特許 7144611 複数チャネル・セレクター・バルブ

(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】

(24)【登録日】2022-09-20

(45)【発行日】2022-09-29

(54)【発明の名称】複数チャネル・セレクター・バルブ

(51)【国際特許分類】

   F16K 11/074 20060101AFI20220921BHJP

   G01N 30/26 20060101ALI20220921BHJP

   G01N 30/44 20060101ALI20220921BHJP

【ＦＩ】

F16K11/074 Z

G01N30/26 M

G01N30/44

【請求項の数】 17

(21)【出願番号】P 2021523350

(86)(22)【出願日】2019-11-01

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-17

(86)【国際出願番号】 US2019059394

(87)【国際公開番号】W WO2020092902

(87)【国際公開日】2020-05-07

【審査請求日】2021-06-24

(31)【優先権主張番号】62/754,221

(32)【優先日】2018-11-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513237308

【氏名又は名称】アイデックス ヘルス アンド サイエンス エルエルシー

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ケラー、マイケル

(72)【発明者】

【氏名】シュロック、オードリー

(72)【発明者】

【氏名】チャン、マーク

(72)【発明者】

【氏名】サンデュ 、アスナ

【審査官】篠原 将之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０３１３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／００９０３４５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００９／０７８４５０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６０１２４８８（ＵＳ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５１７０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１５９４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／１０７０２２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－１７３２４９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １１／０７４

Ｇ０１Ｎ ３０／２６

Ｇ０１Ｎ ３０／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数チャネル・セレクター・バルブであって、前記複数チャネル・セレクター・バルブは、
ステーターであって、前記ステーターは、フロント・フェイス、ダイナミック・フェイス、および複数の通路を有しており、前記複数の通路は、前記ステーターを通って延在し、前記フロント・フェイスおよび前記ダイナミック・フェイスを流体的に接続しており、前記複数の通路は、前記ダイナミック・フェイスの中のそれぞれの第１の開口部と前記フロント・フェイスの中の第１のポートとの間に延在する第１の通路、前記ダイナミック・フェイスの中のそれぞれの第２の開口部と前記フロント・フェイスの中の第２のポートとの間に延在する第２の通路、前記ダイナミック・フェイスの中の吸入開口部と前記フロント・フェイスの中の吸入ポートとの間に延在する吸入通路、および、前記ダイナミック・フェイスの中の出口開口部と前記フロント・フェイスの中の出口ポートとの間に延在する出口通路を含む、ステーターと；
ローターであって、前記ローターは、回転軸線の周りに前記ステーターに対して回転可能であり、前記ステーターの前記ダイナミック・フェイスと密封して係合するように構成されているローター・フェイスを有しており、前記ローター・フェイスは、前記吸入開口部を前記第１の開口部のうちの選択された１つに流体的に連結するための第１の流体流路、および、前記出口開口部を前記第２の開口部のうちの選択された１つに流体的に連結するための第２の流体流路を含み、前記第２の流体流路は、移送部分およびリリーフ部分を有しており、前記移送部分は、前記リリーフ部分に移行する近位端部、および、遠位端部を有しており、前記移送部分は、約１０～７５°の間の値だけ前記遠位端部から前記近位端部へフレア状になっており、前記リリーフ部分は、少なくとも３０°だけ前記回転軸線の周りに環状に配置されている、ローターと
を含む、複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項2】

前記第１および第２の流体流路は、前記ローター・フェイスの中の溝部を含む、請求項１に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項3】

前記第１の開口部は、内側開口部に沿って円周軸線方向に配置されており、前記第２の開口部は、外側リングの周りに円周軸線方向に配置されている、請求項１に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項4】

前記複数チャネル・セレクター・バルブは、前記ステーターの前記ダイナミック・フェイスの中に環状の収集溝部を含み、前記環状の収集溝部は、前記出口開口部と交差している、請求項１に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項5】

前記環状の収集溝部が、半径方向に内側リングと外側リングとの間にある、請求項４に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項6】

