CN112762196A - 具有多向流动路径的阀组件和制造柔性导管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了具有多向流动路径的阀组件和制造柔性导管的方法。一种具有多向流动路径的阀组件，包括阀本体，阀本体包括相应的铰接部分，当阀本体处于闭合状态时，这些铰接部分限定延伸穿过阀本体的相应的通道。具有环部分和多个从环部分延伸的分支的柔性导管或者管道至少部分地位于阀本体内。延伸越过阀本体的环的部分由相应的刚性护套封装。多个阀位于阀本体上并用来将环部分选择性地夹紧在不同的夹紧构造中，以将流体引向特定分支或者从特定分支引导出流体。可将阀组件集成到具有可选的附加护套的制造过程或者其他生产过程中，这些附加护套用来封装柔性导管分支。

Description

具有多向流动路径的阀组件和制造柔性导管的方法
本申请是分案申请，其母案申请的申请号为201680057308.7(国际申请号为PCT/US2016/055016)，申请日为2016年9月30日，发明名称为“具有定向流动路径的阀组件”。
技术领域
本发明的领域总体涉及与药物应用或者生物过程应用结合使用的阀系统。更具体地，本发明的领域涉及可在药物应用或者生物过程应用中使用的包含柔性的、无菌的导管或者管道的阀系统。本文描述的阀组件特别适合于与利用回流的层析应用、过滤应用或者俘获应用一起使用。
背景技术
使用化学过程及生物过程来制造许多商业产品。例如，使用放大的反应器及其他设备来制造商业数量的药物。所谓的生物制剂是从诸如细胞或者组织的活体制造或者分离的药物或者其他化合物。生物制剂可由蛋白质、核酸，或者这些物质的复杂组合组成。它们甚至可包括诸如细胞的活体。为了制造商业级的生物制剂，需要复杂的且昂贵的设备。在药物和生物制剂中，例如，在获得最终产品之前需要进行各种处理。例如，在生物制剂的情况中，可使细胞在生长室等中生长，并且可能需要仔细地调节生长室中的养分。也可能必须基于可控的基础从发酵室移除细胞产生的废品。作为另一实例，可能需要提取并浓缩由活细胞或者其他有机体产生的生物产物。此过程可包括多种过滤和分离技术。
因为存在许多单独的制造最终产品所需的方法，所以通常使用导管及相关联的阀将各种试剂、溶液和冲洗剂抽送或者以其他方式运送至各种子系统。这些系统由于大量的可能在这种系统中需要的导管、阀、传感器等，而可能是非常笨重且在组织结构上复杂的。这些系统不仅看上去复杂(例如，像是意大利面)，而且它们包括许多在使用之间需要消毒以避免交叉污染问题的部件。实际上，在药品和生物制剂制备的情况中，联邦食品药品管理局(FDA)在药物和药品制备所需的清洁、消毒或者减少生物污染水平的过程上变得越来越严格。这是一个特别令人关注的问题，因为这些产品中的许多产品都是批量制造的，其在多种部件上将需要重复清洁、消毒或者减少生物污染水平的活动。
最近以来，已经提出了在制造过程中使用柔性的(例如硅胶)管道的一次性解决方案。柔性管道在使用之后可丢弃并用新的管道替换，从而避免需要对设备的一部分或者全部消毒。为了进行阀操作，将柔性管道放在两件式阀内，并使用致动器选择性地夹紧柔性管道。当用致动器夹闭柔性管道时，阀是关闭的，并且当致动器使柔性管道留在静止打开状态时，阀是打开的。通常这些阀需要与其他处理操作接合或者连接。在许多药物应用或者生物过程应用中，特殊处理操作可能需要流体流动是反向的。在这种情况中，就像当使用层析柱时，这可能需要大量的单独的阀和导管以完成预期的回流。因此需要更简洁的且紧凑的解决方案以使流动反向，这也包含使用柔性的、一次性的管道的好处。
发明内容
在一个实施例中，具有多向流动路径的阀组件包括阀本体，阀本体包括相应的铰接部分，当阀本体处于闭合状态时，这些铰接部分限定相应的延伸穿过阀本体的通道。具有环部分(loop portion)和多个从环部分延伸的分支的柔性导管或者管道至少部分地位于阀本体内。在一些实施例中，环部分完全包含在阀本体内。对于环延伸越过阀本体的实施例，这些部分由相应的刚性护套封装。多个阀位于阀本体上并用来将环部分选择性地夹紧在不同的夹紧构造中，以将流体引向特定分支或者从特定分支引导流体。可将阀组件集成到具有可选的附加护套的制造过程或者其他生产过程中，这些附加护套用来封装柔性导管分支。
