(57)【要約】      （修正有）【課題】カラム内から充填剤を容易かつ取り残しなく十分に抜き取ることができるクロマトカラムの充填剤抜き取り方法を提供する。【解決手段】カラム２内に固定栓１０のポート１１ｂを介して水を導入すると共に可動栓２０を上昇させ、充填剤層を押し上げる。充填剤層を崩壊させた後、可動栓２０を上昇させて空間Ｓを形成し、バブリングして充填剤層をスラリー化する。その後、バブリングによるカラム内の加圧によりスラリーを排出管１６から流出させる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラム軸心方向を上下方向としたカラムと、
該カラムの一端側に設けられた固定栓と、
該カラム内に設けられた可動栓と、
該固定栓と可動栓との間のカラム内に形成された充填剤層と
を有するクロマトカラムから充填剤を抜き取る方法において、
該可動栓と固定栓とのうち下側に配置された栓又はカラム下部にスラリー排出部を設けておき、可動栓を固定栓から離反方向に移動させる可動栓移動工程と、
可動栓及び固定栓のうち下側の栓を介してカラム内に気体を導入し、充填剤層をバブリングしてスラリー化するスラリー化工程と、
カラム内を加圧することにより、前記スラリー排出部を介して充填剤スラリーをカラムから流出させるスラリー排出工程と
を有することを特徴とするクロマトカラムの充填剤抜き取り方法。
【請求項２】
請求項１において、前記スラリー流出工程の少なくとも一部においてもバブリングを行うことを特徴とするクロマトカラムの充填剤抜き取り方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記スラリー化工程では、カラム内の液と上側の栓との間に空間（Ｓ）を形成した状態でバブリングを行うことを特徴とするクロマトカラムの充填剤抜き取り方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記スラリー排出工程後、カラム内にすすぎ水を流入させ、次いでカラム内を加圧することにより、カラム内の液を前記スラリー排出部を介して排出させるすすぎ工程を行うことを特徴とするクロマトカラムの充填剤抜き取り方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記固定栓はカラム下部に配置されており、前記可動栓は昇降手段によって上下されるようにカラム内に設置されており、
前記スラリー排出管は、該固定栓の中央部を貫通して設置されていることを特徴とするクロマトカラムの充填剤抜き取り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、医薬品やファインケミカル、機能性成分などの分離・精製工程で用いられるクロマトカラムから充填剤を抜き取る方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイオテクノロジー分野での近年の進歩に伴って、タンパク質のような生体物質及び生化学物質を回収、精製及び分離するための迅速で一段と精密な技術が必要とされている。医薬品やファインケミカル、機能性成分などの分離・精製工程ではクロマトグラフィーが広く用いられている。
【０００３】
例えば、ゲル濾過カラムクロマトグラフィー（以下ゲル濾過と略）は、タンパク質や多糖類、核酸などの生体分子を精製する際に用いられる代表的な方法の一つである。ゲル濾過では、カラムに充填されたゲル粒子状の充填剤層にサンプルを通すことにより、様々な大きさの分子を分子量（ここでは溶液中での分子の大きさの意味）に従って分離することができる。担体には小さな孔が開いてあり、小さい分子はその孔に入り込むため、長い間カラム内にとどまることになる。そのため、高分子ほど早く溶出され、低分子ほど溶出されるまで時間がかかる。その他様々な方式のクロマトグラフィーが知られている。
【０００４】
一般に、一連のクロマト構成操作、分離精製操作と、メンテナンス作業は、例えば以下のように行われる。なお、以下の説明は、２０％エタノールに浸漬され保存された湿潤型のゲル状の充填剤を用いる場合を例にとったものである。
（１）  カラム準備
カラムを組み立て、水やエタノールなどで満たし、気泡を除去する。
（２）  充填剤準備
ゲル粒子状の充填剤を純水あるいは平衡化バッファーで洗浄してエタノールから置換した後に、純水あるいは平衡化バッファーを所定量加えて充填剤スラリーを調製する。
（３）  充填剤のカラム充填
スラリーを気泡が入らないようにカラムに注入し、その後、スラリー注入口をシールする。
（４）  クロマト分離精製
