DE69512517T2

DE69512517T2 - Vorrichtung zur druckbeaufschlagung einer entfernbaren cromatographiepatrone

Info

Publication number: DE69512517T2
Application number: DE69512517T
Authority: DE
Inventors: Peter Leavesley
Original assignee: Dyax Corp
Current assignee: Biotage AB
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1995-04-07
Publication date: 2000-02-10
Anticipated expiration: 2015-04-08
Also published as: EP0754085B1; EP0754085A1; DE69512517D1; JPH09511830A; EP0754085A4; WO1995027547A1; JP3496070B2; AU2276295A; US5601708A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, die verwendet wird, um eine auswechselbare Chromatographie-Patrone unter Druck zu setzen.
Bei chromatographischen Verfahren ist eine stationäre Phase wie z. B. ein oberflächenaktives Pulver in einer Chromatographie-Säule enthalten. Durch die Säule wird eine mobile Phase hindurchgeleitet, bestehend aus einem Trägerfluid und einer Probe einer Chemikalie, die indentifiziert, analysiert oder purifiziert werden soll. Unterschiedliche Komponenten der Probe durchlaufen die Säule mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und werden dadurch voneinander getrennt, so daß sie die Säule zu verschiedenen Zeiten verlassen.
Hohlräume in der stationären Phase, die beim Versand oder durch andere ungleichmäßige Packungsbedingungen entstanden sein mögen, können den Betrieb einer Chromatographie-Säule und die Genauigkeit der Ergebnisse nachteilig beeinflussen. Es ist bekannt, mit flexibler Wandung ausgestattete Säulen zusammenzudrücken, um Hohlräume zu schließen und für ein gleichmäßiges Zusammenpacken der stationären Phase zu sorgen. Gemäß der US- Patentschrift 4 250 035 beispielsweise besteht eine Chromatographie-Säule aus einem Rohr aus Polytetrafuorethylen (PTFE), das an den Enden mit porösen Fritten verschlossen ist. Bei einer Ausführungsform wird die Säule innerhalb einer Kammer angeordnet, die unter Druck gesetzt wird, um die verformbaren Wände der Säule und die darin befindliche stationäre Phase zusammenzudrücken. Dies sorgt für ein gleichmäßiges Packen der stationären Phase und fördert die Genauigkeit der Chromatographie-Säule.
Es ist auch bekannt, eine Chromatographie-Patrone aus Polyethylen oder ähnlichem Material herzustellen und die Patrone in einem unter Druck setzbaren Kompressionsmodulaufbau anzuordnen, der einen äußeren zylindrischen Körper und eine Endkappe aufweist, die um ihre äußere Oberfläche einen O-Ring hat, um mit dem Ende der Patrone eine Dichtung zu bilden. Der O-Ring besteht aus elastischem, biegsamem Material, um so eine gute Dichtung herzustellen, und ist chemisch resistent, um Wechselwirkung mit den Chemikalien der mobilen Phase zu reduzieren. Nichtsdestoweniger kann dieser O-Ring schrumpfen oder schwellen, Komponenten in die Säule durchsickern lassen oder die Probe absorbieren.

