(57)【要約】      （修正有）【課題】一度に複数の入力を、単一の出力に、選択的かつ任意に接続することができる弁を提供する【解決手段】どちらも平坦な面を有する回転子デバイス５１および固定子デバイス５３を有する回転式せん断弁アセンブリ。固定子面５５は、共通の回転軸５８に位置された中心ポート５７と、中心ポートから半径Ｒ１だけ半径方向に離隔された第２のポート６１と、半径Ｒ２で離隔された第３のポート６５とを含む。第２および第３のポートが、中心ポートと概して直線状に整列する。回転子面５２は、共通の回転軸から、中心ポートから半径Ｒ２にある位置まで半径方向外側に延びる第１の回転子溝６７を含む。回転子デバイスは、軸の周りで回転できるように固定子デバイスに回転可能に取り付けられ、２つ以上の離散回転子位置の間で、回転子デバイスと固定子デバイスとの液密の選択的な相対回転を提供する。【選択図】図１２
2016109298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に平坦な回転子面を有する回転子デバイスと、
実質的に平坦な固定子面を有する固定子デバイスと、を備える回転式せん断弁アセンブリであって、
前記固定子デバイスが、そこを通って延びる第１の通路を画定し、前記第１の通路が、前記固定子面にある中心ポート、および前記回転子面と前記固定子面の両方の共通の中心回転軸で終端し、
前記固定子デバイスが、さらに、そこを通って延びる第２の通路を画定し、前記第２の通路が、前記固定子面にあり前記中心ポートから半径Ｒ１だけ半径方向に離隔された第２のポートで終端し、
前記固定子デバイスが、さらに、そこを通って延びる第３の通路を画定し、前記第３の通路が、前記固定子面にあり前記中心ポートから半径Ｒ２だけ半径方向に離隔された第３のポートで終端し、前記中心ポートおよび前記第２のポートと概して直線状に整列し、半径Ｒ２が半径Ｒ１よりも大きく、
前記回転子デバイスが、さらに、前記回転子面に画定され、前記共通の中心回転軸から、前記中心ポートから概して前記半径Ｒ２の位置まで半径方向外側に延びる第１の回転子溝を有し、
前記回転子デバイスが、回転子−固定子界面で、２つ以上の離散回転子位置の間で、前記回転子面と前記固定子面の間の液密の選択的な相対回転を可能にする様式で、前記回転軸の周りで回転できるように前記固定子デバイスに回転可能に取り付けられ、
前記回転子デバイスが第１の離散回転子位置にあるとき、前記第１の回転子溝が、前記中心ポート、前記第２のポート、および前記第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記中心ポートおよび前記第２のポートが、そこを通るそれぞれの液体の入力のための入力ポートであり、前記第３のポートが、そこを通る前記それぞれの液体の出力のための出力ポートである、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項３】
請求項１に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記中心ポートおよび前記第３のポートが、そこを通るそれぞれの液体の入力のための入力ポートであり、前記第２のポートが、そこを通る前記それぞれの液体の出力のための出力ポートである、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項４】
請求項１に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記第２のポートおよび前記第３のポートが、そこを通るそれぞれの液体の入力のための入力ポートであり、前記中心ポートが、そこを通る前記それぞれの液体の出力のための出力ポートである、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項５】
請求項２に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記回転子デバイスが、さらに、前記回転子面に画定された第１の回転子チャネルを含み、前記第１の回転子チャネルが、前記共通の中心回転軸から半径方向外方向に延び、前記中心ポートから概して前記半径Ｒ１にある第１の半径方向位置から始まって、前記中心ポートから概して前記半径Ｒ２にある第２の半径方向位置まで延び、
前記回転子デバイスが、前記第１の回転子位置から前記中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第２の離散回転子位置にあるとき、前記第１の回転子チャネルが、前記第２のポートおよび前記第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項６】
請求項５に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記回転子デバイスが、さらに、第１の円弧長さを有し、前記回転子面に画定され、半径Ｒ２を有する仮想円に沿って前記中心回転軸の周りで円周方向に延びる円周方向回転子溝を含み、
前記固定子面が、さらに、第２の円弧長さを有し、やはり前記仮想円の周りで円周方向に延びる円周方向固定子溝を含み、
前記回転子デバイスが、前記第１の回転子位置と前記第２の回転子位置との両方から前記中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第３の離散回転子位置にあるとき、前記第１の回転子溝が、前記円周方向固定子溝の一端と流体連絡するように方向付けられ、前記円周方向固定子溝の反対側の端部が、前記円周方向回転子溝の一端と流体連絡するように方向付けられ、前記円周方向回転子溝の反対側の端部が、前記第３のポートと流体連絡するように方向付けられ、それにより前記中心ポートが前記第３のポートのみと流体連絡する、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項７】
請求項６に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記円周方向回転子溝の前記第１の円弧長さと、前記円周方向固定子溝の前記第２の円弧長さとの和が、少なくとも、回転子面が回転方向で回転して第１の回転子位置から第３の回転子位置に移動するときの半径Ｒ２での第３の円弧長さである、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項８】
実質的に平坦な回転子面を有する回転子デバイスと、
実質的に平坦な固定子面を有する固定子デバイスと、を備える回転式せん断弁アセンブリであって、
回転子−固定子界面で、複数の離散回転子位置間で、前記回転子面と前記固定子面との間の液密の選択的な相対回転を可能にする様式で、前記回転子デバイスが前記固定子デバイスに回転可能に取り付けられるときに、前記回転子面および前記固定子面が共通の中心回転軸を有し、
前記固定子デバイスが、さらに、そこを通って延びる第２の通路を画定し、前記第２の通路が、前記固定子面にある第２のポートで終端し、前記第２のポートが、前記中心回転軸を中心とする半径Ｒ１を有する第１の仮想円上に含まれ、
前記固定子デバイスが、さらに、そこを通って延びる第３の通路を画定し、前記第３の通路が、前記固定子面にある第３のポートで終端し、前記第３のポートが、前記中心回転軸を中心とする半径Ｒ２を有する第２の仮想円上に含まれ、前記第３のポートおよび前記第２のポートが、前記中心回転軸と概して直線状に整列するように方向付けられ、
前記回転子デバイスが、さらに、第１の回転子チャネルと第２の回転子チャネルを有し、各チャネルが、前記回転子面に画定され、前記中心回転軸から半径方向外側へのそれぞれの方向に延び、前記第１の回転子チャネルと前記第２の回転子チャネルがそれぞれ、前記第１の仮想円上に含まれるそれぞれの部分と、前記第２の仮想円上に含まれる反対側の部分とを有し、
前記回転子デバイスが第１の離散回転子位置にあるとき、前記第１の回転子チャネルが、前記第２のポートおよび前記第３のポートと整列するように方向付けられて流体接続し、
前記回転子デバイスが、前記第１の回転子位置に直に隣接し、そこから前記中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第２の離散回転子位置にあるとき、前記第２の回転子チャネルが、前記第２のポートおよび前記第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続し、それにより、前記回転子デバイスが前記第１の回転子位置と前記第２の回転子位置との間で迅速に切り替えられるとき、前記第２のポートから前記第３のポートへのほぼ連続的な液体流れを維持することができる
回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項９】
請求項８に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
半径Ｒ２が半径Ｒ１よりも大きく、
前記第１の仮想円が内側仮想円であり、
前記第２の仮想円が外側仮想円である、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記第２のポートが、そこを通るそれぞれの液体の入力のための入力ポートであり、前記第３のポートが、そこを通るそれぞれの液体の出力のための出力ポートである、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項１１】
請求項９に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記回転子デバイスが、さらに、前記回転子面内に画定され、前記中心回転軸から半径方向外方向に延びる第３の回転子チャネルを有し、前記第３の回転子チャネルが、前記内側仮想円上に含まれる内側部分と、前記外側仮想円上に含まれる反対側の外側部分とを有し、
前記回転子デバイスが、前記第２の回転子位置に直に隣接し、そこから前記中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第３の離散回転子位置にあるとき、前記第３の回転子チャネルが、前記第２のポートおよび前記第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続し、それにより、前記回転子デバイスが前記第２の回転子位置と前記第３の回転子位置との間で迅速に切り替えられるとき、前記第２のポートから前記第３のポートへのほぼ連続的な液体流れを維持することができる、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記固定子デバイスが、そこを通って延びる第１の通路を画定し、前記第１の通路が、前記固定子面にある中心ポートで終端し、前記中心ポートが、前記共通の中心回転軸と同軸に位置決めされ、