在另一实施例中，具有多向流动路径的阀组件包括阀本体，阀本体具有在一个或多个铰链处彼此连接的第一本体部分(例如一半)和第二本体部分(例如一半)，当阀本体处于闭合状态时，第一本体部分和第二本体部分限定延伸穿过阀本体的相应通道。将柔性导管设置在阀本体的通道中。柔性导管具有连接到第一分支、第二分支、第三分支和第四分支的环或环部分，其中，第二分支和第四分支经由连接器段(用作旁路)越过环部分而流体地彼此连接。第一阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件(pinchingelement，收缩元件)以在第一分支和第二分支之间夹紧柔性导管的环。第二阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第二分支和第三分支之间夹紧柔性导管的环。第三阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第三分支和第四分支之间夹紧柔性导管的环。第四阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第四分支和第一分支之间夹紧柔性导管的环。第五阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在连接器段(例如旁路段)中夹紧柔性导管。在本实施例中，环的第一部分在阀本体之外延伸并包含在第一刚性护套中，并且环的第二部分在阀本体之外延伸并包含在第二刚性护套中。阀组件上可包括至少一个紧固件以将阀本体固定在闭合状态中。
在另一实施例中，具有多向流动路径的阀组件包括阀本体，阀本体具有在一个或多个铰链处彼此连接的第一本体部分(例如一半)和第二本体部分(例如一半)，当阀本体处于闭合状态时，第一本体部分和第二本体部分限定延伸穿过阀本体的相应通道。柔性导管设置在阀本体的通道中。柔性导管具有包含在阀本体内并连接到第一分支、第二分支、第三分支和第四分支的环或环部分，其中，第二分支和第四分支经由连接器段越过环部分而流体地彼此连接。第一阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第一分支和第二分支之间夹紧柔性导管的环。第二阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第一分支和第二分支之间夹紧柔性导管的环。第三阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第二分支和第三分支之间夹紧柔性导管的环。第四阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第二分支和第三分支之间夹紧柔性导管的环。第五阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第三分支和第四分支之间夹紧柔性导管的环。第六阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第三分支和第四分支之间夹紧柔性导管的环。第七阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第四分支和第一分支之间夹紧柔性导管的环。第八阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在第四分支和第一分支之间夹紧柔性导管的环。第九阀设置在阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在连接器段(例如旁路段)中夹紧柔性导管。阀组件包括构造为将阀本体固定在闭合状态中的至少一个紧固件。
在另一实施例中，用于在多向流动路径中使用的柔性导管或者管道包括具有第一分支、第二分支、第三分支和第四分支的环，其中，第二分支和第四分支经由连接器段越过环部分而流体地彼此连接，其中，环由在四个(4个)接合位置处连接的三个(3个)部件形成。可通过在接合位置处包覆成型(overmolding，二次成型)诸如泡沫连接器的连接器来形成接合位置。在一个实施例中，这三个(3个)部件包括在四个(4个)接合位置结合到两个T形件的中心双十字部件。
在另一实施例中，一种制造具有环部分的柔性导管的方法包括以下步骤或者操作：提供双十字形管道段；提供第一T形管道段和第二T形管道段；将第一T形管道段的一端经由第一包覆成型连接器固定到双十字形管道段；将第二T形管道段的一端经由第二包覆成型连接器固定到双十字形管道段；将第一T形管道段的第二端经由第三包覆成型连接器固定到双十字形管道段；并且将第二T形截面的管道的第二端经由第四包覆成型连接器固定到双十字形管道段。
附图说明
