(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側ステータ面（３ａ）を有するステータ（３）と、前記内側ステータ面（３ａ）と密封接触するように配置された内側ロータ面（５ａ）を有するロータ（５）とを備え、前記ロータ（５）は、前記内側ステータ面（３ａ）に対する複数の作動位置に向かって、回転軸（ＲＡ）を中心に回転することができ、前記ステータ（３）は、前記内側ステータ面（３ａ）の対応するバルブオリフィス（１９ａから１９ｌ）とそれぞれ流体接触する複数の接続ポート（１７ａから１７ｌ）を備え、前記ロータ（５）は、ロータ位置に対して前記バルブオリフィス（１９ａから１９ｌ）を選択的に流体相互接続させるための、複数のロータ相互接続経路を備え、
前記ステータ（３）は少なくとも、
第１の流体を受け取るために、第１の流体供給源（３１）に接続可能となっている第１の流体入口接続ポート（１７ｃ）と、
第２の流体を受け取るために、第２の流体供給源（３３）に接続可能となっている少なくとも第２の流体入口接続ポート（１７ａ）と、
第１の構成要素（３５）の出口から流体を受け取るために、前記第１の構成要素（３５）に接続可能となっている第１の構成要素戻り接続ポート（１７ｈ）と、
第２の構成要素（３７）の出口から流体を受け取るために、前記第２の構成要素（３７）に接続可能となっている第２の構成要素戻り接続ポート（１７ｆ）と、
第１の目的地（４３）に流体を放出するために、前記第１の目的地（４３）に接続可能となっている第１の目的地の出口接続ポート（１７ｄ）と、
第２の目的地（４５）に流体を放出するために、前記第２の目的地（４５）に接続可能となっている第２の目的地の出口接続ポート（１７ｂ）と、
前記第１の構成要素（３５）の入口に流体を供給するために、前記第１の構成要素（３５）の入口に接続可能となっている第１の供給接続ポート（１７ｇ）と、
前記第２の構成要素（３７）の入口に流体を供給するために、前記第２の構成要素（３７）の入口に接続可能となっている第２の供給接続ポート（１７ｅ）と
を備え、
前記ステータ（３）は、第１の外部バイパスループ（３９）に流体を供給するために、
前記第１の外部バイパスループ（３９）に接続可能となっている出口接続ポート（１７ｉ）と、前記第１のバイパスループ（３９）から流体を受け取るために、前記第１の外部バイパスループ（３９）の出口に接続可能となっている入口接続ポート（１７ｊ）と、第２の外部バイパスループ（４１）に流体を供給するために、前記第２の外部バイパスループ（４１）に接続可能となっている出口接続ポート（１７ｋ）と、前記第２のバイパスループ（４１）から流体を受け取るために、前記第２の外部バイパスループ（４１）の出口に接続可能となっている入口接続ポート（１７ｌ）とをさらに備え、
前記ロータ相互接続経路は、第１の作動位置にある前記ロータ（５）が、
前記第１の流体入口接続ポート（１７ｃ）を前記第１の供給接続ポート（１７ｇ）と相互接続し、
前記第１の構成要素戻り接続ポート（１７ｈ）を前記第１の目的地の出口接続ポート（１７ｄ）と相互接続し、
前記第２の流体入口接続ポート（１７ａ）を前記第２の供給接続ポート（１７ｅ）と相互接続し、かつ
前記第２の構成要素戻り接続ポート（１７ｆ）を前記第２の目的地の出口接続ポート（１７ｂ）と相互接続できるように配置されたチャネル（２５ａから２５ｄ）とオリフィス（２３ａから２３ｈ）とを備え、
前記ロータ相互接続経路は、第２の作動位置にある前記ロータ（５）が、
前記第１の流体入口接続ポート（１７ｃ）を前記第２の供給接続ポート（１７ｅ）と相互接続し、
前記第２の構成要素戻り接続ポート（１７ｆ）を前記第１の目的地の出口接続ポート（１７ｄ）と相互接続し、
前記第２の流体入口接続ポート（１７ａ）を前記第１の供給接続ポート（１７ｇ）と相互接続し、かつ
前記第１の構成要素戻り接続ポート（１７ｈ）を前記第２の目的地の出口接続ポート（１７ｂ）と相互接続できるように配置され、
前記ロータ相互接続経路は、第３の作動位置にある前記ロータ（５）が、
前記第１の流体入口接続ポート（１７ｃ）を前記第１の供給接続ポート（１７ｇ）と相互接続し、
前記第１の構成要素戻り接続ポート（１７ｈ）を前記第１の目的地の出口接続ポート（１７ｄ）と相互接続し、かつ
前記第２の構成要素（３７）を通過することなく、バイパスループ（３９、４１）を介して、前記第２の流体入口接続ポート（１７ａ）を前記第２の目的地の出口接続ポート（１７ｂ）と相互接続できるように配置され、
前記ロータ相互接続経路は、第４の作動位置にある前記ロータ（５）が、前記第１の流体入口接続ポート（１７ｃ）を前記第２の供給接続ポート（１７ｅ）と相互接続し、
前記第２の構成要素戻り接続ポート（１７ｆ）を前記第１の目的地の出口接続ポート（１７ｄ）と相互接続し、かつ
前記第１の構成要素（３５）を通過することなく、バイパスループ（３９、４１）を介して、前記第２の流体入口接続ポート（１７ａ）を前記第２の目的地の出口接続ポート（１７ｂ）と相互接続できるように配置されている、
ロータリーバルブ（１）。
【請求項２】
内側ステータ面（３ａ）を有するステータ（３）と、前記内側ステータ面（３ａ）と密封接触するように配置された内側ロータ面（５ａ）を有するロータ（５）とを備え、前記ロータ（５）は、前記内側ステータ面（３ａ）に対する複数の作動位置に向かって、回転軸（ＲＡ）を中心に回転することができ、前記ステータ（３）は、前記内側ステータ面（３ａ）の対応するバルブオリフィス（１９ａから１９ｌ）とそれぞれ流体接触する複数の接続ポート（１７ａから１７ｌ）を備え、前記ロータ（５）は、ロータ位置に対して前記バルブオリフィス（１９ａから１９ｌ）を選択的に流体相互接続させるための、複数のロータ相互接続経路を備え、
