JP6664899B2 - マルチパスセレクタバルブ - Google Patents

Description

関連出願
本願は、２０１４年７月２９日出願の同時係属の米国仮特許出願第６２／０３０，４５４号「ＭＵＬＴＩ−ＰＡＴＨ ＳＥＬＥＣＴＯＲ ＶＡＬＶＥ」および２０１４年１２月１０日出願の同時係属の米国仮特許出願第６２／０９０，２５０号「ＭＵＬＴＩ−ＰＡＴＨ ＳＥＬＥＣＴＯＲ ＶＡＬＶＥ」の利益を主張する。上述の仮出願は、参照によってその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般に、フローストリームの切替流路（分岐流路）に沿って流体を方向付ける液体クロマトグラフィおよびその他の分析方法で用いられるセレクタバルブに関し、特に、切替流路の間の選択を可能にするセレクタバルブに関する。

高圧液体クロマトグラフィ用セレクタバルブは、通例、固定子要素および回転子装置の間の回転子／固定子界面に流体密シールが設けられた固定子要素および回転子装置を利用する。セレクタバルブは、通例、切替流路に沿って流体を方向付けるために用いられる。例えば、流路に沿った切替カラムが、セレクタバルブを用いて選択されうる。

或るタイプのセレクタは、固定子の背面の孔すなわちポートに対向する前面にチャネルを備えたディスク型回転子を備える。回転子の回転は、モータ駆動シャフトによって実現され、バルブの位置に応じてチャネルを異なるカラムに接続することを可能にする。典型的なバルブでは、選択は、２つの切替流路のみに制限されうる。別のタイプのセレクタバルブは、回転子の放射状の溝と、固定子のさらなる中央ポートと、を有する。回転子を回転させることにより、任意の数の放射状ポートを共通の中央ポートに切り替えて接続することができる。しかしながら、かかるセレクタバルブアセンブリでは、切替流路に流れを向け直すために、第２のセレクタバルブが必要になる。さらに別のタイプのセレクタバルブが、米国特許第５，８０３，１１７号（この引用により本明細書にすべての目的のために組み込まれる）に開示されており、回転子面に形成されたチャネルを用いて、３つの切替ルートの中からの選択を可能にする単一のセレクタバルブを提供する。米国特許第５，８０３，１１７号に開示されたセレクタバルブは、固定子面の半分を入力ポートに利用すると共に固定子面の他方の側を出力ポートに利用したデュアルセレクタバルブである。このポートの構成により、かなり良い分散が実現されるが、ポートのパッキング密度が悪い。

これらのバルブは、信頼性が高く、効率的で、非常に成功しているが、しばしば、回転子面の比較的小さい表面積および流体チャネルの経路によって、切り替えオプションに制限があるか、もしくは、さらなる切替流路の間で選択を行うために、２つのセレクタバルブが必要になる場合がある。通例、提供されるさらなる切り替えオプションに対して、回転子面上の表面積は比較的小さい。したがって、回転子面の表面積を最小化しつつ、さらなる機能を有する単一のセレクタバルブを提供することが求められる。

本発明のアセンブリは、添付の図面を参照すると、発明を実施する最良の形態に関する以下の記載、および、添付の特許請求の範囲から、より容易に明らかになる他の目的および利点を有する。

本明細書に記載の実施形態に従ったデュアルセレクタバルブを示す正面斜視図。

本明細書に記載の実施形態に従ったデュアルセレクタバルブを示す分解正面斜視図。

本明細書に記載の実施形態に従ったデュアルセレクタバルブを示す分解背面斜視図。

デュアルセレクタバルブの一実施形態の固定子−回転子界面にある固定子面の一実施形態を示す簡略な平面図。

図３Ａに示した固定子の前面を示す正面平面図。

図３Ａおよび図３Ｂに示した固定子および回転子の接触する動的面を示す斜視図。

図３Ａ〜図３Ｃの固定子および回転子の動的面において、固定子および回転子が互いに流体連通する様子を示す断面図。

図３Ａ〜図３Ｄに示した実施形態に従った回転子を示す斜視図。

デュアルセレクタバルブの別の実施形態の固定子−回転子界面にある固定子面の一実施形態を示す簡略な平面図。

図５Ａに示した固定子の前面を示す正面平面図。

図５Ａおよび図５Ｂに示した固定子および回転子の接触する動的面を示す斜視図。

図５Ａ〜図５Ｃの固定子および回転子の動的面において、固定子および回転子が互いに流体連通する様子を示す断面図。

図５Ａ〜図５Ｄに示した実施形態に従った回転子を示す斜視図。

本発明は、いくつかの具体的な実施形態を参照しつつ記載されるが、その記載は本発明の例示であり、本発明を限定するものと解釈されるべきではない。当業者は、添付の特許請求の範囲によって規定された本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態に対して本発明への様々な変形を行うことができる。

