CN104455559B - 多柱位柱阀及基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统 - Google Patents

多柱位柱阀及基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统 Download PDF

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Abstract

本发明多柱位柱阀及基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统涉及一种流路控制阀及一种利用层析法将材料分离成各个组分，来制备纯化或测试分析材料的系统。其目的是为了提供一种操作简便、功能多样的多柱位柱阀及层析系统。本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统包括系统泵、上样阀、检测器和n个层析柱，系统泵的出口与上样阀的泵接口相连通，上样阀的样品出口与多柱位柱阀的上样阀接口相连通，多柱位柱阀的检测器接口与检测器相连通，n个层析柱的进口端依次与多柱位柱阀的n个正向柱接口相连通，n个层析柱的出口端依次与多柱位柱阀的n个反向柱接口相连通。

Description

多柱位柱阀及基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的 层析系统
技术领域
本发明涉及一种流路控制阀及一种利用层析法将材料分离成各个组分，来制备纯化或测试分析材料的系统，特别是涉及一种能够实现旁路与正反流的多柱并联层析系统或液相色谱系统。
背景技术
目前，利用柱流向阀结合多柱并联来进行层析方法的工艺开发相对于单柱连接而言具有比较好的优势，我们在实验过程中在实验完一根层析柱不需要把层析柱拆下替换接上另外一根层析柱，我们只需要把多根不同的层析柱都连接在柱选择阀上，通过在软件中变换柱位，就自动切换到了第二甚至第三根层析柱了，可以直接在另一根层析柱上进行第二个实验。而柱流向阀则可以实现层析柱的正向、反向与旁路功能。这样操作的优势体现如下：
1、不需要经常把层析柱从层析系统上拆下来。我们在拆层析柱时经常容易因操作的不熟练或是偶然因素而使层析柱进入少量气泡，影响柱的性能和使用，即使能够把气泡从层析柱中排出也是一个费时费力的复杂过程，需要耗费一定的时间和心血。
2、采用多柱并联的方法，在工艺开发的工艺探索中，可以在实验前的准备阶段把层析柱都在线清洗好，在实验中就不需要再行更换和清洗，这样具有良好的工艺开发连续性和方便性，极大的提高实验的效率和便利性。
3、增加的柱流向控制阀可以实现柱的旁路、正向上样与反向清洗，带来柱操作的方便性。
所以目前已经有仪器采用这种多柱并联的方法，如图5所示，包括系统泵1’、上样阀2’、样品泵3’、柱流向控制阀4’、第一柱选择阀5’、第二柱选择阀7’、若干层析柱8’和检测器9’，系统泵1’的出口与上样阀2’的缓冲液进口相连通，样品泵3’的出口与上样阀2’的样品进口相连通，柱流向控制阀4’为三位七通阀，柱流向控制阀4’的接口七与上样阀2’相连通，柱流向控制阀4’的接口一和接口六分别与第一柱选择阀5’和第二柱选择阀7’相连通，柱流向控制阀4’的接口二与检测器9’相连通，第一柱选择阀5’与第二柱选择阀7’相对应的接口之间分别通过若干层析柱8’相连通，其中至少一组对应的接口之间通过管路直接连通。但目前这种设计仍然具有不足：
1、采用的柱流向控制阀为三位七通阀，该阀的三个工位和七个接口不全都能够用上，只能用到其中的两个工位和六个接口，而且接口三和接口四还需要用管线连接起来，增加了流路死体积，降低了阀的利用效率；
2、三位七通阀属于市面比较少用的品种，成本相对较高；而且需要两个柱阀，成本也会增加；
3、现有的利用流向控制阀加两个柱阀虽然可以提高清洗的效率，有效保护层析柱，并且留有旁路清洗管路，也可以降低柱拆卸的风险，但是在两个柱阀加一个流向控制三个阀来实现这些功能的时候，需要用更多的管路来把不同的阀连起来，这增加了管路的柱外体积，相对一个阀实现这些功能效率要更低。
4、现有系统只有一个压力感应器，在线检测系统压力，能够保护层析柱，但由于缺乏柱后的第二压力感应器，无法测出加载在层析填料上的压差，因而无法实时设置超压报警而对填料进行过压保护。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种操作简便、功能多样的多柱位柱阀及基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统。