图1示出了根据一个实施例的阀组件的透视图。
图2示出了图1的阀组件的底视图。
图3示出了图1的阀组件的顶视图。
图4示出了图1的阀组件的底视图，移除了阀本体的一半以示出其中的柔性导管。在此视图中还移除了刚性护套的相应的一半。
图5示出了图1的阀组件的透视图，移除了阀本体的一半(并移除了柔性导管)。
图6示出了从图5移除的另一半的透视图。
图7A示出了根据一个实施例的柔性导管。
图7B至图7F示出了一种制造在其中具有环部分的柔性导管的方法。
图8示出了根据一个实施例的刚性护套。
图9示出了致动器和夹紧元件如何响应于夹紧元件的运动而在闭合状态和打开状态之间切换。
图10示出了阀组件与层析柱结合使用的管道和仪器图。
图11示出了在代表性的高压应用中使用的阀组件，其使用许多护套封装柔性导管。
图12A示出了将柔性导管的环部分完全封装在阀本体中的阀组件的另一实施例。将阀本体示出为处于闭合状态。
图12B示出了将柔性导管的环部分完全封装在阀本体中的阀组件的另一实施例。将阀本体示出为处于打开状态。
具体实施方式
图1至图10示出了根据一个实施例的用来产生多向流动路径的阀组件10的一个实施例。阀组件10包括阀本体12，阀本体12包括经由一个或多个铰链18(见图2、图3、图4、图5、图6)彼此连接的第一本体部分14和第二本体部分16。阀本体12和相应的部分14、16通常由金属材料(例如不锈钢)制成，但是其也可由适当的硬塑料材料形成。当处于闭合状态时，第一本体部分14和第二本体部分16限定通道20(在图5和图6中最佳地看到)，通道20延伸穿过接收柔性导管70的闭合阀本体12。在一个实施例中，当阀本体12处于闭合状态时，通道20的横截面是基本上圆形的。例如，第一本体部分14可包括在其表面中形成的半环形或者半圆形通道，该半环形或者半圆形通道与在第二本体部分16的表面中形成的对应的半环形或者半圆形通道匹配，以产生环形或者圆形通道20。虽然圆形通道20是优选的，但是也可使用其他形状。将通道20的特殊布局形成为容纳放在其中的柔性管道或者导管70。通道20的尺寸和形状是这样的，使得柔性导管70贴合地安装在其中。例如，通道20的内直径可紧密地与柔性导管20的外直径匹配。柔性管道或者导管70，如下面更详细地公开的，包括当与一系列如本文描述的阀组合使用时用来产生多向流动路径的环部分72。柔性导管70包括内腔71(见图1)，流体通过内腔71行进。
可使用一个或多个紧固件22将第一本体部分14和第二本体部分16固定在闭合状态中。紧固件22可包括枢转闩24，枢转闩24具有螺纹，旋钮26在螺纹上旋转，可上紧和/或松开旋钮26以选择性地关闭/打开阀本体12。可使枢转闩24旋转到位于第一本体部分14和第二本体部分16上的槽口25等中(见图1和图5)，并且上紧旋钮26以将阀本体12保持在闭合状态中。相反，可使旋钮26松开，并且枢转闩24从槽口25旋转出来以使得能够经由一个或多个铰链18打开阀本体12。
参考图1至图4和图7A及图7F，在本实施例中使用的柔性导管70包括限定圆形流体通路的环部分72。在本实施例中，流体地连接到环部分72的是第一分支74、第二分支76、第三分支78和第四分支80。柔性导管70包括连接器段82，连接器段82流体地连接环部分72的相对侧。连接器段82用来在第二分支76、第四分支80之间形成旁路通路。此连接器段82可位于第二分支76和第四分支80之间，但是其也可经由环与分支76、80间接地连接。关键需求是，连接器段82位于环部分72中，环部分72处于下面描述的闭合点内。
柔性导管70用来运送通过阀组件10的流体。在示出的实施例中，柔性导管70运送加压流体，例如处于高于50psig压力下的流体。柔性导管70可包括硅胶(例如铂固化硅胶)，然而可使用其他材料。这些材料包括，例如，聚合物，例如热塑性弹性体(TPE)、热塑性橡胶(TPR)，等等。柔性导管70可如示出的是非增强的，或者在一些实施例中其可以是增强的。本文描述的实施例特别适用于非增强柔性导管70。柔性导管70可具有多种尺寸。例如，不限制本发明，柔性导管70可具有0.5英寸的内直径和0.75英寸的外直径。当然，这仅是说明性的，也可使用其他直径。