前記第２の流体流路の前記リリーフ部分は、前記環状の収集溝部と操作可能なアライメント状態になっている、請求項５に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項7】

前記リリーフ部分は、前記収集溝部と環状にミラー対称になっている、請求項６に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項8】

前記第２の流体流路は、前記環状の収集溝部を前記第２の開口部のうちの選択された１つに流体的に接続している、請求項４に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項9】

前記吸入開口部は、前記回転軸線に沿っている、請求項１に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項10】

複数チャネル・セレクター・バルブであって、前記複数チャネル・セレクター・バルブは、
ステーターであって、前記ステーターは、フロント・フェイス、中心軸線、および、全体的に対向したダイナミック・フェイスを有しており、前記ダイナミック・フェイスは、前記中心軸線の周りに第１の円周軸線方向のパターンで配置されている複数の第１の開口部、および、前記中心軸線の周りに第２の円周軸線方向のパターンで配置されている複数の第２の開口部を含む、ステーターと；
ローターであって、前記ローターは、前記中心軸線と一致する回転軸線の周りに前記ステーターに対して回転可能であり、前記ステーターの前記ダイナミック・フェイスと密封して係合するように構成されているローター・フェイスを有しており、前記ローター・フェイスは、第１の流体流路および第２の流体流路を含み、前記第１の流体流路は、前記ローター・フェイスの回転中心から第１の端部へ延在し、前記第１の開口部のうちの任意の１つに選択的に流体的に接続し、前記第２の流体流路は、移送部分およびリリーフ部分を有しており、前記移送部分は、約１０～７５°の間の値だけ、前記第２の開口部のうちの任意の１つに流体連通している遠位端部から近位端部へフレア状になっており、前記リリーフ部分は、少なくとも３０°だけ前記回転軸線の周りに環状に配置されている、ローターと
を含む、複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項11】

前記リリーフ部分は、少なくとも約２７０°だけ前記回転軸線の周りに環状に配置されている、請求項１０に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項12】

前記第２の流体流路は、前記第２の開口部のうちの任意の１つを前記ステーターの前記ダイナミック・フェイスの中の出口開口部に流体的に接続する、請求項１０に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項13】

前記複数チャネル・セレクター・バルブは、半径方向に前記第１の円周軸線方向のパターンと前記第２の円周軸線方向のパターンとの間に、前記ステーターの前記ダイナミック・フェイスの中に環状の収集溝部を含む、請求項１０に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項14】

前記環状の収集溝部は、前記ステーターの前記ダイナミック・フェイスの出口開口部と交差している、請求項１３に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項15】

前記第２の流体流路は、前記第２の開口部のうちの任意の１つを前記環状の収集溝部に流体的に連結している、請求項１４に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項16】

前記第２の流体流路の前記リリーフ部分は、前記環状の収集溝部と操作可能なアライメント状態になっている、請求項１５に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【請求項17】

前記複数チャネル・セレクター・バルブは、前記ローター・フェイスの前記回転中心と操作可能なアライメント状態になっている、前記ステーターの前記ダイナミック・フェイスの中の入口開口部を含む、請求項１０に記載の複数チャネル・セレクター・バルブ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、概して、流体バルブに関し、より具体的には、液体クロマトグラフィーを含む、流体工学および分析において使用される複数チャネル・バルブに関する。

【背景技術】

【0002】

セレクター・バルブは、複数の流路の間で流体を選択的に方向付けるために、さまざまな流体工学用途に関して幅広く実装されている。例示的な用途は、複数カラムの液体クロマトグラフィーであり、そこでは、流体フローは、複数の分離カラムにおよび複数の分離カラムの間で選択的に方向付けられ、所望の全体的なクロマトグラフィー分離を実現することが可能である。