本发明多柱位柱阀，包括圆柱形阀芯与阀体，其中所述阀体上相对阀芯中心点对称开设有检测器接口和上样阀接口，沿阀体的圆周方向上，位于检测器接口与上样阀接口之间的两个半圆弧线上分别开设有n个柱接口，其中n为偶数，所述柱接口在检测器接口与上样阀接口之间等间隔分布，从检测器接口到上样阀接口方向上的n个柱接口分别为第一正向柱接口、第二正向柱接口、……、第n正向柱接口，从上样阀接口到检测器接口方向上的n个柱接口分别为第一反向柱接口、第二反向柱接口、……、第n反向柱接口，所述第一正向柱接口与第一反向柱接口相对阀芯中心点对称，所述第二正向柱接口与第二反向柱接口相对阀芯中心点对称，……，所述第n正向柱接口与第n反向柱接口相对阀芯中心点对称；
所述阀芯内沿径向设置有旁路通道，所述旁路通道的两端能够同时连通检测器接口与上样阀接口，所述旁路通道的两侧分别设置有n条阀芯通道，从靠近旁路通道向阀芯其中一侧分布的阀芯通道依次为第一正向流阀芯通道、第二正向流阀芯通道、……、第n正向流阀芯通道，从靠近旁路通道向阀芯另一侧分布的阀芯通道依次为第n反向流阀芯通道、第n-1反向流阀芯通道、……、第一反向流阀芯通道；
以旁路通道两端分别与检测器接口和上样阀接口相连通时的阀芯位置作为初始阀位，以D＝90°/(n+1)作为单元阀位转角，当阀芯相对初始阀位顺时针或逆时针旋转角度D×1，所述第一正向流阀芯通道的两端分别与第一正向柱接口和上样阀接口相连通，所述第n反向流阀芯通道的两端分别与第一反向柱接口和检测器接口相连通；当阀芯相对初始阀位顺时针或逆时针旋转角度D×2，所述第二正向流阀芯通道的两端分别与第二正向柱接口和上样阀接口相连通，所述第n-1反向流阀芯通道的两端分别与第二反向柱接口和检测器接口相连通；……；当阀芯相对初始阀位顺时针或逆时针旋转角度D×n，所述第n正向流阀芯通道的两端分别与第n正向柱接口和上样阀接口相连通，所述第一反向流阀芯通道的两端分别与第n反向柱接口和检测器接口相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针或顺时针旋转角度D×1，所述第n反向流阀芯通道的两端分别与第n反向柱接口和上样阀接口相连通，所述第一正向流阀芯通道的两端分别与第n正向柱接口和检测器接口相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针或顺时针旋转角度D×2，所述第n-1反向流阀芯通道的两端分别与第n-1反向柱接口和上样阀接口相连通，所述第二正向流阀芯通道的两端分别与第n-1正向柱接口和检测器接口相连通；……；当阀芯相对初始阀位逆时针或顺时针旋转角度D×n，所述第一反向流阀芯通道的两端分别与第一反向柱接口和上样阀接口相连通，所述第n正向流阀芯通道的两端分别与第一正向柱接口和检测器接口相连通。
本发明多柱位柱阀，其中所述阀体圆周方向上相邻两个接口对应的圆心角为D×2。
本发明多柱位柱阀，其中所述阀芯内旁路通道的两侧的n条阀芯通道分别相对旁路通道对称分布，且各阀芯通道相对于垂直平分旁路通道的平面对称。
本发明多柱位柱阀，其中所述第一正向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×1)×2，所述第二正向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×2)×2，……，所述第n正向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×n)×2；所述第n反向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×1)×2，所述第n-1反向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×2)×2，……，所述第一正向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×n)×2。
本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，包括系统泵、上样阀、检测器和n个层析柱，所述系统泵的出口与上样阀的泵接口相连通，其特征在于：所述上样阀的样品出口与多柱位柱阀的上样阀接口相连通，所述多柱位柱阀的检测器接口与检测器相连通，所述n个层析柱的进口端依次与多柱位柱阀的第一正向柱接口、第二正向柱接口、……、第n正向柱接口相连通，n个层析柱的出口端依次与多柱位柱阀的第一反向柱接口、第二反向柱接口、……、第n反向柱接口相连通。
本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，其中所述系统泵的出口与上样阀之间安装有第一在线压力检测计，所述多柱位柱阀与检测器之间安装有第二在线压力检测计。
本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，其中所述系统泵为单泵或由第一系统泵和第二系统泵并联或串联的双泵泵组。