在图7A中，将第一分支74、第二分支76、第三分支78和第四分支80的端部示出为是相对短的段，但是应理解，这些分支74、76、78和80可以更长(或者更短)。另外，分支74、76、78和80的端部可终止于凸缘等中，以使得另一个段(未示出)可使用连接器等耦接到分支74、76、78和80的端部。第一分支74、第二分支76、第三分支78和第四分支80可延伸越过阀组件10一定距离，并且可封装或者包围在一个或多个护套120中，如图11中示出的。护套120可包括经由铰链等附接到彼此的两件式护套。护套120可在柔性导管或者管道70周围封闭，并且使用一个或多个紧固件(例如本文公开的那些)固定在闭合状态中，以防止柔性导管70在高流体压力下膨胀和失效。护套120还可用来将柔性导管或者管道70引向相邻的部件或者操作，相邻的部件或者操作是制造过程的一部分。护套120提供在三维空间中引导柔性导管或者管道70的能力，以有序地布置并管理使用柔性导管或者管道70的制造过程或者生产过程。
参考图7A至图7F，在一个实施例中，可通过连接柔性导管70的多个不同的段来形成柔性导管70的环部分72，以形成图7A中示出的最终结构。在此实例中，将柔性导管70的三个不同的部件或者部分在模制过程中粘结或者以其他方式固定到彼此，以形成完整的环部分72。例如，在一个实施例中，可使用包覆成型泡沫连接器88a、88b、88c、88d将双十字段84粘结到两个“Y”或者T形段86'、86”，包覆成型泡沫连接器88a、88b、88c、88d将T形段86'、86”的相应端部连接到在形成柔性导管70的过程中形成的双十字段84。在本实施例中，具有四个(4个)在将两个Y或者T形段86'、86”固定到十字段84的端部的地方形成的接合位置(即，泡沫连接器88a、88b、88c、88d)。注意，在其他实施例中，环或者环部分72可具有越过示出的四个分支74、76、78、80形成的附加分支。
为了形成具有环部分72的柔性导管70，将第一个Y或者T形段86'固定到双十字段84，如图7B中示出的。如示出的插入心轴90，心轴90可以是具有与形成双十字段84和Y或者T形段86'的柔性管道的内直径大约相同的外直径的金属轴等。然后将连接结构放入模具(未示出)中，模具包括限定泡沫连接器88a的腔体。然后将诸如硅胶的聚合物材料注入模具，并使其固化(例如铂固化)以在第一个Y或者T形段86'和双十字段84之间的界面处形成泡沫连接器88a。然后可通过在图7B中的箭头A的方向上将心轴90从现在形成的结构拉出而移除心轴90。接下来，参考图7C，将第二个Y或者T形段86”固定到双十字段84。将心轴90插入第二个Y或者T形段86”和双十字段84。然后如之前描述的将连接结构放入模具，其中在第二个Y或者T形段86”和双十字段84之间的接合处周围形成泡沫连接器88b，如图7C中示出的。在固化之后，通过在箭头B的方向上拉动心轴90而将心轴90移除。
接下来，参考图7D，将心轴90定位在第一个Y或者T形段86'和双十字段84的一个段或者腿内，如示出的。然后如之前描述的将连接结构放入模具，其中在第二个Y或者T形段86”和双十字段84之间的接合处周围形成泡沫连接器88c，如图7C中示出的。在固化之后，通过在箭头C的方向上拉动心轴90而将心轴90移除。参考图7E，然后将心轴90定位在第二个Y或者T形段86”和双十字段84的剩下的段或者腿内，如示出的。然后如之前描述的将连接结构放入模具，其中在第二个Y或者T形段86”和双十字段84之间的接合处周围形成泡沫连接器88d。在固化之后，通过在箭头D的方向上拉动心轴90而将心轴90移除。注意，另选地，在使第一个Y或者T形段86'的段或者腿连接到双十字段84之前，可使第二个Y或者T形段86”的段或者腿连接到双十字段84。
图7F示出了具有环部分72的完整的柔性导管70的视图。注意，具有从环部分72延伸的四个分支74、76、78、80或者端部。这些分支74、76、78、80可具有多种长度。另外，柔性导管70的分支74、76、78、80可具有一个或多个增加的可选的端部或者连接器(未示出)。这些可经由另一模制操作而增加。这些可包括如下各项的延伸部：透明管道、编织软管、软管倒钩，或者模制的三夹紧垫圈。
以此方式制造具有环部分72的柔性导管70的明显好处是，阀闭合点92a、92b、92c、92d、92e、92f、92g、92h、92i可位于消除或者明显减小任何具有环部分72的保持体积的位置。其他制造方法在各种交叉通路之间应用体积大的或者球根状的包覆成型连接器。阀闭合点92a、92b、92c、92d、92e、92f、92g、92h、92i无法位于这些较大的包覆成型特征所位于的地方。相反，如在图7F中看到的，阀闭合点92a、92b、92c、92d、92e、92f、92g、92h、92i可位于非常接近交叉流体通路的地方。重要地，这些阀闭合点92a、92b、92c、92d、92e、92f、92g、92h、92i均位于这样的位置，在那里，具有不由任何包覆成型或者其他体积大的连接材料覆盖或者阻碍的自然柔性导管70。