前記回転子デバイスが、さらに、細長い第１の回転子溝を有し、前記第１の回転子溝が、前記回転子面に画定され、前記中心回転軸で前記中心ポートと一致して流体連絡する一端を有し、前記第１の回転子溝が、そこから半径方向外側に延び、前記外側仮想円上に含まれるその反対側の端部で終端し、
前記回転子デバイスが第４の離散回転子位置にあるとき、前記第１の回転子溝が、前記中心ポート、前記第２のポート、および前記第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項１３】
請求項９に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記固定子デバイスが、さらに、そこを通って延びる第４の通路を画定し、前記第４の通路が、前記固定子面にある第４のポートで終端し、前記第４のポートが、前記外側仮想円上に含まれ、
前記固定子デバイスが、さらに、半径方向固定子溝を画定し、前記半径方向固定子溝が、前記中心回転軸および前記第４のポートと概して直線状に整列するように延び、前記半径方向固定子溝の内側部分が前記内側仮想円に位置決めされ、反対側の外側部分が前記外側仮想円に位置決めされ、前記第４のポートと連続的に流体連絡し、
前記回転子デバイスが、さらに、前記回転子面に画定され、前記内側仮想円上で前記中心回転軸の周りで円周方向に延びる内側円周方向内側回転子チャネルを有し、前記内側回転子チャネルが、少なくとも２つの連続して隣接する離散回転子位置に延びる円弧長さを有し、
前記回転子デバイスが第６の離散回転子位置にあるとき、前記内側円周方向回転子溝が、前記第２のポートおよび前記固定子溝の前記内側部分と円周方向で整列するように方向付けられて流体接続し、それにより、前記第２のポートが前記第４のポートと流体連絡し、
前記回転子デバイスが、前記第６の回転子位置に直に隣接し、そこから前記中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第７の離散回転子位置にあるとき、前記内側円周方向回転子溝が、前記第２のポートおよび前記固定子溝の前記内側部分と連続的に円周方向で整列するように方向付けられて連続的に流体接続し、それにより、前記回転子デバイスが前記第６の回転子位置と前記第７の回転子位置との間で迅速に切り替えられるとき、前記第２のポートから前記第４のポートへのほぼ連続的な液体流れを維持することができる、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項１４】
実質的に平坦な回転子面を有する回転子デバイスと、
実質的に平坦な固定子面を有する固定子デバイスと、を備える回転式せん断弁アセンブリであって、
回転子−固定子界面で、複数の離散回転子位置間で、前記回転子面と前記固定子面との間の液密の選択的な相対回転を可能にする様式で前記回転子デバイスが前記固定子デバイスに回転可能に取り付けられるときに、前記回転子面と前記固定子面が共通の中心回転軸を有し、
前記固定子デバイスが、さらに、そこを通って延びる第２の通路を画定し、前記第２の通路が、前記固定子面にある第２のポートで終端し、前記第２のポートが、前記中心回転軸を中心とする半径Ｒ１を有する第１の仮想円上に含まれ、
前記固定子デバイスが、さらに、そこを通って延びる第４の通路を画定し、前記第４の通路が、前記固定子面にある第４のポートで終端し、前記第４のポートが、前記中心回転軸を中心とする半径Ｒ２を有する第２の仮想円上に含まれ、
前記固定子デバイスが、さらに、前記中心回転軸および前記第４のポートと概して直線状に整列するように延びる半径方向固定子溝を画定し、前記固定子溝の一部分が前記第１の仮想円に位置決めされ、反対側の部分が前記第２の仮想円に位置決めされて、前記第４のポートと連続的に流体連絡し、
前記回転子デバイスが、さらに、前記回転子面に画定され、前記第１の仮想円上で前記中心回転軸の周りで円周方向に延びる第１の円周方向回転子溝を有し、前記第１の円周方向回転子チャネルが、少なくとも２つの連続して隣接する離散回転子位置に延びる円弧長さを有し、
前記回転子デバイスが第１の離散回転子位置にあるとき、前記第１の円周方向回転子溝が、前記第２のポートおよび前記固定子溝の前記内側部分と円周方向で整列するように方向付けられて流体接続し、それにより、前記第２のポートが前記第４のポートと流体連絡し、
前記回転子デバイスが、前記第１の回転子位置に直に隣接し、そこから前記中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第２の離散回転子位置にあるとき、前記第１の円周方向回転子溝が、前記第２のポートおよび前記固定子溝の前記内側部分と連続的に円周方向で整列するように方向付けられて連続的に流体接続し、それにより、前記回転子デバイスが前記第１の回転子位置と前記第２の回転子位置との間で迅速に切り替えられるとき、前記第２のポートから前記第４のポートへのほぼ連続的な液体流れを維持することができる
回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項１５】
半径Ｒ２が半径Ｒ１よりも大きく、
前記第１の仮想円が内側仮想円であり、
前記第２の仮想円が外側仮想円である
請求項１４に記載の回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記第２のポートが、そこを通るそれぞれの液体の入力のための入力ポートであり、前記第３のポートが、そこを通るそれぞれの液体の出力のための出力ポートである、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項１７】
請求項１５に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記第１の円周方向回転子溝が、前記第１の離散回転子位置から第３の離散回転子位置まで少なくとも３つの連続する隣接する離散固定子位置に延びる円弧長さを有し、
前記回転子デバイスが、前記第２の回転子位置に直に隣接し、そこから前記中心回転軸の周りで回転方向にずらされた前記第３の離散回転子位置にあるとき、前記第１の円周方向回転子溝が、前記第２のポートおよび前記固定子溝の前記内側部分と連続的に円周方向で整列するように方向付けられて連続的に流体接続し、それにより、前記回転子デバイスが前記第１の回転子位置、前記第２の回転子位置、および前記第３の回転子位置の任意のものの間で迅速に切り替えられるとき、前記第２のポートから前記第４のポートへのほぼ連続的な液体流れを維持することができる、回転式せん断弁アセンブリ。
【請求項１８】
請求項１５に記載の回転式せん断弁アセンブリであって、
前記固定子デバイスが、そこを通って延びる第１の通路を画定し、前記第１の通路が、前記固定子面にある中心ポートで終端し、前記中心ポートが、前記共通の中心回転軸と同軸に位置決めされ、
前記固定子デバイスが、さらに、そこを通って延びる第３の通路を画定し、前記第３の通路が、前記固定子面にある第３のポートで終端し、前記第３のポートが、前記外側仮想円上に含まれ、前記第３のポートが、前記中心回転軸および前記第２のポートと概して直線状に整列するように方向付けられ、
前記回転子デバイスが、さらに、細長い第１の半径方向回転子溝を有し、前記細長い第１の半径方向回転子溝が、前記回転子面に画定され、前記中心回転軸で前記中心ポートと一致して流体連絡する一端を有し、前記第１の回転子溝が、そこから半径方向外側に延び、前記外側仮想円上に含まれるその反対側の端部で終端し、
前記回転子デバイスが第４の離散回転子位置にあるとき、前記第１の回転子溝が、前記中心ポート、前記第２のポート、および前記第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する、回転式せん断弁アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本願は、米国特許法１１９条（ｅ）の下で、本願と同時係属中の「ＳＥＬＥＣＴＯＲ  ＶＡＬＶＥ  ＦＬＯＷＳ  ＷＩＴＨ  ＭＵＬＴＩＰＬＥ  ＲＡＤＩＡＬ  ＧＲＯＯＶＥＳ  ＴＯ  ＥＮＡＢＬＥ  ＩＮＤＩＶＩＤＵＡＬ  ＯＲ  ＣＯＭＢＩＮＥＤ」という名称の２０１４年１１月１８日出願の米国仮特許出願第６２／０８１，２５６号からの優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は、一般に、複数位置型のマイクロ流体弁アセンブリに関し、より詳細には、代替経路に沿って流体をフローストリームへと送る、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）および他の分析方法で利用される回転式せん断弁アセンブリに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の液体クロマトグラフィ（ＬＣ）送給システム３０は、典型的には２つの回転式せん断弁を利用する。すなわち、図１に示されるように、回転式せん断分流器弁３１と、回転式せん断セレクタ弁３２である。分流器弁３１は、ＬＣの流れを、質量分析計供給源（図１に「供給源」として示された出力デバイス）などの分析システムまたは廃棄物容器に送るように切り替えられ、セレクタ弁３１からの出力が分析システムに供給されるようにする。セレクタ弁３１が、（図１の位置で示される）分流器弁３２を通して液体反応物（例えば較正物質）および洗浄剤を分析システムに向けて送るとき、分流器弁は、ＬＣストリームを廃棄物容器または捕捉部に送る。２つの弁は、ＬＣの流れの最小限の中断を保証するように同期される。２つの弁は、洗浄および較正物質液体の吸引および分注に専用のポンプ３３と組み合わされ、構成要素間の距離は、分散および廃棄を減少するように最小限にされる。
【０００４】
回転式せん断弁、例えば回転式せん断分流器弁３１（図２〜図４）および回転式せん断セレクタ弁３１（図５〜図８）は、典型的には、ポートを有する固定子デバイス３４、３５と、溝を有する回転子デバイス３６、３７とを採用し、それらは、液密封止のために、回転子−固定子界面で一体に押し合わされ、ポート間の切替えのために互いに対して回転される。例えば、図２〜図４に最も良く示されるように、回転式せん断分流器弁が図示されており、これは、一般に、固定子デバイスの平坦な固定子面３９に複数の対向穴すなわちポート３８を含むディスク形状の固定子デバイス３４（図２）と、平坦な回転子面４１にある円周方向回転子溝４０を有するディスク形状の回転子デバイス３６（図３）とを含む。
【０００５】
簡単に述べると、回転子面４１は、平坦な固定子面３９に対して押し合わされ、液密シールを形成する。回転子デバイス３６は、ドライブシャフトに結合され、ドライブシャフトは、モータデバイスとドライブシャフト（どちらも図示せず）の間に位置決めされたギアアセンブリに結合される。したがって、ドライブシャフトが、モータデバイスによってその共通の中心回転軸４２の周りで選択的に回転するとき、回転子面４１は、固定された固定子面３９に対して回転される。