本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，其中所述单泵或双泵泵组的进口分别安装有进液三通阀，单泵安装的进液三通阀的一个进液口或双泵泵组中其中一个进液三通阀的其中一个进液口与缓冲液选择阀的出液口相连通。
本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，其中所述检测器包括紫外可见光检测器、电导检测器和pH检测器。
本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，其中所述n不大于20。
本发明多柱位柱阀及基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统与现有技术不同之处在于本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统采用了特殊结构的多柱位柱阀，该柱阀阀体外部的接口和阀芯内的阀芯通道对称设置，阀体外部的接口等间隔分布，通过阀芯转动一定的转角，使层析系统中的相应的的层析柱与上样阀和检测器同时相连通，构成正反流或旁通流路。由于本发明的多柱位柱阀取代了传统多柱层析系统中的柱选择阀和柱流向控制阀，使整个层析系统的结构更加简洁，操作更加简便，易于提高实验室的工作效率，使用和维护成本更低。
下面结合附图对本发明的多柱位柱阀及基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统作进一步说明。
附图说明
图1为本发明多柱位柱阀第一种实施方式的结构示意图；
图2a为本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统第一种实施方式的结构示意图(旁路状态)；
图2b为本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统第一种实施方式的结构示意图(第一层析柱正流状态)；
图2c为本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统第一种实施方式的结构示意图(第二层析柱正流状态)；
图2d为本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统第一种实施方式的结构示意图(第二层析柱反流状态)；
图2e为本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统第一种实施方式的结构示意图(第一层析柱反流状态)；
图3为本发明多柱位柱阀第二种实施方式的结构示意图；
图4a为本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统第二种实施方式的结构示意图(旁路状态)；
图4b为本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统第二种实施方式的结构示意图(第一层析柱正流状态)；
图4c为本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统第二种实施方式的结构示意图(第五层析柱正流状态)；
图4d为本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统第二种实施方式的结构示意图(第五层析柱反流状态)；
图4e为本发明基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统第二种实施方式的结构示意图(第一层析柱反流状态)；
图5为现有技术基于三位七通阀实现旁路与正反流的多柱并联层析系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明多柱位柱阀包括圆柱形阀芯与阀体，其中阀体上相对阀芯中心点对称开设有检测器接口J和上样阀接口S，沿阀体的圆周方向上，位于检测器接口J与上样阀接口S之间的两个半圆弧线上分别开设有n个柱接口，在本实施例当中n＝2，柱接口在检测器接口与上样阀接口之间等间隔分布，从检测器接口J到上样阀接口S方向上的2个柱接口分别为第一正向柱接口Ⅰ和第二正向柱接口Ⅱ，从上样阀接口S到检测器接口J方向上的2个柱接口分别为第一反向柱接口ⅰ和第二反向柱接口ⅱ，第一正向柱接口Ⅰ与第一反向柱接口ⅰ相对阀芯中心点对称，第二正向柱接口Ⅱ与第二反向柱接口ⅱ相对阀芯中心点对称。
阀芯内沿径向设置有旁路通道PL，旁路通道的两端能够同时连通检测器接口J与上样阀接口S，旁路通道PL的两侧分别设置有2条阀芯通道，阀芯内旁路通道PL的两侧的2条阀芯通道分别相对旁路通道PL对称分布，且各阀芯通道相对于垂直平分旁路通道PL的平面对称。从靠近旁路通道PL向阀芯其中一侧分布的阀芯通道依次为第一正向流阀芯通道A和第二正向流阀芯通道B，从靠近旁路通道PL向阀芯另一侧分布的阀芯通道依次为第二反向流阀芯通道b和第一反向流阀芯通道a。