図１〜図２Ｂは、本明細書に記載の実施形態に従ったデュアルセレクタバルブアセンブリ１００、２００を示す斜視図である。本明細書に記載のデュアルセレクタバルブアセンブリ１００、２００の各々は、分析される流体サンプルおよび搬送流体（例えば、移動相溶媒）を受け入れることができ、（例えば、異なるクロマトグラフィカラムを通る）切替流路から選択された１つの流路に流体を迂回させて、セレクタバルブ１００、２００に戻し、検出装置へと流すことができる。

本明細書に記載の実施形態によれば、デュアルセレクタバルブアセンブリ１００、２００は、固定子１１０、２１０と、回転子１２０、２２０とを備え、回転子は、モータアセンブリ１３０、２３０の駆動シャフトによって回転される。セレクタバルブアセンブリ１００、２００の固定子１１０、２１０および回転子要素１２０、２２０はいずれも、略ディスク形状であり、バルブアセンブリの共通の縦軸に沿って同軸上に配列されている。すべてのせん断弁技術に共通して、回転子１２０、２２０は縦軸の廻りに回転するよう構成されており、固定子１１０、２１０は固定されている。図の実施形態において、回転子１２０、２２０の反対側は、縦軸の廻りに選択的に回転運動するために、駆動シャフト／モータアセンブリ１３０、２３０に動作可能に結合されている。回転子１２０、２２０は、縦軸の廻りの時計回り方向または反時計回り方向のいずれかに、固定子１１０、２１０と相対的に、選択された位置まで回転されうる。

回転子１２０、２２０の接触面となる回転子面、および、固定子１１０、２１０の対向する固定子面は、実質的に平面であることが好ましいが、離散的な位置の間での縦軸に関する相対的な回転運動を可能にしつつ、２つの面が流体密に十分にかみ合う限りは、平面でなくてもよい。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、固定子１１０、２１０、回転子１２０、２２０、および、モータアセンブリ１３０、２３０は、ねじを用いて組み立てられてよい。

デュアルセレクタバルブアセンブリ１００の一実施形態について、図３Ａ〜図４を参照して説明する。図３Ａは、デュアルセレクタバルブアセンブリ１００の固定子−回転子界面での固定子面の一実施形態を示す簡略な平面図であり、この図において、回転子面は、固定子面の上に透視状態で重ね合わせられている。上述のように、回転子１１０は、バルブアセンブリの縦軸の廻りに回転するように構成されている。この実施形態において、セレクタバルブ１００は、対応するポートに接続された８つの異なるカラム１２５から流路を選択することを可能にする（各カラムは、固定子前面にある１および１’で示したポート１１７の間、２および２’で示したポート１１７の間、３および３’で示したポート１１７の間などに、流路を提供する）。図３Ｂは、固定子１１０の前面の平面図であり、流体通路１１５に対応する入力ポートおよび出力ポート１１７ならびにそれらに対応する開口部１１２の、固定子１１０の動的面上すなわち背面上での配置を示す。

図３Ｃは、固定子１１０および回転子１２０の接触する動的面の斜視図である。図３Ｃに示すように、固定子１１０および回転子１２０の接触面は、クロマトグラフィカラムが固定子１１０に流体接続される固定子１１０の前面と比べると、比較的小さい。図３Ｄに示すように、固定子１１０の動的面上の各開口部１１２は、通路１１５によって、固定子１１０の前面上の対応するポート１１７に接続される。

図３Ａにおいて、実線は、固定子１１０上の形状を示し、破線は、回転子１２０上の形状を示す。本明細書で用いられているように、「動的面」という用語は、固定子−回転子界面にある固定子面または回転子面のことを指すために用いられる。すなわち、固定子１１０の動的面は、固定子１１０の比較的平坦な背面であり、回転子１２０の動的面は、回転子１２０の比較的平坦な前面である。図３Ｄは、第１の内部通路１２２ａが設けられた平面に沿って取られた断面図であるため、図３Ｄでは、一方の内部通路１２２ａのみが完全に示されており、他方の内部通路１２２ｂは部分的に示されていることがわかる。

図３Ａおよび図３Ｃに示すように、固定子１１０の動的面は、２つの同心リング上に配置された流体通路１１５への開口部１２２を有する。図の実施形態では、外側のリングが８つの開口部１１２を有し、内側のリングが８つの開口部１１２を有する。別の実施形態において、それらのリングは、より多いまたはより少ない開口部１１２（ひいては、固定子１１０の前面上のポート１１７の間に、より多いまたはより少ないクロマトグラフィカラム）を有してもよいことがわかる。上述のように、各クロマトグラフィカラムは、固定子の前面上のポート１から固定子の前面上のポート１’まで、ポート２からポート２’まで、ポート３からポート３’まで、などの流路を提供する。図３Ａの破線は、回転子１２０内の２つの内部通路１２２ａ、１２２ｂを示す。

