(57)【要約】      （修正有）【課題】バルブブロックを提供する。【解決手段】例示的なバルブブロックは、圧力板１２０、流体移送ブロック１３４、及びダイヤフラム１３８を含む。圧力板は、加圧された第１の流体を受け入れるように構成された圧力チャネル１２４ａと、圧力板の表面における凹部１２２ａとを含む。圧力チャネルと凹部とは、流体接続される。流体移送ブロックは、第２の流体を受け入れるように構成された入口接続１２６と、出口接続１３０とを含む。流体移送ブロックは、それぞれが入口接続に流体接続された、複数のバルブ入口ボアも含む。複数のバルブ入口ボアは、第１の円形状の少なくとも一部に沿って分散される。流体移送ブロックは、それぞれが出口接続に流体接続された、複数のバルブ出口ボアをさらに含む。【選択図】図１
2020118300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブブロックであって、
板であって、
第１の流体を受け入れるように構成されたチャネル、及び
前記圧力チャネルに接続された凹部を備える、板と、
流体移送ブロックであって、
第２の流体を受け入れるように構成された入口接続、
出口接続、
前記入口接続に接続された複数のバルブ入口ボアであって、第１の形状の少なくとも一部に沿って分散されている、複数のバルブ入口ボア、及び
前記出口接続に接続された複数のバルブ出口ボアであって、前記複数のバルブ出口ボアが第２の形状の少なくとも一部に沿って分散されており、前記第１の形状又は前記第２の形状の一方が、前記第１の形状又は前記第２の形状の他方の中にある、複数のバルブ出口ボア、を備える、流体移送ブロックと、
前記板と前記流体移送ブロックとの間のダイヤフラムと、を備え、前記複数のバルブ入口ボア及び前記複数のバルブ出口ボアが、前記凹部に隣接している、バルブブロック。
【請求項２】
前記凹部内の圧力が閾値圧力を上回る第１の状態では、前記複数のバルブ入口ボア及び前記複数のバルブ出口ボアが形成される前記流体移送ブロックの表面に、前記ダイヤフラムが押し付けられ、前記第２の流体が、前記複数のバルブ入口ボアと前記複数のバルブ出口ボアとの間を流れず、
前記凹部内の前記圧力が前記閾値圧力を下回る第２の状態では、前記ダイヤフラムが前記凹部の中へ変形させられ、前記第２の流体が、前記複数のバルブ入口ボアと前記複数のバルブ出口ボアとの間を流れる、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項３】
前記第１の形状及び前記第２の形状が同心である、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項４】
前記凹部が、第３の形状を含み、前記第３の形状が、前記第１の形状または前記第２の形状のうちの少なくとも１つと同心である、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項５】
さらに、前記板と前記ダイヤフラムとの間の密封機構を備える、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項６】
前記密封機構は、前記凹部の周りに延びる隆起部を備える、請求項５に記載のバルブブロック。
【請求項７】
前記第１の形状は第１の湾曲した形状であり、前記第２の形状は第２の湾曲した形状である、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項８】
前記第１の形状は、前記第２の形状の中にある、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項９】
前記第２の形状は、前記第１の形状の中にある、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項１０】
前記複数のバルブ入口ボアのそれぞれが、前記流体移送ブロックの１つ以上の入口チャネルを通して、前記入口接続に流体接続され、
前記複数のバルブ出口ボアのそれぞれが、前記流体移送ブロックの１つ以上の出口チャネルを通して、前記出口接続に流体接続される、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項１１】
前記複数のバルブ入口ボアは、前記複数のバルブ出口ボアに隣接している、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項１２】
前記流体移送ブロックが、複数の板及び複数の圧縮部材を備え、前記複数の圧縮部材が、前記複数の板間の流体密シールへと前記複数の板をいっしょに圧縮するように構成される、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項１３】
前記板が、さらに、
それぞれが前記第１の流体を受け入れるように構成された複数のチャネルと、
複数の凹部と、を備え、前記複数のチャネルの各々が、前記複数の凹部の１つに流体接続されている、請求項１に記載のバルブブロック。
【請求項１４】
バルブブロックであって、
前記流体移送ブロックが、さらに、
それぞれが前記第２の流体を受け入れるように構成された複数の入口接続と、
複数の出口接続と、
複数のバルブ入口ボアセットと、を備え、前記複数のバルブ入口ボアセットの各々は前記複数の入口接続の１つと流体接続され、さらに、
複数のバルブ出口ボアセットを備え、前記複数のバルブ出口ボアセットの各々は前記複数の出口接続の１つと流体接続され、
前記複数のバルブ入口ボアセットの各々が、前記複数のバルブ出口ボアセットのうちの１つ及び前記複数の前記複数の凹部のうちの１つに対応している、請求項１３に記載のバルブブロック。
【請求項１５】
前記複数の出口接続の第１の出口接続は、遮断バルブを介して、前記複数の出口接続の第２の出口接続に流体接続される、請求項１４に記載のバルブブロック。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１３年１２月１０日に出願の米国仮特許出願第６１／９１４，１６４号の利益を主張する、２０１４年１２月１０日出願の、ＰＣＴ国際出願第ＵＳ２０１４／０６９５８０号の一部継続出願であり、これらは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
政府支援
本発明は、保健社会福祉省、国立衛生研究所、国立がん研究所による連邦政府アワード識別番号Ｒ４４ＣＡ１６２６３２の下での政府支援によりなされた。政府は、本発明において一定の権利を有する。
【０００３】
擬似移動床式（ＳＭＢ：Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ｂｅｄ）クロマトグラフィーは、固相クロマトグラフィー媒体を含有するいくつかの相互接続吸着床（カラム）を利用する。供給原料、脱着剤、及びその他の任意選択の投入ストリーム用の入口ポートと、ラフィネート、抽出物、及びその他の任意選択の産出ストリーム用の出口ポートが、一連のカラムにおける特定点に置かれ、カラム間の一連のバルブならびに管類及び／またはチャネルが、移動相の流れを接続して、連続ループをもたらす。液体流は、入口及び／または出口ストリームに接続された２つ以上のポンプによって制御される。規定の間隔で、入口及び出口ポートの位置が、流れと同じ方向に切り替えられ、移動相に対する固相の反対方向の移動をシミュレートする。第１のカラムに導入された供給原料は、流れが続いて起こるに従って、その中に含まれる成分に分離し始め、このうちあまり保持されないスピーシーズが流体流の方向に移動してラフィネートポートにおいて収集される。より保持されるスピーシーズは、固相に優先的に関連したまま残り、抽出ポートに収集される。供給原料、脱着剤、ラフィネート、及び抽出物の切り替え時間及び流量を調整することによって、定在波パターンが確立され、システムからの分離した産物の途切れることのない流れを可能にする。投入ストリーム、産出ストリーム、及びカラム内で行われる動作の数は、バルブシステムの選別及び性能の要件に従って変更され得る。例えば、適切なバルブシステムを用い、イソクラティック条件下で行われる２投入、２産出のＳＭＢプロセスに加え、標的タンパク質が第１の溶液において固相に結合し、汚染物質が第２の溶液において洗い流され、標的タンパク質が第３の溶液に溶出され、また固相が第４の溶液において再生成されるアフィニティクロマトグラフィーにおいてのように、様々なカラムにおいて様々な溶媒条件（または溶液）を利用する途切れることのないマルチカラムプロセスを行うことが可能である。
【０００４】
大規模な工業システムでは、広範な導管を伴う込み入ったバルブシステムでもプロセスを妨げないように、ベッド体積は、カラム間の液体のボイド体積に比べ大きい。しかしながら、より精巧な用途の必要性が、グラムからキログラム量の産物を要求する精製化学薬品及び製薬の分野において生じているのに従い、ＳＭＢをパイロット及びサブパイロット体積へと縮小することが最近の動向となっている。
【発明の概要】
【０００５】
例示的な実施形態において、バルブブロックの例が開示される。バルブブロックは、流体移送板、圧力板、及び流体移送板と圧力板との間に配置されたダイヤフラムを含む。入口チャネルが、流体移送板に貫通形成され、圧力板上の凹部にかけられる圧力により、ダイヤフラムを介して選択的に開閉される。各流体チャネルの入口ボアと出口ボアは、それぞれ、共通入口チャネル、共通出口チャネルにおいて接続する。ダイヤフラムの有害な変形を避けるために、また流体をバルブに押し通すのに必要とされる圧力（背圧）を制御するために、入口及び出口ボアの寸法形状及び個数が、選択される。したがって、一実施形態において、入口チャネルは、各入口ボアが０．０７インチ（１．７７８ｍｍ）未満の直径である、４つ以上の入口ボアを含み得る。
【０００６】
別の例示的な実施形態において、バルブブロックの例が開示される。バルブブロックは、流体移送板の第１の表面に形成された入口チャネルと、流体移送板の第１の表面に形成された出口チャネルとを含む。バルブブロックは、それぞれが入口チャネルから流体移送板の第２の表面まで延在する複数の入口ボアと、それぞれが出口チャネルから流体移送板の第２の表面まで延在する複数の出口ボアも含むことができる。バルブブロックは、圧力板の第１の表面に形成された、加圧材料を詰め込める凹部と、流体移送板の第２の表面と圧力板の第１の表面との間に配置されたダイヤフラムとをさらに備えることができる。ダイヤフラムは、凹部が加圧材料で満たされる場合、複数の入口ボアから複数の出口ボアへの流体の流れを防ぐように構成される。ダイヤフラムは、凹部が流体の圧力よりも小さな圧力を有する加圧材料で満たされる場合、複数の入口ボアから複数の出口ボアへの流体の流れを可能にするようにさらに構成される。
【０００７】
例示的なバルブブロックは、圧力板、流体移送ブロック、及びダイヤフラムを含む。圧力板は、加圧された第１の流体を受け入れるように構成された圧力チャネルと、圧力板の表面における凹部とを含む。圧力チャネルと凹部とは、流体接続されている。流体移送ブロックは、第２の流体を受け入れるように構成された入口接続、及び出口接続を含む。流体移送ブロックは、それぞれが入口接続に流体接続された、複数のバルブ入口ボアも含む。複数のバルブ入口ボアは、第１の円形状の少なくとも一部に沿って分散されている。流体移送ブロックは、それぞれが出口接続に流体接続された、複数のバルブ出口ボアをさらに含む。複数のバルブ出口ボアは、第２の円形状の少なくとも一部に沿って分散されている。第１の円形状は、第２の円形状内にある。ダイヤフラムは、圧力板と流体移送ブロックとの間にある。複数のバルブ入口ボア及び複数のバルブ出口ボアは、凹部に隣接している。
【０００８】
例示的なバルブブロックは、圧力板、流体移送ブロック、及びダイヤフラムを含む。圧力板は、加圧された第１の流体を受け入れるように構成された圧力チャネルと、圧力板の表面における凹部とを含む。圧力チャネルと凹部とは、流体接続されている。流体移送ブロックは、第２の流体を受け入れるように構成された入口接続、及び出口接続を含む。流体移送ブロックは、それぞれが入口接続に流体接続された、複数のバルブ入口ボアと、それぞれが出口接続に流体接続された、複数のバルブ出口ボアとを含む。複数のバルブ入口ボアは、複数のバルブ出口ボアによって、少なくとも一部取り囲まれている。ダイヤフラムは、圧力板と流体移送ブロックとの間にある。複数のバルブ入口ボア及び複数のバルブ出口ボアは、凹部に隣接している。
【０００９】
例示的なバルブブロックは、圧力板、流体移送ブロック、及びダイヤフラムを含む。圧力板は、それぞれが加圧された第１の流体を受け入れるように構成された複数の圧力チャネルと、圧力板の表面における複数の凹部とを含む。複数の圧力チャネルのそれぞれは、複数の凹部のうちの１つに流体接続されている。流体移送ブロックは、それぞれが第２の流体を受け入れるように構成された複数の入口接続、及び複数の出口接続を含む。流体移送ブロックは、複数のバルブ入口ボアセット及び複数のバルブ出口ボアセットをさらに含む。バルブ入口ボアセットのそれぞれは、第１の円形状の少なくとも一部に沿って分散された複数のバルブ入口ボアを備える。バルブ入口ボアセットのそれぞれは、複数の入口接続のうちの１つに流体接続されている。バルブ出口ボアセットのそれぞれは、第２の円形状の少なくとも一部に沿って分散された複数のバルブ出口ボアを備える。バルブ出口ボアセットのそれぞれは、複数の出口接続のうちの１つに流体接続されている。ダイヤフラムは、圧力板と流体移送ブロックとの間にある。複数のバルブ出口ボアセットのそれぞれは、複数のバルブ出口ボアセットのうちの１つ、及び複数の凹部のうちの１つに対応する。複数のバルブ入口ボアセットのうちの１つの第１の円形状は、複数のバルブ出口ボアセットのうちの対応する１つの第２の円形状内にある。
【００１０】
本発明の例示的な実施形態が、添付図面を参照してこれ以降で説明され、図面において、同様の番号は、同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】例示的な実施形態による、単純化されたバルブシステムと相互作用する制御システムのブロック図を示す。
【図２】例示的な実施形態による、取り外され、分解されたバルブブロックの斜視図を示す。