Zusammenfassung der Erfindung

Gegenstand der Erfindung ist allgemein eine Chromatographie- Vorrichtung, die eine Hülle mit einer unter Druck setzbaren Kammer enthält, um darin eine Chromatographie-Patrone aufzunehmen und Druck zum Zusammendrücken der Wände der Patrone anzulegen. Eine Kappe zum Verschließen einer Öffnung der Hülle hat eine Dichtungsstruktur, die mit der Hülle in Eingriff treten und eine Dichtung an der Hülle rund um die Öffnung herstellen kann, Die Kappe hat ferner einen Strömungskanal, um eine zu analysierende Probe zu der darin befindlichen Patrone zu leiten. Die Kappe hat ferner ein scharfes hervorstehendes Element, das den Strömungskanal umringt, innerhalb der Dichtungsstruktur der Kappe gelegen ist und zur Kammer hin gerichtet ist. Es sind Mittel vorgesehen, um das scharfe hervorstehende Element gegen die Patrone zu drücken, wenn sich die Patrone in der Kammer befindet, um in einen dichtenden Eingriff mit der Patrone zu treten, indem sie sich in eine Wand der Patrone gräbt. Das scharfe hervorstehende Element sorgt für eine zuverlässige, langlebige Dichtungsstruktur, die wiederholt verwendet werden kann, um mit auswechselbaren Chromatographie-Patronen Dichtungen zu bilden, ohne einen O-Ring zu verwenden, der bei Gebrauch verschleißen kann und mit beträchtlichem Aufwand ersetzt werden muß.
In bevorzugten Ausführungsformen kann, zum Drücken des scharfen hervorstehenden Elementes in die Wandung der Patrone, ein Mechanismus gebildet sein durch Keilflächen an der Hülle und an der Kappe und durch ein V-Band, welches an beiden Keilflächen angreift und Hülle und Kappe zusammenbringt, wenn das Band festgezogen wird. Vorzugsweise hat die Chromatographie- Patrone in einer darin gebildeten Ausnehmung eine poröse Fritte, und die Kappe hat einen Stopfenbereich, der zur Kontaktierung der Fritte bemessen ist. Das scharfe hervorstehende Element hat vorzugsweise winkelartigen Querschnitt mit zwei aufeinanderzu laufenden Linien, die sich an einem Punkt treffen und einen Winkel zwischen 20º und 120º (vorzugsweise zwischen 50º und 90º) bilden. Das hervorstehende Element steht vorzugsweise zwischen 0,76 mm und 3,8 mm (zwischen 0,03" und 0,15") vor, am besten 1,27 mm und 2,54 mm (zwischen 0,05" und 0,10"). Die Hülle ist vorzugsweise zylindrisch und hat einen Druckeinlaß zum Anschluß an eine Quelle unter Druck stehender Flüssigkeit und ein Druckentlastungsventil.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung ihrer bevorzugten Ausführungsform und aus den Patentansprüchen hervor.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Chromatographie-Vorrichtung.
Fig. 2 ist eine vergrößerte Darstellung eines Teils der Fig. 1 und zeigt den dichtenden Eingriff zwischen einer Endkappe und einer Hülle und zwischen der Endkappe und einer auswechselbaren Chromatographie-Patrone in der Vorrichtung nach Fig. 1.
Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Teils der in Fig. 1 gezeigten Endkappe, der ein als Messerschneide wirkendes dichtendes Element bildet.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Gemäß den Figuren enthält eine Chromatographie-Vorrichtung 10 eine äußere Tonne 12, Endkappen 14, 16 und eine auswechselbare Chromatographie-Patrone 18 innerhalb der Tonne 12 und zwischen den Endkappen 14, 16. Die Tonne 12 weist in einer zu einer inneren Kammer 22 führenden Öffnung ein Druckentlastungsventil 20 auf. Die Tonne 12 bildet eine Hülle zur Aufnahme und zur Druckbeaufschlagung der Patrone 18.
An beiden Enden der Tonne 12 befinden sich äußere ringförmige Ausnehmungen 24 und flanschförmige Enden 26, die schräge Keilflächen 28 haben. Die Endkappen 14, 16 haben dazu passende Flansche mit entgegensetzt geneigten Keilflächen 32. Die flanschbildenden Enden 26 haben außerdem jeweils eine in Axialrichtung eingebrachte Kreisnut 34, worin jeweils ein Dichtungsring 36 sitzt. Ein V-Band 38 hat schräge Flächen 20, 42, die an den Keilflächen 28, 32 angreifen. Ein Klemmknopf 44 für das V-Band erhöht die Spannung im V-Band 38 und spannt dabei die Endkappe 16 in Axialrichtung zur Tonne 12 hin vor.