第１の内部通路１２２ａは、固定子における共通中央開口部１１４を、固定子１１０の内側リング上の選択された開口部１１２に流体接続すなわち流体的に橋渡しするために利用できる。中央共通開口部１１４は、縦軸に沿って固定子１１０の動的面上の回転中心線上に配置されてよい。当業者によって理解されるように、回転中心線上に中央共通開口部１１４を配置することは、分散にとってより良好である。

内部通路１２２ａの一端にある回転子開口部を共通中央固定子開口部１１４と整列させ、内部通路１２２ａの他端にある回転子開口部を内側リングにある固定子開口部１１２の１つと整列させることにより、回転子１２０の第１の内部通路１２２ａを介して、中央共通開口部１１４と、固定子１１０の内側リング上の選択された開口部１１２との間で、流体が流れることが可能になる。対照的に、中央共通開口部１１４は、回転子１２０上の開口部および固定子１１０上の開口部１１２が整列されないように回転子１２０を回転させることによって、内側リング上の開口部１１２から流体的に分離されうる。したがって、開口部が整列されないと、内部通路１２２ａの少なくとも一端（すなわち、第１の回転子開口部または第２の回転子開口部）は、固定子面で行き止まりになって、流体の流れを遮断する。同様に、内側リング上の第１の共通固定子開口部１１４または第２の固定子開口部１１２の少なくとも一方は、回転面で行き止まりになって、それらの間の流体の流れを遮断する。

同様に、第２の内部通路１１２ｂは、固定子面にある収集リング１１８を、外側リング上の固定子開口部１１２の１つと流体接続すなわち橋渡しするために利用できる。収集リング１１８は、固定子面における開口部１１６を収集リング１１８に有する固定子１１０を通る通路１１５によって、固定子１１０の前面上の「ＯＵＴ」ポートに接続されている。内部通路１２２ｂの一端にある回転子開口部を収集リング１１８と整列させ、内部通路１２２ｂの他端にある回転子開口部を外側リングにある固定子開口部１１２の１つと整列させることにより、回転子１２０の第２の内部通路１２２ｂを介して、固定子１１０の外側リング上の選択された開口部１１２と、収集リング１１８との間で、流体が流れることが可能になる。対照的に、収集リング１１８は、回転子１２０上の開口部および固定子１１０上の開口部１１２が整列されないように回転子１２０を回転させることによって、外側リング上の固定子開口部１１２から流体的に分離されうる。したがって、開口部が整列されないと、内部通路１２２ｂの少なくとも一端（すなわち、第１の回転子開口部または第２の回転子開口部）は、固定子面で行き止まりになって、流体の流れを遮断する。同様に、外側リング上の固定子開口部１１２は、回転子面で行き止まりになって、外側リング上の固定子開口部１１２と収集リング１１８との間での流体の流れを遮断する。

したがって、流体連通チャネルすなわちブリッジが、回転子１２０の内部通路１２２ａ、１２２ｂによって提供されうる。実際上、ロータ１２０の流体切り替え能力は、回転子面が二次元のみであるのと対照的に、三次元すべてを利用する。結果的に、回転子面の表面積の占有がかなり小さくても、回転子１２０で同じ流体切り替え能力を提供することができる。すなわち、回転子面の貴重な表面積を占有する（例えば、回転子面の溝で占有する）のではなく、この実施形態では、回転子面上に４つの著しく小さいアクセス開口部を設けるだけでよい。

２つの内部通路１２２ａ、１２２ｂは、単一のバルブを用いて８つの切替流路から選択することができるセレクタバルブ１００を可能にする。切替流路は、内側リングの周りに配列された開口部１１２を外側リングの周りに配列された開口部１１２に流体接続する複数のカラムを通る。図３Ａに示すように、外側リング上の開口部１１２のために収集リング１１８を用いることで、外側のセレクタバルブが内側リング上の開口部１１２を「飛ばす（ｓｋｉｐ ｏｖｅｒ）」ことが可能になる。図に示すように、この実施形態において、固定子１１０の動的面の全面を、８つの異なる流路に必要な開口部すべてを設けるために用いることができる。さらに、内部通路は、単純な回転子／固定子界面を提供する。

２つの内部通路１２２ａ、１２２ｂは、いくつかの実施形態において、同じサイズであってよい。すなわち、それらは同じ長さを有してよい。しかしながら、別の実施形態において、２つの内部通路は、異なる長さを有してもよい。

図４は、回転子１２０の詳細な斜視図である。図の実施形態において、回転子１２０は、２つの内部通路１２２ａ、１２２ｂを有する。内部通路１２２ａ、１２２ｂの各々は、図４に示すように、実質的にＶ字形であり、その各端部は、回転子１２０の動的面上に開口部を備える。回転子１２０の動的面上の開口部が固定子１１０の動的面上の開口部と整列されると、固定子１１０および回転子１２０の間で、ひいては、選択されたクロマトグラフィカラムを通して、流体が流れることが可能になる。