カラムをクロマト送液システムに接続し、精製目的成分の分離精製を繰り返す。
（５）  充填剤洗浄
所定回数の精製を行った後、またはゲル状の充填剤が汚れた際に、カラムをクロマト送液システムから外し、充填剤をカラムから抜き出してＮａＯＨなどの洗浄液で洗浄する。
（６）  前記工程（１）〜（５）を繰り返す。
【０００５】
カラム内から充填剤を抜き取る方法として、特許文献１には、カラム下部から水を供給して充填剤層を押し上げ、次いで充填剤層をカラム内で崩壊させてスラリー化し、この充填剤スラリーをカラムから抜き取る方法が記載されている。
【０００６】
しかしながら、この方法では、押し上げられた崩壊した充填剤の均一なスラリー化が困難であり、カラムから抜き取りが均一でないため、カラム内に残留する充填剤が多くなり、すすぎ等が多大になり、抜き取り充填剤スラリーの総量が多くなる（水が多い）、抜き取り作業に時間がかかる等の問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２５６５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、カラム内から充填剤を容易かつ取り残しなく十分に抜き取ることができるクロマトカラムの充填剤抜き取り方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のクロマトカラムの充填剤抜き取り方法は、カラム軸心方向を上下方向としたカラムと、該カラムの一端側に設けられた固定栓と、該カラム内に設けられた可動栓と、該固定栓と可動栓との間のカラム内に形成された充填剤層とを有するクロマトカラムから充填剤を抜き取る方法において、該可動栓と固定栓とのうち下側に配置された栓又はカラム下部にスラリー排出部を設けておき、可動栓を固定栓から離反方向に移動させる可動栓移動工程と、可動栓及び固定栓のうち下側の栓を介してカラム内に気体を導入し、充填剤層をバブリングしてスラリー化するスラリー化工程と、カラム内を加圧することにより、前記スラリー排出部を介して充填剤スラリーをカラムから流出させるスラリー排出工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の一態様では、前記スラリー流出工程の少なくとも一部においてもバブリングを行う。
【００１１】
本発明の一態様では、前記スラリー化工程では、カラム内の液と上側の栓との間に空間（Ｓ）を形成した状態でバブリングを行う。
【００１２】
本発明の一態様では、前記スラリー排出工程後、カラム内にすすぎ水を流入させ、次いでカラム内を加圧することにより、カラム内の液を前記スラリー排出部を介して排出させるすすぎ工程を行う。
【００１３】
本発明の一態様では、前記固定栓はカラム下部に配置されており、前記可動栓は昇降手段によって上下されるようにカラム内に設置されており、前記スラリー排出管は、該固定栓の中央部を貫通して設置されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の充填剤抜き取り方法によれば、充填剤の抜き取り作業は、バルブの開閉とカラム内の加圧で行うことができ、作業が簡単であり、自動化も容易である。また、カラム内の充填剤スラリーを気体で撹拌してから抜き取るので、充填剤の残留が防止され、１回の抜き取り作業（又はその後の１回又は少数回のすすぎ）によって充填剤をすべて抜き取ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明方法を説明するクロマトカラムの模式的な断面図である。
【図２】本発明方法を説明するクロマトカラムの模式的な断面図である。
【図３】本発明方法を説明するクロマトカラムの模式的な断面図である。
【図４】本発明方法を説明するクロマトカラムの模式的な断面図である。
【図５】本発明方法を説明するクロマトカラムの模式的な断面図である。
【図６】本発明方法を説明するクロマトカラムの模式的な断面図である。
【図７】本発明方法を説明するクロマトカラムの模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１〜７を参照して実施の形態について説明する。図１〜７は、実施の形態に係るクロマトカラムの充填剤抜き取り方法を説明する、クロマトカラムの模式的な断面図である。
【００１７】
図１の通り、クロマトカラム１は、筒軸心方向を鉛直方向とした円筒状のカラム２と、該カラム２の下端に取り付けられた固定栓１０と、該カラム２内に上下方向移動可能に設置された可動栓２０と、該可動栓２０を上下移動させるジャッキ（図ではジャッキロッドのみが示されている。）３等を備えている。可動栓２０はジャッキロッドの下端に取り付けられている。