前記ステータ（３）は少なくとも、
第１の流体を受け取るために、第１の流体供給源（３１）に接続可能となっている第１の流体入口接続ポート（１７ｃ）と、
第２の流体を受け取るために、第２の流体供給源（３３）に接続可能となっている少なくとも第２の流体入口接続ポート（１７ａ）と、
第１の構成要素（３５）の出口から流体を受け取るために、前記第１の構成要素（３５）に接続可能となっている第１の構成要素戻り接続ポート（１７ｈ）と、
第２の構成要素（３７）の出口から流体を受け取るために、前記第２の構成要素（３７）に接続可能となっている第２の構成要素戻り接続ポート（１７ｆ）と、
第１の目的地（４３）に流体を放出するために、前記第１の目的地（４３）に接続可能となっている第１の目的地の出口接続ポート（１７ｄ）と、
第２の目的地（４５）に流体を放出するために、前記第２の目的地（４５）に接続可能となっている第２の目的地の出口接続ポート（１７ｂ）と、
前記第１の構成要素（３５）の入口に流体を供給するために、前記第１の構成要素（３５）の入口に接続可能となっている第１の供給接続ポート（１７ｇ）と、
前記第２の構成要素（３７）の入口に流体を供給するために、前記第２の構成要素（３７）の入口に接続可能となっている第２の供給接続ポート（１７ｅ）と
を備え、
前記ステータ（３）は、第１の内部バイパスループ（３９’）と第２の内部バイパスループ（４１’）とをさらに備え、
前記ロータ相互接続経路は、第１の作動位置にある前記ロータ（５）が、
前記第１の流体入口接続ポート（１７ｃ）を前記第１の供給接続ポート（１７ｇ）と相互接続し、
前記第１の構成要素戻り接続ポート（１７ｈ）を前記第１の目的地の出口接続ポート（１７ｄ）と相互接続し、
前記第２の流体入口接続ポート（１７ａ）を前記第２の供給接続ポート（１７ｅ）と相互接続し、かつ
前記第２の構成要素戻り接続ポート（１７ｆ）を前記第２の目的地の出口接続ポート（１７ｂ）と相互接続できるように配置されたチャネル（２５ａから２５ｄ）とオリフィス（２３ａから２３ｈ）とを備え、
前記ロータ相互接続経路は、第２の作動位置にある前記ロータ（５）が、
前記第１の流体入口接続ポート（１７ｃ）を前記第２の供給接続ポート（１７ｅ）と相互接続し、
前記第２の構成要素戻り接続ポート（１７ｆ）を前記第１の目的地の出口接続ポート（１７ｄ）と相互接続し、
前記第２の流体入口接続ポート（１７ａ）を前記第１の供給接続ポート（１７ｇ）と相互接続し、かつ
前記第１の構成要素戻り接続ポート（１７ｈ）を前記第２の目的地の出口接続ポート（１７ｂ）と相互接続できるように配置され、
前記ロータ相互接続経路は、第３の作動位置にある前記ロータ（５）が、
前記第１の流体入口接続ポート（１７ｃ）を前記第１の供給接続ポート（１７ｇ）と相互接続し、
前記第１の構成要素戻り接続ポート（１７ｈ）を前記第１の目的地の出口接続ポート（１７ｄ）と相互接続し、かつ
前記第２の構成要素（３７）を通過することなく、バイパスループ（３９、３９’、４１、４１’）を介して、前記第２の流体入口接続ポート（１７ａ）を前記第２の目的地の出口接続ポート（１７ｂ）と相互接続できるように配置され、
前記ロータ相互接続経路は、第４の作動位置にある前記ロータ（５）が、
前記第１の流体入口接続ポート（１７ｃ）を前記第２の供給接続ポート（１７ｅ）と相互接続し、
前記第２の構成要素戻り接続ポート（１７ｆ）を前記第１の目的地の出口接続ポート（１７ｄ）と相互接続し、かつ
前記第１の構成要素（３５）を通過することなく、バイパスループ（３９、３９’、４１、４１’）を介して、前記第２の流体入口接続ポート（１７ａ）を前記第２の目的地の出口接続ポート（１７ｂ）と相互接続できるように配置されている、
ロータリーバルブ（１）。
【請求項３】
前記ステータ（３）は、前記内側ステータ面（３ａ）上に中央オリフィス（１９ｂ）を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載のロータリーバルブ（１）。
【請求項４】
前記内側ステータ面（３ａ）は、３つの同心円状の環状溝（２１ａ、２１ｃ、２１ｄ）を備えることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のロータリーバルブ（１）。
【請求項５】
少なくとも１つの前記同心円状の環状溝（２１ａ、２１ｃ、２１ｄ）は連続していることを特徴とする、請求項４に記載のロータリーバルブ（１）。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータリーバルブ（１）を備え、前記ロータリーバルブ（１）は、第１の流体供給源（３１）、第２の流体供給源（３３）、および２つの構成要素（３５、３７）と流体連通している、システム（２９）。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータリーバルブ（１）を備え、前記ロータリーバルブ（１）は、第１の流体供給源（３１）、第２の流体供給源（３３）、および２本のクロマトグラフィーカラム（３５、３７）と流体連通している、クロマトグラフィーシステム（２９）。
【請求項８】
前記クロマトグラフィーカラム（３５、３７）を迂回する２つの外部バイパスループ（３９、４１）をさらに備えることを特徴とする、請求項７に記載のクロマトグラフィーシステム（２９）。