カラムセレクタにより、複数のユーザが、自身の分析、簡便洗浄、および、カラム収容のために正しいカラムを用いる方法を選択することが可能になる。本明細書に記載のデュアルセレクタバルブ１００は、図の実施形態において、８つの異なるクロマトグラフィカラムから選択を行うために利用できる。したがって、この実施形態によれば、バルブ１００は、固定子の前面上の「ＩＮ」ポートを通してサンプルインジェクタから（搬送流体と共に）分析対象の流体を受け入れることができる。次いで、流体は、固定子１１０内の通路１１５を通して共通中央開口部１１４に流れ、回転子１２０内の第１の内部通路１２２ａを流れる。次いで、流体は、第１の内部通路１２２ａから出て、固定子１１０の内部リング上の選択された開口部１１２（例えば、１、２、３、・・・）に流れ、固定子を通って、対応する選択されたカラム（例えば、カラム１、カラム２、カラム３、・・・）に流れ込む。次いで、流体は、選択されたカラムから、固定子１１０の前面上の対応するポートに入り、固定子１１０を通り、固定子１１０の動的面の外側リング上の対応する開口部１１２（例えば、１’、２’、３’、・・・）を抜けて、第２の内部通路１２２ｂに流れる。次いで、流体は、第２の内部通路１２２ｂを出て、収集リング１１８に至り、固定子１１０を通って、固定子１１０の前面上の「ＯＵＴ」ポートから出る。「ＯＵＴ」ポートから、流体は、検出装置に流れてよい。

例えば、カラム「１」が選択された場合、流体は、第１の内部通路１２２ａから内部リング上の開口部「１」に流れ、カラム「１」に入る。次いで、流体は、カラム「１」を通って、固定子前面の外側リング上のポート「１」に入り、固定子を通って、第２の内部通路１２２ｂに至る。第２の内部通路１２２ｂを出ると、流体は、固定子１１０の収集リング１１８に流れ、固定子を通って、固定子１１０の「ＯＵＴ」ポートに至る。別の実施形態では、流体の流れる方向が、固定子１１０の前面上の「ＩＮ」ポートおよび「ＯＵＴ」ポートを逆転させることによって逆転されてもよい。

図４に示すように、この実施形態において、回転子１２０は、その前面から背面までロータを通して伸びる３つの貫通孔１２４を有する。これらの貫通孔１２４は、ロータ１２０の回転を可能にするために、シャフト／モータアセンブリ１３０の対応するピンと係合するように提供される。内部通路１２２ａ、１２２ｂは、図３Ｄおよび図４に示すように、ロータの動的面の下に伸びる。一実施形態において、内部通路１２２ａ、１２２ｂは、各々、実質的に単一の平面内に含まれることが好ましく、それにより、ロータ本体を通してくねるように伸びる内部通路に比べて、流路が単純化されると共に、ロータ１２０内での内部通路のフットプリントが低減される。

第１の内部通路１２２ａ、１２２ｂの各々は、互いに対向して一点で交わることで略Ｖ字形の通路を形成する２つの（第１および第２の）実質的に線形の通路構成要素からなる。この幾何学的形状は、加工を容易にし、図に示すように、２つの実質的に線形の接続通路を穿孔することによって容易に実現できる。各通路構成要素は、回転子１１０の動的面から下向きに設けられており、回転子開口部で始まっている。各内部通路について、対向する通路構成要素は、それらが回転子本体内の最下端の頂点部分で互いに交わるまで、互いに近づいてゆく。通例、頂点部分の深さは、回転子本体の高さの約１／２以下である。

各通路構成要素は、十分な流体を流せると共に開口部の整列を容易にするような適切なサイズを有する。各通路の直径は、それに整列される固定子開口部の直径よりも若干大きいサイズであってよく、例えば、固定子開口部が約２．０ｍｍから約０．１０ｍｍの範囲の直径を有する場合、約２．２ｍｍから約０．１２ｍｍの範囲である。開口部は、楕円形状であってもよい。実際、楕円形の回転子開口部は、回転子面に対する各通路構成要素の侵入角により、必然的に固定子開口部よりも一方向に大きくなる。

頂点部分での各内部通路の２つの通路構成要素の間の交角、および、回転子本体内への深さは、一般に、回転子／固定子界面の平面Ｐ_Ｉに対する各通路構成要素の侵入角によって決まる。一般に、加工を容易にするために、各通路構成要素の侵入角は、実質的に互いに等しく、通例は、約６０°から約３０°の範囲である。結果的に、通路構成要素の間の交角は、およそ直角（９０°）または鈍角になる。