【０００６】
さらに、固定子面のポート３８の上に回転子溝４０が重ね合わされた回転子／固定子界面を示す図４Ａに示されるように、溝４０は、弁の位置に応じて異なるポートを互いに接続させる。基本的な切替弁では、２つのみの代替経路に選択が限定されることがあり、これらの経路が、弁状態に応じて、複数の入力を第１または第２の出力に接続する（図４Ａおよび図４Ｂ）。
【０００７】
図５〜図８は、複数の外側ポート４５によって取り囲まれた固定子面４４に形成された追加の中心ポート４３を有する固定子デバイス３５を有する別のタイプのマイクロ流体回転式せん断弁（すなわちセレクタ弁）を示す。回転子デバイス３７に関して、その回転子面４６は、半径方向に延びる溝４７を提供する。回転子デバイス３７を共通の中心回転軸４８の周りで回転させることによって、任意の数の半径方向ポート４５への中心ポート４３の接続を交互に行うことができる。
【０００８】
これらの弁は、信頼性が高く、効率的であり、非常に有効であるが、それらは、切替えオプションを限定しており、それらの用途を制限している。特に、制限は、各位置で、これらの弁が１対１対応でポートを接続することである。したがって、追加の機能を有する単一の弁を提供する必要があり、特に、一度に複数の入力を、単一の出力に、選択的かつ任意に接続することができる弁が必要である。
【０００９】
さらに、回転式せん断分流器弁とセレクタ弁の機能を一構成要素の回転式せん断弁に組み合わせることを可能にする必要もあり、これは、サブシステムのコストを減少させ、システムの流路体積および全体の構成要素のフットプリントを最小限にし、反応物とＬＣストリームの同時送給を可能にする。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、実質的に平坦な回転子面を有する回転子デバイスと、やはり実質的に平坦な固定子面を有する固定子デバイスとを有する回転式せん断弁アセンブリを提供する。固定子デバイスは、そこを通って延びる第１の通路を画定し、この通路は、固定子面にある中心ポートで終端する。中心ポートは、回転子面と固定子面の両方の共通の中心回転軸と一致する。固定子デバイスは、さらに、そこを通って延びる第２の通路を画定し、この通路は、固定子面にある第２のポートで終端する。この第２のポートは、中心ポートから半径Ｒ１だけ半径方向に離隔される。固定子デバイスを通って延びる第３の通路が含まれ、この通路は、中心ポートから半径Ｒ２だけ半径方向に離隔された固定子面にある第３のポートで終端する。第３のポートおよび第２のポートは、中心ポートおよび互いに概して直線状に整列し、ここで、半径Ｒ２は半径Ｒ１よりも大きい。回転子デバイスは、第１の回転子溝を含み、第１の回転子溝は、回転子面に画定され、共通の中心回転軸から、中心ポートから概して半径Ｒ２にある位置まで半径方向外側に延びる。回転子デバイスは、回転子−固定子界面で、２つ以上の離散回転子位置間で、回転子面と固定子面との間の液密の選択的な相対回転を可能にする様式で、回転軸の周りで回転できるように固定子デバイスに回転可能に取り付けられる。本発明によれば、回転子デバイスが第１の回転子位置にあるとき、第１の回転子溝は、中心ポート、第２のポート、および第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて互いに流体接続する。
【００１１】
したがって、２つ以上の流体入力ポートからの液体を混合して、単一の出力ポートを通して流すことができる。これは、質量分析計のような分析システムの内部較正をサポートするために１つまたは複数の較正物質をＬＣストリームと共に送給することができるので、例えば液体クロマトグラフィ（ＬＣ）の分野で有利である。これは、例えば操作者が、較正物質イオンを対象の検出スケールの上下で用いることができるようにし、検体は、較正物質のｍ／ｚ比によって定められるｍ／ｚ範囲の中のどこかに現れると予想される。
【００１２】
本発明の１つの特定の実施形態では、中心ポートおよび第２のポートが、そこを通るそれぞれの液体の入力のための入力ポートであり、第３のポートが、そこを通るそれぞれの液体の出力のための出力ポートである。
【００１３】
別の構成では、中心ポートおよび第３のポートが、そこを通るそれぞれの液体の入力のための入力ポートであり、第２のポートが、そこを通るそれぞれの液体の出力のための出力ポートである。
【００１４】
さらなる別の特定の実施形態では、第２のポートおよび第３のポートが、そこを通るそれぞれの液体の入力のための入力ポートであり、中心ポートが、そこを通るそれぞれの液体の出力のための出力ポートである。
【００１５】
さらなる別の構成は、回転子デバイスは、さらに、回転子面に画定された第１の回転子チャネルを含み、第１の回転子チャネルが、共通の中心回転軸から半径方向外方向に延びることを提供する。第２の回転子は、中心ポートから概して半径Ｒ１にある第１の半径方向位置から始まって、中心ポートから概して半径Ｒ２にある第２の半径方向位置で終端する。回転子デバイスが、第１の回転子位置から中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第２の離散回転子位置にあるとき、第１の回転子チャネルは、第２のポートおよび第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する。
【００１６】
別の特定の実施形態では、回転子デバイスは、さらに、回転子面に画定された第１の円弧長さを有する円周方向回転子溝を含む。円周方向回転子溝が、半径Ｒ２を有する仮想円に沿って、中心回転軸の周りで円周方向に延びる。また、固定子面は、第２の円弧長さを有し、その仮想円の周りで円周方向に延びる円周方向固定子溝を含む。回転子デバイスが、第１の回転子位置と第２の回転子位置との両方から中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第３の離散回転子位置にあるとき、第１の回転子溝は、円周方向固定子溝の一端と流体連絡するように方向付けられる。円周方向固定子溝の反対側の端部は、円周方向回転子溝の一端と流体連絡するように方向付けられ、円周方向回転子溝の反対側の端部は、第３のポートと流体連絡するように方向付けられる。したがって、中心ポートは、第３のポートのみと流体連絡する。円周方向回転子溝の第１の円弧長さと、円周方向固定子溝の第２の円弧長さとの和は、少なくとも、回転子面が回転方向で回転して第１の回転子位置から第３の回転子位置に移動するときの半径Ｒ２での第３の円弧長さである。
【００１７】
本発明の別の態様では、実質的に平坦な回転子面を有する回転子デバイスと、やはり実質的に平坦な固定子面を有する固定子デバイスとを有する別の回転式せん断弁アセンブリが提供される。回転子−固定子界面で、複数の離散回転子位置の間で、回転子面と固定子面との液密の選択的な相対回転を可能にするように回転子デバイスが固定子デバイスに回転可能に取り付けられるときに、回転子面と固定子面は共通の中心回転軸を有する。固定子デバイスは、さらに、そこを通って延びる第２の通路を画定し、この通路は、固定子面にある第２のポートで終端する。第２のポートは、中心回転軸を中心とする半径Ｒ１を有する第１の仮想円上に含まれる。固定子デバイスは、さらに、そこを通って延びる第３の通路を画定し、この通路は、固定子面にある第３のポートで終端する。第３のポートは、中心回転軸を中心とする半径Ｒ２を有する第２の仮想円上に含まれる。第３のポートと第２のポートは、中心回転軸と概して直線状に整列するように方向付けられる。回転子デバイスは、第１の回転子チャネルと第２の回転子チャネルを有し、各チャネルが、回転子面に画定され、中心回転軸から半径方向外側へのそれぞれの方向に延びる。第１の回転子チャネルと第２の回転子チャネルはそれぞれ、第１の仮想円上に含まれるそれぞれの部分と、第２の仮想円上に含まれる反対側の部分とを含む。回転子デバイスが第１の離散回転子位置にあるとき、第１の回転子チャネルが、第２のポートおよび第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する。同様に、回転子デバイスが、第１の位置に直に隣接し、そこから中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第２の離散回転子位置にあるとき、第２の回転子チャネルが、第２のポートおよび前記第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する。したがって、回転子デバイスが第１の回転子位置と第２の回転子位置との間で迅速に切り替えられるとき、第２のポートから第３のポートへのほぼ連続的な液体の流れを維持することができる。
【００１８】
１つの特定の実施形態では、半径Ｒ２は半径Ｒ１よりも大きく、第１の仮想円が内側仮想円であり、第２の仮想円が外側仮想円である。
【００１９】
別の特定の実施形態では、第２のポートが、そこを通るそれぞれの液体の入力のための入力ポートであり、第３のポートが、そこを通るそれぞれの液体の出力のための出力ポートである。
【００２０】
さらに別の実施形態では、回転子デバイスが、さらに、第３の回転子チャネルを含み、第３の回転子チャネルは、回転子面に画定され、中心回転軸から半径方向外側の方向に延びる。第３の回転子チャネルは、第１の仮想円上に含まれる内側部分と、第２の仮想円上に含まれる反対側の外側部分とを含む。さらに、回転子デバイスが、第２の位置に直に隣接し、そこから中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第３の離散回転子位置にあるとき、第３の回転子チャネルが、第２のポートおよび前記第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する。回転子デバイスが第１の回転子位置と第２の回転子位置との間で迅速に切り替えられるとき、第２のポートから第３のポートへのほぼ連続的な液体の流れを維持することができる。
【００２１】
さらに別の構成では、固定子デバイスは、そこを通って延びる第１の通路を画定し、この通路は、固定子面にある中心ポートで終端する。中心ポートは、共通の中心回転軸と同軸に位置決めされる。回転子デバイスは、さらに、細長い第１の回転子溝を含み、この溝は、回転子面に画定され、中心回転軸で中心ポートと一致して流体連絡する一端を有する。第１の回転子溝は、そこから半径方向外側に延び、外側仮想円上に含まれるその反対側の端部で終端する。したがって、回転子デバイスが第４の離散回転子位置にあるとき、第１の回転子溝は、中心ポート、前記第２のポート、および前記第３のポートと半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する。