【図３】例示的な実施形態による、バルブブロック内の流体移送板の上面透視図を示す。
【図４】例示的な実施形態による、流体移送バルブの底面透視図を示す。
【図５】例示的な実施形態による、バルブブロック内の圧力板の斜視図を示す。
【図６】例示的な実施形態による、組み立てられたバルブブロックの断面の斜視図を示す。
【図７】例示的な実施形態による、７つの入口ボア及び７つの出口ボアを有する組み立てられたバルブブロックの斜視図を示す。
【図８Ａ】例示的な実施形態による、７つの入口ボア及び７つの出口ボアを有する組み立てられたバルブブロックの断面を示す。
【図８Ｂ】例示的な実施形態による、７つの入口ボア及び７つの出口ボアを有する組み立てられたバルブブロックの断面を示す。
【図９】例示的な実施形態による、５つの入口ボア及び５つの出口ボアを有する組み立てられたバルブブロックの斜視図を示す。
【図１０Ａ】例示的な実施形態による、５つの入口ボア及び５つの出口ボアを有する組み立てられたバルブブロックの断面を示す。
【図１０Ｂ】例示的な実施形態による、５つの入口ボア及び５つの出口ボアを有する組み立てられたバルブブロックの断面を示す。
【図１１Ａ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１１Ｂ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１１Ｃ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１１Ｄ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１１Ｅ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１１Ｆ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１２Ａ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１２Ｂ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１２Ｃ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１２Ｄ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１２Ｅ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１２Ｆ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１２Ｇ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１３】例示的な実施形態による、バルブのダイヤフラムの変形に関する実験の結果を示す表である。
【図１４Ａ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１４Ｂ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１４Ｃ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１４Ｄ】例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。
【図１５】例示的な実施形態による、組み立てられたバルブブロックの断面図を示す。
【図１６】例示的な実施形態による、組み立てられたバルブブロックの断面図を示す。
【図１７Ａ】例示的な実施形態による、バルブブロックの分解図を示す。
【図１７Ｂ】例示的な実施形態による、バルブブロックの分解図を示す。
【図１７Ｃ】例示的な実施形態による、バルブブロックの圧力板の一部のクローズアップ図を示す。
【図１８Ａ】例示的な実施形態による、バルブブロックの圧力板の様々な図を示す。
【図１８Ｂ】例示的な実施形態による、バルブブロックの圧力板の様々な図を示す。
【図１８Ｃ】例示的な実施形態による、バルブブロックの圧力板の様々な図を示す。
【図１９Ａ】例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの様々な図を示す。
【図１９Ｂ】例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの様々な図を示す。
【図１９Ｃ】例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの様々な図を示す。
【図１９Ｄ】例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの様々な図を示す。
【図２０Ａ】例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの様々な図を示す。
【図２０Ｂ】例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの様々な図を示す。
【図２０Ｃ】例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの様々な図を示す。
【図２１Ａ】例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの断面図を示す。
【図２１Ｂ】例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの断面図を示す。
【図２２】例示的な実施形態による、バルブブロックの流量に関する実験の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
小型ＳＭＢ用途を制御するのに特化したバルブシステムを設計することにおいて、本発明者らは、現在のバルブ設計に関するいくつかの問題を認識している。例えば、ロータリーバルブなどの可動部品を採用する典型的なバルブは、流体と溶質との混合物が、可動部品の信頼性に、したがって、バルブの信頼性に悪影響を及ぼす傾向にある、という問題に直面する。別の例として、可撓性ダイヤフラム（または膜）を採用するシステムは、ダイヤフラムの過延伸、またはダイヤフラムと、板上の構造の縁／カマー（ｃｏｍｅｒｓ）との間の接触による信頼性の問題も被ることがある。さらにまた、いくつかのバルブシステムは、様々な用途に必要とされる流量における許容できないほど高い圧力及び／または流体線速度をもたらす。
【００１３】
可撓性ダイヤフラムを有するバルブシステム用のいくつかの用途は、既存の可撓性ダイヤフラムバルブシステムが適応することができるよりも高い流量及び／または圧力を必要とする。例えば、既存のダイヤフラムバルブシステムは、１分当たり数ミリリットル（例えば、最高５００ミリリットル／分（ｍＬ／分））または１平方インチ（２５．４ｍｍ2）当たり１００ポンド（４５．３６ｋｇ）（ｐｓｉ）の流体圧の規模の最大流量を有することができる。本開示の様々な実施形態は、１分当たり数リットル（例えば、２．５リットル／分（Ｌ／分））、及び１平方インチ（２５．４ｍｍ2）当たり２９０ポンド（１３１．５４２ｋｇ）（ｐｓｉ）の流体圧の規模の流量に適応することができる。例えば、本開示の例示的な実施形態において、バルブブロックは、１平方インチ（２５．４ｍｍ2）当たり最高２９０ポンド（１３１．５４２ｋｇ）（ｐｓｉ）の流体圧における０．１ｍＬ／分〜２．５Ｌ／分の流量の場合、周囲温度（例えば、２０°摂氏（Ｃ）〜２５℃）〜６５℃で操作され得る。バルブブロック中を流れる流体の例は、懸濁物がないものとすることができ、０．２センチポイズ（ｃＰ）〜３ｃｐの粘度の範囲とすることができる。いくつかの実施形態において、流体の粘度は、３ｃＰよりも大きいとすることができる。１つの具体的な例は、ある生産規模における、培養液からのモノクローム抗体（ｍＡｂ）捕捉用とすることができる。このような例では、バルブブロックは、最高２５ミリグラム／ミリリットル（ｍｇ／ｍＬ）のタンパク質濃度を有し、最高１モル濃度（Ｍ）塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、０．１Ｍ水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を有し、また１〜１２の範囲のｐＨ値を有する水プロセス流体を用いて、０ｍＬ／分〜２．５Ｌ／分の流量において操作され得る。
【００１４】
本開示は、概して、流体移送バルブに関連したシステム、構造、及び方法に関する。いくつかの実施形態において、バルブ群は、流体移送板と圧力板との間に、しなやかなダイヤフラムを挟み込むことによって形成される。各板は、流体流を方向付けるのに特化されたチャネル及びボアを有するように、設計、機械加工され得る。流体移送板（上板とも呼ばれることがある）は、各チャネルが流体移送板の上の流体コネクタに接続した、その平らな上部表面にエッチングされるかあるいは形成された、少なくとも２つのチャネルを含む。複数のボアが、流体移送板の平らな下部表面へのチャネルのそれぞれの長さに沿って、流体移送板を貫通して機械加工されるかあるいは形成される。動作中、流体は、流体コネクタのうちの１つから１つのチャネルに導入され得、チャネルに関連付けられた流体バルブが開いている場合、流体は、ボアを通って、流体移送板の下部表面に流下し得る。流体移送板の下部表面において、流体は、第１のチャネルに接続しているボアから、第２のチャネルと接続しているボアを通って、第２のチャネルに接続している流体コネクタに向けられる。第１のチャネルは、流体のための入口として働き、第２のチャネルは、出口として働く。
【００１５】
圧力板、または下板（いくつかの組み込まれている参照文献では、圧力板は、「上部ニューマチック板」、「ニューマチック板」、または「上部板」と呼ばれ得る）は、各凹部が流体移送板の底上の少なくとも２つのボアを覆うように、流体移送板に対して位置付けられることが可能であるその上部表面上に、凹部または窪みを含み得る。各凹部は、加圧材料の流れを方向付けるバルブに動作可能に結合されているボアに結合されている。加圧材料が凹部に押し込まれると、板間のダイヤフラムが流体移送板の底に押し付けられ、凹部によって覆われたボアにダイヤフラムを押し当てる。覆われたボア間の流体流が塞がれているかまたは閉じられていることから、このような状態は、バルブ閉状態と呼ばれ得る。
【００１６】
圧力が凹部内の材料から取り除かれると、ボア内の流体は、ダイヤフラムを凹部の中に押し下げ、そこを通って流体が凹部により覆われたボア間を流れるチャネルを作り出す。このバルブ開状態の間、流体は、１つの流体接続に接続されたボアから、別のコネクタに接続されたボアに流れ得る。したがって、凹部内の材料にかけられる圧力を制御することによって、システムは、異なる接続間での流体の流れを制御し得る。
【００１７】
このようなバルブブロックは、流体バルブが必要とされる、任意の流体移送または制御用途に使用され得る。このようなバルブが適用される可能性のあるシステムの例が、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７，７９０，０４０号に、より詳細に説明されている。参照により組み込まれているこの及びその他の参照文献では、組み込まれている参照文献に開示された実施形態のうちのいずれかの特徴が、記述された実施形態に使用され得る。各参照文献における同様の構造は、別の参照文献における構造に置き換えられ得る。参照文献が意見を異にする場合、本開示の実施形態または言語が、主導することになる。
【００１８】
バルブ制御システムの例
図１を参照すると、制御システム１００のブロック図が、例示的な実施形態により示される。制御システム１００は、移動床をシミュレートするように流体の流れを方向付けるように、バルブシステムの動作を制御する。いくつかの実施形態において、制御システム１００は、バルブを備える任意のその他の流体システムに従ってバルブシステムの動作を制御するように構成され得る。制御システム１００は、バルブブロック組立体の１つ以上のバルブの状態（開いているまたは閉じている）を制御することによって、所望のプロセスを実施し、流体の流れを、バルブシステムの内外に向けるポンプも制御し得る。制御システム１００の構成要素は、バルブシステム内の電子機器ボードに装置されても、あるいは接続してもよい。制御システム１００は、入力インターフェース１０２、出力インターフェース１０４、コンピュータ可読媒体１０６、プロセッサ１０８、及びコントローラアプリケーション１１０を含み得る。
【００１９】
異なる、且つ／または追加の構成要素が制御システム１００に組み込まれ得る。例えば、制御システム１００は、通信インターフェースをさらに含み得る。制御システム１００の構成要素は、バルブシステムに装置されても、または独立したデバイスもしくはデバイスセットに装置されてもよい。結果として、通信インターフェースは、様々なプロトコル、送信技術、及び媒体を使用して、バルブシステムと、制御システム１００の構成要素をホストする１つ以上の追加のデバイスとの間でデータを送受信するためのインターフェースを提供することができる。通信インターフェースは、有線または無線であり得る様々な送信媒体を使用して通信をサポートし得る。このように、制御システム１００の構成要素は、適宜、電線もしくはその他の結合方法を使用するか、または無線で接続され得、バルブシステムに関してローカルにまたはリモートに位置付けられ得る。
【００２０】
入力インターフェース１０２は、当業者に既知の制御システム１００への入力の際に、ユーザ入力及び／または機械命令を受信するためのインターフェースを提供する。入力インターフェース１０２は、キーボード、ペンとタッチスクリーン、マウス、トラックボール、タッチスクリーン、キーパッド、音声認識、動き認識、ディスクドライブ、リモートコントローラ、入力ポート、１つ以上のボタンなどを含むがそれらに限定されない、様々な入力技術を使用して、ユーザなどの外部ソースが制御システム１００に情報を入力することを可能にしてもよい。バルブシステムは、同じまたは異なるインターフェース技術を使用する、１つ以上の入力インターフェースを有してもよい。