もちろん、第１または第２の通路構成要素のいずれかの侵入角が大きく（すなわち、急角度に）なるほど、頂点部分での交角は小さくなる。さらに、接触面の平面に対する第１および第２の通路構成要素の侵入角は、実質的に互いに等しく、各通路構成要素が実質的に等しい長さになることが好ましいが、かかる等しさは、さらなる内部通路の追加および／またはレイアウトに応じて変更されてよいため、必ずしも必須ではない。加えて、これらの内部通路は、回転軸に平行な（平面Ｐ１に対して９０°の）流体通路によって回転子１２０を完全に貫通するように形成されてもよい。回転子１２０の背面の接続スロット（シャフトの面によってシールされる）が、これら２つの通路を接続し、内部通路を完成させる。

上述のように、これら２つの実質的に線形の通路構成要素は、頂点部分で互いに交わる。このように通路構成要素が収束する角度の方向付けは、従来の穿孔技術を適切な侵入角に方向付けて適用することによる簡単な加工につながる。しかしながら、別の幾何学的構成の内部通路が実施されてもよいことがわかる。例えば、曲線プロファイルを有する内部通路が設けられてもよいが、中実の回転子に加工することが、より困難になりうる。或る特定の加工技術では、例えば、所望の内径寸法を有する柔軟な管部材を利用する。次いで、回転子本体が、管の周りに成形されてよく、このようにして、管を封入し、曲線プロファイルを有する内部通路を回転子本体内に形成する。

デュアルセレクタバルブアセンブリ２００の別の実施形態について、図５Ａ〜図６を参照して説明する。図５Ａは、デュアルセレクタバルブアセンブリ２００の固定子−回転子界面での固定子面の一実施形態を示す簡略な平面図であり、この図において、回転子面は、固定子面の上に透視状態で重ね合わせられている。上述のように、回転子２２０は、バルブアセンブリの縦軸の廻りに回転するように構成されている。この実施形態において、セレクタバルブ２００は、対応するポートに接続された８つの異なるカラム２２５から流路を選択することを可能にする（各カラムは、固定子前面にある１および１’で示したポート２１２の間、２および２’で示したポート２１２の間、３および３’で示したポート２１２の間などに、流路を提供する）。図５Ｂは、固定子２１０の前面の平面図であり、流体通路２１５に対応する入力ポートおよび出力ポート２１７ならびにそれらに対応する開口部２１２の、固定子２１０の動的面上すなわち背面上での配置を示す。

図５Ｃは、固定子２１０および回転子２２０の接触する動的面の斜視図である。図５Ｃに示すように、固定子２１０および回転子２２０の接触面は、クロマトグラフィカラムが固定子２１０に流体接続される固定子２１０の前面と比べると、比較的小さい。図５Ｄに示すように、固定子２１０の動的面上の各開口部２１２は、通路２１５によって、固定子２１０の前面上の対応するポート２１７に接続される。

図５Ａにおいて、実線は、固定子２１０上の形状を示し、破線は、回転子２２０上の形状を示す。本明細書で用いられているように、「動的面」という用語は、固定子−回転子界面にある固定子面または回転子面のことを指すために用いられる。すなわち、固定子２１０の動的面は、固定子２１０の比較的平坦な背面であり、回転子２２０の動的面は、回転子２２０の比較的平坦な前面である。図５Ａの破線は、回転子２２０の動的面に形成された溝２２２ａ，２２２ｂを表す。図５Ｄは、１つの溝２２２ｂが設けられた平面に沿って取られた断面図であるため、図５Ｄでは、一方の溝２２２ｂのみが完全に示されており、他方の溝２２２ａは示されていないことがわかる。

図５Ａおよび図５Ｃに示すように、固定子２１０の動的面は、流体通路２１５への開口部２１２を有する。開口部２１２は、固定子２１０の動的面上の２つの同心リングに配置されている。図示の実施形態において、外側のリングが８つの開口部２１２を有し、内側のリングも８つの開口部を有する。別の実施形態において、それらのリングは、より多いまたはより少ない開口部２１２（ひいては、固定子２１０の前面上のポート２１７の間に、より多いまたはより少ないクロマトグラフィカラム）を有してもよいことがわかる。上述のように、各クロマトグラフィカラムは、固定子の前面上のポート１から固定子の前面上のポート１’まで、ポート２からポート２’まで、ポート３からポート３’まで、などの流路を提供する。上述のように、図５Ａの破線は、回転子２２０の動的面にある２つの溝２２２ａ、２２２ｂを表す。

第１の溝２２２ａは、固定子２１０における共通中央開口部２１４を、固定子２１０の内側リング上の選択された開口部２１２に流体接続すなわち流体的に橋渡しするために利用できる。中央共通開口部２１４は、縦軸に沿って固定子２１０の動的面上の回転中心線上に配置されてよい。当業者によって理解されるように、回転中心線上に中央共通開口部２１４を配置することは、分散にとってより良好である。