【0003】

クロマトグラフィー用途で使用され得る例示的なセレクター・バルブは、米国特許第９，７３９，３８３号に説明されており、それは、本譲受人に譲渡されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれている。米国特許第９，７３９，３８３号に説明されているバルブは、効果的であることが証明されているが、バルブを利用する特定の高い流量の用途（たとえば、２００ｍｌ／ｍｉｎ）は、背圧を発生させ、背圧は、システムの中の他のどこかの器具および継手に問題を引き起こす可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

したがって、本発明の目的は、ターゲット閾値の下方に背圧値を維持しながら、高い流体流量レジーム（たとえば、分取スケールの液体クロマトグラフィーなど）に対処することができる複数チャネル・セレクター・バルブを提供することである。いくつかの実施形態では、ターゲット背圧閾値は、２００ｍｌ／ｍｉｎの流体流量において、５ｂａｒ（７２．５ｐｓｉ）である。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明によって、流体フロー背圧値は、複数チャネル・セレクター・バルブを通る比較的に高い流体流量レジームにおいてさえも管理され得る。フロー制限を低減させる複数チャネル・セレクター・バルブを通る独自の流路に関して調節が行われる。

【0006】

ある実施形態では、複数チャネル・セレクター・バルブは、ステーターを含み、ステーターは、フロント・フェイス、ダイナミック・フェイス、および複数の通路を有しており、複数の通路は、ステーターを通って延在し、フロント・フェイスおよびダイナミック・フェイスを流体的に接続している。複数の通路は、ダイナミック・フェイスの中のそれぞれの開口部とフロント・フェイスの中の第１のポートとの間に延在する第１の通路、ダイナミック・フェイスの中のそれぞれの第２の開口部とフロント・フェイスの中の第２のポートとの間に延在する第２の通路、ダイナミック・フェイスの中の吸入開口部とフロント・フェイスの中の吸入ポートとの間に延在する吸入通路、および、ダイナミック・フェイスの中の出口開口部とフロント・フェイスの中の出口ポートとの間に延在する出口通路を含む。セレクター・バルブは、ローターをさらに含み、ローターは、回転軸線の周りにステーターに対して回転可能であり、ステーターのダイナミック・フェイスと密封して係合するように構成されているローター・フェイスを有している。ローター・フェイスは、吸入開口部を第１の開口部のうちの選択された１つに流体的に連結するための第１の流体流路、および、出口開口部を第２の開口部のうちの選択された１つに流体的に連結するための第２の流体流路を含む。第２の流体流路は、移送部分およびリリーフ部分を有しており、移送部分は、リリーフ部分に移行する近位端部、および、遠位端部を有している。移送部分は、約１０～７５°の間の値だけ遠位端部から近位端部へフレア状になっている。リリーフ部分は、少なくとも３０°だけ回転軸線の周りに環状に配置されている。

【0007】

別の実施形態では、本発明の複数チャネル・セレクター・バルブは、ステーターを含み、ステーターは、フロント・フェイス、中心軸線、および、全体的に対向したダイナミック・フェイスを有しており、ダイナミック・フェイスは、中心軸線の周りに第１の円周軸線方向（ｃｉｒｃｕｍａｘｉａｌ）のパターンで配置されている複数の第１の開口部、および、中心軸線の周りに第２の円周軸線方向のパターンで配置されている複数の第２の開口部を含む。セレクター・バルブは、ローターをさらに含み、ローターは、中心軸線と一致する回転軸線の周りにステーターに対して回転可能であり、ステーターのダイナミック・フェイスと密封して係合するように構成されているローター・フェイスを有している。ローター・フェイスは、第１の流体流路および第２の流体流路を含む。第１の流体流路は、ローター・フェイスの回転中心から第１の端部へ延在し、第１の開口部のうちの任意の１つに選択的に流体的に接続している。第２の流体流路は、移送部分およびリリーフ部分を有しており、移送部分は、約１０～７５°の間の値だけ、第２の開口部のうちの任意の１つに流体連通している遠位端部から近位端部へフレア状になっている。第２の流体流路のリリーフ部分は、少なくとも３０°だけ回転軸線の周りに環状に配置されている。

