロマトグラフィ材料ユニット(203)に接続する少なくとも1つの出口流体チャネル(221)と、
を含んでなるクロマトグラフィデバイス(201、201´)において、
前記分配デバイス(209a、209a´、209a″)は、前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)を通過する流体を分配するための複数の平行溝(255)であって、前記分配デバイス(209a、209a´、209a″)の入口コモンレール(256a、256a´、256a″)を介して前記入口(215)と流体接続する複数の平行溝(255)を備え、前記収集デバイス(209b、209b´、209b″)は、前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)を通過する流体を収集するための複数の平行溝(255)であって、前記収集デバイス(209b、209b´、209b″)の出口コモンレール(256b、256b´、256b″)を介して前記出口(219)と流体接続する複数の平行溝(255)を備えており、
前記平行溝が、前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)の前記平行溝の第1の端(257a)から第2の端(257b)までの実質的な全長(L)および前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)の実質的な全幅(W)にわたって分布し、
前記入口コモンレール(256a)および前記出口コモンレール(256b)は、前記平行溝(255)の方向に対して実質的に垂直な方向に設けられた流体チャネルであり、前記入口コモンレール(256a)および前記出口コモンレール(256b)は、前記平行溝(255)のそれぞれの第1の端(257a)に流体接続していることを特徴とする、クロマトグラフィデバイス(201、201´)。 - 前記分配デバイス(209a)が、前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)の入口面(253a)に接して設けられた分配板(251a)を備え、前記分配板(251a)が、前記クロマトグラフィデバイス(201)の前記入口(215)から供給された流体供給を前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)に分配するための前記平行溝(255)を備え、前記収集デバイス(209b)が、前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)の出口面(253b)に接して設けられた収集板(251b)を備え、前記収集板(251b)が、前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)から流体を収集するための前記平行溝(255)を備えていることを特徴とする、請求項1に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 前記平行溝(255)のそれぞれが、前記第1の端(257a)から前記第2の端(257b)に向かって縮小していく断面積を有していることを特徴とする、請求項1または2に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 前記入口コモンレール(256a)および前記出口コモンレール(256b)が、前記入口コモンレール(256a)および前記出口コモンレール(256b)の第1の端(258a)から第2の端(258b)まで、前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)の実質的な前記全幅(W)にわたって設けられており、流体が前記流体分配システム(207)の第1のコーナー(261a)から前記分配デバイス(209a)に供給されるように、前記入口流体チャネル(217)が前記入口コモンレール(256a)の前記第1の端(258a)に接続されており、流体が前記流体分配システム(207)の第2のコーナー(261b)から前記収集デバイス(209b)に収集されるように、前記出口流体チャネル(221)が前記出口コモンレール(256b)の前記第1の端(258a)に接続されており、前記第2のコーナー(261b)が前記第1のコーナー(261a)のはす向かいにあることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 前記入口コモンレール(256a)と前記出口コモンレール(256b)とが前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)の反対側の縁部に沿って設けられていることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 前記入口コモンレール(256a)が、前記入口コモンレール(256a)の第1の端(258a)から第2の端(258b)に向かって縮小していく断面積を有していることを特徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 前記分配デバイス(209a)/前記収集デバイス(209b)の前記平行溝(255)の間に設けられて前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)に面する壁表面の組み合わせた合計面積が、前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)に面する前記平行溝の組み合わせた合計面積の2倍を上回っていることを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 前記平行溝(255)のそれぞれが、1.5mm未満の幅を有し、2mmを超える間隔を有していることを特徴とする、請求項1から7のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 当該クロマトグラフィデバイス(201)の滞留量が前記クロマトグラフィユニット(203)の膜の容量の1.5倍未満であることを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 前記出口コモンレール(256b)が前記入口コモンレール(256a)よりも大きな流体容量を有していることを特徴とする、請求項1から9のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 当該クロマトグラフィデバイス(201、201´)が少なくとも1つのカセット(205)を備え、それぞれのカセット(205)が流体分配システム(207)およびクロマトグラフィ材料ユニット(203)を備えていることを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 当該クロマトグラフィデバイス(201´)が少なくとも2つのカセット(205)を備え、前記カセット(205)が、それぞれ前記入口流体チャネル(217)の一部を備えて一緒に積み重ねられており、前記入口流体チャネルが、前記カセット(205)に設けられた前記入口コモンレール(256a)と流体接続し、前記入口コモンレール(256a)が、場合により当該クロマトグラフィデバイス(201´)の1つまたは複数の他のカセット(205)を介して、当該クロマトグラフィデバイス(201´)の前記入口(215)と流体連通し、前記カセット(205)が、それぞれ、前記カセット(205)に設けられた前記出口コモンレール(256b)と流体接続する前記出口流体チャネル(221)の一部を備え、前記出口コモンレール(256b)が、場合により当該クロマトグラフィデバイス(201´)の1つまたは複数の他のカセット(205)を介して、当該クロマトグラフィデバイス(201´)の前記出口(219)と流体連通し得ることを特徴とする、請求項11に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 当該クロマトグラフィデバイス(201´)が、前記少なくとも2つのカセット(205)を間に挟んだ第1の端板(271a)と第2の端板(271b)とをさらに備え、前記第1の端板(271a)と前記第2の端板(271b)とを互いに係止するように構成された係止部材(273)をさらに備えていることを特徴とする、請求項12に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 前記分配デバイス(209a)および前記収集デバイス(209b)に対して密封するために前記クロマトグラフィ材料ユニット(203)の外周に設けられて前記平行溝(255)を取り囲むエラストマのシール(281)をさらに備えていることを特徴とする、請求項1から13のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
- それぞれのクロマトグラフィ材料ユニット(203)が少なくとも1つの吸着膜を備えていることを特徴とする、請求項1から14のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
