知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6348493
(24)【登録日】2018年6月8日
(45)【発行日】2018年6月27日
(54)【発明の名称】汎用回転弁
(51)【国際特許分類】
F16K 11/074 20060101AFI20180618BHJP
F16K 3/08 20060101ALI20180618BHJP
G01N 1/00 20060101ALI20180618BHJP
G01N 30/26 20060101ALI20180618BHJP
【ＦＩ】
F16K11/074 Z
F16K3/08
G01N1/00 101L
G01N30/26 M
【請求項の数】6
【全頁数】14
(21)【出願番号】特願2015-528439(P2015-528439)
(86)(22)【出願日】2013年8月21日
(65)【公表番号】特表2015-527547(P2015-527547A)
(43)【公表日】2015年9月17日
(86)【国際出願番号】SE2013050985
(87)【国際公開番号】WO2014031069
(87)【国際公開日】20140227
【審査請求日】2016年8月3日
(31)【優先権主張番号】1250942-8
(32)【優先日】2012年8月22日
(33)【優先権主張国】SE
(73)【特許権者】
【識別番号】597064713
【氏名又は名称】ジーイー・ヘルスケア・バイオサイエンス・アクチボラグ
(74)【代理人】
【識別番号】100137545
【弁理士】
【氏名又は名称】荒川 聡志
(74)【代理人】
【識別番号】100105588
【弁理士】
【氏名又は名称】小倉 博
(74)【代理人】
【識別番号】100129779
【弁理士】
【氏名又は名称】黒川 俊久
(72)【発明者】
【氏名】ビヤーヌルフ，オレ
(72)【発明者】
【氏名】エリクソン，クリスター・オロフ
【審査官】
正木 裕也
(56)【参考文献】
【文献】
独国特許出願公開第０４４２５３９３（ＤＥ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ１６Ｋ １１／００−１１／２４
Ｆ１６Ｋ ３／０８
Ｇ０１Ｎ １／００
Ｇ０１Ｎ ３０／２６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
内側ステータ面を有するステータと、内側ステータ面とシール接触するように配設された内側ロータ面を有するロータとを備える回転弁であって、ロータが、内側ステータ面に対して回転軸線の周りで複数のロータ位置に回転運動可能であり、ステータが、複数の接続ポートであって、各々内側ステータ面で対応する弁オリフィスと流体接触する複数の接続ポートを備えており、ロータが、ロータ位置に対する弁オリフィスの選択的な流体相互接続のための２以上の相互接続経路を備えており、ステータが、入口ポートと、出口ポートと、成分供給ポートと、成分戻りポートとを備えており、
ロータの相互接続経路が、
第１のロータ位置で入口ポートを出口ポートに相互接続し、
第２のロータ位置で入口ポートを成分供給ポートに相互接続するとともに成分戻りポートを出口ポートに相互接続し、
第３のロータ位置で入口ポートを成分戻りポートに相互接続するとともに成分供給ポートを出口ポートに相互接続するように構成されており、
前記相互接続経路のうちの少なくとも一つが流体接続を形成し、かつ他の一つ又は二つ以上の前記相互接続経路が流体接続を形成しない時、該他の一つ又は二つ以上の前記相互接続経路は、前記弁オリフィスをカバーしない、回転弁。
ロータの相互接続経路が、
第１のロータ位置で入口ポートを出口ポートに相互接続し、
第２のロータ位置で入口ポートを成分供給ポートに相互接続するとともに成分戻りポートを出口ポートに相互接続し、