Die Chromatographie-Patrone 18 enthält einen Zylinder 46 aus lebensmittelverträglichem, mediumdichtem Polyethylen und hat einen Innendurchmesser von nominell 7,62 cm (drei Zoll). Das Medium 48 der stationären Phase ist innerhalb des Zylinders 46 zwischen dünnen porösen Fritten 50, 52 und dicken Fritten 54, 56 enthalten. Die Fritten 50 und 54 sind in einer nach innen weisenden ringförmigen Vertiefung 58 aufgenommen, und die Fritten 52 und 56 sind in einer nach innen weisenden ringförmigen Vertiefung 60 aufgenommen. Der Zylinder 46 reicht über die Fritten 54, 56 hinaus und hat auseinanderlaufende konische Innenflächen 62, 64. Die Endkappen 14, 16 haben Stopfenbereiche 66 mit äußeren konischen Oberflächen, die mit den Oberflächen 62 bzw. 54 der Patrone 18 zusammenpassen.
Gerade außerhalb des Stopfens 66 hat jeder Flansch 30 ein scharfes hervorstehendes Element 68 mit einem Radius, der gleich dem Radius des Mittenbereiches am Ende der Wand des Zylinders 46 ist. Die Endkappen 14, 16 sind aus Metall, und die Enden des hervorstehenden Elementes 68 sind scharf, so daß sie sich in die Enden des Polyethylenzylinders 46 graben, wenn durch die V-Bänder 38 eine die Kappen 14, 16 gegen die Tonne 12 drückende Kraft ausgeübt wird. In der Fig. 3 ist zu erkennen, daß das hervorstehende Element 68 im Schnitt einen 60º- Winkel bildet und von der Oberfläche 70 um 1,52 mm-1,65mm (0,060"-0,065") nach unten vorsteht. Andere Winkel (z. B. 20º bis 120º, vorzugsweise 50º bis 90º) und Entfernungen, z. B. 0,76 mm bis 3,8 mm (0,03" bis 0,15"), vorzugsweise 1,27 mm 2,54 mm (0,05" bis 0,10") können funktionieren. Durch die Endkappen 14, 16 gehen außerdem Strömungskanäle 72, 74. Der Kanal 72 steht mit dem Prozeßeinlaß 76 in Verbindung, und der Strömungskanal 74 steht mit dem Prozeßauslaß 78 in Verbindung.
Beim Gebrauch kann die Chromatographie-Patrone 14 in der Tonne 12 installiert und leicht entfernt und durch eine andere Patrone ersetzt werden, wenn es notwendig ist, auf ein anderes oder neues chromatographisches Medium zu wechseln. Unterschiedlichste Stationärphasen-Medien können in den Patronen verwendet werden. Die gebräuchlichsten sind Reversed-Phase-, Normalphase-, Ionenaustauscher- und Größenausschluß-Packungen.
Wenn eine neue Patrone 18 installiert wird, wird sie in die Tonne 12 gesetzt, und die Endkappen 14 und 16 werden in Position gebracht. Die V-Bänder 38 werden um die flanschförmigen Enden 28 und die Flansche 30 gelegt und mit den V-Band-Klemmknöpfen 44 festgezogen. Wenn die V-Bänder 38 festgezogen werden, rücken die flanschförmigen Enden 28 und die Flansche 30 einander näher, wodurch die O-Ringe 36 zusammengedrückt und die hervorstehenden Elemente 68 veranlaßt werden, sich in die Enden des Zylinders 46 zu graben. Da die hervorstehenden Elemente 68 aus Metall bestehen, graben sie sich in den weicheren Polyethylenzylinder 46. Das hervorstehende Element 68 und die seitliche Oberfläche 70 haben einen derartigen Abstand gegenüber dem Boden Stopfenbereiche 66, daß die inneren Oberflächen der Stopfenbereiche 66 die dicken Fritten 54, 56 berühren, wenn die flanschförmigen Enden 28 und die Flansche 30 aneinandergebracht sind. Das hervorstehende abdichtende Element 68 bringt eine gute Dichtung zwischen den Endkappen 14, 16 und dem Zylinder 46, ohne Notwendigkeit von O-Ringen und mit chemischer Widerstandsfähigkeit an diesen Stellen.
Nachdem die Patrone 18 installiert ist, wird die Kammer 22 unter Druck gesetzt, über eine in den Zeichnungen nicht dargestellte Öffnung, und der erhöhte Druck preßt die Wände des flexiblen Polyethylenzylinders 46 zusammen, wodurch ein gleichmäßiges Packen des darin enthaltenen Stationärphasen- Mediums erzielt wird. Eine Quelle einer Probe in einer Trägerflüssigkeit wird an den Prozeßeinlaß 76 angeschlossen, und die Flüssigkeit verläßt die Hülle 12 über den Prozeßauslaß 78.
Andere Ausführungsformen der Erfindung liegen innerhalb des Bereiches der anhängenden Ansprüche. Beispielsweise können an Stelle des V-Bandes 38 andere Mechanismen benutzt werden, um die Endkappen 14, 16 an Ort und Stelle zu halten und sie aneinanderzubringen. Auch können andere Geometrien für das hervorstehende Element 68 verwendet werden.