以旁路通道PL两端分别与检测器接口J和上样阀接口S相连通时的阀芯位置作为初始阀位，以D＝90°/(n+1)＝30°作为单元阀位转角，阀体圆周方向上相邻两个接口对应的圆心角为D×2＝60°。第一正向流阀芯通道A的两端对应的圆心角为(90-D×1)×2＝120°，第二正向流阀芯通道B的两端对应的圆心角为(90-D×2)×2＝60°；第二反向流阀芯通道b的两端对应的圆心角为(90-D×1)×2＝120°，第一反向流阀芯通道a的两端对应的圆心角为(90-D×2)×2＝60°。
当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×1＝30°，第一正向流阀芯通道A的两端分别与第一正向柱接口Ⅰ和上样阀接口S相连通，第二反向流阀芯通道b的两端分别与第一反向柱接口ⅰ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×2＝60°，第二正向流阀芯通道B的两端分别与第二正向柱接口Ⅱ和上样阀接口S相连通，第一反向流阀芯通道a的两端分别与第二反向柱接口ⅱ和检测器接口J相连通。当阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×1＝30°，第二反向流阀芯通道b的两端分别与第二反向柱接口ⅱ和上样阀接口S相连通，第一正向流阀芯通道A的两端分别与第二正向柱接口Ⅱ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×2＝60°，第一反向流阀芯通道a的两端分别与第一反向柱接口ⅰ和上样阀接口S相连通，第二正向流阀芯通道B的两端分别与第一正向柱接口Ⅰ和检测器接口J相连通。
如图2a所示，利用实施例1中的多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，包括系统泵、上样阀、检测器和2个层析柱，系统泵为由第一系统泵和第二系统泵并联的双泵泵组，双泵的进口分别安装有进液三通阀，其中一个进液三通阀的其中一个进液口与缓冲液选择阀的出液口相连通。系统泵的出口与上样阀的泵接口通过第一在线压力检测计相连通，上样阀的样品出口与多柱位柱阀的上样阀接口S相连通，多柱位柱阀的检测器接口J通过第二在线压力检测计与检测器相连通，检测器包括紫外可见光检测器、电导检测器和pH检测器。2个层析柱的进口端依次与多柱位柱阀的第一正向柱接口Ⅰ和第二正向柱接口Ⅱ相连通，2个层析柱的出口端依次与多柱位柱阀的第一反向柱接口ⅰ和第二反向柱接口ⅱ相连通。在图2a所示的阀芯状态下，阀芯内径向设置的旁路通道PL两端同时连通检测器接口J与上样阀接口S，系统泵将缓冲液或清洗液输送入系统中，缓冲液或清洗液依次通过上样阀、多柱位柱阀和检测器后排出层析系统。
如图2b所示，阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×1＝30°，第一正向流阀芯通道A的两端分别与第一正向柱接口Ⅰ和上样阀接口S相连通，第二反向流阀芯通道b的两端分别与第一反向柱接口ⅰ和检测器接口J相连通。此时，缓冲液或者样品可以通过上样阀到达多柱位柱阀的上样阀接口S，缓冲液或者样品通过第一正向流阀芯通道A和第一正向柱接口Ⅰ，从第一层析柱1的进口端进入，然后从第一层析柱1的出口端到达第一反向柱接口ⅰ，通过第二反向流阀芯通道b和检测器接口J进入检测器，最后排出系统。在此阀芯状态下，可以实现对第一层析柱1的柱平衡工作或者正向上样工作。
如图2c所示，阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×2＝60°，第二正向流阀芯通道B的两端分别与第二正向柱接口Ⅱ和上样阀接口S相连通，第一反向流阀芯通道a的两端分别与第二反向柱接口ⅱ和检测器接口J相连通。此时，缓冲液或者样品可以通过上样阀到达多柱位柱阀的上样阀接口S，缓冲液或者样品通过第二正向流阀芯通道B和第二正向柱接口Ⅱ，从第二层析柱2的进口端进入，然后从第二层析柱2的出口端到达第二反向柱接口ⅱ，通过第一反向流阀芯通道a和检测器接口J进入检测器，最后排出系统。在此阀芯状态下，可以实现对第二层析柱2的柱平衡工作或者正向上样工作。
如图2d所示，阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×1＝30°，第二反向流阀芯通道b的两端分别与第二反向柱接口ⅱ和上样阀接口S相连通，第一正向流阀芯通道A的两端分别与第二正向柱接口Ⅱ和检测器接口J相连通。清洗液可以通过上样阀到达多柱位柱阀的上样阀接口S，清洗液通过第二反向流阀芯通道b和第二反向柱接口ⅱ，从第二层析柱2的出口端进入，然后从第二层析柱2的进口端到达第二正向柱接口Ⅱ，通过第一正向流阀芯通道A和检测器接口J进入检测器，最后排出系统。在此阀芯状态下，可以实现对第二层析柱2的反向清洗工作。