优选地，闭合点92a、92b、92c、92d、92e、92f、92g、92h、92i离交叉的或者相邻的流动路径或者流体通路的距离在小于1cm内。甚至更优选地，闭合点92a、92b、92c、92d、92e、92f、92g、92h、92i位于尽可能靠近交叉的或者相邻的流动路径或者流体通路的地方，不会侵入另一流动路径或者流体通路或对其造成不利影响。例如，如在图7F中看到的，具有四个(4个)阀闭合点92a、92b、92c、92d，它们直接邻近双十字段84的交叉流动路径而产生。这些阀闭合点92a、92b、92c、92d的封闭防止有价值的试剂或者产物保持在双十字段84或者第一个或第二个Y或者T形段86'、86”的腿或者段中。例如，对于图1至图6中示出的具有五个(5个)阀的阀组件10，将阀定位为产生闭合点92a、92b、92c、92d、92e，它们紧密地位于在分支76、80和连接器段82之间形成的旁路通路附近。
还可具有附加的阀闭合点92f、92g、92h、92i，如图7F中示出的。例如，在图7F中，具有四个(4个)附加的位于Y或者T形段86'、86”的腿或者段附近的阀闭合点92f、92g、92h、92i。这些阀闭合点92f、92g、92h、92i防止从分支74、78保持流体。例如，在使用九个(9个)阀的图12A和图12B的阀组件中使用这些附加的闭合点92f、92g、92h、92i。能够最小化或者甚至消除具有环部分72的保持体积的特征，这对于甚至少量药物或产品可代表大量金额的药物应用和生物制药应用来说特别重要。而且，保持体积区域可包含残余的流体和/或试剂，其会污染在制造操作中出现的其他过程或者对其产生不利影响。这些可能例如影响产品的产量。
参考图1至图4及图8，在一个实施例中，阀组件10包括对柔性导管70的一些部分进行封装的刚性护套30。特别地，刚性护套30封装在阀本体12之外延伸的环部分72的部分。每个护套30包括第一半部32和第二半部34，第一半部32和第二半部34经由一个或多个铰链36彼此连接。与阀本体12相同，当护套30的第一半部32和第二半部34是闭合的时，在护套30内形成通道38以运送柔性导管70的部分。将这些通道38的尺寸构造为容纳柔性导管70(例如，当完全闭合时是圆形的)。每个护套30的第一半部32和第二半部34包含半环形或者半圆形的凹槽，当一起进入闭合状态时，其形成容纳柔性导管70的圆形或者环形通道38。通道38的尺寸是这样的，使得将柔性导管70贴合地保持在其中，和阀本体12非常像。
在一个方面中，护套30由硬的、基于聚合物的材料形成。例如，这些包括聚合物材料，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)或者其他适合于环境或者应用的工程热塑性材料。实例包括标准热塑性材料和聚烯烃，例如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)、聚醚酰亚胺(PEI)(例如ULTEM树脂)、脂肪族聚酰胺(例如尼龙)、聚苯砜(例如RADEL)，含氟聚合物，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或者过氟烷氧基(PFA)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚碳酸酯(其可以是更耐热的)、聚砜(PSU)。当然，护套30也可由金属材料(例如不锈钢)制成。
在一个实施例中，通过阀本体12将护套30容纳或者保持在闭合状态中。具体地，如在图5和图6中看到的，第一本体部分14和第二本体部分16可包括形成于其中的凹槽40，其容纳护套30的端部，从而当阀本体12处于闭合状态时在护套30的外部周围封闭。另选地，可通过一个或多个紧固件将护套30保持闭合，紧固件例如是本文描述的紧固件22。还可使用摩擦配合/压配合或者类似的技术将护套30保持在一起。在其他实施例中，护套30的端部可包括凸缘端部等，其构造为与阀本体12上的对应的接收部分相接(或者反之亦然)。这些可包括在凹槽40中形成的肩部或者沟槽，其尺寸构造为接收并容纳凸缘端部。护套30的端部可包括一个或多个凸起，例如柱31，其插入阀本体12中的洞或者孔13内，如在图5、图6和图8中示出的，以帮助将护套30相对于阀本体12固定。