Claims

1. Chromatographie-Vorrichtung (10), enthaltend:

eine Hülle (129 mit einer unter Druck setzbaren Kammer (22), die bemessen ist zur herausnehmbaren Aufnahme einer Chromatographie-Patrone (18) und zum Anlegen von Druck für das Zusammendrücken der Wände der Patrone (18),

wobei die Hülle (12) eine zur Kammer (22) gehende Öffnung hat, die so bemessen ist, daß die Chromatographie-Patrone (18) durch sie hindurch aufgenommen werden kann,

wobei die Hülle (12) eine hüllenseitige Dichtungsstruktur (26, 34, 36) hat, welche die genannte Öffnung umringt, und

eine Kappe (16), die zum Schließen der genannten Öffnung bemessen ist und einen Strömungskanal (72) enthält, um eine zu analysierende Probe zur Patrone (18) zu leiten, wenn die Patrone (18) in der Kammer (22) ist,

wobei die Kappe (16) eine kappenseitige Dichtungsstruktur (30) zum Angreifen an der hüllenseitigen Dichtungsstruktur (26, 34, 36) aufweist, um mit dieser eine dichtende Verbindung rings um die genannte Öffnung zu bilden,

wobei die Kappe (16) ein scharfes hervorstehendes Element (68) aufweist, das den Strömungskanal (72) umgibt, innerhalb der kappenseitigen Dichtungsstruktur (30) ist und zur Kammer (22) hin gerichtet ist, und

Mittel (38) zum Drücken des scharfen hervorstehenden Elementes (68) gegen die Patrone (18), wenn die Patrone (18) in der Kammer (22) ist, um durch Eingraben in eine Wand der Patrone (18) einen dichtenden Eingriff mit der Patrone (18) zu bilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hülle (12) eine zweite Öffnung zur Kammer (22) und eine zweite hüllenseitige (12) Dichtungsstruktur hat, welche diese Öffnung umringt, und ferner enthaltend eine zweite Kappe (14), die zum Schließen der zweiten Öffnung bemessen ist und einen zweiten Strömungskanal (74) für Flüssigkeit aus der Patrone (18) hat, wobei die zweite Kappe eine zweite kappenseitige Dichtungsstruktur und ein zweites scharfes hervorstehendes Element aufweist, das den zweiten Strömungskanal (74) umgibt, wobei die Vorrichtung ferner Mittel enthält, um das zweite scharfe hervorstehende Element gegen die Patrone (18) zu drücken und dadurch einen dichtenden Eingriff mit der Patrone (18) herzustellen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin die oder jede Kappe (16, 14) und die Hülle (12) Keilflächen (32, 28) haben und worin das oder jedes Mittel zum Drücken (38) ein V- Band (38) ist, das Keilflächen (42, 40) hat, die mit dazu passenden Keilflächen (32, 28) an der Kappe (16) und der Hülle (12) zusammenwirken.

4. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, ferner enthaltend die Chromatographie-Patrone (18) innerhalb der Kammer (22).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Wand der Patrone (18) aus Kunststoff besteht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Hülle (12) zylindrisch, die Patrone (18) zylindrisch ist und das scharfe hervorstehende Element (68) ringförmig ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die Patrone (18) eine poröse Fritte (50, 54) aufweist, die eine Öffnung zur Patrone (18) abdeckt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, wobei die Patrone (18) poröse Fritten (50, 54; 52, 56) in zugeordneten Ausnehmungen (58; 60) in der Wand der Patrone (18) aufweist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüche 2 und 8, wobei jede der Kappen (14, 16) einen Flansch (30), an dem sich das jeweilige scharfe hervorstehende Element (68) befindet, und einen Stopfenbereich (66) hat, der gegenüber dem Flansch (30) so gelegen ist, daß er eine zugeordnete poröse Fritte (50, 54; 52, 56) berührt.

10. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, wobei das oder jedes hervorstehende Element (68) Oberflächen hat, die in Schnittansicht einen Winkel zwischen 20º und 120º bilden.

11. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 9, wobei das oder jedes scharfe hervorstehende Element (68) Oberflächen hat, die in Schnittansicht einen Winkel zwischen 50º und 90º bilden.

12. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 11, wobei das oder jedes scharfe hervorstehende Element (68) eine Höhe zwischen 0,76 mm und 3,8 mm hat.

13. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 11, wobei das oder jedes scharfe hervorstehende Element (68) eine Höhe zwischen 1,27 mm und 2,54 mm hat.

14. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 13, wobei das oder jedes scharfe hervorstehende Element (68) aus Metall ist.

15. Vorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Hülle (12) ein Druckentlastungsventil (20) hat.