第３のロータ位置で入口ポートを成分戻りポートに相互接続するとともに成分供給ポートを出口ポートに相互接続するように構成されており、
前記相互接続経路のうちの少なくとも一つが流体接続を形成し、かつ他の一つ又は二つ以上の前記相互接続経路が流体接続を形成しない時、該他の一つ又は二つ以上の前記相互接続経路は、前記弁オリフィスをカバーしない、回転弁。
【請求項2】
ロータの相互接続経路が、第４のロータ位置で成分供給ポートを成分戻りポートに相互接続するように構成されている、請求項１記載の回転弁。
【請求項3】
請求項１又は請求項２記載の１以上の回転弁を備える分析機器。
【請求項4】
請求項１又は請求項２記載の１以上の回転弁を備える処理システム。
【請求項5】
請求項１又は請求項２記載の１以上の回転弁を備えるクロマトグラフィーシステム（１９０）。
【請求項6】
請求項１又は請求項２記載の第１の回転弁（１０ａ）及び第２の回転弁（１０ｂ）並びに第１の流体成分及び第２の流体成分を備える流体回路であって、
第２の弁の入口ポートが、第１の弁の出口ポートに接続され、
第１の流体成分が、第１の弁の成分供給ポートと第２の弁の成分供給ポートとの間に接続され、
第２の流体成分が、第１の弁の成分戻りポートと第２の弁の成分戻りポートとの間に接続される、流体回路。
第２の弁の入口ポートが、第１の弁の出口ポートに接続され、
第１の流体成分が、第１の弁の成分供給ポートと第２の弁の成分供給ポートとの間に接続され、
第２の流体成分が、第１の弁の成分戻りポートと第２の弁の成分戻りポートとの間に接続される、流体回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、弁に関し、より具体的には、成分をメインフローに選択的に流入させるための回転弁に関する。
【背景技術】
【0002】
弁は、流体の移送を伴う装置に一般に使用される。例えば、中規模の実験システムに使用される典型的な種類の弁は、回転弁である。
【0003】
一般に、回転弁は、本明細書ではステータと呼ばれる静止体を有し、このステータは、本明細書ではロータと呼ばれる回転体と協働する。
【0004】
ステータには、多数の入口ポート及び出口ポートが設けられる。ポートは、内側ステータ面上の対応する一連のオリフィスとボアを介して流体連通する。内側ステータ面は、ロータの内側ロータ面と流体密に接触するステータの内表面である。ロータは、典型的には、ディスクとして形成され、内側ロータ面は、回転的に協働するように内側ステータ面に押し付けられる。内側ロータ面には、ステータに対するロータの回転位置に応じて異なるオリフィスを相互接続する１以上の溝が設けられる。
【0005】
回転弁は、（２５ＭＰａを超える圧力などの）高圧に耐えるように設計することができる。それら回転弁は、ステンレス鋼、高性能高分子材料、及びセラミックなどの種々の材料で作ることができる。
【0006】
ロータ又はステータの入口／出口の数及び溝の設計は、特定の弁の使用目的を反映する。
【0007】
一般的な種類の多目的弁は、１つの入口ポート（典型的には弁の回転軸線に配置される）と、入口ポートの周りに等距離に配置される多数の出口ポートとを有する。ロータは、半径方向に延びる単一の溝であって、一端が回転中心にあり、それにより、常に入口に接続され、一方で、他端が、ステータに対するロータの角度位置に応じて出口のいずれか１つに接続する溝を有する。このような弁は、入口から一度に１つのいずれかの出口に流れを導くのに有用である。
【0008】
１以上の特定の作業を実施するために特別仕様とされるより複雑な構成が可能である。例えば、回転弁は、分析システムの流体経路に成分を導入するために使用することができる。
【0009】
液体クロマトグラフィーシステム（ＬＣＳ）などの、液体の流れを処理する多くの機器では、時として、成分を含めるか又はバイパスすることができる必要がある。
【0010】
この状況は、図１及び図２に概略的に示す従来の４方向二重経路弁を用いて容易に解決される。