【請求項９】
請求項６乃至８のいずれか１項に記載のシステム（２９）における、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のロータリーバルブ（１）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーバルブ、およびこのようなロータリーバルブを使用するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
バルブは、流体の送液を伴う装置で一般的に使用されている。たとえば中規模の実験室システムで使用されているバルブの代表的なタイプは、ロータリーバルブである。
【０００３】
一般に、ロータリーバルブは、本明細書ではステータと呼ばれる固定体を有しており、これは、本明細書ではロータと呼ばれる回転体と協働している。ロータは、手動で、または電動モータのようなアクチュエータによって、ある作動位置から別の作動位置へと移動させることができる。一般に、ステータは、液体供給源と、液体の供給を受ける構成要素とに接続可能な複数の入口ポートおよび出口ポートを備えるステータ本体と、内側ステータ面を備える端面とを有する。ポートは、ステータ本体のボアを介して、内側ステータ面上の対応する一連のオリフィスおよび／または溝と流体連通している。内側ステータ面はステータの表面の一部であり、これはロータの内側ロータ面と流体密に接触している。ロータは、一般的にはディスクとして形成され、また内側ロータ面は内側ステータ面に押し付けられ、かつ内側ステータ面に対して、通常回転中心軸を中心に回転することができる。内側ロータ面には、ロータ本体のボアによって接続された１つ以上の溝および／またはオリフィスが設けられている。これらの溝および／またはオリフィスは、ステータに対する回転軸を中心としたロータの角度位置に依存して、ステータ上の種々のオリフィスおよび／または溝と相互接続することができる。
【０００４】
ロータリーバルブを、高圧（２５ＭＰａを超える圧力など）に耐えるように設計することができる。これらは、ステンレス鋼、高性能ポリマー材料およびセラミックなどの種々の材料から製造することができる。
【０００５】
ロータならびにステータの入口／出口の数と溝およびボアの設計とは、特定のバルブの用途を反映している。一般的なタイプの多目的バルブは、バルブのロータの回転軸に配置されたステータの１つの入口ポートと、入口ポートの周りに等距離に配置された複数の出口ポートとを有する。ロータは、半径方向に延在する単一の溝を有しており、この溝は、ロータの回転軸において一方の端部を有し、これにより、ステータに対するロータの適切な角度位置を選択することで、出口の任意の１つにもう一方の端部が接続されている形態において、ステータの入口ポートに常時接続することができる。このようなバルブは、入口からの流れを出口のいずれかに指向させるのに有用であるが、一度に１つの出口にのみ指向させているだけである。
【０００６】
多くのシステム、たとえば連続クロマトグラフィー用のクロマトグラフィーシステムでは、多数のバルブを使用して、システム内の異なる構成要素（たとえば、クロマトグラフィーカラム）に対して、２つの異なる溶液（たとえば、供給液および緩衝液）を正しい順序で供給し、かつ構成要素から流出する溶液（たとえば、溶出の結果生じる緩衝液および溶解物質の溶液である溶離液、ならびに使用済み供給液）を、正しい目的地にガイドしている。このようなシステムでは、より良好なバルブ構成が必要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００３／０６２０８４号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、２つの構成要素に２つの液体を供給し、かつ構成要素間の液体の流れを切り替え、次いで液体の流れを２つの目的地に結合するために使用することができ、かつ構成要素のうちの少なくとも１つを中心としたバイパスを有する可能性も含んだロータリーバルブを提供することを、１つの目的としている。このようなバルブは、たとえば連続クロマトグラフィーに使用できる可能性があり、第１のカラムを溶出する必要がある場合に、これに緩衝液を供給することで、同一のタイプの第１のカラムと第２のカラムとの間でほぼ瞬時に供給液を切り替えることができ、その逆の場合も同様となる。
【０００９】
これは、内側ステータ面を有するステータと、内側ステータ面と密封接触するように配置された内側ロータ面を有するロータとを備える、本発明によるロータリーバルブにおいて実現されるものであり、ロータは、内側ステータ面に対する複数の作動位置に向かって、回転軸を中心に回転することができ、ステータは、内側ステータ面の対応するバルブオリフィスとそれぞれ流体接触する複数の接続ポートを備え、ロータは、ロータ位置に対して前記バルブオリフィスを選択的に流体相互接続させるための、複数のロータ相互接続経路を備え、
ステータは少なくとも、
第１の流体を受け取るために、第１の流体供給源（たとえば試料供給液）に接続可能となっている第１の流体入口接続ポートと、
第２の流体を受け取るために、第２の流体供給源（たとえば緩衝液などの溶出溶液）に接続可能となっている第２の流体入口接続ポートと、
第１の構成要素の出口から流体を受け取るために、第１の構成要素（たとえば第１のクロマトグラフィーカラム）の出口に接続可能となっている第１の構成要素戻り接続ポートと、