溝２２２ａの一端を共通中央固定子開口部２１４と整列させ、溝２２２ａの他端を内側リングにある固定子開口部１１２の１つと整列させることにより、回転子２２０の溝２２２ａを介して、中央共通開口部２１４と固定子２１０の内側リング上の選択された開口部２１２との間で、流体が流れることが可能になる。対照的に、中央共通開口部２１４は、回転子２２０の動的面上の溝２２２ａの端部および固定子２１０上の開口部２１２が整列されないように回転子２２０を回転させることによって、内側リング上の開口部２１２から流体的に分離されうる。したがって、固定子２１０の開口部２１２および溝２２２ａの端部が整列されない時、溝２２２ａの少なくとも一方の端部（すなわち、溝２２２ａの第１の端部または溝２２２ａの第２の端部）は、固定子面で行き止まりになって、流体の流れを遮断する。同様に、内側リング上の第１の共通固定子開口部２１４または第２の固定子開口部２１２の少なくとも一方は、回転面で行き止まりになって、それらの間の流体の流れを遮断する。

同様に、第２の溝２１２ｂは、固定子面にある収集リング１１８を、外側リング上の固定子開口部２１２の１つと流体接続すなわち橋渡しするために利用できる。収集リング２１８は、固定子２１０の動的面に形成された環状溝であることがわかる。図５Ａに示すように、開口部２１２の外側リング、収集リング２１８、および、開口部２１２の内側リングは、同心円である。図５Ａに示すように、収集リング２１８は、固定子上の開口部２１２の内側リングおよび開口部２１２の外側リングの間に配置された環状の溝である。したがって、収集リング２１８は、十分な流体を流せるような適切なサイズを有する。一実施形態において、収集リング２１８の幅は、各固定子開口部２１２の直径の約７５％である。収集リング２１８の深さは、収集リング２１８の幅の約７５％であってよい。

収集リング２１８は、固定子面における開口部２１６を収集リング２１８に有する固定子２１０を通る通路２１５によって、固定子２１０の前面上の「ＯＵＴ」ポートに接続されている。溝２２２ｂの一端を収集リング２１８と整列させ、溝２２２ｂの他端を外側リングにある固定子開口部２１２の１つと整列させることにより、回転子２２０の第２の溝２２２ｂを介して、固定子２１０の外側リング上の選択された開口部１１２と収集リング２１８との間で、流体が流れることが可能になる。対照的に、収集リング２１８は、回転子２２０上の端部および固定子２１０上の開口部２１２が整列されないように回転子２２０を回転させることによって、外側リング上の固定子開口部２１２から流体的に分離されうる。したがって、固定子２１０の開口部２１２および溝２２２ｂの端部が整列されない時、溝２２２ｂの少なくとも一方の端部（すなわち、溝２２２ｂの第１の端部または溝２２２ｂの第２の端部）は、固定子面で行き止まりになって、流体の流れを遮断する。同様に、外側リング上の固定子開口部２１２は、回転子面で行き止まりになって、外側リング上の固定子開口部２１２と収集リング２１８との間での流体の流れを遮断する。

したがって、流体連通チャネルすなわちブリッジが、回転子１２０の動的面上に形成された溝２２２ａ、２２２ｂによって提供されうる。２つの溝２２２ａ、２２２ｂは、単一のバルブを用いて８つの切替流路から選択することができるセレクタバルブ２００を可能にする。切替流路は、内側リングの周りに配列された開口部２１２を外側リングの周りに配列された開口部２１２に流体接続する複数のカラムを通る。図５Ａに示すように、外側リング上の開口部２１２のために収集リング２１８を用いることで、外側のセレクタバルブが内側リング上の開口部２１２を「飛ばす（ｓｋｉｐ ｏｖｅｒ）」ことが可能になる。図に示すように、この実施形態において、固定子２１０の動的面の全面を、８つの異なる流路に必要な開口部すべてを設けるために用いることができる。さらに、溝２２２ａ、２２２ｂは、単純な回転子／固定子界面を提供する。

図６は、回転子２２０の詳細な斜視図である。図の実施形態において、回転子２２０は、２つの溝２２２ａ、２２２ｂを有する。溝２２２ａ、２２２ｂの各々は、図４に示したように、回転子２２０の動的面上に形成される。回転子２２０の動的面上の溝２２２ａ、２２２ｂの端部が固定子２１０の動的面上の開口部２１２と整列されると、固定子２１０および回転子２２０の間で、ひいては、選択されたクロマトグラフィカラムを通して、流体が流れることが可能になる。