【0011】
しかしながら、成分を通って単一の弁内に入る流れを逆転させる能力などのより多くの機能を組み込むことができることが有益であろう。このことの１つの理由はコストが削減されることにある（例えば、自動弁の場合には、１つの弁モータ駆動装置しか必要としないので）。もう１つの理由は、可能な限り多くの経路を弁に組み込むことにより、配管を相互接続する必要性が低くなるので、経路の長さを短縮できることにある。
【0012】
したがって、成分がメインフローに対して接続／遮断される必要がある多くの状況で使用できる多目的弁が必要とされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0013】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１２／０１０３８８７号明細書
【発明の概要】
【0014】
本発明の目的は、従来技術の１以上の欠点を克服する回転弁を提供することである。この目的は、独立請求項に定義する回転弁により達成される。更に、１以上のこのような回転弁を備えるクロマトグラフィーシステムが提供される。
【0015】
これにより、３以上の異なる回転位置をとることができる１つの回転弁が達成され、これらの回転位置では、成分を順流及び逆流で接続することができ、かつ成分をバイパスすることができる。これにより、２つの別々の弁を使用するのに比べて安価な弁が得られるとともに、相互接続される配管が最小限に抑えられる。
【0016】
一態様では、内側ステータ面を有するステータと、内側ステータ面とシール接触するように配設された内側ロータ面を有するロータとを備える回転弁であって、ロータが、内側ステータ面に対して回転軸線の周りで複数のロータ位置に回転運動可能であり、ステータが、複数の接続ポートであって、各々内側ステータ面で対応する弁オリフィスと流体接触する複数の接続ポートを備えており、ロータが、ロータ位置に対する弁オリフィスの選択的な流体相互接続のための２以上の相互接続経路を備えており、ステータが、入口ポートと、出口ポートと、成分供給ポートと、成分戻りポートとを備えており、ロータの相互接続経路が、第１のロータ位置で入口ポートを出口ポートに相互接続し、第２のロータ位置で入口ポートを成分供給ポートに相互接続するとともに成分戻りポートを出口ポートに相互接続し、第３のロータ位置で入口ポートを成分戻りポートに相互接続するとともに成分供給ポートを出口ポートに相互接続するように構成されている、回転弁が提供される。
【0017】
第２の態様では、ロータの相互接続経路が、第４のロータ位置で成分供給ポートを成分戻りポートに相互接続するように構成されている、回転弁が提供される。
【0018】
以下の詳細な説明及び図面を参照することにより、本発明並びに本発明の更なる特徴及び利点のより完全な理解が得られるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】第１のモードで従来の弁を使用した際の成分を通る流れを示した図である。
【図3】本発明の一実施形態による回転弁の概略側面図である。
【図4】内側ステータ面の側から見た本発明の第１の実施形態のステータの斜視図である。
【図5】ロータ内面から見た本発明の第１の実施形態のロータの斜視図である。
【図6a】ロータが異なるロータ位置に位置決めされた回転弁の実施形態の概略図である。
【図6b】ロータが異なるロータ位置に位置決めされた回転弁の実施形態の概略図である。
【図6c】ロータが異なるロータ位置に位置決めされた回転弁の実施形態の概略図である。
【図6d】ロータが異なるロータ位置に位置決めされた回転弁の実施形態の概略図である。
【図7】回転弁の代替的な利用の概略図である。
【図8】回転弁を備えるクロマトグラフィーシステムの一実施形態を概略的に示す図である。
【図9】２ステップ精製プロセスを概略的に示す図である。