【００２１】
出力インターフェース１０４は、制御システム１００からの情報を、外部システム、ユーザ、または当業者に既知のメモリに提示するためのインターフェースを提供する。例えば、出力インターフェース１０４は、ディスプレイ、プリンタ、スピーカなどとのインターフェースを含み得る。出力インターフェース１０４は、警報／表示灯、ネットワークインターフェース、ディスクドライブ、コンピュータメモリドライブなども含み得る。バルブシステムは、同じまたは異なるインターフェース技術を使用する、１つ以上の出力インターフェースを有し得る。
【００２２】
コンピュータ可読媒体１０６は、情報が当業者に既知のプロセッサ１０８によってアクセスされ得るように、情報用の場所または記憶域を保持する電子機器である。コンピュータ可読媒体１０６は、任意のタイプのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、任意のタイプの読み取り専用メモリ（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気記憶デバイス（例えば、ハードディスク、フロッピィディスク、磁気ストリップ、．．．）などの任意のタイプのフラッシュメモリ、光ディスク（例えば、コンパクトディスク（ＣＤ：Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｋ）、デジタルビデオディスク（ＤＶＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｄｉｓｋ）、．．．）、スマートカード、フラッシュメモリデバイスなど、を含むことができるが、これらに限定されない。バルブシステムは、同じまたは異なるメモリ媒体技術を使用する、１つ以上のコンピュータ可読媒体を有し得る。バルブシステムは、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリカードなどのメモリ媒体の読み込みをサポートする１つ以上のドライブを有し得る。
【００２３】
プロセッサ１０８は、当業者に既知の命令を実行する。命令は、専用コンピュータ、論理回路、またはハードウェア回路によって遂行され得る。したがって、プロセッサ１０８は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの方法の任意の組合せにおいて実装され得る。用語「ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ（実行する）」は、アプリケーションを動かすプロセス、または命令によって求められる動作の遂行である。命令は、１つ以上のプログラミング言語、スクリプト言語、アセンブリ言語などを使用して書き込まれ得る。プロセッサ１０８は、それが、その命令によって求められた動作を行うということを意味して、命令を実行する。プロセッサ１０８は、入力インターフェース１０２、出力インターフェース１０４、コンピュータ可読媒体１０６、コントローラアプリケーション１１０などと動作可能に結合し、情報を受信、送信、且つ処理し、またバルブシステムの動作を制御する。プロセッサ１０８は、ＲＯＭデバイスなどの永久メモリデバイスから命令セットを取り出し、命令を実行可能な形態で、一般にある形態のＲＡＭである一時メモリデバイスにコピーし得る。バルブシステムは、同じまたは異なる処理技術を使用する、複数のプロセッサを含み得る。例示的な実施形態において、命令は、コンピュータ可読媒体１０６に格納され得る。
【００２４】
コントローラアプリケーション１１０は、バルブシステムを制御する動作を含み、バルブシステムによって実行されるプロセスを定義するのに、選択可能且つ制御可能な機能性を備えるグラフィカルユーザインターフェースを提供し得る。動作は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、またはこれらの方法の任意の組合せを使用して実施され得る。図１の例示的な実施形態を参照すると、コントローラアプリケーション１１０は、コンピュータ可読媒体１０６に格納され、コントローラアプリケーション１１０の動作を具体化するコンピュータ可読命令の実行用のプロセッサ１０８によりアクセス可能な、ソフトウェアにおいて実施される。コントローラアプリケーション１１０のコンピュータ可読命令は、１つ以上のプログラミング言語、アセンブリ言語、スクリプト言語などを使用して書き込まれ得る。コントローラアプリケーション１１０によって提供される機能性は、１つ以上のモジュールの間で、また１つ以上のデバイスにわたり分散され得る。例えば、コントローラアプリケーション１１０は、独立している、またはポンプ流量を制御するモジュールと一体化されている１つ以上のバルブの開閉を制御するモジュールを含み得る。コントローラアプリケーション１１０は、バルブと、入口１２６もしくは１２８においてバルブブロックに入るか、または、出口１３０もしくは１３２を通ってバルブブロックを出るかのいずれかである流体に圧力をかける、複数のポンプコネクタに関連付けられたポンプとに接続する、複数の電気コネクタに、制御信号を提供する。番号が付けられた流体通路１２６〜１３２は、「入口」及び「出口」と呼ばれ、出口に対する入口の図示された構造及び向きは、入口及び／または出口が実装される方法を制限すると見られるべきではない。ある場合、流体通路は、ユーザが、いずれの流体通路が入口として使用され、いずれの流体通路がバルブへの出口と使用されるかを変えることができるように、構造において同等または同一であってもよい。いくつかの実施形態において、入口から出口への変更が自動化され得る。
【００２５】
各流体バルブにおいて制御圧を生み出すために、気体バルブが、加圧気体の容器と通気孔とに接続される。例えば、図１を参照すると、第１の気体バルブ１１８ａが、第１の圧力容器１１４ａ及び第１の通気孔１１６ａに接続されて示され、第２の気体バルブ１１８ｂが、第２の圧力容器１１４ｂ及び第２の通気孔１１６ｂに接続されて示される。第１の圧力容器１１４ａと第２の圧力容器１１４ｂとは、同じであっても異なっていてもよい。第１の通気孔１１６ａと第２の通気孔１１６ｂとは、同じであっても異なっていてもよい。１つ以上の気体バルブは、常開として設計されてもよく、または常閉として設計されてもよい。コントローラアプリケーション１１０は、バルブ動作のいずれか一方の方法をサポートするように設計され得る。例示的な実施形態において、気体バルブは、常閉であり、２４Ｖで切り替えられる。熱を低減するために、気体バルブに印加される電圧は、切り替えた後に、状態を維持しながら１２Ｖ以下に降圧され得る。
【００２６】
さらに図１を参照すると、バルブの動作を図示するために、バルブブロックの一部分の単純化された断面図が、第１の気体バルブ１１８ａと第２の気体バルブ１１８ｂとに接続されて示される。圧力板１２０は、それぞれ、第１の気体チャネル１２４ａ、第２の気体チャネル１２４ｂに結合された、第１の凹部１２２ａと、第２の凹部１２２ｂとを含む。第１の気体チャネル１２４ａと第２の気体チャネル１２４ｂは、それぞれ、第１の気体バルブ１１８ａ、第２の気体バルブ１１８ｂに動作可能に結合する。流体移送板１３４及び上板１３６は、第１の流体チャネル（入口１２６及び出口１３０から成る）と第２の流体チャネル（入口１２８及び出口１３２から成る）とを含む。図１に関連して示されるように、第２の凹部１２２ｂにかけられる、第２の気体バルブ１１８ｂからの空気圧は、ダイヤフラム１３８に、第２の流体チャネル（すなわち、入口１２８から出口１３２まで）を通る流体の流れを止めさせる。第１の気体チャネル１２４ａを通って、第１の気体バルブ１１８ａによって放出された空気圧は、ダイヤフラム１３８を第１の凹部１２２ａの中に撓わせ、それにより、入口１２６から出口１３０までの第１の流体チャネルを通る流体の流れを可能にするように、入口１２６から第１の流体チャネルを通る流体圧を可能にする。
【００２７】
ダイヤフラム１３８は、空気圧が第１の気体チャネル１２４ａなどの圧力チャネルにおいて放出されるときに、撓みを可能するほどしなやかであるポリマーから形成され得る。ダイヤフラム１３８は、しなやかで、裂けと浸透に耐性があり、ガス不透過で、化学的耐性があるように選ばれた材料であることができる。例えば、このような撓みは、入口１２６からの流体圧によってもたらされ得る。この場合、第１のガスチャネル１２４ａ内の圧力は、例えば、第１のガスチャネル１２４ａ内の第１の流体圧が、第１のガスチャネル１２４ａにおいて、吸着よりもむしろ撓みをもたらすのみであるように、周囲空気圧である可能性がある。例示的な実施形態において、ダイヤフラム１３８は、第１の凹部１２２ａが圧力差のない状態で閉じられるような、ほぼは平らな形状に自然に形成され得る。他の場合では、ダイヤフラム１３８は、予備成形されてもよく、且つ／または、第１の凹部１２２ａにおいて開いた（凹んだ）位置に自然に偏ってもよい。例示的な実施形態において、ダイヤフラム１３８は、０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）の厚さを有する、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）共重合樹脂から形成されてもよい。あるいは、その他の材料及び／または厚さが使用されてもよい。別の例示的な実施形態では、ダイヤフラム１３８は、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）共重合樹脂から作られ得る。
【００２８】
バルブシステムを制御するいくつかの態様が図１に示されているが、例示的なバルブ制御システムのその他の態様が、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７，８０９，１３７号において確認され得る。
【００２９】
バルブブロックの例＃１
図２は、例示的な実施形態による、バルブブロック２００の分解図を示す。示されるように、バルブブロック２００は、板に配置された様々な通路、溝、チャネル、及びボアを有する、上板２０２、流体移送板２０４、及び圧力板２０６を含む。図６におけるダイヤフラム６０２（より詳細に以下に述べられる）と機能上同様であるダイヤフラムは、分かりやすくするために、図２では省略される。図６に関連して示されるように、上板２０２、流体移送板２０４、圧力板２０６、及びダイヤフラムは、接合されて、機能バルブブロックを形成し得る。
【００３０】
バルブブロック２００の上板２０２は、流体移送板２０４及び／または圧力板２０６の特徴と位置が合っている、そこに貫通形成されたボアを有する。例えば、ボア２０８は、上板２０４及び圧力板２０６を貫通する対応するボアと位置が合い、そこに貫通して構造上の支持がおかれ得る空洞を設け得る。別の例として、ボア２１０及びボア２１２は、バルブブロック２００への流体を受け入れ、バルブブロック２００からの流体を吐き出すための流体通路をもたらし得る。特に、ボア２１０、ボア２１２は、流体移送板２０４において切り取られるかあるいは形成される、それぞれ、チャネル２１４、チャネル２１６と位置が合わせられ得る。使用中、それにより、流体は、ボア２１０またはボア２１２のうちの１つを通ってバルブに入り、チャネル２１４またはチャネル２１６に入れられ得る。
【００３１】
様々な板間に必要な密封を形成するのに、上板２０２、流体移送板２０４、及び／または圧力板２０６は、不活性であり、バルブブロック２００用に構造上十分に剛性である任意の材料から作られ得る。上板２０２、流体移送板２０４、及び圧力板２０６間に圧縮力を作り出すのに、ボア２０８が使用され得る。様々な板の位置を合わせ、初期位置合わせの後、板のうちの１つ以上が場所からずり動くのを防ぐのにもまた、ボア２０８が使用され得る。例えば、上板２０２は、ステンレス鋼から作られ得る。いくつかの実施形態において、上板２０２、流体移送板２０４、及び／または圧力板２０６は、構造上それほど剛性ではない材料から作られ得、様々な板間に圧縮力を作り出して、必要な密封を形成し、且つずり動きを防ぐのに、代替的方法が使用され得る。例えば、締め具が使用され得る。別の例において、バルブ本体ハウジングが使用され得る。このような実施形態では、上板２０２、流体移送板２０４、及び／または圧力板２０６は、アルミニウムまたはプラスチックから作られ得る。プラスチックが使用される場合、プラスチックは、製剤プロセスにおいて使用され得るクラスＶＩプラスチックとすることができ、且つ／または、生体適合性であるとすることができる。このようなプラスチックの例には、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アセタールコポリマー、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、環状オレフィン系共重合体（ＣＯＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが含まれる。いくつかの実施形態において、上板２０２、流体移送板２０４、及び圧力板２０６はすべて、同じまたは同様の材料から作られ得る。他の実施形態において、様々な板は、互いに異なる構成の材料を有することができる。
【００３２】
さらに、上板２０２、流体移送板２０４、及び圧力板２０６の表面は、滑らかな仕上げになるように機械加工され得る（あるいは、仕上げられ得る）。いくつかの実施形態において、表面仕上げは、８マイクロインチ（０．０００２０３２ｍｍ）の算術平均粗さ（Ｒａ：Ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ  ａｖｅｒａｇｅ）を有することができる。２つの板が触れる密封を作り出すのに、滑らかな仕上げが提供され得る。いくつかの実施形態において、滑らかな仕上げの代わりに、化学的適合性の且つ／または生体適合性のガスケットが使用され得る。
【００３３】