第２の構成要素から流体を受け取るために、第２の構成要素（たとえば第２のクロマトグラフィーカラム）の出口に接続可能となっている第２の構成要素戻り接続ポートと、
第１の目的地に流体を放出するために、第１の目的地（たとえば試料出口）に接続可能となっている第１の目的地の出口接続ポートと、
第２の目的地に流体を放出するために、第２の目的地（たとえば溶離液を溶離液受取装置へと送液するための出口）に接続可能となっている第２の目的地の出口接続ポートと、
第１の構成要素の入口に流体を供給するために、第１の構成要素の入口に接続可能となっている第１の供給接続ポートと、
第２の構成要素の入口に流体を供給するために、第２の構成要素の入口に接続可能となっている第２の供給接続ポートと、
第１のバイパスループおよび第２のバイパスループまたは内部バイパスループ用の接続ポートと、
を備え、
ロータ相互接続経路は、第１の作動位置にあるロータが、
第１の流体入口接続ポートを第１の構成要素の供給接続ポートと相互接続し、
第１の構成要素戻り接続ポートを第１の目的地の出口接続ポートと相互接続し、
第２の流体入口接続ポートを第２の構成要素の供給接続ポートと相互接続し、かつ
第２の構成要素戻り接続ポートを第２の目的地の出口接続ポートと相互接続できるように配置され、
ロータ相互接続経路は、第２の作動位置にあるロータが、
第１の流体入口接続ポートを第２の構成要素の供給接続ポートと相互接続し、
第２の構成要素戻り接続ポートを第１の目的地の出口接続ポートと相互接続し、
第２の流体入口接続ポートを第１の構成要素の供給接続ポートと相互接続し、かつ
第１の構成要素戻り接続ポートを第２の目的地の出口接続ポートと相互接続できるように配置され、
ロータ相互接続経路は、第３の作動位置にあるロータが、
第１の流体入口接続ポートを第１の構成要素の供給接続ポートと相互接続し、
第１の構成要素戻り接続ポートを第１の目的地の出口接続ポートと相互接続し、かつ
第２の構成要素を通過することなく、バイパスループを介して、第２の流体入口接続ポートを第２の目的地の出口接続ポートと相互接続できるように配置され、
ロータ相互接続経路は、第４の作動位置にあるロータが、
第１の流体入口接続ポートを第２の構成要素の供給接続ポートと相互接続し、
第２の構成要素戻り接続ポートを第１の目的地の出口接続ポートと相互接続し、かつ
第１の構成要素を通過することなく、バイパスループを介して、第２の流体入口接続ポートを第２の流体出口接続ポートと相互接続できるように配置されている。
【００１０】
このようなロータリーバルブを、たとえば連続クロマトグラフィーシステムで使用する場合、ロータリーバルブの第１の作動位置において、第１の流体、たとえば試料供給液の試料は第１の構成要素、たとえば第１のカラムに装填され得、その一方で、第２の構成要素、たとえば第２のカラムに装填された任意の試料が、そのカラムから第２の流体によって溶出される。ロータリーバルブの第２の作動位置において、試料供給液の試料は第２のカラムに装填され得、その一方で、第１のカラムに装填された任意の試料がそのカラムから溶出される。ロータリーバルブの第３の作動位置において、試料供給液の試料は第１のカラムに装填され得、その一方で、溶出溶液は両方のカラムを迂回して、たとえば別のカラムに対して、下流に直接供給される。ロータリーバルブの第４の作動位置において、試料供給液の試料は第２のカラムに装填され得、その一方で、溶出溶液は両方のカラムを迂回して、たとえば別のカラムに対して、下流に供給される。
【００１１】
本発明のさらなる目的は、２つの流体、ならびに流体の供給を受ける２つの構成要素（たとえばフィルタ、ベッド、およびカラムなど）のための、簡便かつ効果的なバルブ構成を有するシステムを提供することである。
【００１２】
これもまた、各クロマトグラフィーカラムが入口ポートと出口ポートとを有するクロマトグラフィーカラムの形態の、少なくとも２つの構成要素を備えるクロマトグラフィーシステムにおいて実現されるものであり、前記システムは、上記で定義したロータリーバルブをさらに備え、ステータの接続ポートは、本システムの少なくとも２本のカラムにおける入口ポートおよび出口ポートと、試料流体供給源の形態の少なくとも第１の流体供給源と、溶出溶液供給源の形態の少なくとも第２の流体供給源と、少なくとも１つの溶出液受取出口と、別の目的地に通じている少なくとも１つの他の出口とに接続されている。
【００１３】
これにより、少なくとも２本のカラムと少なくとも２つの流入物とをロータリーバルブに接続することができ、またロータリーバルブは試料供給流入物をカラムの任意の１つに接続することができ、一方でそれと同時に、溶出溶液をもう一方のカラムに供給するか、または溶出溶液にすべてのカラムを迂回させて、バルブを介して下流の目的地に供給する。これにより、溶出溶液による同時溶出またはバイパスを実現する連続クロマトグラフィーのための単一のロータリーバルブを備えるクロマトグラフィーシステムを得ることができる。その結果、従来の連続流れクロマトグラフィーシステムと比較して、バルブ数が少なく、かつ流れ接続が少ないシステムを実現することができる。これにより、簡便かつ改良されたロータリーバルブおよびクロマトグラフィーシステムが提供される。
【００１４】
本発明の一実施形態では、接続ポートの相互間での相互接続は、１つの作動位置から別の作動位置に向かってロータを回転させることにより達成することができる。
【００１５】
本発明の一実施形態では、ロータ相互接続経路のうちの少なくとも２つは、一部半径方向ボアとなっている。