【図11】回転弁の代替的な利用の概略図である。
【図12a】回転弁の代替的な利用の概略図である。
【図12b】回転弁の代替的な利用の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
典型的な回転弁の主要部品を図３に概略的に示している（ブラケット又は同様の荷重支持要素又は締結要素は図示せず）。回転弁１０は、ステータ１１と、ロータ１２と、自身の角度位置を認識するための手段（図示せず）を任意選択的に設けることができる回転軸１３と、（弁を手動で作動させることもできるが）典型的にはギヤボックス及びモータを備える駆動ユニット１４とを有する。ロータは、弁の回転軸線ＲＡを中心にステータに対して回転可能である。
【0021】
組み込まれる機器に対して固定されるステータ１１には、流体供給源／出口及び（弁が協働する）任意の成分と流体連通する（点線で表す）ポートが設けられる。ポートは、ステータの任意の適切な部分にかつ任意の適切な向きに位置決めすることができる。ポートには、毛管又は配管を接続する手段が設けられる。そのような手段は、当業者には周知の従来のＶａｌｃｏ継手などの任意の適切な種類のものとすることができる。ポートは、内側ステータ面１１ａ、すなわち、動作中にロータ１２と接触するステータの表面上の対応する一連の弁オリフィスとチャネルを介して流体連通する。
【0022】
ロータ１２は、典型的には、ディスクとして形成され、内側ロータ面１２ａと内側ステータ面１１ａとのシール接触を達成するために、動作中に平坦な内側ステータ面１１ａに押し付けられる内側ロータ面１２ａを有する。内側ロータ面１２ａには、ステータ１１に対するロータ１２の回転位置に応じて内側ステータ面１１ａの異なる弁オリフィスを相互接続する１以上の相互接続経路が設けられる。相互接続経路は、２つの弁オリフィスの間に流体接触をもたらすことが可能な任意の種類の経路とすることができ、かつ内側ロータ面の別個のオリフィス、溝などを備えた内部チャネルから構成することができる。
【0023】
ステータ１１１の前面側の簡略化した斜視図を示す図４ａは、本発明による弁の一実施形態に関する入口ポート及び出口ポートの構成を図示している。
【0024】
一般に、本出願の図に示す、ポート、溝及び類似物の角度位置は、本発明の異なる実施形態の間で異なる場合があり、つまり、ポート、溝及び類似物の相互の協働が本発明の概念に依然として従っている限り、それらの角度位置を弁の回転軸線に対して変える、鏡面反転させる、又は別の方法で変更することができることに留意すべきである。
【0025】
加えて、入口／出口ポートは、ボア（又は任意の種類のチャネル）を介して内側ステータ面１１ａ上のオリフィスに接続されるので、ポートとオリフィスとの間に非直線的なチャネルを作ることにより内側ステータ面１１ａのパターンとは異なるようにポートを配設することが可能である。しかしながら、簡略化する理由により、ポートは、内側ステータ面のオリフィスと一直線になるように位置決めされるものとして示してある。
【0026】
したがって、開示の実施形態のステータ１１１は、機器のすべての所望の動作可能な成分に弁を接続するために使用される４つのポート１３１ａ〜１３４ａを有する。
【0027】
入口ポート１３１ａは、ポンプなどの機器の第１の液体供給源からの（典型的には、検出器、他の弁などの機器の一連の成分、及びクロマトグラフィーカラムなどの任意の接続される成分を介する）入口ポートとして使用されるポートである。出口ポート１３２ａは、液体が機器の残りの部分又は機器の外へと流出できる出口ポートとしての役割を果たす。
【0028】
クロマトグラフィーカラム、導電率モニター又は流量制限装置などの成分は、成分供給ポート１３３ａ及び成分戻りポート１３４ａを介して弁に接続可能であり、それにより、供給ポート１３３ａが、弁からの出口としての機能を果たし、かつ、戻りポート１３４ａが、第１の成分から流れを戻すための弁への入口としての機能を果たし、又は、以下により詳細に開示するように、流れを逆転させた場合には、その反対となる。