流体移送板２０４は、図３及び４においてより詳細に示されるように、バルブブロック２００を通る流体流を促進し制御するための特徴を含み得る。示されるように、流体移送板２０４は、ボア２１０及び／またはボア２１２からの流体用の共通の入口または出口チャネルとして機能し得る、チャネル２１４及びチャネル２１６を含み得る。図２には示されていないが、チャネル２１４及びチャネル２１６は、それぞれ、流体移送板２０４を貫通して延在する複数のボアに接続し得る。ボア２１０及びボア２１２とチャネル２１４及びチャネル２１６との組合せ（チャネル２１４及びチャネル２１６から流体移送板２０４を貫通して延在するボアを含む）は、図１に示されるような入口１２６及び出口１３０の機能上の実装形態が考えられ得る。
【００３４】
同様に、圧力板２０６内／上に形成される凹部２１８及び凹部２２０は、第１の凹部１２２ａ及び第１の凹部１２２ｂと、第１の気体チャネル１２４ａ及び第２の気体チャネル１２４ｂとの組合せの実装形態が考えられ得る。凹部２１８により示されるように、いくつかの実施形態は、入口及び出口チャネル（例えば、２１４と２１６）のセットからのすべての流体路を通る流体移送を制御するための単一の凹部を含み得る。凹部２２０により示されるように、いくつかの実施形態は、入口及び出口チャネル（例えば、２１４と２１６）のセットからの各流体路を通る流体移送を制御するための別々の凹部を含み得る。いずれの場合も、凹部２１８または凹部２２０のそれぞれは、密閉構造２２２または密閉構造２２４により取り囲まれてもよい。密閉構造２２２及び密閉構造２２４は、凹部２１８及び凹部２２０の周りの溝またはチャネルとして示されているが、その他の密封構造が使用されてもよい。圧力板２０６の特徴は、図５に関してより詳細に説明されることになる。
【００３５】
図３は、流体移送板３００の上面の特徴を示す。示されるように、構造上の支持をもたらすための特徴（板の外側の周りのボア）に加え、流体移送板３００は、例えば、チャネル３０２及びチャネル３０４を含み得る。また、示されるように、チャネル３０２とチャネル３０４は、それぞれ、チャネルの中に流体を受け入れるための拡幅領域（３０６と３１０）を含み得る。拡幅領域３０６と拡幅領域３１０とは、チャネル３０２とチャネル３０４との正反対の端に示されているが、流体受け入れ構造は、流体チャネルに沿ったどこにでも置かれてもよく、チャネルにわずかな丸みを付けて広げることに限定される必要はない。ある場合、チャネルの中に流体を受け入れるのに変更する必要は何もない。流体移送板３００は、２セットの入口及び出口チャネルを示すが、流体移送板２０４は、３セットの入口及び出口チャネルを示し、任意の個数のチャネルが、例示的な実施形態において使用されてもよい。さらに、入口及び出口チャネルセットは、図に示される以外の方法で、形作られ、方向付けされ、また接続されえもよい。１つの代替的な例として、入口及び出口チャネルは、円または半円の形状で、互いに対して環状配置で方向付けされてもよい。多くのその他の代替方法が考えられる。
【００３６】
チャネル３０２とチャネル３０４との長さに沿って、ボア３０８とボア３１２とが形成され、流体移送板３００を貫通する流体流路をもたらす。示されるように、ボア３０８とボア３１２とは、それぞれ、チャネル３０２の中心、チャネル３０４の中心からずれていてもよい。このようなずれは、入口ボアがそれらのそれぞれの出口ボアに近ければ近いほど、流体が移動しなければならない距離が短くなるので、高い割合で流体を移送するようにバルブを設計する際に有用であり得る。さらに、バルブを制御するための圧力凹部が、図１の第１の凹部１２２ａ及び第２の凹部１２２ｂと形状において同様である場合、ずれたボアは、圧力凹部に対して、より中心寄りに位置するであろう。特に、圧力凹部が、丸い且つ／または傾斜した形状を有する場合、圧力凹部の中心にずれているボアは、チャネル３０２またはチャネル３０４の中央部にあるボアよりも深い凹部の部分の下に位置するであろう。開いている場合、より深い凹部の下のボアは、ボアの上のより大きな最大開口容積により、より速い流量に適応し得る。しかしながら、その他の実施形態において、ボア３０８及び／またはボア３１２は、代替的に、それぞれ、チャネル３０２の中心、チャネル３０４の中心に形成されてもよく、またはチャネル３０２の外側、チャネル３０４の外側にずれて形成されることさえもあり得る。
【００３７】
流体流及び圧力降下を最適化するのに、ボア３０８及びボア３１２の寸法形状は、本発明の重要な特徴である。典型的な流体移送システムでは、バルブにわたる流速及び圧力降下を下げることにより高流量を維持するのに、単一のより大きなボアが使用される。不十分な流れの領域は、許容できない圧力降下及び／または流体がバルブを通過するのにつれ、流体の乱流及び／または自然蒸発（「瞬間蒸発」）を引き起こすほど高い流速をもたらす可能性がある。しかしながら、本発明者らは、このような大ボア実装形態が可撓性ダイヤフラムベースのバルブシステムにおいて固有の制限を有することを認識している。ボア径が大きくなりすぎると、例えば、ダイヤフラムの物理的損傷及び／または永久変形が動作中に起こる可能性がある。物理的損傷は、ダイヤフラムの割れ目または穴をもたらし得る。永久変形は、閉状態における損なわれた（例えば、穴の空いた）シール、または流体圧が開状態における凹部の中のダイヤフラムの十分な撓みをもたらすことができないこと、をもたらし得る。
【００３８】
ダイヤフラム１３８の過度の永久変形が、バルブブロック２００のパフォーマンス低下をもたらすことから、ボア３０８及びボア３１２は、十分な流れが可能にされるほど大きく、しかしダイヤフラム１３８の許容できない永久変形量を防ぐほど小さく、寸法決めされる必要がある。バルブのパフォーマンス低下には、流量低下、妨げられた流れ、及び／または開状態におけるバルブにわたる許容できないほど高い圧力降下が含まれ得る。ダイヤフラムの永久変形は、圧力と温度との組合せにより引き起こされる可能性がある。例えば、気体チャネル１２４ａ（または気体チャネル１２４ｂ）内の気体圧は、ダイヤフラム１３８の弾性にストレスを及ぼし、永久変形を引き起こす可能性がある。すなわち、ダイヤフラム１３８は、ダイヤフラム１３８が非加圧状態下で元の（またはほぼ元の）形状に戻らない場合、いつまでも変形したままである可能性がある。永久変形の程度は、ダイヤフラムが、流体圧下で、凹部の中に完全に撓むのを妨げるほどである可能性があり、したがって、入口１２６から出口１３０までの流体流に衝突し、それを制限し、流速上昇及び圧力降下の増大をもたらす。別の例では、ダイヤフラムに接触する流体の温度が高すぎる場合、ダイヤフラム１３８は、ダイヤフラム１３８の弾性を弱めることによりいつまでも変形したままになる可能性がある。特に、高い流体温度と高い気体圧との組合せは、許容できない永久変形量を引き起こす可能性がある。したがって、流体温度が上がるにつれ、ダイヤフラム１３８の永久変形を引き起こすのに必要とされる最小気体圧が下がる。
【００３９】
ボア３０８及びボア３１２の径寸法は、所与の流量に対するダイヤフラム１３８にわたる圧力降下を決定する際の要因とすることができる。例えば、流体入口ボア（例えば、３０８）の径寸法が小さい場合、流速が、ダイヤフラム１３８にわたる圧力降下を大きくする可能性がある。別の例において、出口ボア（例えば、３１２）が小さい場合、出口ボアが、バルブを通る流れを制限して、より高い流体速度、またそれにより、ダイヤフラム１３８にあるバルブにわたるより高い差圧をもたらす可能性がある。また別の例において、ボア３０８またはボア３１２が大きい場合、凹部２２０が、それに応じて大きい必要がある。凹部２２０が大き過ぎる場合、ダイヤフラム１３８は、材料の弾性の限度を超える変形を受ける可能性がある。すなわち、ダイヤフラム１３８は、ダイヤフラム１３８が非加圧条件下でその元の（またはほぼ元の）形状に戻らないように変形される可能性がある。
【００４０】
図１３は、例示的な実施形態による、バルブのダイヤフラムの変形に関する実験の結果を示す表である。実験では、本開示による試験バルブが、それぞれが６つの異なるボア径を有する、４つの同一の列を有して構成された。６つの異なるボア径は、０．０５０インチ（１．２７ｍｍ）、０．０６３インチ（１．６００２ｍｍ）、０．０７０インチ（１．７７８ｍｍ）、０．０７５インチ（１．９０５ｍｍ）、０．０９４インチ（２．３８７６ｍｍ）、及び０．０９９インチ（２．５１４６ｍｍ）であった。０．０１インチ（０．２５４ｍｍ）厚ＦＰＡの４つの同一のダイヤフラムが、それぞれが異なる試験条件下で、２４時間使用された。第１の試験条件は、２０℃の温度、１５０ｐｓｉであった。第２の試験条件は、２０℃の温度、３００ｐｓｉであった。第３の試験条件は、６５℃の温度、１５０ｐｓｉであった。第４の試験条件は、６５０℃の温度、３００ｐｓｉであった。各テスト条件後、ダイヤフラムがバルブ本体から取り外され、様々なボアに対応するダイヤフラムの変形が、アナログ高さ計器を使用して測定された。それぞれの圧力及び温度の条件下での各ボア径に対応するダイヤフラムの平均変形がインチで図１３の表に示されている。また、対応するボア径を有し、また０．０２０インチ（０．５０８ｍｍ）の凹部深さのバルブを通る、２０℃の水の想定された２．５Ｌ／分の流量を使用して計算された変形による、対応する圧力上昇が、図１３の表に示されている。
【００４１】
上述のように、図１３は、４つの異なる試験条件下での結果を示す。例えば、６５℃の温度、１５０ｐｓｉの圧力では、０．０５０インチ（１．２７ｍｍ）のボア径に対応するダイヤフラムは、０．００１２インチ（０．０３０４８ｍｍ）の平均変形、２．４パーセント（％）の圧力上昇を示した。同じ温度、同じ圧力において、０．０７０インチ（１．７７８ｍｍ）のボア径に対応するダイヤフラムは、０．００１９インチ（０．０４８２６ｍｍ）の平均変形、５．３パーセント（％）の圧力上昇を示した。
【００４２】
本発明者らは、１０％を超える圧力上昇が、許容できないものであり、ダイヤフラムの過度の永久変形に対応すると定めた。対応する変形は、０．０３５インチ（０．０８８９ｍｍ）〜０．００５インチ（０．１２７ｍｍ）の範囲である。バルブが、（Ａ）２０℃の２．５Ｌ／分の水における１０ｐｓｉより大きなバルブにわたる圧力降下の増大、または（Ｂ）ダイヤフラムの元の厚さの３５％より大きなダイヤフラムの永久変形、のいずれかを示す場合、「許容できない」変形量が決定される。
【００４３】
ダイヤフラム１３８のわずかな変形量は、大目に見ることができることから、それほど厳しくないプロセス条件の場合、より大きなボア径が使用され得る。例えば、０．０７５インチ（１．９０５ｍｍ）以上のボア径が、ダイヤフラム１３８に対する著しい永久変形なしで、少なくとも２４時間、１５０ｐｓｉの流体圧、２０℃の流体温度で使用され得る。しかしながら、流体圧が３００ｐｓｉまで上げられると、バルブのパフォーマンスを低下させるほどの、ダイヤフラム１３８に対する永久変形が起こる可能性がある。
【００４４】
ダイヤフラム１３８の永久変形に影響を及ぼす可能性のある別の要因は、凹部２２０の形状及び深さである。一実施形態において、凹部２２０は、楕円形状とすることができる。その他の実施形態において、凹部２２０は、円形とすることができる。深さが深すぎる場合、バルブの動作中のダイヤフラム１３８の変形がダイヤフラム１３８の弾性の限度を超える可能性があることから、凹部２２０の深さも、ダイヤフラム１３８の永久変形に影響を及ぼす可能性がある。いくつかの実施形態において、凹部２２０の深さは、０．０１０インチ（１０ミル）（０．２５４ｍｍ）とすることができる。別の実施形態において、凹部２２０の深さは、０．０２０インチ（２０ミル）（０．５０８ｍｍ）とすることができる。他の実施形態において、凹部２２０の深さは、０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）〜０．０２０インチ（０．５０８ｍｍ）とすることができる。さらに他の実施形態において、凹部２２０の深さは、０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ）より小さいか、または０．０２０インチ（０．５０８ｍｍ）より大きいとすることができる。
【００４５】
いくつかの実施形態において、ボア３０８及びボア３１２の形状は、円形とすることができる。他の実施形態において、ボア３０８及びボア３１２の形状は、楕円形状とすることができる。さらに他の実施形態において、ボア３０８及びボア３１２の形状は、スロット形状とすることができる。いくつかの実施形態において、ボア３０８及びボア３１２は、面取りされ得る。ボア３０８及びボア３１２の形状は、動作圧及び動作温度におけるダイヤフラムの永久変形を最小限に抑えるように設計された任意の形状とすることができる。ボア３０８及びボア３１２の形状は、所望の流量においてバルブにわたる所望の圧力降下及び所望の流体速度があるように、さらに設計され得る。
【００４６】
本開示において、大径ボアの制限なしで高流量に適応するために、他の開示された特徴及びシステムと組み合わせて、単一の大きなボアよりむしろ複数のより小さなボアが使用され得る。例示的な実施形態において、各ボアは、０．０９４インチ（２．３８７６ｍｍ）未満の直径を有してもよく、いくつかの実施形態では、０．０７０インチ（１．７７８ｍｍ）以下の直径を有してもよい。バルブブロックは、単一の流体源からの複数のボア及び／または単一の出口につながる複数のボアを採用してもよい。図３の例は、それぞれが７つのボアを有するチャネル３０２及びチャネル３０４を示す。いくつかの実施形態において、より速い流量に適応し、且つ／または圧力降下を低減するために、各チャネルにより多くのボアが含まれてもよい。いくつかの実施形態において、バルブが、所与の流量において、より大きな直径のより少ないボアと同様の圧力降下及び流体速度を有することができるような、より小さな直径を有する、より多くのボアが提供され得る。しかしながら、図３の実施形態は、入口または出口のチャネル（３０４または３０８）に沿って約０．２５インチ（６．３５ｍｍ）離間された、約０．０７インチ（１．７７８ｍｍ）の直径の７つのボアと、流体移送板の上側の１つの入口ボアと１つの出口ボアとの間の約０．２５インチ（６．３５ｍｍ）の距離と、を利用することにより、十分に最適化され得る。チャネル３０２とチャネル３０４とは、流体移送板３００の下側において、チャネル３０２の中心からチャネル３０４の中心までが、約０．３１２インチ（７．９２４８ｍｍ）離されていてもよい。
【００４７】