【００１６】
本発明の別実施形態では、ステータ相互接続経路のうちの少なくとも２つは、一部、内部バイパスチャネルを形成するように構成された半径方向ボアとなっている。
【００１７】
本発明の一実施形態では、ロータ相互接続経路のうちの少なくとも２つは、１つの環状溝と１つの半径方向チャネルとを備える。
【００１８】
本発明の一実施形態では、ステータ相互接続経路のうちの少なくとも２つは、１つの環状溝と１つの半径方向チャネルとを備える。
【００１９】
本発明の一実施形態では、環状溝は、ロータリーバルブの回転軸を中心に同心円状に配置されている。
【００２０】
本発明の一実施形態では、ステータに別の接続ポートを設けて、別のカラムまたは他の構成要素をこれに接続することができるようにしている。
【００２１】
本発明によるクロマトグラフィーシステムのすべての実施形態では、ロータリーバルブから流出するか、または既にこれから流出した溶離液は、少なくとも１つの検出器を通過するか、または付近を通過することが考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態によるロータリーバルブの概略側面図である。
【図２】本発明のロータリーバルブを使用することができる、２つの構成要素を備える本発明によるシステムの一実施形態を、概略的に示している。
【図３】本発明の一実施形態によるロータリーバルブ用のステータの斜視図を概略的に示している。
【図４】ステータ面の平面図を概略的に示している。
【図５】本発明の一実施形態によるロータリーバルブのロータの斜視図を概略的に示している。
【図６】図５に示す方向Ａから図４のロータのロータ面を概略的に示している。
【図７】バルブロータが第１の作動位置にあり、かつ第１の構成要素に第１の溶液が供給され、その一方で、第２の構成要素に第２の溶液が供給されている形態の、図２のシステムを概略的に示している。
【図８】バルブロータが第２の作動位置にあり、かつ第２の構成要素に第１の溶液が供給され、その一方で、第１の構成要素に第２の溶液が供給されている形態の、図２のシステムを概略的に示している。
【図９】バルブロータが第３の作動位置にあり、かつ第１の構成要素に第１の溶液が供給され、その一方で、第１のバイパスに第２の溶液が供給されている形態の、図２のシステムを概略的に示している。
【図１０】バルブロータが第４の作動位置にあり、かつ第２の構成要素に第１の溶液が供給され、その一方で、第２のバイパスに第２の溶液が供給されている形態の、図２のシステムを概略的に示している。
【図１１】バルブステータに第１の内部バイパスループと第２の内部バイパスループとが設けられている、本発明によるロータリーバルブのステータに関する第２の実施形態を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下では、ロータリーバルブならびに本ロータリーバルブを使用するためのシステムおよび方法について、連続流れクロマトグラフィーシステムの例を使用して説明しているが、本発明はこのようなシステムに限定されない。本発明は、個々の構成要素に対する２つの流体の連続流れをそれぞれ、１つの作動位置から別の作動位置に向かってロータを回転させることによって、構成要素間でほぼ瞬時に入れ替えることができ、あるいは１つの構成要素に対して流体の１つを送液する一方で、他の流体が両方の構成要素を迂回することができる形態のシステムを、すべて包含している。
【００２４】
代表的なロータリーバルブ１の主要部分が図１に概略的に示されている（ブラケット、クランプまたは類似の負荷支持要素もしくは締結要素を、明瞭さを期すために省略している）。ロータリーバルブ１は、ステータ３と、ロータ５と、その角度位置を認識するための手段（図示せず）を必要に応じて備えていてもよい回転可能なシャフト７と、通常は歯車手段１１およびモータ１３を備える駆動ユニット９（または、破線で示しているように、手動で操作可能なノブ１５）とを有する。ロータは、バルブの回転軸ＲＡを中心に、ステータに対して回転可能となっている。
【００２５】
このようなロータリーバルブは、図２に示すようなバイパスを備える連続クロマトグラフィーシステム２９において使用することができる。本システムは、第１の流体（たとえば試料溶液）供給源３１と、第２の流体（たとえば溶出溶液）供給源３３と、ロータリーバルブ３と、第１の構成要素（たとえばクロマトグラフィーカラム）３５と、第２の構成要素（たとえばクロマトグラフィーカラム）３７と、第１のバイパスループ３９と、第２のバイパスループ４１と、第１の下流目的地４３と、第２の下流目的地（たとえば溶出液受取経路）４５とを備える。試料はシステムに供給され、かつ第１のカラムに装填され、使用済み試料は、第１のカラムから第１の下流目的地、たとえば廃液ドレーンまたは別の分析構成要素もしくは検出器に送液される。同時に、装填されたカラムから試料が放出され（溶出液）、かつこれを検査したり、収集したり、あるいは、たとえば別のクロマトグラフィーカラムに装填するなどの他の何らかの用途に使用したりするための溶出液受取経路４５に対して、溶出溶液の残部と共にこれが送液されるように、予め装填された第２のカラムが溶出溶液によって溶出される（溶離液）。
【００２６】