カラムセレクタにより、複数のユーザが、自身の分析、簡便洗浄、および、カラム収容のために正しいカラムを用いる方法を選択することが可能になる。本明細書に記載のデュアルセレクタバルブ２００は、図の実施形態において、８つの異なるクロマトグラフィカラムから選択を行うために利用できる。したがって、この実施形態によれば、バルブ２００は、固定子の前面上の「ＩＮ」ポートを通してサンプルインジェクタから（搬送流体と共に）分析対象の流体を受け入れることができる。次いで、流体は、固定子２１０内の通路２１５を通して共通中央開口部２１４に流れ、回転子２２０の第１の溝２２２ａを流れる。次いで、流体は、第１の溝２２２ａから出て、固定子２１０の内部リング上の選択された開口部２１２（例えば、１、２、３、・・・）に流れ、固定子を通って、対応する選択されたカラム（例えば、カラム１、カラム２、カラム３、・・・）に流れ込む。次いで、流体は、選択されたカラムから、固定子２１０の前面上の対応するポートに入り、固定子２１０を通り、固定子２１０の動的面の外側リング上の対応する開口部２１２（例えば、１’、２’、３’、・・・）を抜けて、第２の溝２２２ｂを流れる。次いで、流体は、第２の溝２２２ｂを出て、収集リング２１８に至り、固定子２１０を通って、固定子２１０の前面上の「ＯＵＴ」ポートから出る。「ＯＵＴ」ポートから、流体は、検出装置に流れてよい。

例えば、カラム「１」が選択された場合、流体は、第１の溝２２２ａから内部リング上の開口部「１」に流れ、カラム「１」に入る。次いで、流体は、カラム「１」を通って、固定子前面の外側リング上のポート「１」に入り、固定子を通って、第２の溝２２２ｂに至る。第２の溝２２２ｂを出ると、流体は、固定子２１０の収集リング２１８に流れ、固定子を通って、固定子２１０の「ＯＵＴ」ポートに至る。別の実施形態では、流体の流れる方向が、固定子２１０の前面上の「ＩＮ」ポートおよび「ＯＵＴ」ポートを逆転させることによって逆転されてもよい。

図６に示すように、この実施形態において、回転子２２０は、その前面から背面までロータを通して伸びる３つの貫通孔２２４を有する。これらの貫通孔２２４は、ロータ２２０の回転を可能にするために、シャフト／モータアセンブリ２３０の対応するピンと係合するように提供される。溝２２２ａ、２２２ｂは、図５Ｄおよび図６に示すように、ロータの動的面に形成される。

各溝２２２ａ、２２２ｂは、十分な流体を流せると共に開口部の整列を容易にするような適切なサイズを有する。各溝２２２ａ、２２２ｂの幅は、それに整列される固定子開口部の直径よりも若干大きいサイズであってよく、例えば、固定子開口部が約２．０ｍｍから約０．１０ｍｍの範囲の直径を有する場合、約２．２ｍｍから約０．１２ｍｍの範囲である。一実施形態において、溝２２２ａ、２２２ｂの各々の深さは、溝２２２ａ、２２ｂの各々の幅の約７５％である。

上述の実施形態は、溝または内部回転子通路を用いて適用できる付加機能をいくつか例示したものに過ぎない。したがって、別の流体チャネル構成を容易に実施できる。したがって、上述の説明は、単に本発明の原理を説明するためのものとみなされる。さらに、当業者であれば多くの変形例および変更例を思いつくので、図示および記載された正確な構成および動作に本発明を限定することは望ましくなく、したがって、なされうるすべての適切な変形例および等価物が本発明の範囲内にある。

Claims (20)