図４は、例示的な実施形態による、流体移送板３００の底面の特徴を示す。図３に示された、流体移送板３００の上面と同様、流体移送板３００の底面は、構造上の支持または流体移送用のそこに貫通するボアを含む。具体的には、ボア４００とボア４０２とは、板３００の上面のボア３０８とボア３１２とに対応する。ボア４００とボア４０２との間に、入口ボアと出口ボアとの間の障壁として働き得る、流体移送板３００の隆起部４０４がある。具体的には、図１の単純化されたバルブ構造において示されたように、ダイヤフラムが流体移送板３００の底面に押し上げられると、ダイヤフラムと隆起部４０４との間の接触が、流体障壁を構成し、ボア４００からボア４０２までの流れを防ぐ。開バルブ状態にある場合、流体は、入口ボア（例えば、４００）から出口ボア（例えば、４０２）まで隆起部４０４を乗り上げて、また入口チャネル（例えば、３０２）から出口チャネル（例えば、３０４）まで流体移板３００を貫通して流れる。例示的な実施形態において、ユーザが、いずれの方向にも流体を流すことを選んでもよいように、ボア４００は、ボア４０２と十分に同等であってもよい。流体移送板３００の底面上のボアの図示された寸法形状及び間隔空けは、単に例示目的のものであり、本開示の範囲を限定するものではない。
【００４８】
図６においてさらに詳しく示されるように、流体移送板３００は、前に述べられたように、流体チャネルの開閉を制御するために、圧力板２０６などの圧力板との接続に持ち込まれてもよい。図５は、バルブシステムを製造するのに、流体移送板と組み合わせて使用され得る圧力板２０６の例の斜視図を示す。上述のように、可撓性ダイヤフラムは、流体移送板３００と圧力板２０６との間に置かれる。構造上の支持用のスペースを設けるために、図５に示された周縁ボアによって示されるように、圧力板２０６を少なくとも部分的に貫通して、ボアが開けられるかあるいは形成される。さらに示されるように、圧力板２０６は、流体移送板３００の底上のボア及び隆起部と位置が合わせられ得る凹部２１８及び凹部２２０などの凹部を含む。
【００４９】
上述のように、しなやかな圧力応動材料から成るバルブダイヤフラム（例えば、ダイヤフラム１３８）は、圧力板１２０の上部表面と流体移送板３００の下部表面との間に配置される。ダイヤフラム１３８は、組立体をいっしょに保持するためのネジまたはその他の固定具用に使用される場所以外、ボアを欠いている。ＳＭＢクロマトグラフィーにおける使用では、流体移送板３００の上部表面において密封界面を形成する障壁板またはガスケットがあり、流体の退出及び進入チャネル（例えば、チャネル３０２とチャネル３０４）に対する上障壁を形成する。障壁板またはガスケットはまた、クロマトグラフィーカラム、ならびに退出及び進入チャネルと連通するためのカラムアクセスボアを有する。最後に、上記の障壁板またはガスケットには、クロマトグラフィーカラム、ならびに退出及び進入チャネルと位置が合っているカラム連通ボアを含む上部表面及び下部表面を有するアンカープレートがある。
【００５０】
凹部２１８は、窪んだ部分５０２、ある形態の流体シール（例えば、密封構造２２２）、ボア５０６及びボア５０８を含んでもよく、凹部２２０は、窪んだ部分５０２Ｂ、ある形態の流体シール（例えば、密封構造２２４）、ボア５０６Ｂ及びボア５０８Ｂを含んでもよい。ボア５０６は、図１に示された第１の気体チャネル１２４ａ及び第２の気体チャネル１２４ｂの機能上の実装形態が考えられてもよい。いくつかの実施形態において、ボア５０６、ボア５０６Ｂは、それぞれ、バルブ閉状態をもたらすために窪んだ部分５０２、窪んだ部分５０２Ｂにおける圧力を高めるのに使用される圧力入口と、バルブ開状態を確立するために前記圧力を放出するのに使用される通気出口とであってもよい。ボア５０８及びボア５０８Ｂは、密封構造２２２及び密封構造２２４（Ｏリングチャネルとすることのできる）への圧力入口ポートであってもよい。密封構造２２２及び密封構造２２４は、窪んだ部分５０２及び窪んだ部分５０２Ｂの外周を取り囲み、また、窪んだ部分５０２及び窪んだ部分５０２Ｂにおける圧力を維持し得る任意のタイプの流体密封機構を含む、周溝または周チャネルであってもよい。例えば、密封構造２２２内に取り付けられた流体密封機構は、Ｏリング、可撓性ガスケット、ブレードガスケット、ラビリンスシール、Ｕカップ、プレッシャカップ、またはこれらもしくはその他の密封アーキテクチャの組合せであってもよい。同様に、密封構造２２４は、凹部２２０の外周の周りに位置しており、密封構造２２２に関連して上に説明されたような流体密封機構を含んでもよい。流体密封機構によりかけられた密封力を高めるために、圧力が、ボア５０８及びボア５０８Ｂを通して、密封構造２２２及び密封構造２２４にかけられてもよい。実施形態の例において、ボア５０８及びボア５０８Ｂを通した流体圧力は、ボア５０６及びボア５０６Ｂを通した加圧材料の圧力／流れとは無関係であってもよい。さらに、図に示されたそれらよりも多い、少ない、またはそれらとは異なるボア、シール、及び構造が、凹部の例に利用されてもよい。要素２２４、５０２Ｂ、５０６Ｂ、及び５０８Ｂは、凹部２２０のうちの１つに対してのみの表示となっているが、図５は、凹部２２０のそれぞれが、同様の構造を含んでもよいことを示す。
【００５１】
示されるように、バルブ入口／出口のすべてのチャネルを制御する単一の圧力バルブ（例えば、凹部２１８）に加え、複数の凹部（例えば、凹部２２０）が、各ボアセット間で流体流を個々に制御してもよい。図２及び５の例は、４つの凹部を示すが、特定の用途に必要とされるだけ柔軟な構造を確保するために、任意の個数の凹部が利用されてもよい。実際には、各ボアセットが同じ入口または出口チャネルに接続してもよいことから、主に、流体の特定の流量を制御する際に、ボアセットの個々の制御が使用されてもよい。例えば、ある用途が、流体に、特定の流れ様式（例えば、層流または乱流）を維持し、固有の線形流速を確立し、またはある圧力差を維持もしくは確立するように求める場合、利用されている流体経路の個数が、流体に所望の流体様式に従わせるように調整されてもよい。別の例として、特定のボアセットの周りのバルブが損傷を受けたことをシステムが検出した場合、システムは、そのバルブに対して途切れることのない閉状態を維持することにより、損傷したバルブを通る流体流を敏感に遮断してもより。様々な流体チャネルの独立制御のその他の用途の例も使用されてもよい。さらに、１つの入口と１つの出口との間のバルブは、すべての単一の集合バルブまたは独立制御のいずれかに限定されない必要がある。例えば、複数ボアバルブと単一ボアのバルブとの組合せが生み出されてもよい。
【００５２】
圧力板２０６における圧力源として、任意の制御可能な材料が使用されてもよい。様々なバルブの独立制御を維持するために、システムは、加圧材料用の複数の入口５１０を有してもよい。具体的には、加圧材料入口の個数は、圧力板における制御可能な凹部の個数と同じであってもよい。これらの入口５１０のそれぞれの圧力は、バルブブロックにおいて、または入口５１０に接続された独立した制御システムにおいて制御されてもよい。実施形態の例において、圧力板２０６における加圧材料は、流体移送板３００において移送される流体とは異なる。したがって、加圧材料と移送された流体との混合を防ぐように、ダイヤフラムの材料及び製造が選択されてもよい。
【００５３】
図６は、線Ａ−Ｂ（図５に示された）において取られた、組み立てられたときのバルブブロック２００の断面を示す。示されるように、ボア２０８（構造上の支持用に使用され得る）は、上板２０２、流体移送板２０４、ダイヤフラム６０２、及び圧力板２０６のそれぞれの中に延在する。さらに、ボア２１０は、それがチャネル２１４（入口チャネルとすることができる）の拡幅領域と接続し、凹部２２０に下る基本的な流体流をもたらすように位置付けられる。凹部２２０を閉じ、チャネル２１４からチャネル２１６までの流体の流れを防ぐために、凹部２２０において、入口５１０からの加圧材料が、ダイヤフラム６０２に十分な圧力をもたらし得る。
【００５４】
図７は、例示的な実施形態による、７つの入口のボア７１０及び７つの出口ボア７１２を有する組み立てられたバルブブロック７００の斜視図を示す。バルブブロック７００は、上板７０２、流体移送板７０４、圧力板７０６、及びダイヤフラム７３８を有する。図７に示されるように、流体移送板７０４は、複数の（例えば、３つの）板から構成され得る。複数の板の使用は、様々なボアやチャネルを製造する際に有用となり得る。いくつかの実施形態において、流体移送板７０４は、３つよりも多いまたは少ない個々の板から構成され得る。
【００５５】
上板７０２は、入口接続ボア７３０及び出口接続ボア７３２を含むことができる。入口接続ボア７３０及び出口接続ボア７３２は、バルブブロック７００を、製造、化学的、生物学的、またはその他の流体ベースのプロセス（例えば、ＳＭＢプロセス）に流体接続するように構成され得る。入口接続ボア７３０は、入口ボア７１０を、流体ベースのプロセスからの入口と流体接続するように構成され得る。出口接続ボア７３２は、出口ボア７１２を、流体ベースのプロセスへの出口と流体接続するように構成され得る。
【００５６】
流体移送板７０４は、入口チャネル７３４及び出口チャネル７３６を含む。入口チャネル７３４は、入口接続ボア７３０を入口チャネル７１４に流体接続するように構成される。出口チャネル７３６は、同様に、出口接続ボア７３２を出口チャネル７１６に流体接続するように構成される。図７は、入口チャネル７３４の２つの直線区間を示すが、任意の個数の直線区間が使用され得る（例えば、出口チャネル７３６におけるように、１つの直線区間）。さらに、入口チャネル７３４の直線区間は、真っすぐである必要はないが、入口接続ボア７３０から入口チャネル７１４まで流体を移送するように構成された任意の形状とすることができる。同様に、図７は、出口チャネル７３６を備える単一の直線区間を示すが、任意の個数の直線区間が使用され得る（例えば、入口チャネル７３４におけるように、２つの直線区間）。さらに、出口チャネル７３６の直線区間は、真っすぐである必要はないが、出口チャネル７１６から出口接続ボア７３２まで流体を移送するように構成された任意の形状とすることができる。
【００５７】
流体移送板７０４は、入口チャネル７１４、出口チャネル７１６、複数の入口ボア７１０、及び複数の出口ボア７１２をさらに備えることができる。図７は、７つの入口ボア７１０及び７つの出口ボア７１２を示すが、任意のその他の個数の入口ボア７１０及び出口ボア７１２が使用され得る。例えば、流体移送板７０４は、５つの入口ボア７１０及び５つの出口ボア７１２を有することができる。別の例では、流体移送板７０４は、１つの入口ボア７１０及び１つの出口ボア７１２を有することができる。さらに別の例では、流体移送板７０４は、７つより多い入口ボア７１０及び７つより多い出口ボア７１２を有することができる。入口チャネル７１４は、入口チャネル７３４を、出口ボア７１０のそれぞれに流体接続する。同様に、出口チャネル７１４は、出口チャネル７３６を出口ボア７１２のそれぞれと流体接続する。
【００５８】
圧力板７０６は、凹部７１８、密封構造７２２、及び圧力入口７４０を含む。圧力入口７４０は、加圧材料を凹部７１８の中に供給するか、または凹部７１８から放出するように構成され得る。密封構造７２２は、加圧材料が、圧力入口７４０を通るのを除いて、凹部７１８から漏れ出るのを防ぐように構成され得る。密封構造７２２は、プロセス流体が、出口ボア７１２（または入口ボア７１０）を通るのを除いて、凹部７１８から漏れ出るのを防ぐようにさらに構成され得る。ダイヤフラム７３８は、圧力板７０６と流体移送板７０４との間に配置され得る。上述のように、加圧材料が圧力入口７４０を介して凹部７１８の中に導入されるにつれ、ダイヤフラム７３８が、流体移送板７０４に押し付けられ得、それにより、流体が入口ボア７１０と出口ボア７１２との間を流れるのを防ぐ。加圧材料が凹部７１８から取り除かれるのにつれ、流体移送板７０４からの流体圧は、ダイヤフラム７３８を凹部７１８の中に撓ませることができ、それにより、流体が、凹部７１８を通って、入口ボア７１０と出口ボア７１２との間を流れるのを可能にする。バルブ７４２は、加圧材料を圧力入口７４０及び凹部７１８の中に導入するように構成され得る。バルブ７４２は、加圧材料を圧力入口７４０及び凹部７１８から取り除くようにさらに構成され得る。
【００５９】
図８Ａ及び８Ｂは、例示的な実施形態による、７つの入口ボア７１０及び７つの出口ボア７１２を有する組み立てられたバルブブロック７００の断面を示す。図８Ａは、図７に示されたバルブブロック７００の側面透視断面図である。図８Ｂは、図８Ａにおける線Ｂ−Ｂによって指示された断面での、図７及び８Ａに示されたバルブブロック７００の側面透視断面である。図８Ａ及び８Ｂに示されたバルブブロックは、図７に関連して上述されたのと同じ方法で構成された同じ要素を有することができる。
【００６０】
図９は、例示的な実施形態による、５つの入口ボア７１０及び５つの出口ボア７１２を有する組み立てられたバルブブロック７００の斜視図を示す。図１０Ａ及び１０Ｂは、例示的な実施形態による、５つの入口ボア７１０及び５つの出口ボア７１２を有する組み立てられたバルブブロック７００の断面を示す。図１０Ａは、図９に示されたバルブブロック７００の側面透視断面図である。図１０Ｂは、図１０Ａにおける線Ｂ−Ｂによって指示された断面での、図９及び１０Ａに示されたバルブブロック７００の側面透視断面である。図９、１０Ａ及び１０Ｂに示されたバルブブロックは、図７に関連して上述されたのと同様に動作するように構成された同じ要素を有することができる。
【００６１】
図１１Ａ〜１１Ｆは、例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。図１１Ａに示されるように、複数のバルブを有するバルブブロックは、入口接続ボア７３０と出口接続ボア７３２との（また、対応する入口チャネル７１４と出口チャネル７１６との）変動する構成を有することができる。図１１Ａ及び１１Ｄに示された実施形態では、バルブブロックは、複数のバルブ７００への流体入口をもたらすことができる入口接続ボア７３０を有することができる。図１１Ｄは、バルブブロックの正面図であり、図１１Ｆは、バルブブロックの背面図である。さらに、バルブブロックは、複数のバルブに対する流体出口をもたらす複数の出口接続ボア７３２を有することができる。いくつかの実施形態において、入口接続ボア７３０は、出口として働くことができ、出口接続ボア７３２は、入口として働くことができる。図１１Ｂ及び１１Ｃは、例示的な実施形態による、複数のバルブ、ならびに各バルブに対応する様々なボア及びチャネルを有するバルブブロックの斜視図である。図１１Ｅは、例示的な実施形態による、複数のバルブを有するバルブブロックの切取側面透視を示す。