【００２２】
本発明のさらに別の態様では、実質的に平坦な回転子面を有する回転子デバイスと、実質的に平坦な固定子面を有する固定子デバイスとを有する回転式せん断弁アセンブリが提供される。固定子デバイスは、第２の通路を画定し、この通路は、固定子デバイスを通って延び、固定子面にある第２のポートで終端する。第２のポートは、中心回転軸を中心とする半径Ｒ１を有する第１の仮想円上に含まれる。固定子デバイスは、さらに第４の通路を画定し、前記第４の通路は、固定子デバイスを通って延び、固定子面にある第４のポートで終端する。第４のポートは、中心回転軸を中心とする半径Ｒ２を有する第２の仮想円上に含まれる。固定子デバイスは、さらに半径方向固定子溝を含み、この固定子溝は、中心回転軸および第４のポートと概して直線状に整列するように延びる。固定子溝の一部分が第１の仮想円に位置決めされ、反対側の部分が第２の仮想円に位置決めされて、第４のポートと連続的に流体連絡する。回転子デバイスは、さらに第１の円周方向回転子溝を含み、この回転子溝は、回転子面に画定され、第１の仮想円上で中心回転軸の周りで円周方向に延びる。第１の円周方向回転子溝は、少なくとも２つの連続して隣接する離散回転子位置に延びる円弧長さを有する。回転子デバイスが第１の離散回転子位置にあるとき、前記第１の円周方向回転子溝が、第２のポートおよび固定子溝の内側部分と円周方向で整列するように方向付けられて流体接続し、それにより、第２のポートが第４のポートと流体連絡する。さらに、回転子デバイスが、第１の回転子位置に直に隣接し、そこから中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第２の離散回転子位置にあるとき、第１の円周方向回転子溝が、第２のポートおよび固定子溝の内側部分と連続的に円周方向で整列するように方向付けられて連続的に流体接続する。したがって、回転子デバイスを第１の回転子位置と第２の回転子位置との間で迅速に切り替えると、第２のポートから第４のポートへの連続的な液体の流れを維持することができる。
【００２３】
１つの特定の実施形態では、半径Ｒ２は半径Ｒ１よりも大きく、第１の仮想円が内側仮想円であり、第２の仮想円が外側仮想円である。
【００２４】
別の特定の実施形態では、第２のポートが、そこを通るそれぞれの液体の入力のための入力ポートであり、第４のポートが、そこを通るそれぞれの液体の出力のための出力ポートである。
【００２５】
さらに別の構成では、第１の円周方向回転子溝は、第１の離散回転子位置から第３の離散回転子位置まで少なくとも３つの連続して隣接する離散回転子位置に延びる円弧長さを有する。回転子デバイスが、第２の回転子位置に直に隣接し、そこから中心回転軸の周りで回転方向にずらされた第３の離散回転子位置にあるとき、第１の円周方向回転子溝が、第２のポートおよび固定子溝の内側部分と連続的に円周方向で整列するように方向付けられて連続的に流体接続する。したがって、回転子デバイスが第１の回転子位置、第２の回転子位置、および第３の回転子位置の任意のものの間で迅速に切り替えられるとき、第２のポートから第４のポートへの連続的な液体の流れを維持することができる。
【００２６】
本発明のアセンブリは、添付図面に関連付けて述べる、本発明を実施する最良の形態の以下の説明、および特許請求の範囲からより容易に明らかになる他の目的および有利な特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】分流器回転式せん断弁およびセレクタ回転式せん断弁を利用する従来の液体クロマトグラフィ（ＬＣ）送給システムの概略図である。
【００２８】
【図２】固定子デバイスの従来技術の固定子面の上面図である。
【００２９】
【図３】回転子デバイスの従来技術の回転子面の底面図である。
【００３０】
【図４Ａ】第１の回転子位置での、図１の従来技術の固定子デバイスと、回転子−固定子界面でそこに重ね合わされた図２の回転子デバイスの回転子面との上面図である。
【００３１】
【図４Ｂ】第２の回転子位置で示される図４Ａの回転子−固定子界面を示す図である。
【００３２】
【図５】固定子デバイスの別の従来技術固定子面の上面図である。
【００３３】
【図６】回転子デバイスの別の従来技術回転子面の底面図である。
【００３４】
【図７】第１の回転子位置での、図４の従来技術の固定子デバイスと、回転子−固定子界面でそこに重ね合わされた図６の回転子デバイスの回転子面との、回転子−固定子界面の上面図である。
【００３５】
【図８】第２の回転子位置で示される図７の回転子−固定子界面を示す図である。
【００３６】
【図９】本発明に従って構成された回転式せん断弁アセンブリを組み込むマイクロ流体弁システムの上面斜視図である。
【００３７】
【図１０】本発明に従って構成された固定子デバイスの固定子面の上面図である。
【００３８】
【図１１】本発明に従って構成された回転子デバイスの回転子面の鏡像底面図である。
【００３９】
【図１２】本発明に従って構成された回転子デバイスの回転子面と固定子デバイスの固定子面との分解上面斜視図である。
【００４０】
【図１３】第１の離散回転子位置での、図１０の固定子デバイスと、回転子−固定子界面でそこに重ね合わされた図１１の回転子デバイスの回転子面との概略上面図である。
【００４１】
【図１４】第２の離散回転子位置で示される、図１３の回転子−固定子界面の概略図である。
【００４２】
【図１５】本発明に従って構成された代替実施形態の固定子デバイスの固定子面の上面図である。
【００４３】
【図１６】本発明に従って構成された代替回転子デバイスの回転子面の鏡像底面図である。
【００４４】
【図１７】第１の離散回転子位置での、図１５の固定子デバイスと、回転子−固定子界面でそこに重ね合わされた図１６の回転子デバイスの回転子面との概略上面図である。
【００４５】
【図１８】第２の離散回転子位置で示される、図１７の回転子−固定子界面の概略図である。
【００４６】
【図１９】第３の離散回転子位置での、図１７の回転子−固定子界面の概略図である。
【００４７】
【図２０】本発明に従って構成された代替実施形態の固定子デバイスの固定子面の上面図である。
【００４８】
【図２１】本発明に従って構成された代替回転子デバイスの回転子面の鏡像底面図である。
【００４９】
【図２２】第１の離散回転子位置での、図２０の固定子デバイスと、回転子−固定子界面でそこに重ね合わされた図２１の回転子デバイスの回転子面との概略上面図である。
【００５０】
【図２３】第２の離散回転子位置で示される、図２２の回転子−固定子界面の概略図である。
【００５１】
【図２４】第３の離散回転子位置での、図２２の回転子−固定子界面の概略図である。
【００５２】
【図２５】第４の離散回転子位置で示される、図２２の回転子−固定子界面の概略図である。
【００５３】
【図２６】第５の離散回転子位置で示される、図２２の回転子−固定子界面の概略図である。
【００５４】
【図２７】本発明に従って構成された代替実施形態の固定子デバイスの固定子面の上面図である。
【００５５】
【図２８】本発明に従って構成された代替回転子デバイスの回転子面の鏡像底面図である。
【００５６】
【図２９】第１の離散回転子位置での、図２７の固定子デバイスと、回転子−固定子界面でそこに重ね合わされた図２８の回転子デバイスの回転子面との概略上面図である。
【００５７】
【図３０】第２の離散回転子位置で示される、図２９の回転子−固定子界面の概略図である。
【００５８】
【図３１】第３の離散回転子位置で示される、図２９の回転子−固定子界面の概略図である。
【００５９】
【図３２】第４の離散回転子位置で示される、図２９の回転子−固定子界面の概略図である。
【００６０】
【図３３】第５の離散回転子位置で示される、図２９の回転子−固定子界面の概略図である。
【００６１】
【図３４】第６の離散回転子位置で示される、図２９の回転子−固定子界面の概略図である。
【００６２】
【図３５】第７の離散回転子位置で示される、図２９の回転子−固定子界面の概略図である。
【００６３】
【図３６】第８の離散回転子位置で示される、図２９の回転子−固定子界面の概略図である。
【００６４】
【図３７】第９の離散回転子位置で示される、図２９の回転子−固定子界面の概略図である。
【００６５】
【図３８】第１０の離散回転子位置で示される、図２９の回転子−固定子界面の概略図である。
【００６６】
【図３９】第１０の離散回転子位置で示される、図２９の代替実施形態の回転子−固定子界面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
いくつかの特定の実施形態を参照して本発明を説明するが、説明は、本発明の例示であり、本発明を限定するものと解釈すべきではない。当業者は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、好ましい実施形態に本発明に対する様々な変形を施すことができる。より良く理解できるように、様々な図を通じて、同様の構成要素は同様の参照番号で表されていることに留意されたい。
【００６８】
ここで図９〜図１３を見ると、回転式せん断弁アセンブリ５０が提供され、この回転式せん断弁アセンブリ５０は、実質的に平坦な回転子面５２を有する回転子デバイス５１（図１１）と、実質的に平坦な固定子面５５を有する固定子デバイス５３（図１０）とを有する。固定子デバイス５３は、そこを通って延びる第１の通路５６（図１２）を画定し、通路５６は、固定子面５５にある中心ポート５７で終端する。固定子デバイス５３の中心ポート５７は、回転子面５２と固定子面５５とが互いに隣接して動作可能に接触するときに、回転子面５２と固定子面５５との両方の共通の中心回転軸５８（図１２）に方向付けられる。固定子デバイス５３は、さらに、そこを通って延びる第２の通路６０を画定し、通路６０は、固定子面５５にある第２の固定子ポート６１で終端する。この第２のポート６１は、（図１０に内側仮想円６２に含まれて図示されているように）中心ポート５７から半径Ｒ１だけ半径方向に離隔される。固定子デバイス５３は、さらに、そこを通って延びる第３の通路６３を画定し、通路６３は、固定子面５５にある第３の固定子ポート６５で終端する。この第３のポートは、（図１０に外側仮想円６６に含まれて図示されているように）中心ポートから半径Ｒ２だけ半径方向に離隔され、さらに、中心ポート５７および第２のポート６１と概して直線状に整列し、ここで半径Ｒ２は半径Ｒ１よりも大きい。
【００６９】
図１１および図１２に最も良く示されるように、回転子デバイス５１は、さらに第１の回転子溝６７を含み、第１の回転子溝６７は、平坦な回転子面５２に画定され、共通の中心回転軸５８から半径方向外側に延び、中心ポート５７から半径Ｒ２を有する外側仮想円６６上に概して含まれる位置で終端する。回転子デバイス５１は、回転子−固定子界面で、２つ以上の離散回転子位置間で、回転子面５２と固定子面５５との間の液密の選択的な相対回転を可能にする様式で、回転軸５８の周りで回転できるように固定子デバイス５３に回転可能に取り付けられる。