【0008】

本発明の複数チャネル・セレクター・バルブのさらなる実施形態は、ステーターを含み、ステーターは、フロント・フェイス、ダイナミック・フェイス、および複数の通路を有しており、複数の通路は、ステーターを通って延在し、フロント・フェイスおよびダイナミック・フェイスを流体的に接続している。複数の通路は、ダイナミック・フェイスの中のそれぞれの第１の開口部とフロント・フェイスの中の第１のポートとの間に延在する第１の通路、ダイナミック・フェイスの中のそれぞれの第２の開口部とフロント・フェイスの中の第２のポートとの間に延在する第２の通路、ダイナミック・フェイスの中の吸入開口部とフロント・フェイスの中の吸入ポートとの間に延在する吸入通路、および、ダイナミック・フェイスの中の出口開口部とフロント・フェイスの中の出口ポートとの間に延在する出口通路を含む。通路のうちの少なくともいくつかは、第１の軸線および第１の直径を有する第１の部分、ならびに、第１の軸線に対して角度を付けられた第２の軸線および第１の直径とは異なる第２の直径を有する第２の部分を含む。セレクター・バルブは、ローターをさらに含み、ローターは、回転軸線の周りにステーターに対して回転可能であり、ステーターのダイナミック・フェイスと密封して係合するように構成されているローター・フェイスを有している。ローター・フェイスは、吸入開口部を第１の開口部のうちの選択された１つに流体的に連結するための第１の流体流路、および、出口開口部を第２の開口部のうちの選択された１つに流体的に連結するための第２の流体流路を含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の複数チャネル・セレクター・バルブの斜視図である。

【図2A】本発明の複数チャネル・セレクター・バルブの分解正面斜視図である。

【図2B】本発明の複数チャネル・セレクター・バルブの分解背面斜視図である。

【図3】ローター部分がその上に透明に重ね合わされた状態のステーター部分の説明図である。

【図4】本発明の複数チャネル・セレクター・バルブのステーター部分の断面図である。

【図5】本発明の複数チャネル・セレクター・バルブのステーター部分の正面図である。

【図6】本発明の複数チャネル・セレクター・バルブのローター部分の立面図である。

【図7A】本発明の複数チャネル・セレクター・バルブのローター部分の説明図である。

【図7B】本発明の複数チャネル・セレクター・バルブのローター部分の斜視図である。

【図8A】先行技術の複数チャネル・セレクター・バルブのローター－ステーター・インターフェースの断面図である。

【図8B】本発明の複数チャネル・セレクター・バルブのローター－ステーター・インターフェースの断面図である。

【図9】本発明の複数チャネル・セレクター・バルブのステーター部分の拡大断面図である。

【図10A】入口ポートにおいて２００ｍｌ／ｍｉｎにおける背圧降下をプロットしたチャートである。

【図10B】出口ポートにおいて２００ｍｌ／ｍｉｎにおける背圧降下をプロットしたチャートである。

【図10C】入口ポートにおいて１５０ｍｌ／ｍｉｎにおける背圧降下をプロットしたチャートである。

【図10D】出口ポートにおいて１５０ｍｌ／ｍｉｎにおける背圧降下をプロットしたチャートである。

【図10E】入口ポートにおいて１００ｍｌ／ｍｉｎにおける背圧降下をプロットしたチャートである。

【図10F】出口ポートにおいて１００ｍｌ／ｍｉｎにおける背圧降下をプロットしたチャートである。

【図10G】入口ポートにおいて５０ｍｌ／ｍｉｎにおける背圧降下をプロットしたチャートである。

【図10H】出口ポートにおいて５０ｍｌ／ｍｉｎにおける背圧降下をプロットしたチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の複数チャネル・セレクター・バルブ１０の実施形態が、図１に図示されている。例示的な用途では、流体ストリームは、バルブ１０を通して１つまたは複数の選択された出力チャネルへ（たとえば、１つまたは複数のクロマトグラフィック・カラムなどへ）方向付けられ、次いで、たとえば、検出器による下流の分析へルーティングするためにバルブ１０に戻され得る。