【００６２】
図１２Ａ〜１２Ｇは、例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。図１２Ａは、バルブブロックの側面透視を示す。図１２Ｃ、１２Ｄ、及び１２Ｅに示されるように、バルブブロックは、同じバルブブロック内に複数のバルブ７００を有することができる。図１２Ｆは、例示的な実施形態による、５つの入口ボア７１０及び５つの出口ボア７１２を備える流体移送板７０４の底面の実施形態を示す。図１２Ｆに示されるように、入口ボア７１０及び出口ボア７１２は、環状形状に構成され得る。図１２Ｇは、例示的な実施形態による、上板７０２の図を示す。図１２Ｇに示されるように、凹部７１８は、入口ボア７１０及び出口ボア７１２の形状に対応する形状を有することができる。図１２Ｇに示された実施形態では、凹部７１８は、円形状を有する。図１２Ｂ及び１２Ｃは、例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの外側表面の斜視図を示す。
【００６３】
バルブブロックの例＃２
場合によっては、プロセスシステムの濡れた表面（例えば、管類、バルブ、計器などの内部）は、できる限りきれいで汚れのない状態である必要がある。例えば、食品、薬剤、化学薬品などの製造などのプロセスに対して、同じ設備を使用することは、その設備が、前のバッチからの新しいバッチの汚染を防ぐために、使用間で完全にきれいにされることを要求する。本明細書において説明される様々なバルブブロックなどの複雑な設備では、その設備の十分な清掃は、難しく、あまりにも費用が掛かり、且つ／または実際には不可能であり得る。
【００６４】
いくつかの実施形態において、本明細書において説明される様々なバルブブロックは、それらが使い捨てまたは１回使用であるように製造且つ／または使用され得る。例えば、バルブブロック組立体内の板のすべては、取り替え可能とすることができるか、または１回使用構成部品として取り扱われ得る。別の例では、プロセス材料に触れる板のみがバッチ間で取り替えられる。このような例では、ダイヤフラムに圧力を提供するが、プロセス材料には触れない圧力板が、バッチ間の清掃の必要なしに、再使用されてもよい。
【００６５】
例示的な実施形態において、板のうちの１つ以上は、生体適合性の且つ／または医療グレードの材料から作られ得る。例えば、板は、製剤プロセスにおける使用に対するＦＤＡ規定に準拠しているＵＳＰクラスＶＩポリマーから作られ得る。適切なグレードにおいて使用可能なこのようなポリマーの例には、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アセタールコポリマー、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、パーフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニルスルホン（ＰＰＳＵ）、環状オレフィン系共重合体（ＣＯＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などが含まれる。代替的な実施形態では、任意の適切な材料が使用され得る。
【００６６】
バルブブロックの例＃３
図１４Ａ〜１４Ｄは、例示的な実施形態による、複数のバルブを備える組み立てられたバルブブロックの様々な図を示す。図１４Ａ及び１４Ｂは、バルブブロック１４００の両面のアイソメトリック図（等角投影図）を示す。図１４Ｃ及び１４Ｄは、バルブブロック１４００の両面の図を示す。例示的なバルブロック１４００は、上板１４０５、流体移送ブロック１４１０、ダイヤフラム１４１５（例えば、膜）、枠（１４２０）、及び圧力板１４２５を含む。流体移送ブロック１４１０は、ボア板１４１２、チャネル板１４１４、及び移送板１４１６を含む。代替的な実施形態において、追加の、より少ない、且つ／または異なる要素が使用されてもよい。ダイヤフラム１４１５は、ダイヤフラム１３８、ダイヤフラム６０２、ダイヤフラム７３８などの任意の適切なダイヤフラムとすることができる。代替的な実施形態において、追加の、より少ない、且つ／または異なる要素が使用されてもよい。
【００６７】
例示的な実施形態において、バルブブロック１４００は、複数のスルーボルト穴１４４０を含む。様々な板をいっしょに圧縮するのに、スルーボルト穴１４４０が使用され得る。様々な板が、板間に流体密シールを形成するように圧縮され得る。図１４Ａ〜１４Ｄに図示された実施形態では、バルブブロック１４００は、１２個のスルーボルト穴１４４０を有する。代替的な実施形態において、バルブブロック１４００は、追加のまたはより少ないスルーボルト穴１４４０を含むことができる。ロッド（例えば、ボルト）がスルーボルト穴１４４０を貫通するのを可能にするのに、スルーボルト穴１４４０が使用され得る。スルーボルト穴１４４０のいずれかの端及び／または両端は、ボルトヘッド、ナットなどが、バルブブロック１４００の外側表面と面一であるか、またはその下であることを可能にするのに、カウンタボアを含むことができる。スルーボルト穴１４４０を介してバルブブロック１４００の層を圧縮するのに、ボルト、ナット、ネジロッド、締め具、リベットなど、任意の適切な固定機構が使用され得る。代替的な実施形態において、バルブブロック１４００の層を圧縮する任意の適切な方法が使用され得る。例えば、締め具が使用されてもよい。このような例では、バルブブロック１４００は、スルーボルト穴１４４０を備えなくても、または使用しなくてもよい。その他の代替的な実施形態では、２つ以上の層が、機械的に、化学的に、または熱的に、接着または融着されてもよい。例えば、２つ以上の層を接着するのに、拡散接合が使用されてもよい。
【００６８】
例示的な実施形態において、上板１４０５は、１つ以上の入口ボア１４５０及び／または出口ボア１４６０を含む。論述しやすく、また分かりやすくするために、バルブブロック１４００の様々な要素は、「入口」または「出口」として説明される。しかしながら、代替的な実施形態では、バルブブロック１４００を通る流れが逆にされ得、「出口」は、入口とすることができ、「入口」は、出口とすることができる。さらに、図１４Ａ及び１４Ｂ（ならびに図１５〜２１Ｂ）に図示された特定の実施形態は、単に例示的なものである。ボア、穴、チャネルなどの特定の場所は、任意の適切な方法で変更または修正され得る。入口ボア１４５０及び出口ボア１４６０は、流体が入口ボア１４５０を通して受け入れられ、また出口ボア１４６０を通して抽出されるようなプロセスに接続されるように構成され得る。ネジ接続、急速着脱式接続、圧力嵌め、フランジなど、任意の適切な接続が使用され得る。
【００６９】
例示的な実施形態において、圧力板１４２５は、１つ以上の圧力入口１４７０を含む。より詳細に以下に説明されるように、ダイヤフラム１４１５の表面に圧力をもたらして、バルブを通る流れを可能にする、または制限するのに、圧力入口１４７０が使用され得る。圧力入口１４７０に供給された圧力がある閾値を上回ると、バルブが閉じられ、流体は、バルブを通って流れなくなる。圧力がその閾値を下回ると、圧力入口１４７０と反対の流体からの圧力がダイヤフラムを撓ませ、流体は、バルブを通って流れる。例示的な実施形態において、バルブブロック１４００の各バルブは、圧力入口１４７０のうちの１つに関連付けられる。代替的な実施形態において、バルブブロック１４００の複数のバルブを操作するのに、圧力入口１４７０のうちの１つが使用され得る。図１４Ｂ及び１４Ｄは、６つの圧力入口１４７０（６つのバルブに対応する）を有する圧力板１４２５を図示する。しかしながら、代替的な実施形態では、任意の適切な個数の圧力入口１４７０が使用され得る。
【００７０】
図１４Ｂ及び１４Ｄに図示された実施形態では、バルブブロック１４００は、圧力板１４２５とは別個である枠１４２０を含む。例示的な実施形態において、枠１４２０は、圧力板１４２５がダイヤフラム１４１５と直接接触するような中央切欠部を含む。いくつかの実施形態では、枠１４２０及び圧力板１４２５は、一体成形である。代替的な実施形態において、枠１４２０が使用されなくてもよい。枠１４２０は、枠をバルブブロック１４００に保持するのに使用されるネジ穴１４４５を含むことができる。図１４Ｂ及び１４Ｄに図示された実施形態では、ネジ穴１４４５は、スルーボルト穴１４４０より小さく、より小さな固定機構（例えば、ネジ）を受容するように構成される。図１４Ａ及び１４Ｃに示されるように、ネジ穴１４４５は、バルブブロック１４００全体を貫通して延在しない。例示的な実施形態において、ネジ穴１４４５は、流体移送ブロック１４１０の板のうちの１つ（例えば、ボア板１４１２）における受け入れネジ山の中に進むネジを受け入れるように構成される。代替的な実施形態において、ネジ穴１４４５は、バルブブロック１４００を貫通して延在し、スルーボルト穴１４４０と同様に動作することができる。いくつかの実施形態において、ネジ穴１４４５は、組み立て、メンテナンスなどの最中、バルブロック１４００の層の位置合わせのために、ロッドと共に使用される。図１４Ｂ及び１４Ｄに図示された実施形態では、枠１４２０は、８個のネジ穴１４４５を有する。代替的な実施形態において、枠１４２０は、追加のまたはより少ないネジ穴１４４５有することができる。
【００７１】
図１５及び１６は、例示的な実施形態による、組み立てられたバルブロックの断面図を示す。図１５は、図１４Ｃの線Ａ−Ａにおけるバルブロック１４００の断面図である。図１６は、図１４Ｃの線Ｂ−Ｂにおけるバルブロック１４００の断面図である。
【００７２】
図１６に図示されるように、枠１４２０は、移送板１４１６に対してダイヤフラム１４１５を密封するのに使用され得る密封溝１４２２を含むことができる。密封溝１４２２は、Ｏリングなどの密封機構を含むことができる。例示的な実施形態において、圧力板１４２５は、密封部材１４３０を受け入れる密封溝１４３２を有する。密封部材１４３０は、任意の適切な密封機構とすることができる。例えば、密封部材１４３０は、Ｏリングとすることができる。Ｏリングの断面形状は、円形、正方形（例えば、静的密封面付き）、八角形などとすることができる。例示的な実施形態において、密封溝１４３２は、加圧されない。代替的な実施形態において、密封溝１４３２は、例えば、加圧Ｏリング密封を作り出すように加圧される。代替的な実施形態において、凹部１４８０の周りを密封する任意の適切な方法が使用され得る。いくつかの実施形態では、密封溝１４３２は使用されない。例えば、圧力板１４２５は、ダイヤフラム１４１５に対して、圧力板１４２５の平らな表面よりも大きな力をかける、凹部１４８０の周りの隆起部を含むことができる。
【００７３】
密封部材１４３０は、凹部１４８０の周りに密封を作り出す。上に説明されたように、圧力チャネル１４７５からの気体圧は、凹部１４８０内のダイヤフラム１４１５の一部分を移送板１４１６に押し付け、それにより、流れが凹部凹部１４８０に関連付けられたバルブを通るのを防ぐことができる。圧力チャネル１４７５からの気体圧が放出され、それにより、バルブブロック１４００内の液体の流れが、ダイヤフラム１４１５を凹部１４８０の中に撓わせることを可能にし、それにより、流れがバルブを通るのを可能にすることができる。
【００７４】
図１７Ａ及び１７Ｂは、例示的な実施形態による、バルブブロックの分解図を示す。図１７Ａ及び１７Ｂは、バルブブロック１４００の分解図の両面を示す。図１７Ｃは、例示的な実施形態による、バルブブロックの圧力板の一部分のクローズアップ図を示す。図１７Ｃの図は、図１７Ｂのマル囲み「Ｇ」のクローズアップ図である。
【００７５】
図１７Ｂに示されるように、様々な密封部材１４３０が各バルブのそれぞれの密封溝１４３２に嵌る。図１７Ｂに図示された実施形態は、６つのバルブを有する。代替的な実施形態において、任意の適切な個数のバルブが使用され得る。
【００７６】
図１７Ｃに示されるように、圧力チャネル１４７５は、凹部１４８０と同心でなくてもよい。代替的な実施形態において、圧力チャネル１４７５は、凹部１４８０と同心である。圧力チャネル１４７５は、何らかの適切な理由で、任意の適切な場所に位置することができる。例えば、図１７Ｂ及び１７Ｃに図示された実施形態では、圧力板１４２５の凹部１４８０のそれぞれの圧力チャネル１４７５は、圧力板１４２５の中心線からずれている。このような配置は、気体バルブ（例えば、ソレノイド）が、互いに妨げられずに、圧力板１４２５に直接装着されるのを可能にすることができる。
【００７７】
図１８Ａ〜１８Ｃは、例示的な実施形態による、バルブブロックの圧力板の様々な図を示す。図１８Ａは、図１８Ｂの図の反対である、圧力板の１４２５の面を示す。図１８Ｃは、図１８Ａの線Ｃ−Ｃに沿った圧力板１４２５の断面図である。図１８Ａ及び１８Ｂにおける中心線によって示されるように、様々なスルーボルト穴１４４０、圧力チャネル１４７５、凹部１４８０などは、互いに並んで配置され得る（例えば、格子として）。代替的な実施形態において、様々な要素は、任意の適切なパターン、並べ方などで配置され得る。
【００７８】
図１９Ａ〜１９Ｄは、例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの様々な図を示す。図１９Ａは、図１９Ｂに示された面と反対の流体移送ブロック１４１０の面を示す。図１９Ｃは、流体移送ブロック１４１０の側面図である。図１９Ｄは、図１９Ｂのマル囲み「Ｈ」のクローズアップ図である。図１９Ｄは、バルブブロック１４００の１つのバルブに関連付けられている、１セットのバルブ出口ボア１９０５、及び１セットのバルブ入口ボア１９１０を示す。
【００７９】