在又一另选实施例中，护套30可能与阀本体12的内部不相接，并且可仅抵靠其外表面(或者位于阀本体12的边缘附近)。在再一实施例中，可完全省略护套30，并且可将阀本体12制造得更大以保持柔性导管70的整个环部分72。在图12A和图12B中示出了此实施例。
返回参考图1，在此特殊实施例中，具有五个(5个)单独的阀50、52、54、56、58，将这些阀固定到阀本体12的第一本体部分14。这些阀叫做第一阀50、第二阀52、第三阀54、第四阀56和第五阀58。虽然将阀50、52、54、56、58示出为固定到第一本体部分14，但是其也可固定到第二本体部分16，或者其可位于两个部分12、14上(例如，以在阀之间提供更大的空间)。如本文中说明的，阀50、52、54、56、58用来选择性地夹紧包含在阀本体12内的柔性导管70。在示出的实施例中，使用夹具60将每个阀50、52、54、56、58固定到阀本体12，尽管夹具60是可选的，在一些其他实施例中，可将阀50、52、54、56、58直接固定到阀本体12。
每个阀50、52、54、56、58包括致动器62，致动器包括在箭头A(图9)的方向上移动以选择性地关闭/打开柔性导管70的中心腔71的夹紧元件64。可使用任意数量的方法移动致动器62。例如，致动器62可以是使用空气端口66(连接到空气管线；未示出)的气动致动的阀。致动器62还可以是使用被旋转的阀帽等手动前进/收回的。还可使用手动激活的扳钮类型的机构来致动致动器62，该机构不需要阀帽等的旋转。这使得能够快速地在打开/关闭状态之间切换阀。还可用电驱动电机或者伺服器致动该致动器62。通常，使用离阀电子器件自动地控制阀50、52、54、56、58以控制打开/闭合状态。例如，位于单独的控制面板组件(未示出)中的螺线管用来控制到空气端口66的空气流以接通/断开阀50、52、54、56、58。
参考图4、图5和图10，第一阀50致动穿过位于第一阀本体部分14中的孔65的夹紧元件64，以在闭合点#1处将柔性导管70夹紧，如在图4中看到的。闭合点#1位于第一分支74和第二分支76之间。第二阀52致动穿过位于第一阀本体部分14中的孔65的夹紧元件64，以在闭合点#2处将柔性导管70夹紧。闭合点#2位于第二分支76和第三分支78之间。第三阀54致动穿过位于第一阀本体部分14中的孔65的夹紧元件64，以在闭合点#3处将柔性导管70夹紧。闭合点#3位于第三分支78和第四分支80之间。第四阀56致动穿过位于第一本体部分14中的孔65的夹紧元件64，以在闭合点#4处将柔性导管70夹紧。闭合点#4位于第四分支80和第一分支74之间。第五阀58致动穿过位于第一本体部分14中的孔65的夹紧元件64，以在闭合点#5处将柔性导管70夹紧。闭合点#5位于连接器段82中。
图10示出了阀组件10与层析柱100结合使用的管道和仪器图。在此实施例中，层析柱100能以顺流或者回流操作。参考图1的阀组件10，柔性导管70的第一分支74连接到层析柱100上的入口端口连接。柔性导管70的第三分支78连接到层析柱100的出口端口。来自药物操作或者生物过程操作(例如，进给泵和上游仪器)的流体经由柔性导管70的第二分支76进入阀组件10，并经由柔性导管70(下游(流出的)仪器)的第四分支80(见图2)离开阀组件10。在图10中，PY-001、PY-002、PY-003、PY-004、PY-005示出了与阀50、52、54、56、58中的每个相关联的电磁阀。
在层析柱100的使用顺流的操作过程中，例如在柱填充或者正常捕获模式的过程中，阀50、52、54、56、58根据下面的表1而处于打开/闭合状态。
表1-顺流
阀 状态(打开/闭合)
阀50 打开
阀52 闭合
阀54 打开
阀56 闭合
阀58 闭合
在层析柱100的使用回流的操作过程中，例如在柱清洁或者膨胀床处理的过程中，阀50、52、54、56、58根据下面的表2而处于打开/闭合状态。
表2-回流
阀 状态(打开/闭合)
阀50 闭合
阀52 打开
阀54 闭合
阀56 打开
阀58 闭合
在需要绕过层析柱100的操作过程中，阀50、52、54、56、58根据下面的表3而处于打开/闭合状态。
表3-旁通流
阀 状态(打开/闭合)
阀50 闭合
阀52 闭合
阀54 闭合
阀56 闭合
阀58 打开