【0011】

セレクター・バルブ１０は、ステーター２０を含み、ステーター２０は、締結具１４によってバルブ本体部１６にしっかりと固定されている。図２の分解斜視図において、ローター３０は、バルブ本体部１６を通過してモーター・アッセンブリに接続するバルブ・シャフトによってステーター２０に対して回転するように、バルブ１０の中に配置されているということが見られる。セレクター・バルブ１０のコンポーネント・パーツの関係および一般的な機能性は、米国特許第９，７３９，３８３号に説明されているようなものである。本発明のセレクター・バルブ１０と米国特許第９，７３９，３８３号に説明されているバルブとの重要な違いは、ローター３０のダイナミック・フェイス３２の構造、および、ステーター・ダイナミック・フェイス２２とのその関係である。

【0012】

図３は、ローター３０がその上に透明に重ね合わされた状態のステーター・ダイナミック・フェイス２２の説明図である。破線は、そうでなければ図３に図示されないローター３０の特徴を図示している。ステーター・ダイナミック・フェイス２２は、第１の通路２６ａ（図４に図示されている）への第１の開口部２４ａと、第２の通路２６ｂ（図４に図示されている）への第２の開口部２４ｂとを含む。第１の開口部２４ａは、ローター３０がバルブ１０の中のステーター２０と係合されているときに、ローター・ダイナミック・フェイス３２の中の第１の溝部３４ａによって、中央開口部２５に流体的に接続され得る。この実施形態では、ローター３０は、長手方向軸線の周りに回転し、対応するポートを通る６つの経路の中から流路の選択を提供するように配置されている。ステーター・ダイナミック・フェイス２２およびローター・ダイナミック・フェイス３２は、ステーター－ローター・インターフェースにおけるステーター２０およびローター３０のそれぞれの表面である。

【0013】

ステーター・ダイナミック・フェイス２２における第１の開口部２４ａおよび第２の開口部２４ｂは、図示されている実施形態にあるように、同心円状のリングで配置され得る。しかし、第１および第２の開口部２４ａ、２４ｂに関する他の配置も、本発明のセレクター・バルブ１０の中へ組み込まれ得るということが企図される。

【0014】

図示されている実施形態は、第１および第２の開口部２４ａ、２４ｂの６つそれぞれを示しており、したがって、それは、最大で６つの個別のクロマトグラフィック・カラムまたは他の処理装置にサービスを提供することが可能である。

【0015】

図４および図５に図示されているように、ステーター２０は、ステーター・フロント・フェイス２１における第１および第２のポート２８ａ、２８ｂを含む。第１のポート２８ａは、それぞれの第１の通路２６ａに開口しており、第１のポート２８ａが、それぞれの第１の通路２６ａを通して、それぞれの第１の開口部２４ａと流体的に接続されているようになっている。同様に、フロント・フェイス２１における第２の開口部２８ｂは、第２の通路２６ｂに開口しており、第２のポート２８ｂおよびそれぞれの開口部２４ｂが、それぞれの第２の通路２６ｂによって流体的に接続されているようになっている。図示されている実施形態では、吸入ポート２８ｃは、吸入通路２６ｃに開口しており、吸入ポート２８ｃを中央開口部２５に流体的に接続している。出口ポート２８ｄは、出口通路２６ｄに開口しており、出口ポート２８ｄをステーター・ダイナミック・フェイス２２における出口開口部２９に流体的に接続している。好適な実施形態において、出口開口部２９は、ステーター・ダイナミック・フェイス２２の中の収集溝部４０の中に少なくとも部分的に含有され得る。