【0029】
図４ｂは、他方側、すなわち内側ステータ面１１１ａの側から見た図４ａのステータ１１１の斜視図である。各ポートが、図４ｂに示す対応するオリフィス、入口弁オリフィス１３１ｂ、出口弁オリフィス１３２ｂ、成分供給弁オリフィス１３３ｂ、成分戻り弁オリフィス１３４ｂで終端するチャネルを介して内側ステータ面１１１ａに接続されることに留意されたい。
【0030】
弁オリフィスの位置は、ステータの中心（この中心は弁の回転軸線と一致する）の周りに等間隔に配置される。上で説明したように、オリフィスの位置及びオリフィス間の分割角度は、本発明の概念から逸脱することなく変えることができる。本実施形態によるステータには４つのそのような位置が存在するので、分割角度は９０°である。すべての位置は、弁の回転軸線まで基本的に同じ半径方向距離Ｒで配置される。
【0031】
上記のステータ１１１と協働するロータ１１２の内側ロータ面１１２ａの一実施形態を図５に示す。内側ロータ面１１２ａには、ロータ位置に対する内側ステータ面１１１ａの弁オリフィスの選択的な流体相互接続のための３つの相互接続経路が溝の形態で設けられる。斜め溝１４０は、それぞれ斜めに配設された弁オリフィス１３１ｂ、１３２ｂと１３３ｂ、１３４ｂとの間に相互接続経路を提供するように配設される。２つの平行溝１４１は、ロータが斜め溝１４０の位置に対して４５°で位置決めされるときに成分を流路に接続するために、２つの隣接する弁オリフィスの間に相互接続経路１４１ａ及び１４１ｂを提供するように配設される。
【0032】
組み立てられるときに、内側ロータ面１１２ａは、任意の従来の回転弁にとって典型的な方法（当業者には周知であり、本明細書では解説しない）で、内側ステータ面１１１ａに押し付けられる。ロータ１１２とステータ１１１の相互の角度位置に応じて、弁に関して異なる動作モードが得られる。これらは、ロータの相互接続溝が太い破線で概略的に表され、弁内の流体流れが矢印で概略的に表される図６ａ〜図６ｄに示してある。
【0033】
図６ａに示すように、第１のロータ位置で、弁１０は、成分ポート１３３ａ及び１３４ａをバイパスするように配設される。流体流れは、入口ポート１３１ａに流入し、第１のオリフィス１３１ｂを介してロータ斜め溝１４０を通って進み、（第２のオリフィス１３２ｂを介して）出口ポート１３２ａを通って弁から流出する。弁の他のポート及び溝は、第１のロータ位置ではアクティブではない、つまり、成分がバイパスされる。
【0034】
図６ｂは、ロータ１２の相互接続経路が入口ポート１３１ａを成分供給ポート１３３ａに相互接続し、成分戻りポート１３４ａを出口ポート１３２ａに相互接続する第２のロータの位置にある弁１０を示している。このロータ位置で、成分は、流体流れに順流接続で接続される。より具体的には、平行溝１４１ａは、入口ポートの弁オリフィス１３１ｂと成分供給ポート１３３ａの弁オリフィス１３３ｂとを相互接続し、その一方で、他の平行溝１４１ｂは、成分戻りポート１３４ａの弁オリフィス１３４ｂと出口ポート１３２ａの弁オリフィス１３２ｂとを相互接続する。
【0035】
図６ｃは、ロータ１２の相互接続経路が入口ポート１３１ａを成分戻りポート１３４ａに相互接続し、成分供給ポート１３３ａを出口ポート１３２ａに相互接続する第３のロータ位置にある弁１０を示している。このロータ位置で、成分は、流体流れに逆流接続で接続される。より具体的には、平行溝１４１ａは、入口ポートの弁オリフィス１３１ｂと成分戻りポート１３４ａの弁オリフィス１３４ｂとを相互接続し、その一方で、他の平行溝１４１ｂは、成分供給ポート１３３ａの弁オリフィス１３３ｂと出口ポート１３２ａの弁オリフィス１３２ｂとを相互接続する。
【0036】