图11示出了在代表性的高压过程中使用的阀组件10。在此实施例中，位于阀组件10外部的柔性管道70本身由单独的护套120包围。护套120可由第一半部和第二半部形成，第一半部和第二半部包围柔性管道70并可使用紧固件(例如在本文中相对于阀组件10描述的那些)、压配合布置等锁定到适当位置。护套120可由适当的硬材料制成，例如金属或者聚合物材料(例如本文中描述的那些)，以用作外骨骼类型的结构，从而包含柔性管道70并防止柔性管道70响应于运送高压流体而产生的“动脉瘤”状的失效。护套120可以是模块化的并彼此连接(或者连接到其他处理部件)，以使得没有柔性管道70的暴露区域。夹具122(在图11中示出了一个)可用来连接相邻的护套120，或者护套120可包括用来连接各种部件的配件。护套120可具有许多尺寸和形状，以按照护套在其中使用的过程而有序地布置柔性管道70。
图12A和图12B示出了阀组件200的另一实施例。在此实施例中，阀组件200包括阀本体202，阀本体202包括第一本体部分204和第二本体部分206，第一本体部分204和第二本体部分206经由一个或多个铰链208彼此连接。阀本体202和相应的部分204、206通常由金属材料(例如不锈钢)制成，但是其也可由适当的硬塑料材料形成。在此实施例中，柔性导管70的整个环部分72(图12B)包含在阀本体202内。因此，在此实施例中，没有用来对柔性导管70的环部分72的部分进行封装的刚性护套。在此实施例中，第一本体部分204和第二本体部分206的面向内部的表面各自限定相应的半环形或者半圆形通道，当它们一起进入闭合状态时限定保持柔性导管70的环部分72的通道209(例如圆形通道)。可使用一个或多个紧固件210将阀本体202固定在闭合状态中，如本文中描述的。紧固件210可包括枢转闩212，枢转闩212具有螺纹，旋钮214在螺纹上旋转，可上紧和/或松开旋钮214以选择性地关闭/打开阀本体202。可使枢转闩212旋转到位于第一本体部分204和第二本体部分206上的槽口216(图12B)等中，并且上紧旋钮214以将阀本体202保持在闭合状态中。相反，可使旋钮214松开，并且枢转闩212从槽口216旋转出来以使得能够经由一个或多个铰链208打开阀本体202。
在此实施例中，具有九个(9个)固定到阀本体202的单独的阀220、222、224、226、228、230、232、234、236。在示出的实施例中，将这些阀中的五个(5个)阀220、222、224、226、228固定到第一本体部分204，同时将剩余的四个(4个)阀230、232、234、236固定到第二本体部分206。将每个阀220、222、224、226、228、230、232、234、236经由夹具238固定到阀本体202，尽管夹具238是可选的，在一些其他实施例中，可将阀220、222、224、226、228、230、232、234、236直接固定到阀本体12。阀220、222、224、226、228、230、232、234、236可以是任何类型的如本文中描述的阀，并且每个阀用来选择性地夹紧包含在阀本体202内的柔性导管70。每个阀220、222、224、226、228、230、232、234、236包括如本文中在之前的实施例中之前描述的致动器和夹紧元件(未示出)，以选择性地关闭/打开柔性导管70的中心腔71。
在此实施例中，将阀220、222、224、226、228、230、232、234、236定位为提供如图7F中示出的闭合点。因此，在此实施例中，通过将闭合点92a、92b、92c、92d、92e、92f、92g、92h、92i放在柔性导管70的环部分72中的交叉流动路径附近，减小或者消除双十字段84或者第一个或第二个Y或者T形段86'、86”的腿或者段中的可能保持的体积，如图7F中示出的(可使闭合点之间的体积92f-92b、92h-92a、92i-92c、92d-92g与流体隔离)。进一步，在此实施例中，将阀220、222、224、226、228、230、232、234、236定位在阀本体202的两侧上，这提供足够的空间来安装九个阀220、222、224、226、228、230、232、234、236。在此实施例中，可关闭两个阀228、232以使第一分支74和第二分支76之间的流动路径隔离。可关闭另两个阀222、230以使第二分支76和第三分支78之间的流动路径隔离。可关闭另两个阀220、234以使第三分支78和第四分支80之间的流动路径隔离。可关闭另两个阀226、236以使第四分支80和第一分支74之间的流动路径隔离。使用单个阀224来关闭连接器段82(例如旁路通路)中的流动路径。