如图2e所示，阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×2＝60°，第一反向流阀芯通道a的两端分别与第一反向柱接口ⅰ和上样阀接口S相连通，第二正向流阀芯通道B的两端分别与第一正向柱接口Ⅰ和检测器接口J相连通。清洗液可以通过上样阀到达多柱位柱阀的上样阀接口S，清洗液通过第一反向流阀芯通道a和第一反向柱接口ⅰ，从第一层析柱1的出口端进入，然后从第一层析柱1的进口端到达第一正向柱接口Ⅰ，通过第二正向流阀芯通道B和检测器接口J进入检测器，最后排出系统。在此阀芯状态下，可以实现对第一层析柱1的反向清洗工作。
实施例2
如图3所示，本发明多柱位柱阀包括圆柱形阀芯与阀体，其中阀体上相对阀芯中心点对称开设有检测器接口J和上样阀接口S，沿阀体的圆周方向上，位于检测器接口J与上样阀接口S之间的两个半圆弧线上分别开设有n个柱接口，在本实施例当中n＝8，柱接口在检测器接口与上样阀接口之间等间隔分布，从检测器接口J到上样阀接口S方向上的8个柱接口分别为第一正向柱接口Ⅰ、第二正向柱接口Ⅱ、第三正向柱接口Ⅲ、第四正向柱接口Ⅳ、第五正向柱接口Ⅴ、第六正向柱接口Ⅵ、第七正向柱接口Ⅶ和第八正向柱接口Ⅷ，从上样阀接口S到检测器接口J方向上的8个柱接口分别为第一反向柱接口ⅰ、第二反向柱接口ⅱ、第三反向柱接口ⅲ、第四反向柱接口ⅳ、第五反向柱接口ⅴ、第六反向柱接口ⅵ、第七反向柱接口ⅶ和第八反向柱接口ⅷ，第一正向柱接口Ⅰ与第一反向柱接口ⅰ相对阀芯中心点对称，第二正向柱接口Ⅱ与第二反向柱接口ⅱ相对阀芯中心点对称，……，第八正向柱接口Ⅷ与第八反向柱接口ⅷ相对阀芯中心点对称。
阀芯内沿径向设置有旁路通道PL，旁路通道的两端能够同时连通检测器接口J与上样阀接口S，旁路通道PL的两侧分别设置有8条阀芯通道，阀芯内旁路通道PL的两侧的8条阀芯通道分别相对旁路通道PL对称分布，且各阀芯通道相对于垂直平分旁路通道PL的平面对称。从靠近旁路通道PL向阀芯其中一侧分布的阀芯通道依次为第一正向流阀芯通道A、第二正向流阀芯通道B、第三正向流阀芯通道C、第四正向流阀芯通道D、第五正向流阀芯通道E、第六正向流阀芯通道F、第七正向流阀芯通道G和第八正向流阀芯通道H，从靠近旁路通道PL向阀芯另一侧分布的阀芯通道依次为第八反向流阀芯通道h、第七反向流阀芯通道g、第六反向流阀芯通道f、第五反向流阀芯通道e、第四反向流阀芯通道d、第三反向流阀芯通道c、第二反向流阀芯通道b、第一反向流阀芯通道a。
以旁路通道PL两端分别与检测器接口J和上样阀接口S相连通时的阀芯位置作为初始阀位，以D＝90°/(n+1)＝10°作为单元阀位转角，阀体圆周方向上相邻两个接口对应的圆心角为D×2＝20°。第一正向流阀芯通道A的两端对应的圆心角为(90-D×1)×2＝160°，第二正向流阀芯通道B的两端对应的圆心角为(90-D×2)×2＝140°，第三正向流阀芯通道C的两端对应的圆心角为(90-D×3)×2＝120°，第四正向流阀芯通道D的两端对应的圆心角为(90-D×4)×2＝100°，第五正向流阀芯通道E的两端对应的圆心角为(90-D×5)×2＝80°，第六正向流阀芯通道F的两端对应的圆心角为(90-D×6)×2＝60°，第七正向流阀芯通道G的两端对应的圆心角为(90-D×7)×2＝40°，第八正向流阀芯通道H的两端对应的圆心角为(90-D×8)×2＝20°。第八反向流阀芯通道h的两端对应的圆心角为(90-D×1)×2＝160°，第七反向流阀芯通道g的两端对应的圆心角为(90-D×2)×2＝140°，第六反向流阀芯通道f的两端对应的圆心角为(90-D×3)×2＝120°，第五反向流阀芯通道e的两端对应的圆心角为(90-D×4)×2＝100°，第四反向流阀芯通道d的两端对应的圆心角为(90-D×5)×2＝80°，第三反向流阀芯通道c的两端对应的圆心角为(90-D×6)×2＝60°，第二反向流阀芯通道b的两端对应的圆心角为(90-D×7)×2＝40°，第一反向流阀芯通道a的两端对应的圆心角为(90-D×8)×2＝20°。
当阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×1＝10°，第一正向流阀芯通道A的两端分别与第一正向柱接口Ⅰ和上样阀接口S相连通，第八反向流阀芯通道h的两端分别与第一反向柱接口ⅰ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×2＝20°，第二正向流阀芯通道B的两端分别与第二正向柱接口Ⅱ和上样阀接口S相连通，第七反向流阀芯通道g的两端分别与第二反向柱接口ⅱ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×3＝30°，第三正向流阀芯通道C的两端分别与第三正向柱接口Ⅲ和上样阀接口S相连通，第六反向流阀芯通道f的两端分别与第三反向柱接口ⅲ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×4＝40°，第四正向流阀芯通道D的两端分别与第四正向柱接口Ⅳ和上样阀接口S相连通，第五反向流阀芯通道e的两端分别与第四反向柱接口ⅳ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×5＝50°，第五正向流阀芯通道E的两端分别与第五正向柱接口Ⅴ和上样阀接口S相连通，第四反向流阀芯通道d的两端分别与第五反向柱接口ⅴ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×6＝60°，第六正向流阀芯通道F的两端分别与第六正向柱接口Ⅵ和上样阀接口S相连通，第三反向流阀芯通道c的两端分别与第六反向柱接口ⅵ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×7＝70°，第七正向流阀芯通道G的两端分别与第七正向柱接口Ⅶ和上样阀接口S相连通，第二反向流阀芯通道b的两端分别与第七反向柱接口ⅶ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×8＝80°，第八正向流阀芯通道H的两端分别与第八正向柱接口Ⅷ和上样阀接口S相连通，第一反向流阀芯通道a的两端分别与第八反向柱接口ⅷ和检测器接口J相连通。
当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×1＝10°，第八反向流阀芯通道h的两端分别与第八反向柱接口ⅷ和上样阀接口S相连通，第一正向流阀芯通道A的两端分别与第八正向柱接口Ⅷ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×2＝20°，第七反向流阀芯通道g的两端分别与第七反向柱接口ⅶ和上样阀接口S相连通，第二正向流阀芯通道B的两端分别与第七正向柱接口Ⅶ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×3＝30°，第六反向流阀芯通道f的两端分别与第六反向柱接口ⅵ和上样阀接口S相连通，第三正向流阀芯通道C的两端分别与第六正向柱接口Ⅵ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×4＝40°，第五反向流阀芯通道e的两端分别与第五反向柱接口ⅴ和上样阀接口S相连通，第四正向流阀芯通道D的两端分别与第五正向柱接口Ⅴ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×5＝50°，第四反向流阀芯通道d的两端分别与第四反向柱接口ⅳ和上样阀接口S相连通，第五正向流阀芯通道E的两端分别与第四正向柱接口Ⅳ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×6＝60°，第三反向流阀芯通道c的两端分别与第三反向柱接口ⅲ和上样阀接口S相连通，第六正向流阀芯通道F的两端分别与第三正向柱接口Ⅲ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×7＝70°，第二反向流阀芯通道b的两端分别与第二反向柱接口ⅱ和上样阀接口S相连通，第七正向流阀芯通道G的两端分别与第二正向柱接口Ⅱ和检测器接口J相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×8＝80°，第一反向流阀芯通道a的两端分别与第一反向柱接口ⅰ和上样阀接口S相连通，第八正向流阀芯通道H的两端分别与第一正向柱接口Ⅰ和检测器接口J相连通。
如图4a所示，利用实施例1中的多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，包括系统泵、上样阀、检测器和8个层析柱，系统泵为由第一系统泵和第二系统泵并联的双泵泵组，双泵的进口分别安装有进液三通阀，其中一个进液三通阀的其中一个进液口与缓冲液选择阀的出液口相连通。系统泵的出口与上样阀的泵接口通过第一在线压力检测计相连通，上样阀的样品出口与多柱位柱阀的上样阀接口S相连通，多柱位柱阀的检测器接口J通过第二在线压力检测计与检测器相连通，检测器包括紫外可见光检测器、电导检测器和pH检测器。8个层析柱的进口端依次与多柱位柱阀的第一正向柱接口Ⅰ、第二正向柱接口Ⅱ、第三正向柱接口Ⅲ、第四正向柱接口Ⅳ、第五正向柱接口Ⅴ、第六正向柱接口Ⅵ、第七正向柱接口Ⅶ和第八正向柱接口Ⅷ相连通，8个层析柱的出口端依次与多柱位柱阀的第一反向柱接口ⅰ、第二反向柱接口ⅱ、第三反向柱接口ⅲ、第四反向柱接口ⅳ、第五反向柱接口ⅴ、第六反向柱接口ⅵ、第七反向柱接口ⅶ和第八反向柱接口ⅷ相连通。在图2a所示的阀芯状态下，阀芯内径向设置的旁路通道PL两端同时连通检测器接口J与上样阀接口S，系统泵1将缓冲液或清洗液输送入系统中，缓冲液或清洗液依次通过上样阀、多柱位柱阀和检测器后排出层析系统。