図６ｄは、ロータ１２の相互接続経路が成分供給ポート１３３ａを成分戻りポート１３４ａに相互接続する第４のロータ位置にある弁１０を示しており、それにより、主入口ポート１３１ａと出口ポート１３２ａとの間の流路。
【0037】
上で説明したように、オリフィスの正確な位置は、上で説明した実施形態に従う必要はない。本発明に重要なことは、異なる溝が、上で説明した各回転位置に達するべき特定のオリフィスに達することである。本開示を通して、「入力」及び「出力」という用語は、弁がクロマトグラフィーシステムの２つのポンプへの入力流体を選択するように配設される開示の実施形態に関する特定のポートの機能を表すために使用される。本発明による弁は、汎用性の高い機能が有益であり得、かつ入力ポートの１以上がむしろ逆に出力ポートとしての役割も果たすことができる他の用途で使用することができる。
【0038】
本発明を成分選択弁に関して説明しているが、弁の構造によって弁の汎用性が非常に高くなり、分析機器又は処理システム、特にクロマトグラフィーシステムにおける広範な用途でそのような弁を使用できることに留意すべできある。
【0039】
図７ａ〜図７ｃは、本回転弁１０が供給源入口１３１ａから３つの出口Ａ〜Ｃ、１３２ａ〜１３４ａのうちのいずれか１つに流れを導くことが可能な出力選択弁として接続される一実施形態を概略的に示している。しかしながら、代替的に流れが反対方向であり得かつ回転弁が３つの入力供給源のうちの１つを選択するように配設され得ることに留意すべきである。
【0040】
図８は、２つのシステムポンプ１５０及び１５１のために流体供給源Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２から入力流体を選択するように配設された２つの入力３方向弁１６０及び１６１を備えるクロマトグラフィーシステム１９０の一実施形態を概略的に示している。クロマトグラフィーシステム１９０は更に、システムポンプの後の流路内のシステム圧力を記録するための圧力センサー２００と、ポンプにより供給された流体の適切な混合を確実にする混合器２１０と、試料を流体経路に注入するための注入弁２２０と、流体経路内のカラム２４０を選択的に接続／遮断するためのカラム接続弁２３０と、カラムからの出力を検出するための紫外線（ＵＶ）モニター２５０と、導電率モニター２６０と、２以上の出力位置（例えば、フラクションコレクター２８０、廃棄物容器などに接続される）を備えた出力選択弁２７０とを含み得る。
【0041】
図８は、本弁１０が２つの異なる位置で使用される、つまり、図６ａ〜図６ｄに開示するカラム接続弁２３０としてまた図７ａ〜７ｃに開示する出力選択弁２７０として使用されるクロマトグラフィーシステムの一実施形態を示している。
【0042】
図８のクロマトグラフィーシステムは、クロマトグラフィーシステムをどのように構築できるかの例を表しており、他の実施形態は、いくつかの成分の２以上を備える異なる設計とすることができ、かつ成分の一部を欠く可能性があり得る。一実施形態では、クロマトグラフィーシステムは、液体クロマトグラフィーシステムである。
【0043】
本回転弁１０の汎用的性質は、この弁が流路設計においてかつすべての動作に関して実質的な利益を与えるいくつかの用途の特定の例により更に説明することができる。図９ａ〜図９ｃは、本設計の回転弁１０を使用した構成により簡略化できる２ステップ精製プロセスを概略的に示している。この種類の２ステップ精製プロセスで、図９ａに示す第１のステップは、典型的には、第１のカラムＡ２４０（例えば、親和性カラムなど）内のタンパク質などの目的試料の捕捉を伴う。目的試料の捕捉を監視するために、ＵＶモニター２５０がカラムＡの直後の流路に接続される。捕捉段階プロセスは従来通り、非目的分子などがカラムＡから洗い流される洗浄段階を含み得、また、洗浄段階は、ＵＶモニターにより監視され、すべての非目的物がいつ洗い流されたかを測定する。図９ａに表すように、捕捉／洗浄段階中には、第２のカラムＢは接続されていない。