【００１８】
固定栓１０は、カラム２の下端のフランジ部２ａにクランプやボルト等の取付手段（図示略）によって取り付けられた円盤状の固定栓本体１１と、該固定栓本体１１の上面の凹所１１ａに被さる、多孔質材よりなる円盤状のフィルタ１２等を備えている。また図示しないが、凹所１１ａの底面には中心から外周方向に放射状に延在する複数の突起が設けられており、段部１１ｄと略同じ高さに設計されている。フィルタ１２は、該突起及び凹所１１ａの周囲の段部１１ｄに係止されており、フィルタ１２と凹所１１ａ底面との間に液の流通用のスペース１３が設けられている。
【００１９】
固定栓本体１１には、該スペース１３に連通する液流通用のポート１１ｂが設けられており、該ポート１１ｂにバルブ１４を介して配管１５が接続されている。
【００２０】
フィルタ１２の中央にはスラリー排出管１６が設けられており、この配管１６の先端に平板栓３６が設けられている。平板栓３６の上面はフィルタ１２の上面と面一となっている。平板栓３６は、弁体を弁座に対し下方から接離させることにより閉・開が行われるよう構成されている。スラリー排出管１６の先端側は短い管状であり、管軸方向を上下方向とし、フィルタ１２、スペース１３及び固定栓本体１１を貫通している。スラリー排出管１６の末端にはバルブ１７を介して配管１８が接続されている。
【００２１】
可動栓２０は、外周面がカラム２の内周面にＯリング（図示略）等を介して水密的にかつ摺動可能に接している円盤状の可動栓本体２１と、該可動栓本体２１の下面の凹所２１ａに被さる、多孔質材よりなる円盤状のフィルタ２２等を備えている。また固定栓と同様、図示しないが、凹所２１ａの天井面には中心から外周方向に放射状に延在する複数の突起が設けられており、段部２１ｄと略同じ高さに設計されている。フィルタ２２は、該突起及び凹所２１ａの周囲の段部２１ｄに係止されており、フィルタ２２と凹所２１ａ天井面との間に液の流通用のスペース２３が設けられている。
【００２２】
可動栓本体２１には、該スペース２３に連通する液流通用のポート２１ｂが設けられており、該ポート２１ｂに配管２４を介してバルブ２５及び配管２６が接続されている。配管２６からは配管２７が分岐しており、該配管２７にバルブ２８が設けられている。
【００２３】
図示は省略するが、配管２６は、バルブを介して給水装置や取出ラインに接続されている。
【００２４】
分離操作中のクロマトカラム１にあっては、図１の通り、固定栓１０と可動栓２０との間に充填剤層３０が形成されている。バルブ１７，２８、平板栓３６を閉、バルブ１４，２５を開とした状態で移動層溶媒が配管１５からスペース１３及びフィルタ１２を介して充填剤層３０に流通され、溶離液がフィルタ２２、スペース２３及び配管２４，２６を介して流出する。
【００２５】
なお、ポート２１ｂとは別に溶離液流出専用のポートを可動栓２０に設けてもよい。
【００２６】
このクロマトカラム１から充填剤を取り出す手順について次に説明する。
【００２７】
図２の通り、バルブ１７，２５，２８、平板栓３６を閉、バルブ１４を開とし、配管１５から水をカラム２内に導入する。配管１５からの水は、スペース１３からフィルタ１２を通ってカラム２内に流入し、充填剤層３０を水圧で押し上げる（リフトアップ）。この際、可動栓２０は可動栓２０と充填剤層３０との間に隙間が生じないように、ジャッキ３によって、充填剤層３０の上昇と同調して上方に引き上げられる。可動栓の上昇速度を充填剤層３０の上昇速度と同調させるには、ジャッキ上昇速度を（給水量÷カラム断面積）になるように操作する方法、ターボモーターを装着したジャッキで圧力検知により給水圧を保持したままジャッキを上昇させる方法などがある。給水で充填剤層３０がリフトアップすることで、固定栓フィルタ１２に付着した充填剤が剥離する。
【００２８】
次に、図３の通り、バルブ１７，２８、平板栓３６は閉のままとし、バルブ１４，２５を開とし、配管２６から水を、可動栓２０のスペース２３及びフィルタ２２を通してカラム２内に導入し、カラム２下部からはフィルタ１２、スペース１３及び配管１５を介して水を流出させる。
【００２９】
これにより、充填剤層３０が崩壊し、充填剤がカラム２内で崩れるようにして落下し、ほぐされ、スラリー化する。
【００３０】
次に、図４の通り、バルブ１４，１７、平板栓３６を閉、バルブ２５，２８を開とし、配管２７，２４を介してカラム２内を大気に連通させる。この状態で可動栓２０を所定距離（例えば、図１の状態における充填剤層３０の高さの３０〜１００％程度）上昇させる。これにより、カラム２内のスラリー上面ＷＬと可動栓２０との間に空間Ｓが形成される。