如图4b所示，阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×1＝10°，第一正向流阀芯通道A的两端分别与第一正向柱接口Ⅰ和上样阀接口S相连通，第八反向流阀芯通道h的两端分别与第一反向柱接口ⅰ和检测器接口J相连通。此时，缓冲液或者样品可以通过上样阀到达多柱位柱阀的上样阀接口S，缓冲液或者样品通过第一正向流阀芯通道A和第一正向柱接口Ⅰ，从第一层析柱1的进口端进入，然后从第一层析柱1的出口端到达第一反向柱接口ⅰ，通过第八反向流阀芯通道h和检测器接口J进入检测器，最后排出系统。在此阀芯状态下，可以实现对第一层析柱1的柱平衡工作或者正向上样工作。
如图4c所示，阀芯相对初始阀位顺时针旋转角度D×5＝50°，第五正向流阀芯通道E的两端分别与第五正向柱接口Ⅴ和上样阀接口S相连通，第四反向流阀芯通道d的两端分别与第五反向柱接口ⅴ和检测器接口J相连通。此时，缓冲液或者样品可以通过上样阀到达多柱位柱阀的上样阀接口S，缓冲液或者样品通过第五正向流阀芯通道E和第五正向柱接口Ⅴ，从第五层析柱的进口端进入，然后从第五层析柱的出口端到达第五反向柱接口ⅴ，通过第四反向流阀芯通道d和检测器接口J进入检测器，最后排出系统。在此阀芯状态下，可以实现对第五层析柱的柱平衡工作或者正向上样工作。
如图4d所示，阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×4＝40°，第五反向流阀芯通道e的两端分别与第五反向柱接口ⅴ和上样阀接口S相连通，第四正向流阀芯通道D的两端分别与第五正向柱接口Ⅴ和检测器接口J相连通。清洗液可以通过上样阀到达多柱位柱阀的上样阀接口S，清洗液通过第五反向流阀芯通道e和第五反向柱接口ⅴ，从第五层析柱的出口端进入，然后从第五层析柱的进口端到达第五正向柱接口Ⅴ，通过第四正向流阀芯通道D和检测器接口J进入检测器，最后排出系统。在此阀芯状态下，可以实现对第五层析柱的反向清洗工作。
如图4e所示，阀芯相对初始阀位逆时针旋转角度D×8＝80°，第一反向流阀芯通道a的两端分别与第一反向柱接口ⅰ和上样阀接口S相连通，第八正向流阀芯通道H的两端分别与第一正向柱接口Ⅰ和检测器接口J相连通。清洗液可以通过上样阀到达多柱位柱阀的上样阀接口S，清洗液通过第一反向流阀芯通道a和第一反向柱接口ⅰ，从第一层析柱1的出口端进入，然后从第一层析柱1的进口端到达第一正向柱接口Ⅰ，通过第八正向流阀芯通道H和检测器接口J进入检测器，最后排出系统。在此阀芯状态下，可以实现对第一层析柱1的反向清洗工作。
在本实施例中，仅详细说明了对第一层析柱1和第五层析柱的正向和反向流控制过程，其他六个层析柱的正向和反向流控制过程与第一层析柱1或第五层析柱相类似，只是阀芯的相对初始阀位的旋转角度不同，再次不做一一描述。
另外，上述两个实施例仅介绍了n为2或8的情况，即层析系统中连接有2个或8个层析柱，除此之外，按照本发明多柱位柱阀的工作原理，在n为偶数的情况下都可以达到本发明的发明目的，根据实际层析系统中层析柱的数量来选择相应的多柱位柱阀，一般情况下，层析系统中层析柱的数量不超过20个。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多柱位柱阀，包括圆柱形阀芯与阀体，其特征在于：所述阀体上相对阀芯中心点对称开设有检测器接口(J)和上样阀接口(S)，沿阀体的圆周方向上，位于检测器接口(J)与上样阀接口(S)之间的两个半圆弧线上分别开设有n个柱接口，其中n为偶数，所述柱接口在检测器接口与上样阀接口之间等间隔分布，从检测器接口(J)到上样阀接口(S)方向上的n个柱接口分别为第一正向柱接口、第二正向柱接口、……、第n正向柱接口，从上样阀接口(S)到检测器接口(J)方向上的n个柱接口分别为第一反向柱接口、第二反向柱接口、……、第n反向柱接口，所述第一正向柱接口与第一反向柱接口相对阀芯中心点对称，所述第二正向柱接口与第二反向柱接口相对阀芯中心点对称，……，所述第n正向柱接口与第n反向柱接口相对阀芯中心点对称；
所述阀芯内沿径向设置有旁路通道(PL)，所述旁路通道的两端能够同时连通检测器接口(J)与上样阀接口(S)，所述旁路通道(PL)的两侧分别设置有n条阀芯通道，从靠近旁路通道(PL)向阀芯其中一侧分布的阀芯通道依次为第一正向流阀芯通道、第二正向流阀芯通道、……、第n正向流阀芯通道，从靠近旁路通道(PL)向阀芯另一侧分布的阀芯通道依次为第n反向流阀芯通道、第n-1反向流阀芯通道、……、第一反向流阀芯通道；