ステータの斜視図である図３に示しているように、ステータ３には１２個の接続ポート１７ａから１７ｌが設けられている。これらの接続ポートは、流体源または流体出口もしくはバルブが協働する任意の構成要素と流体連通するように配置されている。ポートは、ステータの任意の適切な部分に、かつ任意の適切な方向に配置されてもよい。ポートには、毛細管または管の確実な接続を確保するための手段が備わっていることが好ましい。このような手段は、当業者に周知の従来のねじ継手のような、任意の適切なタイプのものであってもよい。これらのポートは、内部チャネル（図示せず）を介して、内側ステータ面３ａ上、すなわち、作動中、ロータ５の内側ロータ面５ａと接触しているか、または内側ロータ面に形成された横断溝もしくは環状チャネル２１ａ、および２１ｃから２１ｇ内にあるステータの表面に出現する、１２個の一連のバルブオリフィス１９ａから１９ｌと流体連通している。
【００２７】
使用中、新鮮な溶出溶液接続ポート１７ａ、新鮮な溶出溶液バルブオリフィス１９ａ、および新鮮な溶出溶液環状チャネル２１ａは、溶出溶液供給源３３と流体連通しており、かつバルブに新鮮な溶出溶液が進入するための経路を供給している。
【００２８】
使用中、使用済み溶出溶液接続ポート１７ｂと使用済み溶出溶液中央バルブオリフィス１９ｂとは流体連通しており、かつ使用済み溶出溶液がバルブから流出して、溶出液受取経路４５に向かうための経路を供給している。
【００２９】
使用中、新鮮な試料供給液接続ポート１７ｃ、新鮮な試料供給液バルブオリフィス１９ｃ、および新鮮な試料供給液横断チャネル２１ｃは、試料供給液供給源３１と流体連通しており、かつ新鮮な試料供給液がバルブに進入するための経路を供給している。
【００３０】
使用中、使用済み試料供給液接続ポート１７ｄと、使用済み試料供給液バルブオリフィス１９ｄと、使用済み試料供給液環状チャネル２１ｄとは流体連通しており、かつ使用済み試料供給液がバルブから流出して、下流目的地４３に向かうための経路を供給している。
【００３１】
使用中、第２のクロマトグラフィーカラム入口／供給接続ポート１７ｅ、第２のクロマトグラフィーカラム入口／供給バルブオリフィス１９ｅ、および第２のクロマトグラフィーカラム入口／供給横断チャネル２１ｅは、第２のクロマトグラフィーカラム３７への入口と流体連通しており、かつバルブからの溶液が第２のクロマトグラフィーカラムに進入するための経路を供給している。
【００３２】
使用中、第２のクロマトグラフィーカラム戻り接続ポート１７ｆ、第２のクロマトグラフィーカラム戻りバルブオリフィス１９ｆ、および第２のクロマトグラフィーカラム戻り横断チャネル２１ｆは、第２のクロマトグラフィーカラムからの戻り出口と流体連通しており、かつ溶液が第２のクロマトグラフィーカラムからバルブに戻るための経路を供給している。
【００３３】
使用中、第１のクロマトグラフィーカラム入口／供給接続ポート１７ｇ、第１のクロマトグラフィーカラム入口／供給バルブオリフィス１９ｇ、および第１のクロマトグラフィーカラム入口／供給横断チャネル２１ｇは、第１のクロマトグラフィーカラム３５への入口と流体連通しており、かつバルブからの溶液が第１のクロマトグラフィーカラムに進入するための経路を供給している。
【００３４】
使用中、第１のクロマトグラフィーカラム戻り接続ポート１７ｈ、第１のクロマトグラフィーカラム戻りバルブオリフィス１９ｈ、および第１のクロマトグラフィーカラム戻り横断チャネル２１ｈは、第１のクロマトグラフィーカラムからの戻り出口と流体連通しており、かつ溶液が第１のクロマトグラフィーカラムからバルブに戻るための経路を供給している。
【００３５】
使用中、第１のバイパスループ入口接続ポート１７ｉと第１のバイパスループ供給バルブオリフィス１９ｉとは流体連通しており、かつ溶液が第１のバイパスループ３９に進入するための経路を供給している。
【００３６】
使用中、第１のバイパスループ出口接続ポート１７ｊと第１のバイパスループ戻りバルブオリフィス１９ｊとは流体連通しており、かつ溶液が第１のバイパスループから戻るための経路を供給している。
【００３７】
使用中、第２のバイパスループ入口接続ポート１７ｋと第２のバイパスループ供給バルブオリフィス１９ｋとは流体連通しており、かつ溶液が第２のバイパスループ４１に進入するための経路を供給している。
【００３８】
使用中、第２のバイパスループ出口接続ポート１７ｌと第２のバイパスループ戻りバルブオリフィス１９ｌとは流体連通しており、かつ溶液が第２のバイパスループから戻るための経路を供給している。
【００３９】
使用中、環状チャネル２１ａ、２１ｃおよび２１ｄと中央バルブオリフィス１９ｂとにより、ステータに対するロータの広範囲の角度位置において、各バルブオリフィス１９ａ、１９ｃ、および１９ｄへの、またはこれらからの流体の送液が可能となっている。環状チャネルが完全な円を形成している場合、その中の流体には、ロータのあらゆる位置において接近可能となる。また、中央オリフィス内の流体にも、ロータのあらゆる位置において接近可能となる。これにより、これらのチャネルとオリフィスとが、流入する溶液、およびステータに対するロータのあらゆる作動位置において、ロータのオリフィスに流出する溶液の流体連通を維持することが可能となっている。これと同様の効果は、ロータのあらゆる適切な作動位置において、所望のロータオリフィスが適切なチャネル上に存在するように、チャネルの円周方向の延長が十分に長くなる限り、完全な円を形成しないチャネルにおいても実現することができる。
【００４０】