1. デュアルセレクタバルブアセンブリであって、
   前面および背面を有する固定子であって、前記背面は、
   内側リングに沿って配列された複数の開口部と、
   外側リングに沿って配列された複数の開口部と、
   前記背面に形成され、閉じた円環形状を有する環状収集溝と、を備える、固定子と、
   前記固定子の前記背面と係合するように構成された前面を有する回転子であって、前記回転子は、第１の流体流路および第２の流体流路を有し、前記第１の流体流路は、第１の端部および第２の端部を有し、前記第１の流体流路の前記第１の端部は、前記回転子の回転中心にあり、前記第１の流体流路の前記第２の端部は、前記内側リングに沿った固定子開口部と整列されるように構成され、前記第２の流体流路は、第１の端部および第２の端部を備え、前記第２の流体流路の前記第１の端部は、前記環状収集溝と整列されるように構成され、前記第２の流体流路の前記第２の端部は、前記外側リングに沿った固定子開口部と整列されるように構成されている、回転子と、
   を備える、セレクタバルブアセンブリ。
2. 請求項１に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記第１の流体流路は第１の溝であり、前記第２の流体流路は第２の溝である、セレクタバルブアセンブリ。
3. 請求項１に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記第１の流体流路は、前記回転子の表面下に伸びる第１の内部通路であり、前記第２の流体流路は、前記回転子の前記表面下に伸びる第２の内部通路である、セレクタバルブアセンブリ。
4. 請求項３に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記内部通路の各々は、互いに対向して一点で交わることで略Ｖ字形の通路を形成する２つの実質的に線形の通路構成要素を備える、セレクタバルブアセンブリ。
5. 請求項１に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記第１の流体流路は、前記固定子の前記背面の中央にある開口部から前記内側リングに沿った固定子開口部までの流路を提供する、セレクタバルブアセンブリ。
6. 請求項１に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記第２の流体流路は、前記外側リングに沿った固定子開口部から前記環状収集溝までの流路を提供する、セレクタバルブアセンブリ。
7. 請求項１に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記環状収集溝、前記内側リング、および、前記外側リングは、前記固定子の前記背面上の同心円である、セレクタバルブアセンブリ。
8. 請求項７に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記環状収集溝は、前記内側リングと前記外側リングとの間に配置されている、セレクタバルブアセンブリ。
9. 請求項７に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記内側リングは、前記環状収集溝と前記外側リングとの間に配置されている、セレクタバルブアセンブリ。
10. 請求項１に記載のセレクタバルブアセンブリであって、さらに、
    前記固定子の前記前面上の入力ポートから前記固定子の前記背面の中央にある開口部までの通路と、
    前記環状収集溝から前記固定子の前記前面上の出力ポートまでの通路と、
    を備える、セレクタバルブアセンブリ。
11. 請求項２に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記第１および第２の溝は、前記回転子の前記背面に形成されている、セレクタバルブアセンブリ。
12. セレクタバルブアセンブリであって、
    前面および背面を有する固定子であって、前記背面は、
    内側リングに沿って配列された複数の開口部と、
    外側リングに沿って配列された複数の開口部と、
    前記背面に形成され、閉じた円環形状を有する環状収集溝と、を備える、固定子と、
    前記固定子の前記背面と係合するように構成された前面を有する回転子であって、前記回転子は、第１の内部通路および第２の内部通路を有し、前記第１の内部通路は、第１の端部および第２の端部を有し、前記第１の内部通路の前記第１の端部は、前記回転子の回転中心にあり、前記第１の内部通路の前記第２の端部は、前記内側リングに沿った固定子開口部と整列されるように構成され、前記第２の内部通路は、第１の端部および第２の端部を備え、前記第２の内部通路の前記第１の端部は、前記環状収集溝と整列されるように構成され、前記第２の内部通路の前記第２の端部は、前記外側リングに沿った固定子開口部と整列されるように構成されている、回転子と、
    を備える、セレクタバルブアセンブリ。
13. 請求項１２に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記内部通路の各々は、互いに対向して一点で交わることで略Ｖ字形の通路を形成する２つの実質的に線形の通路構成要素を備える、セレクタバルブアセンブリ。
14. 請求項１２に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記第１の内部通路は、前記固定子の前記背面の中央にある開口部から前記内側リングに沿った固定子開口部までの流路を提供し、前記第２の内部通路は、前記外側リングに沿った固定子開口部から前記環状収集溝までの流路を提供する、セレクタバルブアセンブリ。
15. 請求項１２に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記内側リングは、前記環状収集溝と前記外側リングとの間に配置されている、セレクタバルブアセンブリ。
16. セレクタバルブアセンブリであって、
    前面および背面を有する固定子であって、前記背面は、
    内側リングに沿って配列された複数の開口部と、
    外側リングに沿って配列された複数の開口部と、
    前記背面に形成され、閉じた円環形状を有する環状収集溝と、を備える、固定子と、
    前記固定子の前記背面と係合するように構成された前面を有する回転子であって、前記回転子は、第１の溝および第２の溝を有し、前記第１の溝は、第１の端部および第２の端部を有し、前記第１の溝の前記第１の端部は、前記回転子の回転中心にあり、前記第１の溝の前記第２の端部は、前記内側リングに沿った固定子開口部と整列されるように構成され、前記第２の溝は、第１の端部および第２の端部を備え、前記第２の溝の前記第１の端部は、前記環状収集溝と整列されるように構成され、前記第２の溝の前記第２の端部は、前記外側リングに沿った固定子開口部と整列されるように構成されている、回転子と、
    を備える、セレクタバルブアセンブリ。
17. 請求項１６に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記第１の溝は、前記固定子の前記背面の中央にある開口部から前記内側リングに沿った固定子開口部までの流路を提供し、前記第２の溝は、前記外側リングに沿った固定子開口部から前記環状収集溝までの流路を提供する、セレクタバルブアセンブリ。
18. 請求項１６に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記環状収集溝は、前記内側リングと前記外側リングとの間に配置されている、セレクタバルブアセンブリ。
19. 請求項１６に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記第１および第２の溝の各々は、前記回転子の前記背面に形成されている、セレクタバルブアセンブリ。
20. 請求項１６に記載のセレクタバルブアセンブリであって、前記第１の溝は、前記固定子の前記背面の中央にある開口部から前記内側リングに沿った固定子開口部までの流路を提供し、前記第２の溝は、前記外側リングに沿った固定子開口部から前記環状収集溝までの流路を提供する、セレクタバルブアセンブリ。

Images