【0016】

ローター３０の操作可能な回転が、ステーター・ダイナミック・フェイス２２のおける中央開口部２５および第１の開口部２４ａのうちのそれぞれの１つの両方の上に重ね合わされるように、第１の溝部３４ａを位置決めするときには、ローター・ダイナミック・フェイス３２の中の第１の溝部３４ａを介して、ステーター２０の中央開口部２５とそのようなそれぞれの第１の開口部２４ａとの間で、流体フローが許容される。第１の溝部３４ａが第１の開口部２４ａのいずれにも重ね合わされない位置にローター３０が回転させられているときには、中央開口部２５は、第１の開口部２４ａのいずれからも流体的に解除されており、流体フローが停止されるようになっている。

【0017】

同様に、ローター３０の第２の溝部３４ｂは、ステーター２０の収集溝部４０および第２の開口部２４ｂを流体的に連結するために使用され得る。いくつかの実施形態では、収集溝部４０は、環状の溝部であることが可能であり、環状の溝部は、第１の開口部２４ａと第２の開口部２４ｂとの間で円周軸線方向に、ステーター・ダイナミック・フェイス２２の中へ形成されている。第２の溝部３４ｂが第２の開口部２４ｂのうちの少なくとも１つの上に重ね合わされるように、ローター３０が操作可能に回転させられるときには、流体的接続が、そのような第２の開口部２４ｂ、収集溝部４０、および、収集溝部４０の中の出口開口部２９の間で確立される。第２の溝部３４ｂが第２の開口部２４ｂのいずれにも重ね合わされないように、ステーター２０に対してローター３０を回転することは、第２の開口部２４ｂから収集溝部４０を流体的に解除し、流体フローが停止される。

【0018】

セレクター・バルブ１０を通る例示的な流体流路は、サンプル・インジェクターからステーター・フロント・フェイス２１の中の吸入ポート２８ｃを通る流体を含む。次いで、流体は、ステーター２０の中の吸入通路２６ｃを通って中央開口部２５へ流れ、そして、ローター３０の第１の溝部３４ａの中へ流れる。ローター３０が、図３に図示されているものなどのように、第１の開口部２４ａの上に重ね合わされるように回転させられるときには、流体は、次いで、第１の溝部３４ａを通って、ステーター２０の中のそのように流体的に連結されている第１の開口部２４ａの中へ流れる。そのような第１の開口部２４ａから、流体は、それぞれの第１の通路２６ａおよび第１のポート２８ａを通って、選択された処理装置５０（たとえば、クロマトグラフィック・カラムなど）の中へ流れる。流体フロー方向は、図３の中の矢印によって示されているが、流体フロー方向は、本明細書で説明されているものとは逆にされ得るということが企図される。図示されているケースでは、流体は、次いで、処理装置５０からステーター・フロント・フェイス２１における第２のポート２８ｂの中へ、そして、それぞれの第２の通路２６ｂの中へ流れる。流体フローは、そのような第２の通路２６ｂのそれぞれの第２の開口部２４ｂを通って、ローター３０の第２の溝部３４ｂの中へ続く。流体フローは、第２の溝部３４ｂの少なくとも一部分を通過し、いくつかの実施形態では、収集溝部４０の中を通る。流体フローは、ステーター／ローター・インターフェースから、ステーター２０の出口開口部２９、出口通路２６ｄ、および出口ポート２８ｄを通って、例示的な流体フロー方向に排出される。

【0019】

閾値（たとえば、５ｂａｒ（７２．５ｐｓｉ）など）を超える背圧を誘発することなく、比較的に高いフロー・レジーム（たとえば、２００ｍｌ／ｍｉｎまたはそれ以上など）に対処するために、出願人は、第２の溝部３４ｂに関する配置を発見した。図６～図７Ｂに図示されているように、第２の溝部３４ｂは、ローター・ダイナミック・フェイス３２の中に形成された移送部分３６およびリリーフ部分３８を含むことが可能である。いくつかの実施形態では、移送部分３６およびリリーフ部分３８は、ローター・ダイナミック・フェイス３２の中に連続的な溝部／陥凹部を形成しており、移送部分３６およびリリーフ部分３８が常に流体的に接続されているようになっている。他の実施形態では、移送部分３６は、ローター・ダイナミック・フェイス３２の中のリリーフ部分３８から流体的に切り離され得り、移送部分３６とリリーフ部分３８との間の流体的接続が、ステーター・ダイナミック・フェイス２２の中のチャネル、溝部、または他のフォーメーションの協働を通してのみ達成されるようになっている。例示的なそのようなフォーメーションは、収集溝部４０であることが可能である。