捕捉／洗浄段階が完了したことをＵＶモニターからの出力信号が示した場合、次の段階は、カラムＡから目的試料を溶出させ、カラムＢを使用して目的試料を更に精製することである。カラムＡから目的試料を溶出させるために、供給源に溶出緩衝液などが供給され、それにより、目的試料がカラムＡから放出される。溶出段階中に、目的試料がＵＶモニターにいつ達するかを確認するために、カラムＡからの出力がＵＶモニターを使用して監視され、それにより、カラムＢは、図９ｂに示すように、目的試料を受け入れ、次いで、すべての目的試料がカラムに充填されたときに溶出プロセスを終了し、第２の精製ステップである第３の段階を開始するように、ＵＶモニター直後の流体経路に接続される。図９ｃに示すように、第２の精製ステップでは、カラムＡが流路から遮断されることが好ましく、カラムＢ内でのクロマトグラフィー精製を促進するために、通常は、溶出緩衝液が第２の精製緩衝液に置き換えられる。このステップでは、カラムＢの出力端部にＵＶモニターを導入することにより、カラムＢからの出力を監視することが望ましい。したがって、第３の段階では、カラムＢ及びＵＶモニターの論理順序を前ステップに比べて変更する必要がある。２つの別々のＵＶモニターが利用可能でなければ、２つの流体成分の論理順序を変更するプロセスは、いくつかの弁成分を必要とする重要な動作である。更に、いくつかの状況では、カラムＡから溶出した目的試料をカラムＢにできるだけ速やかに導入し、次いで、緩衝液をできるだけ速やかに取り換える（例えば、溶出中に使用する緩衝液がタンパク質を不安定にする場合があるので）ことが望ましい。
【0044】
図１０ａ〜図１０ｄは、本設計の３つの回転弁１０ａ〜１０ｃを備える構成を使用して２ステップ精製プロセスをどのように設計できるかの例を示している。この構成において、３つの回転弁１０ａ〜１０ｃは、供給源から出口まで直列に接続される。カラムＡ ２４０は、図６ａ〜図６ｄに開示するように、弁１０ａの２つのポート、成分供給ポートと成分戻りポートとの間に接続され、カラムＡが流路に対して接続及び遮断されることを可能にする。それぞれ、第２のカラムＢ ２４０は、第２の弁１０ｂの成分供給ポートと第３の弁１０ｃの成分供給ポートとの間に接続され、ＵＶモニター２５０は、第２の弁１０ｂの成分戻りポートと第３の弁１０ｃの成分戻りポートとの間に接続される。この構成により、２つの弁のみを使用してカラムＢ及びＵＶモニターの論理順序を効果的に変更することが可能となり、それと同時に、両成分をバイパスすること及び成分を流路に個々に接続することも可能となる。
【0045】
図１０ａでは、３つのすべての弁１０ａ〜１０ｃが、バイパスモード、第１の位置で配設され、それにより、流体流れが供給源から出口へ真っ直ぐに進む。図１０ｂは、流体流れがカラムＡ及びＵＶモニターを通して導かれ、それに対して、カラムＢが遮断されたままである捕捉／洗浄段階及び初期溶出段階を表している。これは、弁１０ａを第２の位置に、弁１０ｂを第３の位置に、また弁１０ｃを第２の位置にセットすることにより達成される。図１０ｃは、目的試料がＵＶモニターにより検出されており、かつ第２のカラムＢがＵＶモニターの後に接続されている溶出段階を表している。これは、弁１０ａを第２の位置に、弁１０ｂを第３の位置に保持し、また弁１０ｃを第３の位置にセットすることにより達成される。単に弁１０ｃの位置を第２の位置から第３の位置に切り替えることによるＵＶモニターの後のカラムＢのその接続に留意されたい。図１０ｄは、カラムＡが流路から遮断され、かつカラムＢ及びＵＶモニターの論理順序が変更されている第２の精製ステップを表している。これは、弁１０ａを第１の位置に、弁１０ｂを第２の位置に、また弁１０ｃを第２の位置にセットすることにより達成される。
【0046】