図１９Ａに示されるように、ボア板１４１２は、入口ボア１４５０及び出口ボア１４６０を含む。例示的な実施形態において、入口ボア１４５０及び出口ボア１４６０は、ボア板１４１２を貫通して延在する。図１９Ｂに見られるように、移送板１４１６は、バルブ出口ボア１９０５及びバルブ入口ボア１９１０を含む。図１９Ｂに図示された、移送板１４１６の上部にあるバルブ出口ボア１９０５の両方のセットは、バルブブロック１４００のすべてのバルブが閉じられると、図１９Ａに図示されたボア板１４１２の上部にある入口ボア１４５０に流体接続される。同様に、図１９Ｂに図示された移送板１４１６の底部にあるバルブ出口ボア１９０５の両方のセットは、バルブブロック１４００のすべてのバルブが閉じられると、図１９Ａに図示されたボア板１４１２の底部にある入口ボア１４５０に流体接続される。
【００８０】
図１９Ｂに図示されたバルブ出口ボア１９０５の上部右のセットは、バルブブロック１４００のすべてのバルブが閉じられると、図１９Ａにおけるボア板１４１２の上部左にある出口ボア１４６０に流体接続される（図１９Ａ及び１９Ｂは、流体移送ブロック１４１０の両側を図示していることが留意される）。同様に、図１９Ｂに図示されたバルブ出口ボア１９０５の上部左のセットは、バルブブロック１４００のすべてのバルブが閉じられると、図１９Ａにおけるボア板１４１２の上部右にある出口ボア１４６０に流体接続される。同じことが、図１９Ａ、図１９Ｂの底部出口ボア１４６０、バルブ出口ボア１９０５に当てはまる。
【００８１】
例示的な移送板１４１６は、外側遮断バルブボア１９１５及び内側遮断バルブボア１９２０を含む。図１９Ｂに図示された、移送板１４１６の外側遮断バルブボア１９１５及び内側遮断バルブボア１９２０の左のセットは、外側遮断バルブボア１９１５及び内側遮断バルブボア１９２０の上のダイヤフラム（膜）が、外側遮断バルブボア１９１５と内側遮断バルブボア１９２０との間の流れを可能にする場合、図１９Ｂに図示された、移送板１４１６の上部左及び底部左にあるバルブ出口ボア１９０５を選択的に接続するように動作する。すなわち、図１９Ｂを参照して、内側遮断バルブボア１９２０の左のセットは、すべてのバルブが閉じられると、バルブ出口ボア１９０５の対応するセットに流体接続され、外側遮断バルブボア１９１５の左のセットは、すべてのバルブが閉じられると、バルブ出口ボア１９０５の対応するセットに流体接続される。同じことが、図１９Ｂに図示された実施形態の右半分における、バルブ出口ボア１９０５、外側遮断バルブボア１９１５、及び内側遮断バルブボア１９２０に当てはまる。
【００８２】
図２０Ａ〜２０Ｃは、例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの様々な図を示す。図２０Ａは、図１９Ｃにおける線Ｎ−Ｎに沿った、流体移送ブロック１４１０の断面図である。図２０Ｂは、図１９Ｃにおける線Ｋ−Ｋに沿った、流体移送ブロック１４１０の断面図である。図２０Ｃは、図２０Ｂのマル囲み「Ｍ」のクローズアップ図である。図２１Ａ及び２１Ｂは、例示的な実施形態による、バルブブロックの流体移送ブロックの断面図である。図２１Ａは、図１９Ａの線Ｆ−Ｆに沿った、流体移送ブロック１４１０の断面図である。図２１Ｂは、図２１Ａのマル囲み「Ｊ」のクローズアップ図である。
【００８３】
図２０Ａは、図１９Ａに示されているような、ボア板１４１２の反対側を示す。入口ボア１４５０及び出口ボア１４６０は、ボア板１４１２全体を貫通して延在する。入口溝２００５は、ボア板１４１２の表面の中に形成される（例えば、機械加工される）が、ボア板１４１２を貫通して延在しない。入口ボア入口ボア１４５０の中に移送された流体は、入口溝２００５を満たし、且つ／または、それを通って移動する。例示的な実施形態において、図２０Ａに示されたボア板１４１２の表面に当接する、チャネル板１４１４の表面は、入口溝２００５に対して相補的な溝を含む（例えば、図２１Ａにおいて示されるような）。
【００８４】
図２０Ｂに図示されるように、チャネル板１４１４は、入口チャネル２０１０を含む。入口チャネル２０１０は、チャネル板１４１４を貫通して延在する。図２１Ａに図示されるように、入口チャネル２０１０は、流体が入口溝２００５と入口チャネル２０１０との間に流れることができるように、入口溝２００５と並ぶ。図２０Ｂに図示された実施形態において、入口分散溝２０１５は、円形状である。代替的な実施形態において、入口分散溝２０１５は、正方形、長方形、八角形など、任意の適切な形状であることができる。いくつかの実施形態において、図２０Ｂに図示された、チャネル板１４１４の面に当接する、移送板１４１６の表面領域は、相補的な溝を有する（例えば、図２１Ａにおいて示されるような）。
【００８５】
入口分散溝２０１５の表面領域は、バルブ入口ボア１９１０と位置が合うことができる。すなわち、バルブ入口ボア１９１０と交差する円周は（例えば、図１９Ｄにおいて配置されるような）、入口分散溝２０１５とバルブ入口ボア１９１０とが流体接続されるように、入口分散溝２０１５と位置が合う。入口ボア１４５０は、移送板１４１６を貫通して延在する。これにより、入口ボア１４５０、入口溝２００５、入口チャネル２０１０、及び入口分散溝２０１５は、バルブが閉じられる（例えば、ダイヤフラム１４１５が移送板１４１６に押し付けられる）と、流体接続される。
【００８６】
バルブが開かれている場合（例えば、ダイヤフラム１４１５が移送板１４１６に押付けられていない）、バルブ入口ボア１９１０から流れる流体は、ダイヤフラム１４１５と移送板１４１６の表面との間を通り（例えば、ダイヤフラム１４１５を凹部１４８０の中に撓ませることによって）、また、バルブ出口ボア１９０５を通過する。バルブ出口ボア１９０５は、移送板１４１６に貫通して延在する。バルブ入口ボア１９１０及び入口分散溝２０１５の構成と同様に、バルブ出口ボア１９０５は、出口収集溝２０３０に流体接続される。出口収集溝２０３０は、材料ランド２０５５によって入口分散溝２０１５から分けられる。図２０Ｂに図示された実施形態において、出口収集溝２０３０は、円形状である。代替的な実施形態において、入口収集溝２０３０は、正方形、長方形、八角形など、任意の適切な形状とすることができる。いくつかの実施形態において、図２０Ｂに図示されたチャネル板１４１４の面に当接する、移送板１４１６の表面領域は、相補的な溝を有する（例えば、図２１Ａにおいて示されるような）。
【００８７】
出口収集溝２０３０は、ボア板１４１２及びチャネル板１４１４を通って延在する、出口ボア１４６０に流体接続される。出口収集溝２０３０は、出口溝２０２５を介して出口ボア１４６０に流体接続される。例示的な実施形態において、図２０Ｂに図示されたチャネル板１４１４の面に当接する、移送板１４１６の表面領域は、出口溝２０２５に対して相補的な溝を有する。したがって、バルブが閉じられる場合、バルブ出口ボア１９０５は、出口収集溝２０３０及び出口溝２０２５を介して、それぞれの出口ボア１４６０に接続される。
【００８８】
図２０Ｂに示されるように、いくつかの実施形態において、出口収集溝２０３０は、遮断移送溝２０３５に流体接続され得る。外側遮断バルブボア１９１５、内側遮断バルブボア１９２０、内部遮断溝２０４０、及び外部遮断溝２０４５がいっしょに関連付けられたバルブは、遮断バルブと呼ばれ得る。遮断バルブは、図２０Ｂの上部出口ボア１４６０と底部出口ボア１４６０との間の流れを制御する。遮断バルブは、上に説明されたバルブと同様に働くことができる。
【００８９】
内部遮断溝２０４０は、入口分散溝２０１５と同様の機能を実行する。しかしながら、図２０Ｂに図示された実施形態において、内部遮断溝２０４０は、バルブ入口ボアを有さない。すなわち、流体は、遮断移送溝２０３５を介して遮断溝２０４０に入り、入口ボアを通らない。内側遮断バルブボア１９２０は、遮断バルブが閉じられると、内部遮断溝２０４０に流体接続され得る。同様に、外側遮断バルブボア１９１５は、遮断バルブが閉じられると、外部遮断溝２０４５に流体接続される。内部遮断溝２０４０は、材料ランド２０６５によって、外部遮断溝２０４５から分けられる。
【００９０】
例えば、図２０Ｂに図示された実施形態では、底部左の遮断移送溝２０３５からの流体は、左の外部遮断溝２０４５、及び図１９Ｂの外側遮断バルブボア１９１５の左のセットの中に流れる。左の遮断バルブが閉じられると、流体は、外側遮断バルブボア１９１５と内側遮断バルブボア１９２０との間を流れない。左の遮断バルブが開いているとき、流体は、例えば、外側遮断バルブボア１９１５から、ダイヤフラム１４１５と移送板１４１６の表面との間を通り、内側遮断バルブボア１９２０の中に流される。流体は、内側遮断バルブボア１９２０から左の内部遮断溝２０４０まで流れ、上部左の遮断移送溝２０３５通り、上部左の出口ボア１４６０の中に流れることができる。代替的な例では、流れが逆にされ得る。遮断バルブとその他のバルブの双方向流れ特性とを使用することにより、流体は、入口ボア１４５０のいずれかの間、または出口ボア１４６０のいずれかの間を、その他の入口ボア１４５０またはその他の出口ボア１４６０のうちのいずれかに向かって流れるように制御され得る。
【００９１】
図１９Ｄに示されるように、バルブ出口ボア１９０５とバルブ入口ボア１９１０は、それぞれ、円形状に配置される。バルブ入口ボア１９１０は、バルブ出口ボア１９０５の円形状内にある。例示的な実施形態において、バルブ出口ボア１９０５及びバルブ入口ボア１９１０の円形状は、同じ中心点を有する。いくつかの実施形態において、バルブのバルブ出口ボア１９０５、バルブ入口ボア１９１０、及び凹部１４８０は、同じ中心点を有する。図１９Ｄに図示された実施形態では、バルブ入口ボア１９１０は、完全な円を形成し、バルブ出口ボア１９０５は、不完全な円の２つの部分を形成する。代替的な実施形態において、バルブ出口ボア１９０５は、円形状全体に均等に広がっていることができる。いくつかの実施形態において、円形状を完全にするために追加のバルブ出口ボア１９０５がある。任意の適切な配置または個数のバルブ出口ボア１９０５（またはバルブ入口ボア１９１０）が使用され得る。例えば、バルブ入口ボア１９１０は、完全な円を形成しなくてもよい。
【００９２】
例示的な実施形態において、流体は、バルブ入口ボア１９１０からバルブ出口ボア１９０５に流れる。バルブ入口ボア１９１０から流れる流体は、バルブ出口ボア１９０５に効果的に流れ、それにより、比較的高い流量を可能にする。例えば、概念的には、流体は、半トロイダル状（半ドーナツ状）に流れる。したがって、流体は、バルブ入口ボア１９１０のうちの１つから、バルブ出口ボア１９０５のうちの１つに、比較的短い距離を移動する。場合によっては、乱流が、代替的な流れ模様をもたらす可能性がある。さらに、ボア個数が多くなればなるほど、流体が直面する抵抗が少なくなる（例えば、バルブにわたる圧力降下の低減）。任意の適切な個数のボアが使用され得る。いくつかの実施形態において、バルブに対するバルブ入口ボア１９１０の個数は、バルブ出口ボア１９０５の個数と異なっていてもよい。
【００９３】
流体がバルブ入口ボア１９１０からバルブ出口ボア１９０５に流れるにつれ、流体は、圧力をダイヤフラム１４１５にかけ、それにより、ダイヤフラム１４１５を撓わせる。バルブ出口ボア１９０５、バルブ入口ボア１９１０、及び凹部１４８０の直径や幾何学的形状、また、このような要素の互いに関する大きさや位置が、バルブの流れ特性（例えば、圧力降下）を最適化するように選択され得る。場合によっては、バルブの全体的なフットプリントを縮小するような大きさが、少なくとも部分的に選択され得る。例示的な実施形態において、凹部１４８０の望ましい深さ及び直径は、所与の設計フロー条件セット（例えば、流量、温度、流体特性など）に必要とされる圧力降下をもたらす、それらの最小寸法であってもよい。提案されたバルブにわたる、所与の設計フロー条件セットに対する圧力降下は、初めに、流体機構の工学原理を適用した計算による十分な近似値と予測され得る。計算された圧力降下の結果は、凹部１４８０の望ましい直径及び深さが改められるべきかどうかを予測することができる。場合によっては、最適な大きさ及び圧力降下が見つけられるまで、寸法における様々な変更に対して、圧力降下計算が反復的に繰り返され得る。試験バルブは、凹部１４８０が予測計算によって見つけられた最適な深さ及び直径に作られた状態で構成されてもよい。試験バルブは、設計フロー条件下で操作され得、バルブにわたる実際の圧力降下が測定され得、それにより、計算から引き出された予測圧力降下を有効にする。いくつかの実施形態において、凹部１４８０は、直径０．８０２インチ（２０．３７０８ｍｍ）、深さ０．０２０インチ（０．５０８ｍｍ）であってもよい。他の実施形態において、凹部１４８０は、直径１．２４０インチ（３１．４９６ｍｍ）、深さ０．０３０インチ（０．７６２ｍｍ）であってもよい。さらに他の実施形態において、凹部１４８０は、より大きなまたは小さな直径、より浅いまたは深い深さであってもよい。バルブ出口ボア１９０５とバルブ入口ボア１９１０の直径の例は、図１３において確認され得る。他の実施形態は、図１３に図示された直径よりも大きなまたは小さな直径を利用してもよい。さらに他の実施形態は、図１９Ｄに示されたのより多いまたは少ない個数の、バルブ入口ボア１９０５及びバルブ出口ボア１９１０の様々な組合せ及び複数を利用してもよい。
【００９４】
場合によっては、バルブ出口ボア１９０５とバルブ入口ボア１９１０とにより形成される円の直径は、可能な限り近くなるように選択される。すなわち、バルブのバルブ出口ボア１９０５とバルブ入口ボア１９１０との間の距離は、実際に可能な限り小さく、しかしバルブが閉じられるときに十分な密閉を可能にするほど大きく設計され得る。バルブ出口ボア１９０５とバルブ入口ボア１９１０との間の距離を縮小することによって、バルブは、より低い圧力降下、したがって、所与の入口圧力に対するより大きな処理量を有する。さらに、バルブ出口ボア１９０５とバルブ入口ボア１９１０との間の距離を短くすることによって、デッドスペースが縮小される。各バルブの大きさが小さくなるにつれ、バルブブロック１４００の全体的な大きさが縮小され、結果として、バルブブロック１４００に必要な材料を少なく済まし、内部流路を短くし、また製造費用をより低く抑えることができる。場合によっては、本開示のバルブブロックの実施形態の望ましい特徴は、バルブブロック内の流体により占められる容積（例えば、ボア、溝、及びチャネル）を含む、デッドスペース（例えば、デッド体積）を最小限に抑えることにある。例示的な例として、液体クロマトグラフィーでは、過度のデッド体積は、試料成分のピークブロードニング、異常ピーク、希薄、及び／または相互汚染を引き起こすことにより、選別パフォーマンスを妨げる可能性がある。液体クロマトグラフィーにおいて、本開示のバルブブロックの実施形態が使用される場合、いくつかのバルブが、１つ以上のクロマトグラフィーカラムのそれぞれから上流に、且つ／または下流に位置する可能性がある。したがって、バルブブロックによりもたらされたデッド体積が、選別パフォーマンスに著しく影響を及ぼす可能性がある。