横断チャネル２１ｅから２１ｈにより、ステータに対するロータにおける範囲の限定された角度位置で、関連バルブオリフィスへの流体の送液、またはこれからロータオリフィスへの流体の送液が可能となっている。範囲の限定は、横断チャネルが相対する角度によって決定され、かつステータに対するロータのあらゆる作動位置において、横断チャネルの各々がロータオリフィスと流体接触できるようにすることが意図されている。簡素なバルブオリフィス１９ｉから１９ｌを使用することにより、ステータに対するロータにおける限定された数の作動位置において、ロータオリフィスとの流体接触のみが可能となっている。
【００４１】
ロータ５は、シリンダーまたはディスクもしくはその他同種のものとして形成されていてもよく、かつ内側ロータ面５ａを有しており、この内側ロータ面５ａは、相互間での密封接触を実現するために、作動中平坦な内側ステータ面３ａに押し付けられている。内側ロータ面５ａには８個のオリフィス２３ａから２３ｇが設けられており、これらのオリフィス２３ａから２３ｇは、ロータに形成された送液チャネル２５ａから２５ｄによって、対をなして相互接続されている。これらの対をなして相互接続されたオリフィスと送液チャネルとは、複数の異なる方法で異なるバルブオリフィス１９ａから１９ｌ（これらは内側ステータ面３ａ上に開口している）を相互接続するために使用できる相互接続経路を供給することができる。ステータに対するロータの回転位置を変更することによって、異なる流路を選択することができる。相互接続経路は、２つのバルブオリフィス間で流体接触を行うことができる任意のタイプの経路であってもよいが、それぞれ別個のオリフィスを有する内部チャネルを備えていることが好ましい。
【００４２】
使用中、新鮮な溶出溶液ロータオリフィス２３ａは新鮮な溶出溶液を受け取り、新鮮な溶出溶液送液チャネル２５ａは、新鮮な溶出溶液放出オリフィス２３ｅに対して溶出溶液を送液している。
【００４３】
使用中、新鮮な試料供給液ロータオリフィス２３ｃは新鮮な試料供給液を受け取り、新鮮な試料供給液送液チャネル２５ｃは、新鮮な試料供給液放出オリフィス２３ｇに対して試料供給液を送液している。
【００４４】
使用中、使用済み溶出溶液ロータオリフィス２３ｆは使用済み溶出溶液を受け取り、使用済み溶出溶液送液チャネル２５ｂは、使用済み溶出溶液放出オリフィス２３ｂに対して使用済み溶出溶液を送液している。
【００４５】
使用中、使用済み試料供給液ロータオリフィス２３ｈは使用済み試料供給液を受け取り、使用済み試料供給液送液チャネル２５ｄは、使用済み試料供給液放出オリフィス２３ｄに対して使用済み試料供給液を送液している。
【００４６】
このようなシステムは、カラムからの溶出時間がカラムの装填に必要となる供給時間よりも短い場合の、連続クロマトグラフィーに適している。このような場合、溶出溶液の流れを停止することは、実用上の理由から望ましくない可能性があり、またクロマトグラフィーカラムに溶出溶液を供給し続けることも、同様に望ましくない可能性がある。このような場合には、カラムを迂回させ、溶離液を収集するための下流の装置に溶出溶液を供給することが好ましい。カラムを迂回させるもう１つの理由としては、最初のカラム２本の下流にある別のカラムを溶出するために、溶出溶液が必要となる可能性がある点が挙げられる。このカラムは新鮮かつ未使用の溶出溶液を必要としており、これは、同一の溶出溶液を供給するが、それがカラムを迂回することにより実現可能となる。当然のことながら、連続クロマトグラフィーシステムまたは他のシステムにおけるカラムの数は、変更することができる。たとえば、カラムへの供給時間がカラムからの溶出時間よりも短い場合、溶出中に試料をカラムに継続的に供給できるようにするために、第３のカラムまたは第４のカラムあるいはさらに多くのカラムが必要となる可能性があり、また関連カラムに流れを指向させるために、他のバルブが必要となる可能性がある。同様に、３つ以上の流体を送液するシステムを使用することが望まれる場合、システムに１つ以上の付加的な流体供給源を設け、かつこれらを１つ以上のバルブによってシステムに接続することが考えられる。
【００４７】
図７において、ロータが第１の作動位置にあるときの、ロータおよびステータの流路を示している。ロータリーバルブの第１の作動位置では、試料供給液の試料は第１のカラムに装填され得、その一方で、第２のカラムに装填された任意の試料がそのカラムから溶出される。
【００４８】
これは、試料供給液入口接続ポートを第１のカラムの出口接続ポートと相互接続し、第１のカラム戻り接続ポートを下流目的地の出口接続ポートと相互接続し、溶出溶液入口接続ポートを第２のカラムの出口接続ポートと相互接続し、かつ第２のカラム戻り接続ポートを溶出液出口接続ポートと相互接続することにより、実現される。
【００４９】
図８において、ロータが第２の作動位置にあるときの、ロータおよびステータの流路を示している。ロータリーバルブの第２の作動位置では、試料供給液の試料は第２のカラムに装填され得、その一方で、第１のカラムに装填された任意の試料がそのカラムから溶出される。
【００５０】
これは、試料供給液入口接続ポートを第２のカラムの出口接続ポートと相互接続し、第２のカラム戻り接続ポートを下流目的地の出口接続ポートと相互接続し、溶出溶液入口接続ポートを第１のカラムの出口接続ポートと相互接続し、かつ第１のカラム戻り接続ポートを溶出液出口接続ポートと相互接続することにより、実現される。
【００５１】
図９において、ロータが第３の作動位置にあるときの、ロータおよびステータの流路を示している。ロータリーバルブの第３の作動位置では、試料供給液の試料は第１のカラムに装填され得、その一方で、溶出溶液は任意のカラムを迂回し、かつ下流目的地に直接供給される。これは、試料供給液入口接続ポートを第１のカラムの出口接続ポートと相互接続し、第１のカラム戻り接続ポートを下流目的地の出口接続ポートと相互接続し、かつ第１のバイパスループを介して、溶出溶液入口接続ポートを溶出液出口接続ポートと相互接続することにより、実現される。