以旁路通道(PL)两端分别与检测器接口(J)和上样阀接口(S)相连通时的阀芯位置作为初始阀位，以D＝90°/(n+1)作为单元阀位转角，当阀芯相对初始阀位顺时针或逆时针旋转角度D×1，所述第一正向流阀芯通道的两端分别与第一正向柱接口和上样阀接口(S)相连通，所述第n反向流阀芯通道的两端分别与第一反向柱接口和检测器接口(J)相连通；当阀芯相对初始阀位顺时针或逆时针旋转角度D×2，所述第二正向流阀芯通道的两端分别与第二正向柱接口和上样阀接口(S)相连通，所述第n-1反向流阀芯通道的两端分别与第二反向柱接口和检测器接口(J)相连通；……；当阀芯相对初始阀位顺时针或逆时针旋转角度D×n，所述第n正向流阀芯通道的两端分别与第n正向柱接口和上样阀接口(S)相连通，所述第一反向流阀芯通道的两端分别与第n反向柱接口和检测器接口(J)相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针或顺时针旋转角度D×1，所述第n反向流阀芯通道的两端分别与第n反向柱接口和上样阀接口(S)相连通，所述第一正向流阀芯通道的两端分别与第n正向柱接口和检测器接口(J)相连通；当阀芯相对初始阀位逆时针或顺时针旋转角度D×2，所述第n-1反向流阀芯通道的两端分别与第n-1反向柱接口和上样阀接口(S)相连通，所述第二正向流阀芯通道的两端分别与第n-1正向柱接口和检测器接口(J)相连通；……；当阀芯相对初始阀位逆时针或顺时针旋转角度D×n，所述第一反向流阀芯通道的两端分别与第一反向柱接口和上样阀接口(S)相连通，所述第n正向流阀芯通道的两端分别与第一正向柱接口和检测器接口(J)相连通。
2.根据权利要求1所述的多柱位柱阀，其特征在于：所述阀体圆周方向上相邻两个接口对应的圆心角为D×2。
3.根据权利要求1所述的多柱位柱阀，其特征在于：所述阀芯内旁路通道(PL)的两侧的n条阀芯通道分别相对旁路通道(PL)对称分布，且各阀芯通道相对于垂直平分旁路通道(PL)的平面对称。
4.根据权利要求3所述的多柱位柱阀，其特征在于：所述第一正向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×1)×2，所述第二正向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×2)×2，……，所述第n正向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×n)×2；所述第n反向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×1)×2，所述第n-1反向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×2)×2，……，所述第一正向流阀芯通道的两端对应的圆心角为(90-D×n)×2。
5.一种基于权利要求1的多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，包括系统泵、上样阀、检测器和n个层析柱，所述系统泵的出口与上样阀的泵接口相连通，其特征在于：所述上样阀的样品出口与多柱位柱阀的上样阀接口(S)相连通，所述多柱位柱阀的检测器接口(J)与检测器相连通，所述n个层析柱的进口端依次与多柱位柱阀的第一正向柱接口、第二正向柱接口、……、第n正向柱接口相连通，n个层析柱的出口端依次与多柱位柱阀的第一反向柱接口、第二反向柱接口、……、第n反向柱接口相连通。
6.根据权利要求5所述的基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，其特征在于：所述系统泵的出口与上样阀之间安装有第一在线压力检测计，所述多柱位柱阀与检测器之间安装有第二在线压力检测计。
7.根据权利要求5或6所述的基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，其特征在于：所述系统泵为单泵或由第一系统泵和第二系统泵并联或串联的双泵泵组。
8.根据权利要求7所述的基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，其特征在于：所述单泵或双泵泵组的进口分别安装有进液三通阀，单泵安装的进液三通阀的一个进液口或双泵泵组中其中一个进液三通阀的其中一个进液口与缓冲液选择阀的出液口相连通。
9.根据权利要求5或6所述的基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，其特征在于：所述检测器包括紫外可见光检测器、电导检测器和pH检测器。
10.根据权利要求9所述的基于多柱位柱阀实现多柱正反流与旁路功能的层析系统，其特征在于：所述n不大于20。
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