【００７０】
簡潔に、用語「含まれる」は、ポートの位置または溝もしくはチャネルの部分の位置が、液体の流れを可能にするように十分な流体連絡が間に提供されるようなものであることを表す。したがって、溝またはチャネルは、それと整列されるべきポートを越えて延びることもある。
【００７１】
本発明によれば、図１３に示されるように、回転子デバイス５１が、２つ以上の離散回転子位置のうちの第１の離散回転子位置にあるとき、第１の回転子溝６７は、中心ポート５７、第２のポート６１、および第３のポート６５と半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する。すなわち、液体の流れに関して、２つのポートを入力ポートとして利用して、ＬＣストリームと較正物質など２つの異なる液体を混合することができ、残りのポートが、例えば質量分析計への出口となる。
【００７２】
好ましくは、中心ポート５７と第２のポート６１が入口ポートであり、第３のポート６５は出口ポートである。しかし、出口ポートを第２のポート６１に位置決めすることもでき、中心ポート５７と第３のポート６５が入口ポートとなること、または、中心ポートを出口ポートとすることもでき、２つの残りの外側ポートが入口ポートとなることも理解されよう。さらに、ポートのうち２つが出口ポートとなり、残りのポートが入口ポートとなる場合もあり得る。しかし、説明を容易にするために、この例では半径Ｒ２を有する外側仮想円６６に沿った最外半径にあるただ１つの出力ポートを考察する。別段に示されない限り、残りのポートは入力ポートである。
【００７３】
２つ以上の固定子入力ポート（以下に述べる）と、１つの固定子出力ポートとを提供するこの特定の実施形態は、質量分析計などの分析システムの内部較正をサポートするために１つまたは複数の較正物質をＬＣストリームと共に送給することができるので、上述したように液体クロマトグラフィ（ＬＣ）の分野で特に有用である。これは、例えば操作者が、較正物質イオンを対象の検出スケールの上端部および下端部で用いることができるようにし、検体は、較正物質のｍ／ｚ比によって定められるｍ／ｚ範囲の中のどこかに現れると予想される。
【００７４】
図１２〜図１４を再び参照すると、本発明の主題である弁アセンブリ５０の動的要素を構成する固定子デバイス５３と回転子デバイス５１の例示的実施形態が示されている。前述した固定子デバイス５３は、弁アセンブリ５０の中心回転軸５８と一致する中心ポート５７（入力ポート）を含み、第２のポート６１および第３の固定子ポート６５は、中心ポートから半径方向距離「Ｒ１」および「Ｒ２」での少なくとも２つの同心リング上に位置される。上述したように、第２の固定子ポート６１は入力ポートであり、第３の固定子ポート６５は出口ポートである。半径の数は、２よりも大きいことがある。すなわち、固定子ポートの第３さらには第４の同心リングが、中心ポート５７から半径方向距離「Ｒ３」（図２０〜図２６）および「Ｒ４」に位置されることもある。
【００７５】
さらに、ただ１つの固定子ポート６１が、中心ポート５７から半径方向距離「Ｒ１」に位置されるものとして示されているが、複数のポートが内側仮想円６２上に含まれることもあることを理解されたい。同様に、複数の固定子ポートが外側仮想円６６上に含まれることもある。
【００７６】
前述した本発明の主題である回転式せん断弁アセンブリ５０は、回転子デバイス５１も含み、その例示的実施形態が図１１に示される。回転子デバイス５１の回転子面５２は、細長い第１の回転子溝６７を含み、溝６７は、中心ポート５７から少なくとも１つの固定子ポート（例えば第３のポート６５）まで半径方向で延びて、この固定子ポートは、中心ポート５７から半径Ｒ２を有する外側仮想円６６に沿って方向付けられている。この特定の実施形態では、回転子面５２は、共通の中心回転軸５８から半径方向外側に延びるより短い第１の回転子チャネル６８も含む。この第１の回転子チャネルは、回転軸５８に沿って第１の回転子溝６７から回転方向にずらされ、それらはどちらも、以下に述べるように、それぞれの離散回転子位置と整列される。中心ポートに最も近い第１の回転子チャネル６８の一部分または一端は、半径Ｒ１を有する内側仮想円６２上に含まれ、その反対側の部分または端部は、半径Ｒ２を有する外側仮想円６６上に含まれる。
【００７７】
図１１に示される回転子面５２の向きは、実際にはその逆像または鏡像であることを理解されたい（図１２に正しく示されている）。説明を容易にするために、回転子面５２はそのように逆向きで図示されており、回転子デバイス５１と固定子デバイス５３が回転子−固定子界面で互いに取り付けられるときの回転子面５２と固定子面５５の関係を示す。さらに、そのような逆像または鏡像の向きは、図１６、図２１、および図２８の実施形態にも適用されている。
【００７８】
弁アセンブリ５０の動作中、回転子デバイス５１と固定子デバイス５３とは、溝６７、６８を含む回転子面５２が回転子−固定子界面で固定子面５５と動的シールを形成するように位置決めされ、回転子溝は、弁が１つの離散位置から別の位置に切り替わるときに、別の固定子ポートと整列する。簡単に説明すると、用途に応じて、軸方向圧縮圧力を加えることが、広範囲の圧力印加（例えば、低圧から非常に高圧までのマイクロ流体液体の流れ）を可能にする。
【００７９】
次に図１３および図１４を参照して、弁のこの実施形態の２つの離散回転位置の概略表現を図示および説明する。第１の離散回転子位置（図１３）において、回転子デバイス５１の細長い第１の回転子溝６７は、中心ポート５７、第２のポート６１、および第３のポート６５と直線状に整列するように方向付けられて流体結合する。本発明のこの態様によれば、整列された第１の回転子溝によって流体連絡が提供されるとき、液体は、第１の流体リザーバ７０（例えば、ポンプデバイスでよい）から外部配管７１を通して中心ポート５７に搬送することができ、また、液体は、第２の流体リザーバ７２から外部配管７３を通して第２のポート６１に、さらには第３の出力ポート６５に搬送することができる。そこから、複合の液体の流れが、外部配管７６を通して出力デバイス７５に向けて送られることがある。用途に応じて、出力デバイス７５は、例えば、フローセル、クロマトグラフカラム、または他の流体デバイスでよい。
【００８０】
図１４に最も良く示されるように、第２の離散回転子位置では、回転子面は、図１３の第１の離散回転子位置から反時計方向に回転される。回転子デバイス５１のより短い第１の回転子チャネル６８は、第２の固定子ポート６１および第３のポート６５と整列するように位置決めされて互いに流体結合させる。したがって、第２の流体リザーバ７２からの液体のみを、第２のポート６１、第１の回転子チャネル６８、および第３のポート６５を通して出力デバイス７５に搬送することができる。
【００８１】
したがって、弁アセンブリの第１の回転子位置および第２の離散回転子位置によって、第２の流体リザーバ７２からの液体は、出力デバイス７５から独立して送られることがあり、または第１の流体リザーバ７０の出力と組み合わされて、同じポートを通してそこから出力デバイス７５に送られることがある。
【００８２】
本発明の別の態様によれば、次に図１５〜図１９を見ると、この弁アセンブリの代替実施形態が提供されており、この代替実施形態は、さらに、固定子デバイスの固定子面５５に形成された短い円周方向固定子溝７７と、回転子デバイス５１の回転子面５２に形成された短い外側円周方向回転子溝７８とを含む。この構成では、図１８の第３の離散回転子位置に示されるように、これらの短い円弧セグメントは、半径Ｒ２の外側仮想円６６上に方向付けられ、互いに流体連絡するように構成される。したがって、第３の回転子位置では、円弧長さは、それらのそれぞれの端部で重なるように互いに十分に長い。
【００８３】
次に図１５の固定子面５５、および図１６の回転子面５２の鏡像を参照すると、それらの間の相対向きは、図１８の第３の離散回転子位置に対応する。例えば、図１５において、円周方向固定子溝７７の円弧セグメントは、外側仮想円６６に沿って延びるように方向付けられ、第３の固定子ポート６５から時計方向に位置決めされる。
【００８４】
同様に、図１６に示されるように、円周方向回転子溝７８の円弧セグメントは、外側仮想円６６に沿って延びるように方向付けられるが、第１の回転子溝６７の最も外側の半径方向端部から反時計方向に位置決めされる。前述のように、回転子デバイスの回転子面５２は、向かい合う回転子面と固定子面とが動作中に互いに取り付けられるときの関係を示すために、ここでは反転されている。
【００８５】
回転子面５２が、（図１３に示される実施形態のものに対応する）図１７の第１の離散回転子位置に方向付けられており、離散回転子位置１つ分だけ（すなわち、第１の回転子位置から図１８に示される第３の回転子位置に）回転軸５８の周りで時計方向に回転されるとき、第１の回転子溝６７の最も外側の半径方向端部は、固定された円周方向固定子溝７７の一端と流体連絡するように位置決めされる。同時に、時計方向に回転する円周方向回転子溝７８は、円周方向回転子溝の一端が円周方向固定子溝７７の他端と重なり合って流体連絡を成すように位置決めされるように方向付けられ、一方、円周方向回転子溝７８の反対側の他端は、第３のポート６５と流体連絡するように位置決めされる。
【００８６】
この構成では、完全な連続的な流体経路が、中心ポート５７から、第１の半径方向回転子溝６７、円周方向固定子溝７７、円周方向回転子溝７８を通り、第３のポート６５を通って外へ生成される。したがって、第１の流体リザーバ７０から外部配管７１を通った液体は、外部配管７６を通して出力デバイス７５に独立して送られて完了することができる。
【００８７】
各円周方向固定子溝７７と回転子溝７８の円弧長さは、合わさって、第１の離散回転子位置（図１７）から第３の回転子位置（図１８）への外側仮想円６６での距離に渡って延びる円弧セグメントの円弧長さよりもわずかに大きく延びていなければならないことを理解されたい。そのような協働は、（図１８で見られるような）円周方向溝の重なり合った端部に関する十分な流体連絡を保証する。これらの円周方向溝の円弧長さは、好ましくは概して互いに等しいが、これは必須ではない。すなわち、円周方向溝の円弧長さの和が全体として前述の円弧長さに渡って延びる限り、それらの間の液体連絡が実現される。
【００８８】
また図１７および図１９に示されるように、この実施形態では、図１７の第１の離散回転子位置は、図１３の位置に対応し、図１９の第２の離散回転子位置は、図１４の前述の実施形態の第２の回転子位置に対応する。すなわち、第１の回転子位置（図１７）において、流体は、中心ポート５７および第２のポート６１から、長い第１の半径方向回転子溝６７によって第３のポート６５に搬送され、第２の離散回転子位置（図１９）では、流体は、第２のポート６１の入力から第３のポート６５の出力にのみ、短い第１の半径方向回転子チャネル６８を通して搬送される。両方の位置において、外部配管を通して、出力デバイス７５への液体の流れを生成することができる。