【0020】

図示されている実施形態では、第２の溝部３４ｂの移送部分３６は、狭くなった遠位端部３７ａから広がった近位端部３７ｂへ延在している。いくつかの実施形態では、近位端部３７ｂは、連続的な第２の溝部３４ｂを形成するために移送部分３６がリリーフ部分３８と融合するポイントである。いくつかの実施形態では、移送部分３６は、約１０～７５°の間の、より好ましくは、約１５～５０°の間の、さらにより好ましくは、約２０～４０°の間の、狭くなった部分３７ａから広がった部分３７ｂへのフレア角度αを有することが可能である。いくつかの実施形態では、移送部分３６は、約０．００５～０．０５ｉｎ（０．１３～１．３ｍｍ）の間の、より好ましくは、約０．０１～０．０３ｉｎ（０．２５～０．７５ｍｍ）の間の、ローター・ダイナミック・フェイス３２の中へ深さを有することが可能である。図３に図示されているように、第２の溝部３４ｂの移送部分３６は、ローター・ダイナミック・フェイス３２に配置され得り、ステーター・ダイナミック・フェイス２２の中の第２の開口部２４ｂのうちの少なくとも１つの上に選択的に重ね合わせることができるようになっている。第２の溝部３４ｂの移送部分３６は、好ましくは、ステーター・ダイナミック・フェイス２２の中の第２の開口部２４ｂのうちの選択された１つと収集溝部４０との間で、流体フローを搬送するように構成されている。しかし、収集溝部４０を備えないセレクター・バルブ１０の実施形態では、移送部分３６は、リリーフ部分３８のみによって流体的に連通し、ステーター・ダイナミック・フェイス２２の中の出口開口部２９と第２の開口部２４ｂのうちの１つまたは複数の選択された１つとの間での流体フローを許容するように構成され得る。移送部分３６の図示されている配置（広がった近位端部３７ｂを備える）は、移送部分３６とリリーフ部分３８および収集溝部４０のうちの１つまたは複数との間での滑らかな流体移送を可能にし、また、選択された開口部２４ｂとリリーフ部分３８および収集溝部４０のうちの１つまたは複数との間の流体フローに対する摩擦抵抗を低減させる。

【0021】

いくつかの実施形態では、第２の溝部３４ｂのリリーフ部分３８は、収集溝部４０の少なくとも一部分の上に操作可能に重ね合わされるように構成および配置され得る。そのような重ね合わせは、出口開口部２９と第２の開口部２４ｂのうちの選択された１つまたは複数との間の流体通路の有効体積を増加させる。増加した流体通路体積は、それに対応して、流体背圧を減少させ、それは、とりわけ、比較的に高い流体流量レジームにおいて顕著である。本発明において具現化されている流体流路修正を図示する比較概略図が、図８Ａおよび図８Ｂに記載されている。図８Ａに図示されている米国特許第９，７３９，３８３号の設計は、ローター１２０と向かい合う関係で、ステーター１１０の中に収集リング１１８を含む。対照的に、本発明のセレクター・バルブ１０のいくつかの実施形態は、ローター３０の中に第２の溝部３４ｂのリリーフ部分３８を含み、それは、ステーター２０の中の収集溝部４０の上に操作可能に重ね合わされる。収集溝部４０およびリリーフ部分３８の組み合わせによって画定されるチャネルの中の流体フローのために利用可能な合計の体積は、先行技術設計において提供されるものよりも実質的に大きくなっている。そのような実質的に増加した体積は、セレクター・バルブ１０を通る流体フロー背圧の低減に寄与する。