- 前記吸着膜がポリマーナノファイバ膜であることを特徴とする、請求項15に記載のクロマトグラフィデバイス。
- それぞれのクロマトグラフィ材料ユニット(203)が、少なくとも1つの頂部スペーサ層(45a)と少なくとも1つの底部スペーサ層(45b)との間に挟まれた、少なくとも1つの吸着膜(41)、あるいは、少なくとも1つの頂部スペーサ層(45a)と少なくとも1つの底部スペーサ層(45b)との間に挟まれた、スペーサ層(43)を用いて間に空間を置きながら互いに積み重ねられた少なくとも2つの吸着膜(41)を備えていることを特徴とする、請求項1から16のいずれか一項に記載のクロマトグラフィデバイス。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IN202011015602 | 2020-04-09 | ||
IN202011015602 | 2020-04-09 | ||
PCT/EP2021/059126 WO2021204919A1 (en) | 2020-04-09 | 2021-04-08 | A chromatography device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023520748A true JP2023520748A (ja) | 2023-05-19 |
Family
ID=75529978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022552633A Pending JP2023520748A (ja) | 2020-04-09 | 2021-04-08 | クロマトグラフィデバイス |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230117190A1 (ja) |
EP (1) | EP4132673A1 (ja) |
JP (1) | JP2023520748A (ja) |
KR (1) | KR20220160006A (ja) |
CN (1) | CN115379884A (ja) |
WO (1) | WO2021204919A1 (ja) |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009009703A1 (de) * | 2009-02-19 | 2010-08-26 | Andrea Claudia Walter | Chromatographievorrichtung |
US10507409B2 (en) * | 2016-03-12 | 2019-12-17 | Spf Technologies, Llc | Hyper-productive chromatography system and process |
GB201119192D0 (en) | 2011-11-07 | 2011-12-21 | Ucl Business Plc | Chromatography medium |
KR101689507B1 (ko) * | 2013-08-12 | 2016-12-23 | 에스피에프 테크놀로지스 엘엘씨 | 적층가능한 평면형 흡착 장치 |
WO2015052460A1 (en) | 2013-10-09 | 2015-04-16 | Ucl Business Plc | Chromatography medium |
US10758841B2 (en) * | 2016-03-07 | 2020-09-01 | Mcmaster University | Laterally-fed membrane chromatography device |
US11097252B2 (en) | 2016-07-14 | 2021-08-24 | Puridify Ltd. | Functionalised chromatography medium comprising polymer nanofibres and process of preparation thereof |
WO2018037244A1 (en) | 2016-08-26 | 2018-03-01 | Puridify Ltd. | Chromatography system |
-
2021
- 2021-04-08 KR KR1020227034552A patent/KR20220160006A/ko unknown
- 2021-04-08 JP JP2022552633A patent/JP2023520748A/ja active Pending
- 2021-04-08 US US17/904,190 patent/US20230117190A1/en active Pending
- 2021-04-08 CN CN202180025767.8A patent/CN115379884A/zh active Pending
- 2021-04-08 EP EP21718815.0A patent/EP4132673A1/en active Pending
- 2021-04-08 WO PCT/EP2021/059126 patent/WO2021204919A1/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021204919A1 (en) | 2021-10-14 |
CN115379884A (zh) | 2022-11-22 |
EP4132673A1 (en) | 2023-02-15 |
KR20220160006A (ko) | 2022-12-05 |
US20230117190A1 (en) | 2023-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5575910A (en) | Membrane adsorber filter module | |
JP6573638B2 (ja) | 積み重ね可能な平面吸着装置 | |
US4867876A (en) | Filter plate, filter plate element, and filter comprising same | |
US4624784A (en) | Apparatus including a flow path formed by membrane compression | |
EP2081659B1 (en) | Axial chromatography columns and methods | |
CN106457067B (zh) | 用于色谱柱的流体分配单元 | |
EP1637213A1 (en) | Disposable tangential flow filtration device holder | |
JP2007283298A (ja) | 使い捨て式の接線流濾過装置保持器 | |
JPH0363020B2 (ja) | ||
GB1591393A (en) | Membrane unit and apparatus for detoxifying blood | |
US20080000827A1 (en) | Frameless, Plate-Shaped Filtering Member | |
AU2016201824A1 (en) | Fluid treatment module and assembly | |
WO2019243289A1 (en) | One membrane stack comprising filtration and adsorption steps | |
CN102422156B (zh) | 层析柱中的过滤器夹持器 | |
US10391423B2 (en) | Stackable planar adsorptive devices | |
US20070107392A1 (en) | Diesel exhaust filtering apparatus | |
JP2023520748A (ja) | クロマトグラフィデバイス | |
US20220297031A1 (en) | A chromatography device | |
JP2006505406A (ja) | 接線濾過ハウジング | |
US6257416B1 (en) | Fluid treatment device with tangential ducts and method for dimensioning the device | |
EP0310385A2 (en) | Filter plate, filter plate element, and filter comprising same | |
WO2022271945A1 (en) | Chromatographic device | |
WO2005094975A1 (en) | Membrane adsorption module |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240308 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20240614 |