【００８９】
したがって、せん断弁アセンブリの３つの隣接する離散回転子位置を使用して、第１の流体リザーバ７０または第２の流体リザーバ７２からの流体をそれぞれ独立して第３のポート６５の出力に送ることができることが分かる。また、それぞれの液体リザーバからの２つの流体を混合して、第３のポート６５を通して出力に一緒に送ることができる。そこから、複合の液体は、外部配管７６を通して出力デバイス７５に送られる。上の図において、弁が１つの位置から別の位置に切り替わるときに、各位置で流体経路が清浄にスイープされる、すなわち、汚染、キャリーオーバ、またはバブルトラップをもたらすことがある閉塞が存在しないことに留意されたい。
【００９０】
次に図２０〜図２６を参照すると、本発明の第３の実施形態は、第３の固定子入力ポート８０を含むように弁アーキテクチャを拡張し、第３の入力ポート８０は、固定子デバイス５３の半径Ｒ２を有する中央の同心仮想円８１に沿って位置される。簡潔には、図２０および図２２に最も良く示されるように、この実施形態も同様に、中心入力ポート５７、第２の固定子入力ポート６１、第３の固定子入力ポート８０、および固定子出力ポート６５を含む。中心入力ポート５７は、外部配管７１を通して第１の流体リザーバ７０に流体結合される。第２の入力ポート６１は、半径Ｒ１を有する内側仮想円６２に沿って方向付けられ、外部配管７３を通して第２の流体リザーバ７２に流体結合される。同様に、中央の仮想円８１に沿って方向付けられた第３の入力ポート８０は、外部配管８３を通して第３の流体リザーバ８２に流体結合される。最後に、固定子出力ポート６５は、半径Ｒ３を有する外側仮想円６６に沿って方向付けられ、外部配管７６を通して出力デバイス７５に流体結合される。
【００９１】
図１０〜図１９の実施形態で上述したのと同じ概念を適用して、固定子出力ポート６５を通して出力される流体に関して、流体の流れの全ての入力ポート組合せを制御することができる。前述の実施形態と同様に、図２０の固定子デバイス５３で最も良く示されるように、中心ポート５７、第２の入力ポート６１、第３の入力ポート８０、および固定子出力ポート６５は全て直線状に整列し、中心回転軸５８を通って延びる。ここでも同様に、図２１の回転子デバイス５１に示されるように、回転子面５２は、第１の半径方向回転子溝６７を画定し、これは、中心回転軸から外側仮想円６６に半径方向に延び、外側仮想円６６の距離は実質的に半径Ｒ３である。
【００９２】
また、回転子面５２は、第１の半径方向回転子チャネル６８を含み、これは、中央仮想円８１から外側仮想円６６に半径方向で延びる。第３の回転子溝８５が、内側仮想円６２から外側仮想円６６に半径方向で延びる。最後に、図２０と図２１の両方を見ると、外側円周方向固定子溝８６と外側円周方向回転子溝８７の対および内側円周方向固定子溝９０と内側円周方向回転子溝９１の対の追加は、以下に述べるように、入力される流体の流れの５つの組合せ全てを実現することができる。溝のこれらの組または対は、前の実施形態で述べたような外側円周方向固定子溝７７と外側円周方向回転子溝７８の元の対に追加される。
【００９３】
上述したように、第１の流体リザーバ７０から出て外部配管７１によって搬送される流体は、中心入力ポート５７に向けて送られ、第２の流体リザーバ７２から出て外部配管７３によって搬送される流体は、第２の固定子入力ポート６１に向けて送られる。最後に、第３の流体リザーバ８２内に収容され、外部配管８３によって搬送される流体は、第３の固定子入力ポート８０に向けて送られる。
【００９４】
次に図２２を参照すると、この実施形態の第１の離散回転子位置が示されており、細長い第１の回転子溝６７が、中心入力ポート５７、第２の入力ポート６１、第３の入力ポート８０、および固定子出力ポート６５と直線状に整列される。したがって、第１の流体リザーバ７０、第２の流体リザーバ７２、および第３の流体リザーバ８２からの液体を混合して、第１の回転子溝６７を通して固定子出力ポート６５を通って出るように流すことができる。そこから、流体は、外部配管７６を通して出力デバイス７５に向けて送られることがある。
【００９５】
第１の離散回転子位置（図２２）から第２の回転子位置（図２３）に離散回転子位置１つ分だけ回転子デバイス５１を反時計方向に回転させると、細長い第１の回転子溝６７は、外側仮想円６６に沿って、外側円周方向固定子溝７７の片側と整列する。この位置で、外側円周方向回転子溝７８は、対応する外側円周方向固定子溝７７と流体連絡するように配置され、それにより、中心入力ポート５７から、細長い第１の回転子溝６７、外側円周方向固定子溝７７、外側円周方向回転子溝７８を通り、固定子出力ポート６５を通って出る完全な連続的な流体経路を生成する。そこから、第１の流体リザーバからの液体を、外部配管７６を通して出力デバイス７５に独立して流すことができる。
【００９６】
図２３に示されるように、第２の離散回転子位置（図２３）から第３の離散回転子位置（図２５）にさらに離散回転子位置１つ分だけ回転子デバイス５１を時計方向に回転させると、第２の流体リザーバ７２から出力デバイス７５への独立した液体の流れを実現することができる。この第３の離散回転子位置では、内側円周方向回転子溝９１は、半径Ｒ１の内側仮想円６２上で内側円周方向固定子溝９０と整列し、回転子デバイス５１の外側円周方向回転子溝８７は、半径Ｒ３の外側仮想円６６に沿って、固定子デバイスの外側円周方向固定子溝８６と整列する。動作時、これは、第２の入力ポートから固定子出力ポート６５への完全な流体経路を提供する。図示されるように、液体は、第２の流体リザーバ７２から外部配管７３を通って第２の入力ポート６１に進み、さらに、内側円周方向回転子溝９１、内側円周方向固定子溝９０、第３の回転子溝８５、外側円周方向固定子溝８６、外側円周方向回転子溝８７を通り、最後に固定子出力ポート６５へと順に進む。
【００９７】
第３の離散回転子位置（図２５）から第４の回転子位置（図２６）にさらに離散回転子位置１つ分だけ回転子デバイス５１を反時計方向に回転させると、第３の回転子溝８５は、第２の入力ポート６１、第３の入力ポート８０、および固定子出力ポート６５と整列する。したがって、第２の流体リザーバ７２および第３の流体リザーバ８２からの液体を混合して、第３の回転子溝８５を通して固定子出力ポート６５を通って出るように流すことができる。そこから、流体は、外部配管７６を通して出力デバイス７５に向けて送られることがある。
【００９８】
最後に、第４の離散回転子位置（図２６）から第５の回転子位置（図２７）にさらに離散回転子位置１つ分だけ回転子デバイス５１を反時計方向に回転させると、第１の回転子チャネル６８は、第３の入力ポート８０および固定子出力ポート６５のみと整列する。したがって、第３の流体リザーバ８２のみからの液体を、固定子出力ポート６５を通って出るように流すことができる。
【００９９】
したがって、せん断弁アセンブリ５０の５つの隣接する位置を使用して、第１、第２、および第３の流体リザーバ７０、７２、および８２からの液体流体を、それぞれ独立して固定子出力ポート６５に送ることができることが分かる。さらに、第２の流体リザーバ７２と第３の流体リザーバ８２からの液体を混合して、固定子出力ポート６５に一緒に送ることができ、さらなる離散回転子位置では、流体リザーバ７０、７２、および８２からの全ての３つの液体を混合して、固定子出力ポート６５に一緒に送ることができる。重要なことに、各位置で、流体経路がクリーンにスイープされる、すなわち、汚染、キャリーオーバ、またはバブルトラップをもたらすことがある閉塞が存在しない。
【０１００】
示される図では、１つの場所から別の場所へ液体を搬送するポンピングメカニズムには触れていないことを理解されたい。これは、ポンプの位置が弁アセンブリから独立しており、ポンプが本開示の本質的な構成要素ではないからである。例えば、図２２〜図２６の実施形態に関して、単一のポンプ（図示せず）を、外部配管７６に沿って固定子出力ポート６５と出力デバイス７５との間に、またはさらには出力デバイス７５の下流に位置決めすることができる。そのようなシステムでは、ポンプは、出力に交互に接続される任意の流体リザーバ７０、７２、および８２から液体を吸引することができる。
【０１０１】
代替として、流体リザーバ７０、７２、および８２の上流に配置されたいくつかのポンプを使用して、流体をそれぞれのリザーバから出力デバイス７５に押し出すことができる。そのようなポンピングメカニズムの組合せも想定することができる。液体が弁を通って、より広範には流体システムを通ってポンプされる方法は、用途、および全体的な流体システムアーキテクチャを考慮して選択されなければならない。
【０１０２】
また、本発明は、弁の特定の指向性に限定されないことを理解すべきである。上で与えた例は、固定子ポート５７、６１、および８０を入力として表し、固定子ポート６５を出力として表すが、流体がポート６５を通って入り、弁位置に応じてポート５７、６１、および８０の１つまたは複数を通って出るように流れを逆にすることも容易にできる。さらに、本発明は、弁に含まれることがある回転子溝、固定子溝、および固定子ポートの数およびタイプに限定されないことを理解されたい。上述の実施形態は例示にすぎず、追加の溝およびポートが追加の機能を提供することもできる。例えば、弁アセンブリの流体アーキテクチャは、半径「Ｒ２」と「Ｒ３」に、この半径に既に提供されているポートから１８０度離して位置された２つの追加の固定子ポートを含むことによって二重化することができ、または残りの固定子ポートを使用して異なる機能を提供することができる。
【０１０３】
次に図２７〜図３８を見ると、回転式せん断弁アセンブリの別の態様が提供される。この構成では、回転式せん断弁アセンブリ５０は、実質的に平坦な回転子面５２を有する回転子デバイス５１と、実質的に平坦な固定子面５５を有する固定子デバイス５３とを含む。回転子−固定子界面で、複数の離散回転子位置（例えば図２９〜図３８参照）の間で、回転子面と固定子面との液密の選択的な相対回転を可能にするように回転子デバイス５１が固定子デバイス５３に回転可能に取り付けられるときに、回転子面５２と固定子面５５は共通の中心回転軸５８を有する。
【０１０４】
固定子デバイス５３は、そこを通って延びる第１の通路５６（図１２と同じ）を画定し、通路５６は、固定子面５５にある中心ポート５７で終端する。中心ポート５７は、共通の中心回転軸５８と同軸に位置決めされる。固定子デバイス５３は、さらに、そこを通って延びる第２の通路を画定し、この通路は、固定子面５５にある第２の固定子ポート６１で終端する。第２のポート６１は、中心回転軸５８を中心とする半径Ｒ１を有する仮想円６２上に含まれる。さらに、固定子デバイスは、そこを通って延びる第３の通路６３を画定し、通路６３は、固定子面５５にある第３のポート６５で終端し、第３のポートは、中心回転軸５８を中心とする半径Ｒ２を有する外側仮想円６６に含まれ、ここで半径Ｒ２は半径Ｒ１よりも大きい。図２７に明瞭に示されるように、および上述の前の実施形態と同様に、中心回転軸５８の周りで回転されるものとして表されるが、第３のポート６５は、中心回転軸５８および第２のポート６１と概して直線状に整列するように方向付けられる。