【００９５】
例示的な実施形態において、凹部１４８０の直径は、バルブ入口ボア１９１０からバルブ出口ボア１９０５までの流れの大部分が、凹部１４８０の最深部分内で起こるように選択される（例えば、縁の近くではない）。凹部１４８０の大きさが大きくなるにつれ、バルブにわたる圧力降下が低減する。しかしながら、ある時点で、流れのすべてまたは大部分が凹部１４８０の最深部分内にあることから、凹部１４８０の直径を大きくすることが、バルブにわたる圧力降下の低減をもたらさなくなる。
【００９６】
凹部１４８０の深さは、ダイヤフラム１４１５の完全性及び形状を維持しながら、最も大きな撓み量を可能にするように選択され得る。場合によっては、凹部１４８０の深さは、流体及び／または流動性に基づき選択され得る。例えば、より低い温度の流体で使用する際、凹部１４８０は、より高い温度の流体で使用する際よりも深いとすることができる。
【００９７】
図１４Ａ〜２１Ｂに図示された実施形態におけるバルブの形状は、バルブにわたる比較的低い圧力降下での比較的高い流量を可能にする。図２２は、例示的な実施形態による、バルブブロックの流量に関する実験の結果を示す表である。実験は、図１４Ａ〜２１Ｂに図示されたバルブブロック１４００によるバルブブロックを使用して行われた。試験流体は、周囲温度の水であった。上部入口ボア１４５０は、バルブブロック１４００への水入口であり、下部入口ボア１４５０は、水がバルブブロックから出るのを可能するのに使用された。４つの出口ボア１４６０は、４．８ミリメートルの内径のポリマー管から成る２つの管シャント、またはジャンパと対で接続された。バルブブロック１４００は、流体が、２つの入口バルブのうちのいずれか、２つの出口バルブのうちのいずれか、及び／または任意の考えられるもしくは望ましい組合せの２つの遮断バルブのうちのいずれかを通るのを可能にする、単一のシステム入口及び単一のシステム出口を、流路に提供するように構成された。差圧計は、入口ボア１４５０間に取り付けられ、バルブブロック１４００に対する水入口及び水出口の差圧を測定し、それによりバルブブロック１４００を通って流れる水の総圧力降下を測定するように構成された。圧力降下は、開位置における試験下のバルブを用い、１分当たり１．０リットル（Ｌ／分）〜３．５Ｌ／分の水流量で測定された。結果は図２２に示されている。所与の流量（Ｌ／分）に対し、１平方インチ当たりポンド（ｐｓｉ）でバルブ当たりの平均圧力降下が示されている。
【００９８】
例示的な実施形態に示されるようなシステム及び方法の要素の構成及び配置は、単に例示的なものである。本開示のわずかな実施形態のみ、詳細に説明されたが、本開示を検討する当業者であれば、列挙された発明の対象の新規の教示及び利点から実質的に逸脱することなく、多くの修正が考えられることが、容易に分かるであろう（例えば、様々な要素のサイズ、寸法、構造、形状及び割合、パラメータの値、取り付け方法、材料の用途、色、向きなどにおける変更）。本バルブブロック設計に関する追加情報がまた、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８，１９６，６０３号に述べられている。
【００９９】
さらに、主題記述において、「ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｖｅ（例示的な）」または「ｅｘｅｍｐｌａｒｙ（代表的な）」という語は、例、事例、または例示としての役割を果たすことを意味するように使用されている。「ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｖｅ（例示的な）」として本明細書において説明されたいずれの実施形態または設計も、他の実施形態または設計よりも好ましいまたは有利であると必ずしも解釈されるものではない。むしろ、「ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｖｅ（例示的な）」の語の使用は、概念を具体的な方法で提示するものである。したがって、このような修正のすべてが、本開示の範囲内に含まれることを意図される。いずれのプロセスまたは方法ステップの順序または連続順も、代替的な実施形態に従って変えられてもまたは並べ替えられてもよい。いずれのミーンズ・プラス・ファンクション条項も、列挙された機能を行うとして本明細書に説明された構造、及び構造的同等物のみならず同等な構造も含むことを意図される。本開示の範囲から、または添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、好ましい実施形態及びその他の例示的な実施形態の設計、動作条件、及び配置において、その他の置換、修正、変更、及び省略が行われてもよい。
【０１００】
このような変更のすべてが、本開示の範囲内にある。同様に、様々な接続ステップ、処理ステップ、比較ステップ、及び決定ステップを実現するのに、ソフトウェア実装形態が、ルールベースのロジック及びその他のロジックを有する標準プログラミング手法を用いて実現される可能性がある。
なお、好ましい構成態様として、本発明を次のように構成することもできる。
１．  バルブブロックであって、
圧力板であって、
加圧された第１の流体を受け入れるように構成された圧力チャネル、及び
前記圧力板の表面における凹部を備え、前記圧力チャネルと前記凹部とが流体接続される、圧力板と、
流体移送ブロックであって、
第２の流体を受け入れるように構成された入口接続、
出口接続、
それぞれが前記入口接続に流体接続された複数のバルブ入口ボアであって、第１の円形状の少なくとも一部に沿って分散されている、複数のバルブ入口ボア、及び
それぞれが前記出口接続に流体接続された複数のバルブ出口ボアであって、前記複数のバルブ出口ボアが第２の円形状の少なくとも一部に沿って分散されており、前記第１の円形状が前記第２の円形状内にある、複数のバルブ出口ボア、を備える、流体移送ブロックと、
前記圧力板と前記流体移送ブロックとの間のダイヤフラムと、を備え、前記複数のバルブ入口ボア及び前記複数のバルブ出口ボアが、前記凹部に隣接している、バルブブロック。
２．  前記凹部内の圧力が閾値圧力を上回る第１の状態では、前記複数のバルブ入口ボア及び前記複数のバルブ出口ボアが形成される前記流体移送ブロックの表面に、前記ダイヤフラムが押し付けられ、前記第２の流体が、前記複数のバルブ入口ボアと前記複数のバルブ出口ボアとの間を流れず、
前記凹部内の前記圧力が前記閾値圧力を下回る第２の状態では、前記ダイヤフラムが前記凹部の中へ変形させられ、前記第２の流体が、前記複数のバルブ入口ボアと前記複数のバルブ出口ボアとの間を流れる、上記１に記載のバルブブロック。
３．  前記流体移送ブロックが、プラスチックを含む、上記１に記載のバルブブロック。
４．  前記第１の円形状及び前記第２の円形状が同心である、上記１に記載のバルブブロック。
５．  前記凹部が、第３の円形状を含み、前記第３の円形状が、前記第１の円形状または前記第２の円形状のうちの少なくとも１つと同心である、上記１に記載のバルブブロック。
６．  密封機構をさらに備え、前記圧力板が、前記密封機構の少なくとも一部分を受け入れるように構成された密封溝をさらに備え、
前記密封機構が、前記圧力板と前記ダイヤフラムとの間に位置する、上記１に記載のバルブブロック。
７．  前記密封機構が、Ｏリングを備える、上記６に記載のバルブブロック。
８．  前記Ｏリングが、長方形の断面形状を有する、上記７に記載のバルブブロック。
９．  前記複数のバルブ入口ボアのそれぞれが、前記流体移送ブロックの１つ以上の入口チャネルを通して、前記入口接続に流体接続され、
前記複数のバルブ出口ボアのそれぞれが、前記流体移送ブロックの１つ以上の出口チャネルを通して、前記出口接続に流体接続される、上記１に記載のバルブブロック。
１０．  前記圧力板、前記ダイヤフラム、及び前記流体移送ブロックをいっしょに圧縮するように構成された複数の圧縮部材をさらに備える、上記１に記載のバルブブロック。
１１．  前記流体移送ブロックが、複数の板を備え、前記複数の圧縮部材が、前記複数の板間の流体密シールへと前記複数の板をいっしょに圧縮するように構成される、上記１０に記載のバルブブロック。
１２．  バルブブロックであって
圧力板であって、
加圧された第１の流体を受け入れるように構成された圧力チャネル、及び
前記圧力板の表面における凹部を備え、前記圧力チャネルと前記凹部とが流体接続される、圧力板と、
流体移送ブロックであって、
第２の流体を受け入れるように構成された入口接続、
出口接続、
それぞれが前記入口接続に流体接続された複数のバルブ入口ボア、及び
それぞれが前記出口接続に流体接続された複数のバルブ出口ボア、を備え、前記複数のバルブ入口ボアが、前記複数のバルブ出口ボアによって、少なくとも部分的に取り囲まれている、流体移送ブロックと、
前記圧力板と前記流体移送ブロックとの間のダイヤフラムと、を備え、前記複数のバルブ入口ボア及び前記複数のバルブ出口ボアが、前記凹部に隣接している、バルブブロック。
１３．  前記凹部内の圧力が閾値圧力を上回る第１の状態では、前記複数のバルブ入口ボア及び前記複数のバルブ出口ボアが形成される前記流体移送ブロックの表面に、前記ダイヤフラムが押し付けられ、前記第２の流体が、前記複数のバルブ入口ボアから前記複数のバルブ出口ボアまで流れず、
前記凹部内の前記圧力が前記閾値圧力を下回る第２の状態では、前記ダイヤフラムが前記凹部の中へ変形させられ、前記第２の流体が、前記複数のバルブ入口ボアから前記複数のバルブ出口ボアまで流れる、上記１２に記載のバルブブロック。
１４．  前記複数のバルブ入口ボアまたは前記複数のバルブ出口ボアのうちの少なくとも１つが、楕円形状に配置される、上記１２に記載のバルブブロック。
１５．  バルブブロックであって、
圧力板であって、
それぞれが加圧された第１の流体を受け入れるように構成された複数の圧力チャネル、及び
前記圧力板の表面における複数の凹部を備え、前記複数の圧力チャネルのそれぞれが、前記複数の凹部のうちの１つと流体接続される、圧力板と、
流体移送ブロックであって、
それぞれが第２の流体を受け入れるように構成された複数の入口接続、
複数の出口接続、
複数のバルブ入口ボアセットであって、前記バルブ入口ボアセットのそれぞれが、第１の円形状の少なくとも一部に沿って分散された複数のバルブ入口ボアを備え、前記バルブ入口ボアセットのそれぞれが、前記複数の入口接続のうちの１つに流体接続される、複数のバルブ入口ボアセット、及び
複数のバルブ出口ボアセットであって、前記バルブ出口ボアセットのそれぞれが、第２の円形状の少なくとも一部に沿って分散された複数のバルブ出口ボアを備え、前記バルブ出口ボアセットのそれぞれが、前記複数の出口接続のうちの１つに流体接続される、複数のバルブ出口ボアセット、を備える、流体移送ブロックと、
前記圧力板と前記流体移送ブロックとの間のダイヤフラムと、を備え、
前記複数のバルブ出口ボアセットのそれぞれが、前記複数のバルブ出口ボアセットのうち１つと、前記複数の凹部のうちの１つとに対応し、
前記複数のバルブ入口ボアセットのうちの１つの前記第１の円形状が、前記複数のバルブ出口ボアセットのうちの前記対応する１つの前記第２の円形状内にある、バルブブロック。
１６．  前記複数の出口接続のうちの第１の出口接続が、遮断バルブを通して、前記複数の出口接続のうちの第２の出口接続に流体接続される、上記１５に記載のバルブブロック。
１７．  前記遮断バルブが、
前記第１の出口接続に流体接続されている第１の複数のボアを備える、前記流体移送ブロックに形成された内ボアセットであって、前記第１の複数のボアが、第３の円形状の少なくとも一部に沿って分散されている、内ボアセットと、
前記第２の出口接続に流体接続されている第２の複数のボアを備える、前記流体移送ブロックに形成された外ボアセットであって、前記第２の複数のボアが、第４の円形状の少なくとも一部に沿って分散されている、外ボアセットと、を備え、前記第３の円形状が前記第４の円形状内にあり、前記遮断バルブが前記複数の凹部のうちの１つに対応する、上記１６に記載のバルブブロック。
１８．  前記遮断バルブに対応する前記凹部内の圧力が閾値圧力を上回る第１の状態では、前記内ボアセット及び前記外ボアセットが形成される前記流体移送ブロックの表面に、前記ダイヤフラムが押し付けられ、前記第２の流体が、前記内ボアセットと前記外ボアセットとの間を流れず、
前記凹部内の前記圧力が前記閾値圧力を下回る第２の状態では、前記ダイヤフラムが、前記遮断バルブに対応する前記凹部の中へ変形させられ、前記第２の流体が、前記内ボアセットと前記外ボアセットとの間を流れる、上記１７に記載のバルブブロック。
１９．  複数の密封機構をさらに備え、
前記圧力板が、それぞれが前記複数の密封機構のうちの１つの少なくとも一部分を受け入れるように構成された、複数の密封溝をさらに備え、
前記複数の密封機構が、前記圧力板と前記ダイヤフラムとの間に位置する、上記１５に記載のバルブブロック。
２０．  前記複数の密封溝のそれぞれが、前記複数の凹部のうちの１つを取り囲む、上記１９に記載のバルブブロック。
【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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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１３】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２】
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