【００３１】
次に、図５の通り、バルブ１７、平板栓３６を閉、バルブ１４，２５，２８を開とした状態で、配管１５から空気（空気以外の気体であってもよい。）を供給する。この空気は、フィルタ１２を通りカラム２内のスラリー中に吹き込まれ、スラリーが気泡で撹拌（バブリング）され、充填剤が十分に分散するようになる。スラリー中から空間Ｓに離脱した空気は、フィルタ２２、スペース２３及び配管２４，２７を介して流出する。
【００３２】
次に、図６のように、バルブ２５，２８を閉、バルブ１７、平板栓３６を開とする。バルブ１４は開のままとし、配管１５から空気をフィルタ１２を通してカラム２内に供給し、スラリーのバブリングを継続する。これにより、バブリングによる空気圧でカラム内が加圧され、カラム２内のスラリーが排出管１６から配管１８を介して流出し、充填剤回収タンク（図示略）に移送される。カラム２内のスラリーは、バブリングされ続けているので、充填剤が水中に十分に分散した状態で配管１８へ水と共に流出する。これにより、カラム２内の充填剤はほぼ全量が回収される。
【００３３】
なお、カラム２内に少量の充填剤が付着残留する場合には、すすぎを行う。即ち、図７のように、バルブ１７、平板栓３６を閉、バルブ１４，２５，２８を開とし、配管１５から水又は水と空気を供給し、可動栓２０を上昇させ、付着残留する充填剤を水中に分散させる。空気（又は水と空気）は、フィルタ２２、スペース２３及び配管２４，２７を介して流出する。その後、図６と同様に、バルブ２５，２８を閉、バルブ１４，１７、平板栓３６を開とし、配管１５から空気をフィルタ１２を通してカラム２内に供給しバブリングを行い、充填剤分散水を配管１８から充填剤回収タンクへ移送する。
【００３４】
なお、これでもまだ充填剤が付着残留する場合には、図７、次いで図６のすすぎをさらに１回又はそれ以上繰り返す。ただし、本発明の方法であればすすぎを３回以下で確実に全量を回収することができる。
【００３５】
これにより、カラム２内の充填剤はすべて回収される。
【００３６】
この充填剤抜き取り作業は、バルブ１４，１７，２５，２８、平板栓３６の開閉とバブリングで行うことができ、作業が簡単であると共に、自動化も容易である。また、カラム２内の充填剤スラリーを空気で撹拌しつつ抜き取るので、充填剤の残留が防止され、１回の抜き取り作業（又はその後の１回又は少数回のすすぎ）によって充填剤をすべて抜き取ることができる。
【００３７】
上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は上記以外の形態とされてもよい。上記実施の形態では、図６〜７のようにバブリングによりカラム内を加圧するようにしたが、可動栓の昇降により加圧するようにしてもよい。
【００３８】
図２のように、充填剤層３０を押し上げた後、超音波振動をカラム２や可動栓２０に与えて充填剤層３０の崩壊を促進させてもよい。
【００３９】
上記実施の形態では、固定栓１０にスラリー排出管１６を設けているが、カラム２の下部（フィルタ１２の上面の直上レベル）にスラリー排出管を設けてもよい。
【００４０】
上記実施の形態では、可動栓２０を上側、固定栓１０をカラム２の下部としているが、逆に固定栓１０をカラム２の上部に配置し、可動栓２０を下側に配置してもよい。この場合も、下側となる可動栓にバブリング用空気供給用の配管１５、スラリー排出管１６等が設けられる。
【００４１】
本発明は、カラム直径が５０〜２０００ｍｍ（好ましくは１００〜１６００ｍｍ）のいずれのカラムについても使用することができる。ただし、５０〜１００ｍｍ程度であれば手動での操作も可能であるが、カラムが大型の場合は（例えば３００ｍｍ以上）、人手作業が困難になる上に作業時間が長時間化するため駆動手段による機械的操作による自動化が求められる。よって本発明はカラム直径３００ｍｍ以上（例えば３００〜２０００ｍｍ）のカラムの操作において好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  クロマトカラム
２  カラム
３  ジャッキ
１０  固定栓
１２  フィルタ
１６  スラリー排出管
２０  可動栓
２２  フィルタ
３０  充填剤層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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