【0022】

図示されている実施形態では、第２の溝部３４ｂのリリーフ部分３８は、少なくとも部分的にローター３０の回転軸線３１の周りに、ローター・フェイス３２の中に環状の経路を形成している。リリーフ部分３８は、閉じた端部３９ａ、３９ｂを含み、回転軸線３１の周りに少なくとも３０°、好ましくは、回転軸線３１の周りに少なくとも６０°、より好ましくは、回転軸線３１の周りに少なくとも１８０°または２７０°、環状に延在することが可能である。しかし、第２の溝部３４ｂのリリーフ部分３８は、収集溝部４０の少なくとも一部分の上に操作可能に重ね合わせることができるエンドレス経路を形成することが可能であるということが企図される。また、第２の溝部３４ｂ（説明されている移送部分３６およびリリーフ部分３８を含む）は、セレクター・バルブ１０において用いられ得り、ここで、ステーター・ダイナミック・フェイス２２は、収集溝部４０を含まないということが企図される。そのような実施形態では、出口開口部２９と第２の通路２６ｂのうちの選択された１つまたは複数との間の流体的接続が、第２の溝部３４ｂだけを通して確立され得る。

【0023】

本発明の別の態様は、図４に図示されているような、および、図９に概略的に表されているような、複合通路２６ａ～２６ｄの提供である。概略的な通路２６は、第１の直径「ｘ」を有する第１の部分２６ｘを含み、第１の直径「ｘ」は、通路２６の第２の部分２６ｙの第２の直径「ｙ」よりも大きくなっている。そのうえ、通路２６の第２の部分２６ｙは、好ましくは、ステーター・ダイナミック・フェイス２２に実質的に対して垂直な中心軸線２７によって配向され得る。ステーター・ダイナミック・フェイス２２に対するそのような配向（少なくとも通路２６の第２の部分２６ｙに関する）が、流体フロー抵抗を低減させ、ステーター２０のそれぞれの開口部２４における全体的な流体フロー・ダイナミクスを改善するということを出願人は究明した。いくつかの実施形態では、第２の直径「ｙ」は、第１の直径「ｘ」の約２０％～９０％の間にあることが可能であり、より好ましくは、第１の直径「ｘ」の約３０％～７０％の間にあることが可能である。特定の例示的な実施形態において、第１の直径「ｘ」は、約０．０３７ｉｎ（０．９４ｍｍ）であり、第２の直径「ｙ」は、約０．０２０ｉｎ（０．５１ｍｍ）である。

【0024】

実験
米国特許第９，７３９，３８３号に説明されているバルブの実施形態と本発明の複数チャネル・セレクター・バルブとを比較する、流体フロー背圧に関する比較検討が実施された。以下の表は、本検討においてテストされたそれぞれのバルブの流体チャネル寸法を記載している。

【表1】

【0025】

バルブは、異なる流量（５０ｍｌ／ｍｉｎ、１００ｍｌ／ｍｉｎ、１５０ｍｌ／ｍｉｎ、２００ｍｌ／ｍｉｎ）において背圧に関してテストされた。図１０Ａ～図１０Ｈに図示されているチャートは、本発明のセレクター・バルブ１０を通る流体フロー背圧のかなりの低減を示している。ターゲット閾値よりも下方に（たとえば、５ｂａｒ（７２．５ｐｓｉ）よりも下方など）背圧を維持することによって、ユーザーは、分析システムの中のコンポーネントに対する損傷を心配することなく、より高い流量でシステムを動作させることが可能である。

【0026】

特許法を遵守するために、ならびに、新規な原理を適用するために、および、必要に応じて本発明の実施形態を構築および使用するために必要とされる情報を当業者に提供するために、本発明は、かなり詳細に本明細書で説明されてきた。しかし、さまざまな修正例が、本発明自身の範囲を逸脱することなく達成され得るということが理解されるべきである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図10C】

【図10D】

【図10E】

【図10F】

【図10G】

【図10H】