上記の実施形態は、流路内の成分の論理順序を変更することが有益である場合の使用の一例を示しており、この構成は更に、この機能が有用である任意の用途で使用することができる。図１０ａ〜図１０ｄに従って、２つの成分に接続された２つの弁１０ｂ及び１０ｃを使用して流路内の成分の論理順序を変更することにより、各ステップに利用可能な成分の使用を最適化する異なる流路構造を形成することができる。例えば、ＵＶモニター、出口弁、又はカラムの位置は、現在の用途に最も適合するように変更することができる。上記から明らかであるように、流路内の成分の論理順序を変更するためのそのような構成は、第１の回転弁１０ａ及び第２の回転弁１０ｂ並びに第１の流体成分及び第２の流体成分を備える流体回路であって、第２の弁の入口ポートが、第１の弁の出口ポートに接続され、第１の流体成分が、第１の弁の成分供給ポートと第２の弁の成分供給ポートとの間に接続され、第２の流体成分が、第１の弁の成分戻りポートと第２の弁の成分戻りポートとの間に接続される、流体回路により一般に達成することができる。
【0047】
更に、供給源Ａ及びＢが成分ポートにそれぞれ接続され、かつカラムＡ及びＢが入口及び出口にそれぞれ接続される、図１１ａ及び図１１ｂに表すような２つの独立した流体経路の間のスイッチとして本弁１０を使用することができる。この構造において、弁は、供給源Ａ又はＢをそれぞれのカラムＡ及びＢに選択的に接続することを可能にする。そのような構成が有用である１つの用途は、例えば、バイオプロセス生成流路で、一方のカラムの調整を実施し、それと並行して、他方のカラム内でクロマトグラフィープロセスを実行することであり、そこでは、調整済みのカラムをクロマトグラフィープロセスに切り替えることができ、他方のカラムを清掃又は交換のために遮断することができる。
【0048】
図１２ａ、図１２ｂは、溶出した試料画分がその後の第２の精製ステップを実施するために試料ループ内に貯留される代替的な２ステップ精製プロセスを可能にするために、本弁１０が図８のクロマトグラフィーシステム１９０の流路内の代替的な位置に導入される別の用途の特定の例を概略的に図示している。図１２ａ及び図１２ｂのシステム１９０において、弁２１５は、その出口ポートが注入弁２２０の入口ポートに接続された状態で、注入弁２２０の前の流路に導入される。混合器２１０は、弁２１５の成分ポートのうちの１つと注入弁２２０上の第２の入口ポートとの間に接続される。弁２１５の他の成分ポートは、出力選択弁２７０の出口ポートに接続される。更に、図１２ａ及び図１２ｂにおいて、ループ弁３００は、注入弁のそれぞれの出口及び入口に接続される。開示の実施形態には、当分野における通常の実施方法に従って、その後の精製のために試料体積を収集することが各々可能な、ループ弁３００に接続された８つの試料ループ３１０が示してある。代替的な実施形態では、ループ機能を注入弁２２０に組み込むことができる。図８と比べて、カラム選択弁２３０が、カラムＡ及びＢ ２４０で図示する、２以上のカラムを流体経路に接続することが可能な弁に置き換えられている。
【0049】
図１２は、目的試料が、流体経路に導入され、並びにカラムＡ内で捕捉及び洗浄される第１の精製ステップを概略的に図示しており、液体流れを矢印で示す。任意選択的に混合器が流路に接続された状態で、図９及び図１０に図示した上記の例のように、初めに初期の溶出について同じ設定が使用される。第１の目的試料がＵＶモニター２５０により検出されたときに、弁２１５及び２７０を図１２ｂに示すそれぞれの位置にシフトさせ、それにより、溶出した試料の流れを注入弁２２０に再導入するための平行流路が形成される。この再注入プロセス中に、弁２１５と注入弁２２０の両方に２つの平行な流体経路が存在し、溶出した試料の流れは、所望の画分が収集され試料ループ３１０内に貯留されるループ弁３００の入口に導かれる。注入弁２２０内の弁流路は、図１２ｂに破線として概略的に示してある。前述のように、試料ループ３１０内に貯留された溶出画分を、その後、カラムＢなどを使用して更に精製することができる。