【０１０５】
図２８に示されるように、回転子デバイス５１は、半径方向に延びる第１の回転子チャネル６８と、第２の回転子チャネル９５とを含み、各チャネルが回転子面５２内に画定される。各半径方向回転子チャネル６８、９５は、中心回転軸５８から半径方向外側へのそれぞれの方向に延び、第１の回転子チャネル６８と第２の回転子チャネル９５はそれぞれ、内側仮想円６２上に含まれるそれぞれの内側部分と、外側仮想円６６上に含まれる反対側の外側部分とを有する。
【０１０６】
回転子デバイス５１が第１の離散回転子位置（図２９）にあるとき、第１の回転子チャネル６８は、第２のポート６１および第３のポート６５と半径方向で整列するように方向付けられて流体接続する。さらに、回転子デバイス５１が、第１の回転子位置（図２９）に直に隣接し、そこから中心回転軸５８の周りで回転方向にずらされた第２の離散回転子位置（図３０）にあるとき、第２の回転子チャネル９５は、第２のポート６１および第３のポート６５と半径方向で整列するように方向付けられて、それらのポートとの流体接続を保つ。本発明によれば、回転子デバイス５１は、第１の回転子位置と第２の回転子位置を迅速に切り替え、それにより、第２のポート６１から第３のポート６５へのほぼ連続的なフローストリームを維持することができる。
【０１０７】
したがって、これは、高圧ＬＣポンプデバイス９７（図２９〜図３２）によってＬＣカラム９６を通る擬似連続フローストリームを維持することが重要である液体クロマトグラフィシステムに有利である。そのような連続的なフローストリームは必須である。なぜなら、第２のポート６１による、ＬＣカラム９６を通るこの液体流れの任意の閉塞は、場合によっては、高圧ＬＣポンプ９７が動作し続けるときに弁アセンブリを損壊する、またはカラムを通るクロマトグラフィ分離の品質に干渉するおそれがあるからである。弁アセンブリの回転子デバイス５１を回転させる採用されるステップ式モータは、隣接する離散した回転子位置の間でわずか約２５０ｍｓでいずれかの方向に回転子面を切り替えることが可能であるので、第２のポート６１および第１の回転子溝６７を通るフローストリームは、弁が１つまたは複数の隣接する離散した回転子位置に移動されるときでさえ、実質的にまたはほぼ連続的である。さらに、連続的またはほぼ連続的なフローストリームを維持しつつ様々な離散回転子位置の間で切り替えることが、クロマトグラフィの品質を維持する助けとなる。
【０１０８】
したがって、本発明によれば、複数の半径方向回転子チャネルが一連の隣接する離散回転子位置で提供され、各それぞれの回転子チャネルが、内側仮想円６２と外側仮想円６６との間の半径方向距離に渡って延び、かつそれらの円上に含まれるとき、第２のポート６１と第３のポート６５の間または上記の任意の組合せの間で切り替えられるときに、第２のポート６１から第３のポート６５へのそのような実質的にほぼ連続的な液体フローストリームを維持することができる。
【０１０９】
例えば、以下により詳細に論じるように、回転子面５２は、第３および第４の回転子チャネル９８、１００を画定し、回転子チャネル９８、１００は、内側仮想円６２と外側仮想円６６の間で半径方向に延び、かつそれらの円上に含まれる。第４の回転子チャネル１００を通る各第１の回転子チャネルの位置は、離散回転子位置に対応し、それと整列する。したがって、回転子面５２を第２の離散回転子位置（図３０）から第３の離散位置（図３１）に反時計方向に回転させること、および同様に第３の離散回転子位置（図３１）から第４の離散位置（図３２）に反時計方向に回転させることは、第２のポート６１と第３のポート６５との間で実質的にほぼ連続的な液体の流れを可能にする。これは、ＬＣカラムから出力デバイス７５（例えば質量分析計）へのフローストリームをほぼ連続的に維持しながら、中心ポート５７または回転軸５８から外側仮想円６６に外方向へ延びる第１の主回転子溝６７が、最初の４つの回転子位置で他の複数の機能を果たすことができるので、有利である。
【０１１０】
図２７および図２８を再び参照すると、固定子面５５および回転子面５２の溝パターンは、まず図１５および図１６の実施形態の固定子デバイス５３および回転子デバイス５１のパターンから、追加の溝およびポートを加えてパターン形成される。前の弁実施形態と同様に、固定子面５５は、中心回転軸５８上に位置された中心ポート５７を画定し、また、内側仮想円６２上に含まれる追加の固定子ポート６１と、外側仮想円６６上に含まれる第３の固定子ポート６５および第４のポート１０１〜第９の固定子ポート１０６とを画定し、それらの円は、中心ポート５７から半径方向距離「Ｒ１」および「Ｒ２」にある。外側固定子ポートは、それぞれの対応する離散回転子位置で整列するように円周方向で離隔されている。ここでも、前の弁構成と同様に、固定子の第２のポート６１および第３のポート６５は、中心ポート５７と直線状に整列し、中心回転軸５８に交差する。
【０１１１】
この実施形態の固定子デバイスの固定子面５５はまた、半径方向固定子溝１０８および第１の円周方向固定子溝１１０を画定する。半径方向固定子溝１０８は、内側仮想円６２上に含まれる内側部分と、第４のポート１０１と連絡し、半径「Ｒ２」を有する外側仮想円６６上に含まれる外側部分とを有する半径方向に延びる溝である。対照的に、円周方向固定子溝１１０は、外側仮想円６６の周りに円周方向に延び、半径Ｒ２で、２つの連続する離散回転子位置の間の円弧長さの約半分の距離の円弧長さを有する。図２７に示されるように、円周方向固定子溝１１０は、第３の固定子ポート６５のすぐ時計方向にある。
【０１１２】
図２８に示される回転子デバイス５１は、細長い第１の回転子溝６７を有し、溝６７は、中心ポート５７から、外側半径Ｒ２での外側仮想円６６内まで含まれる位置に半径方向外側に延びる。前述したように、回転子面５２は、さらに、複数のより短い回転子チャネル（すなわち、第１の回転子チャネル６６、第２の回転子チャネル９５、第３の回転子チャネル９８、および第４の回転子チャネル１００）を画定し、それぞれが、内側仮想円６２と外側仮想円６６の間に延び、それらの円上に含まれる。回転子デバイス５１は、同様に、より短い円弧長さの外側円周方向回転子溝７８と、かなり長い円弧長さの内側円周方向回転子溝１１１（その機能は以下により詳細に述べる）とを有する。
【０１１３】
図２７および図２８に示される本発明のこの実施形態を組み込む例示的な弁アセンブリは、図２９〜図３８を参照して以下に概略的に述べる構成要素に接続されるとき、液体クロマトグラフィ−質量分析法（ＬＣ−ＭＳ）用途で使用することができる。
【０１１４】
この構成において、ＬＣシステムは、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）カラム９６、質量分析計７５、廃棄物容器１１２、反応物ボトルＡ（１１３）、反応物ボトルＢ（１１４）、および洗浄剤リザーバ１１５を含み、これらはそれぞれ、外部配管１１６〜１１９によって固定子の第２のポート６１、第３のポート６５、および第４のポート１０１〜第７のポート１０４に接続される。さらに、吸引／分注ポンプ１２３が外部配管１２０を介して中心ポート５７に結合され、また、第８の固定子ポート１０５および第９のポート１０６が外部配管１２１を介して廃棄物容器１１２に結合される。
【０１１５】
簡潔には、動作中、高圧ＬＣデバイス９７は、試料を、ＬＣカラム９６を通し、外部配管１２５を通して第２のポート６１に連続的に押し出し、そこから、弁の離散回転子位置に応じて、質量分析計７５（図２９〜図３２）または廃棄物容器１１２（図３４〜図３７）に向けて試料を送ることができる。前述したように、弁アセンブリを損壊しないように、およびクロマトグラフィ分離の品質を損なわないように、第２の固定子ポート６１によって液体の流れを閉塞しないようにすることが不可欠である。同時に、吸引／分注ポンプ１２３は、反応物Ａ（１１３）、反応物Ｂ（１１４）、または洗浄剤リザーバ１１５の任意のものから吸引すること、およびそれらから廃棄物容器１１２または質量分析計７５に、それぞれ独立して、または第２のポート６１の出力と組み合わせて分注することができる。これらの操作は、様々な状態での弁を示す以下の図でより明瞭になる。
【０１１６】
次に特に図２９を参照すると、回転子デバイス５１は、第１の離散回転子位置に方向付けられる。図示されるように、第１の回転子溝６７は、第２の固定子ポート６１および第３のポート６５と整列され、高圧ＬＣポンプデバイス９７が、ＬＣカラム９６を通し、外部配管１２５を通して第２のポート６１に、次いで第１の回転子チャネル６８を通して固定子の第３のポート６５に試料を押し出すことを可能にする。そこから、液体の流れは、質量分析計７５に進むことができる。同時に、第１の回転子溝６７は、固定子の第５のポート１０２と整列し、吸引／分注ポンプ１２３は、反応物Ａを、外部配管１１７および中心ポート５７を通し、第１の回転子溝６７を通し、外部配管１２０を通して吸引／分注ポンプ１２３に吸引することができる。
【０１１７】
回転子デバイス５１を、第１の離散回転子位置（図２９）から第２の回転子位置（図３０）に離散回転子位置１つ分だけ時計方向に迅速に回転させると、第２の回転子チャネル９５を第２のポート６１および第３のポート６５と迅速に整列させて、そこを通るほぼ連続的な自由な流れを保つことができる。したがって、高圧ＬＣポンプ９７は、擬似連続で動作することができ、弁アセンブリおよびクロマトグラフィに対する影響を最小限にする。同時に、第１の回転子溝６７は、第６の固定子ポート１０３と整列するように位置決めされ、吸引／分注ポンプ１２３が、外部配管１１８を通して反応物Ｂを吸引できるようにする。
【０１１８】
次に図３１および図３２を見ると、回転子デバイス５１は、それぞれ第３の離散回転子位置と第４の回転子位置に迅速に回転させることができる。先と同様に、第３の離散回転子位置（図３１）では、第３の回転子チャネル９８が第２のポート６１および第３のポート６５と迅速に整列され、第４の離散回転子位置（図３２）では、第４の回転子チャネル１００がやはり第２のポート６１および第３のポート６５と迅速に整列され、そこを通るほぼ連続的な自由な流れを維持する。ここでも、同時に、第３の回転子位置（図３１）で、第１の回転子溝６７は、第７の固定子ポート１０４と整列するように位置決めされ、吸引／分注ポンプ１２３が洗浄剤リザーバ１１５から洗浄剤を吸引できるようにし、第４の回転子位置（図３２）では、第１の回転子溝６７は、第８の固定子ポート１０５と整列するように位置決めされ、吸引／分注ポンプ１２３は、中に収容されている液体の種類を問わず、それを外部配管１２１を通して廃棄物容器１１２に分注する。