【００５２】
図１０において、ロータが第４の作動位置にあるときの、ロータおよびステータの流路を示している。ロータリーバルブの第４の作動位置では、試料供給液の試料は第２のカラムに装填され得、その一方で、溶出溶液は任意のカラムを迂回し、かつ下流目的地に直接供給される。
【００５３】
これは、試料供給液入口接続ポートを第２のカラムの出口接続ポートと相互接続し、第２のカラム戻り接続ポートを下流目的地の出口接続ポートと相互接続し、かつ第２のバイパスループを介して、溶出溶液入口接続ポートを溶出液出口接続ポートと相互接続することにより、実現される。
【００５４】
図１１において、本発明によるロータリーバルブのステータ３’に関する第２の実施形態を示しており、バルブステータには、第１の内部バイパスループ３９’と第２の内部バイパスループ４１’とが設けられている。他のすべての実施態様において、本発明の第２の実施形態は、本発明の第１の実施形態と本質的に同一である。
【００５５】
考えられる実施形態における上記の実施例は、本発明を例示することを意図しており、以下の特許請求の範囲によって請求される保護の範囲を限定することを意図するものではない。
【符号の説明】
【００５６】
１  ロータリーバルブ
３  ステータ、ロータリーバルブ
３’  ステータ
３ａ  内側ステータ面
５  ロータ
５ａ  内側ロータ面
７  回転可能なシャフト
９  駆動ユニット
１１  歯車手段
１３  モータ
１５  ノブ
１７ａ  新鮮な溶出溶液接続ポート
１７ｂ  使用済み溶出溶液接続ポート
１７ｃ  新鮮な試料供給液接続ポート
１７ｄ  使用済み試料供給液接続ポート
１７ｅ  第２のクロマトグラフィーカラム入口／供給接続ポート
１７ｆ  第２のクロマトグラフィーカラム戻り接続ポート
１７ｇ  第１のクロマトグラフィーカラム入口／供給接続ポート
１７ｈ  第１のクロマトグラフィーカラム戻り接続ポート
１７ｉ  第１のバイパスループ入口接続ポート
１７ｊ  第１のバイパスループ出口接続ポート
１７ｋ  第２のバイパスループ入口接続ポート
１７ｌ  第２のバイパスループ出口接続ポート
１９ａ  新鮮な溶出溶液バルブオリフィス
１９ｂ  使用済み溶出溶液中央バルブオリフィス
１９ｃ  新鮮な試料供給液バルブオリフィス
１９ｄ  使用済み試料供給液バルブオリフィス
１９ｅ  第２のクロマトグラフィーカラム入口／供給バルブオリフィス
１９ｆ  第２のクロマトグラフィーカラム戻りバルブオリフィス
１９ｇ  第１のクロマトグラフィーカラム入口／供給バルブオリフィス
１９ｈ  第１のクロマトグラフィーカラム戻りバルブオリフィス
１９ｉ  第１のバイパスループ供給バルブオリフィス
１９ｊ  第１のバイパスループ戻りバルブオリフィス
１９ｋ  第２のバイパスループ供給バルブオリフィス
１９ｌ  第２のバイパスループ戻りバルブオリフィス
２１ａ、２１ｃおよび２１ｄ  環状チャネル
２１ａ  新鮮な溶出溶液環状チャネル
２１ｃ  新鮮な試料供給液横断チャネル、環状チャネル
２１ｄ  使用済み試料供給液環状チャネル
２１ｅ  第２のクロマトグラフィーカラム入口／供給横断チャネル
２１ｆ  第２のクロマトグラフィーカラム戻り横断チャネル
２１ｇ  第１のクロマトグラフィーカラム入口／供給横断チャネル
２１ｈ  第１のクロマトグラフィーカラム戻り横断チャネル
２３ａ  新鮮な溶出溶液ロータオリフィス
２３ｂ  使用済み溶出溶液放出オリフィス
２３ｃ  新鮮な試料供給液ロータオリフィス
２３ｄ  使用済み試料供給液放出オリフィス
２３ｅ  新鮮な溶出溶液放出オリフィス
２３ｆ  使用済み溶出溶液ロータオリフィス
２３ｇ  新鮮な試料供給液放出オリフィス
２３ｈ  使用済み試料供給液ロータオリフィス
２５ａ  新鮮な溶出溶液送液チャネル
２５ｂ  使用済み溶出溶液送液チャネル
２５ｃ  新鮮な試料供給液送液チャネル
２５ｄ  使用済み試料供給液送液チャネル
２９  連続クロマトグラフィーシステム
３１  第１の流体供給源、試料供給液供給源
３３  第２の流体供給源、溶出溶液供給源
３５  第１の構成要素、第１のクロマトグラフィーカラム
３７  第２の構成要素、第２のクロマトグラフィーカラム
３９  第１のバイパスループ、第１の外部バイパスループ
３９’  第１の内部バイパスループ
４１  第２のバイパスループ、第２の外部バイパスループ
４１’  第２の内部バイパスループ
４３  第１の下流目的地
４５  第２の下流目的地、溶出液受取経路
ＲＡ  回転軸
【図１】
0006651238.tif 000002
【図２】
0006651238.tif 000003
【図３】
0006651238.tif 000004
【図４】
0006651238.tif 000005
【図５】
0006651238.tif 000006
【図６】
0006651238.tif 000007
【図７】
0006651238.tif 000008
【図８】
0006651238.tif 000009
【図９】
0006651238.tif 000010
【図１０】
0006651238.tif 000011
【図１１】
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