【０１１９】
第５の離散回転子位置（図３３）は、第１の回転子溝６７が閉塞されているので使用不能状態であり、吸引／分注ポンプ１２３をオフに切り替えなければならない。より重要なことには、液体の流れが内側円周方向回転子溝１１１に入るものの、第２のポート６１を通るＬＣカラム９６の出力も閉塞されており、高圧ＬＣポンプ９７をオフに切り替える必要がある。
【０１２０】
第６の離散回転子位置（図３４）を通る第９の回転子位置（図３７）では、図２７および図２８と同じ弁構成の固定子デバイス５３および回転子デバイス５１を使用して、本発明の別の態様が述べられている。簡潔には、ここまで述べた離散回転子位置は、特許請求の範囲を明瞭にするために、特許請求の範囲でのものと正確には一致しないことがあることを理解されたい。例えば、以下に述べる第６および第７の離散回転子位置（図３４および図３５）は、請求項のいくつかの第１および第２の回転子位置に一致する。
【０１２１】
ここで、目標は、高圧ＬＣポンプデバイス９７によってＬＣカラム９６を通して廃棄物容器１１２に押し出される、第２のポート６１を通る液体の連続的なフローストリームを維持することである。この構成では、固定子デバイス５３はさらに、半径方向固定子溝１０８を画定し、半径方向固定子溝１０８は、中心回転軸および第４のポート１０１と概して直線状に整列するように延び、ここで、半径方向固定子溝１０８の内側部分は内側仮想円６２上に含まれ、その反対側の外側部分は外側仮想円６６上に含まれ、第４のポート１０１（図２７）と連続的に流体連絡する。
【０１２２】
回転子デバイス５１に関して、図２８に示されるように、および全般的に述べるように、回転子面５２は、さらに内側円周方向回転子溝１１１を画定し、溝１１１は、内側仮想円６２上で中心回転軸５８の周りで円周方向に延びる。半径Ｒ１での内側円周方向回転子溝１１１の円弧長さは、少なくとも２つの連続して隣接する離散回転子位置に延び、この特定の例では、第６の離散回転子位置（図３４）から第９の離散回転子位置（図３７）まで延びる。
【０１２３】
したがって、回転子デバイス５１が、第６の離散回転子位置（図３４）にあるとき、内側円周方向回転子溝１１１は、第２のポート６１および半径方向固定子溝１０８の内側部分と円周方向で整列するように方向付けられて流体接続し、それにより第２のポート６１が第４のポート１０１と流体連絡する。この例では、高圧ＬＣポンプデバイス９７およびＬＣカラム９６は、廃棄物容器１１２と液体流れ連絡する。
【０１２４】
回転子デバイス５１が、第６の回転子位置に直に隣接し、そこから中心回転軸５８の周りで回転方向にずらされた第７の離散回転子位置（図３５）に反時計方向に回転されるとき、内側円周方向回転子溝１１１は、第２のポート６１および半径方向固定子溝１０８の内側部分と連続的に円周方向で整列するように方向付けられて連続的に流体接続する。したがって、回転子デバイス５１が第６の回転子位置と第７の回転子位置との間で迅速に切り替えられるとき、第２のポート６１から第４のポート１０１への連続的な液体フローストリームを維持することができる。
【０１２５】
図３４の第６の回転子位置において、さらに、第１の回転子溝６７は、第９の固定子ポート１０６と整列するように位置決めされ、吸引／分注ポンプ１２３が、中に収容されている液体の種類を問わず、それを外部配管１２１を通して廃棄物容器１１２に分注できるようにする。図３５の第７の回転子位置に関して、半径方向の第１の回転子溝６７はやはり閉塞されており、吸引／分注ポンプ１２３をオフに切り替えなければならない。
【０１２６】
回転子デバイス５１を、後続の離散位置２つ分、すなわち第８の回転子位置（図３６）に、次いで第９の回転子位置（図３７）に反時計方向に回転させると、内側円周方向回転子溝１１１は、第２のポート６１および半径方向固定子溝１０８の内側部分と連続的に円周方向で整列するように方向付けられて連続的に流体接続する。したがって、回転子デバイスを第６の回転子位置〜第９の回転子位置の任意のものまたはそれらの組合せの間で迅速に切り替えられるとき、第２のポート６１から第４のポート１０１への連続的な液体の流れを維持することができる。
【０１２７】
第８の離散回転子位置（図３６）で、第１の半径方向回転子溝６７は、外側円周方向固定子溝１１０と整列するように移動され、それによりそれと流体連絡する。外側円周方向回転子溝７８は、同様に、円周方向固定子溝１１０の反対側の端部に重なるように回転され、一方、回転子溝７８の反対側の端部は第３のポート６５と連絡する。したがって、吸引／分注ポンプライン内に吸引されている液体の種類を問わず、それを質量分析計７５を通して直接分注することができる。
【０１２８】
図３７の第９の回転子位置での半径方向の第１の回転子溝６７に関して、細長い半径方向溝は、第２のポート６１および第３のポート６５と直線状に整列される。したがって、これは、図１３および図１７の前述の実施形態の第１の離散回転子位置と同一であり、２つの入力ポート５７、６１からの液体を混合して、１つの出力ポート６５を通して流すことができる。したがって、この特定の実施形態では、弁のこの位置は、質量分析計７５内に注入する前に、吸引／分注ポンプ１２３とＬＣカラム９６の液体出力を混合して単一の流体ストリームにすることができる手段を提供する。
【０１２９】
第１０の回転子位置（図３８）は、別の未使用状態であり、ここで、ＬＣカラム９６の出力は、第２のポート６１で、回転子面５２内で閉塞されている。この位置で、吸引／分注ポンプ１２３は、外部配管１２０、中心ポート５７、半径方向の第１の回転子溝６７、第４の固定子ポート１０１、および外部配管１１６を含む流体経路を通して廃棄物容器２８に向けて送られる。
【０１３０】
まとめると、弁アセンブリのこの実施形態を使用して、ＬＣカラム９６の出力を質量分析計７５または廃棄物容器１１２に送ることができ、一方、それと同時に、個別に（図３６の第８の離散回転子位置で）、またはＬＣカラム９６の出力を含む複合のフローストリームで（図３７の第９の離散回転子位置で）、吸引／分注ポンプ１２３がいくつかの反応物ボトルＡ（１１３）、Ｂ（１１４）の任意のものと連絡すること、廃棄物容器１２に分注すること、または質量分析計７５内に注入することを可能にする。これらの弁位置は、以下の表１にまとめられている。
【表１】
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【０１３１】
図２７および図２８に示される弁の実施形態では、第２のポート６１でのＬＣ入力は、図３３の第５の離散回転子位置および図３８の第１０の離散回転子位置では接続されない（閉塞される）。前述したように、動作中、弁アセンブリがこれら２つの離散回転子位置の１つにある状態で高圧ポンプ９７が引き続き圧力を加えた場合、弁アセンブリに伝達される高圧が弁の故障を引き起こすことがある。
【０１３２】
図３３の第５の離散回転子位置に関して、このタイプの故障を防止するために、固定子面５５は、追加の第２の半径方向固定子溝（図示せず）を含むように修正することができる。図３３の第５の離散回転子位置を参照すると、この第２の半径方向固定子溝の内側端部は、内側仮想円６２上に含まれ、第２の固定子ポート６１と一致する他端とは反対側の内側円周方向回転子溝１１１の端部と流体連絡する。第２の半径方向固定子溝の反対側の外側端部は、外側仮想円６６で、第９の固定子ポート１０６と一致して、流体連絡する。この構成は、半径方向固定子溝１０８と第４の固定子ポート１０１との間の連続的な流体連絡の構成と同様である。
【０１３３】
この修正により、図３３の第５の離散回転子位置で、さらなる第２の固定子溝（図示せず）は、ここで、内側円周方向回転子溝１１１を介して第２のポート６１を第９の固定子ポート１０６に接続し、そこから廃棄物容器１１２に接続する。この実施形態はまた、外側円周方向溝７８をフラッシュすることを可能にし、これは、反応物が切り替えられるときに汚染を最小限にする一助となる。
【０１３４】
同様に、図３８の第１０の離散回転子位置に関して、このタイプの故障を防止するために、回転子面５２は、第１の回転子溝６７と第１の回転子チャネル６８との間に位置決めされた追加の第５の回転子チャネル１２６（図３９）を含むように修正することができる。したがって、図３９の第１０の離散回転子位置を参照すると、この第５の回転子チャネル１２６の内側部分は、内側仮想円６２上に含まれ、第２のポート６１と流体連絡し、一方、その反対側の外側部分は、外側仮想円６６上において、第３の固定子ポート６５に含まれ、第３の固定子ポート６５と流体連絡する。
【０１３５】
この修正により、図３９の第１０の離散回転子位置で、さらなる第５の回転子溝１２６は、ここで、ＬＣカラム９６の出力を、外部配管１２５を通して第２のポート６１に、さらに第３の固定子ポート６５を通して質量分析計７５に接続し続ける。これら２つの追加は、弁が任意の他の位置にあるときには流体の流れに影響を及ぼさないことを理解されたい。
【０１３６】
前述の実施形態が、追加の固定子および回転子溝を使用して生成することができる多くの可能な実施形態の１つにすぎないことも理解されたい。他の流体チャネル構成を実装することもでき、異なる機能を提供する。例えば、対応する円周方向および半径方向回転子と固定子溝、ならびに対応するポートを逆にすることができ、外側仮想円６６に位置された固定子ポートが内側仮想円６２に移され、およびその逆にされ、円周方向回転子と固定子溝も逆にされる。例えば、内側円周方向回転子溝１１１を外側仮想円６６に位置変更する。さらに、回転子および固定子の溝およびチャネルのサイズを用途に合わせることができる。例えば、半径「Ｒ２」で中心ポート５７を外側固定子ポートと接続させる第１の回転子溝６７は、より広い直径でもよく、したがって、吸引／分注ポンプ１２３は、大きな圧力低下を生み出すことなく、そこを通して反応物をより迅速に吸引および分注することができる。対照的に、ＬＣカラム９６の出力を質量分析計７５に連絡する、半径「Ｒ１」から半径「Ｒ２」まで延びる短い第１〜第４の半径方向回転子チャネル６８、９５、９８、および１００は、ＬＣカラムから抽出されるピークの帯域の広がりを防止するようにより狭くすることができる。
【０１３７】
さらに、多くの修正および変更が当業者には容易に想到されるので、図示および説明した正確な構造および動作に本発明を限定することは望まれず、したがって、全ての適切な修正および均等形態に依拠することもでき、それらも本発明の範囲内に入る。
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図１】
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【外国語明細書】
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