本文中描述的阀组件10、200的一个优点是，这些阀组件是相对紧凑的，可用手进行定位以及打开和关闭，不需要复杂的安装结构或者工具。另外，阀组件10、200允许用另一代替柔性导管70快速地替换柔性导管70。在需要灭菌或者无菌条件的应用中，可用新的柔性导管70换出并替换柔性导管70。这可通过使用紧固件22、210打开阀组件10、200而快速地进行，移除旧的或者一次性的柔性导管70，将新的柔性导管70插入阀组件10、200并使用紧固件22、210关闭阀组件10、200。阀组件10、200不仅是相对紧凑的，而且这些阀组件可选地与附加护套120一起使用，护套120可用来将柔性导管70在多个维度上引导并管理到其他处理单元或者部件。
虽然已经示出并描述了本发明的实施例，但是在不脱离本发明的范围的情况下，可进行各种修改。例如，虽然已经将阀组件10、200描述为与层析柱结合使用，但是阀组件10、200可在任何需要回流和旁通流的应用中使用。作为另一实例，虽然将包含环部分72的柔性导管70示出为具有四个分支74、76、78、80，但是可具有更多的耦接到环部分72的分支。在这种构造中，将具有增加到阀组件的附加阀。另外，虽然将图12A和图12B的九个(9个)阀的实施例示出为在阀本体202中包含整个环部分72，但是也可构造图1至图6的五个(5个)阀的实施例，以使得整个环部分72在阀本体12内，由此将没有刚性护套30。另外，应理解，虽然本文中描述了各种实施例，但是可将一个实施例的各种特征与另一实施例组合或者一起使用。也就是说，可在另一实施例中替换或者使用一个实施例的特征。因此，本发明将不受限，除了以下权利要求及其等价内容以外。

Claims (34)

1.一种具有多向流动路径的阀组件，包括：
阀本体，包括在一个或多个铰链处彼此连接的第一本体部分和第二本体部分，当所述阀本体处于闭合状态时所述第一本体部分和所述第二本体部分限定延伸穿过所述阀本体的相应的通道；
柔性导管，该柔性导管的至少部分延伸穿过所述阀本体的所述通道，所述柔性导管包括环和与所述环连接的第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，其中，所述第二分支和所述第四分支经由连接器段越过所述环而流体地彼此连接；
第一阀，设置在所述阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在所述第一分支和所述第二分支之间夹紧所述柔性导管的环；
第二阀，设置在所述阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在所述第二分支和所述第三分支之间夹紧所述柔性导管的环；
第三阀，设置在所述阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在所述第三分支和所述第四分支之间夹紧所述柔性导管的环；
第四阀，设置在所述阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在所述第四分支和所述第一分支之间夹紧所述柔性导管的环；
第五阀，设置在所述阀本体上并具有致动器，该致动器构造为致动夹紧元件以在所述连接器段中夹紧所述柔性导管；并且
其中，所述环的第一部分在所述阀本体之外延伸并包含在第一刚性护套中，所述环的第二部分在所述阀本体之外延伸并包含在第二刚性护套中。
2.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述阀本体由与所述第一刚性护套和所述第二刚性护套不同的材料制成。
3.根据权利要求2所述的阀组件，其中，所述阀本体包括金属材料，并且所述第一刚性护套和所述第二刚性护套包括聚合物材料。
4.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述第一刚性护套和所述第二刚性护套包括铰接护套。
5.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述第一刚性护套和所述第二刚性护套各自包括经由紧固件彼此固定的相应半部。
6.根据权利要求1所述的阀组件，其中，当所述阀本体处于闭合状态时，所述第一刚性护套的端部和所述第二刚性护套的端部延伸到所述阀本体中并包含在所述阀本体内。
7.根据权利要求1所述的阀组件，其中，当所述阀本体处于闭合状态时，所述第一刚性护套和所述第二刚性护套固定地设置于所述阀本体。
8.根据权利要求6所述的阀组件，其中，所述第一刚性护套和所述第二刚性护套被固定在形成于所述阀本体的所述第一本体部分和第二本体部分中的相应凹槽内。
9.根据权利要求8所述的阀组件，其中，所述第一刚性护套和所述第二刚性护套各自包括相应的柱，这些柱延伸到形成于所述阀本体的所述第一本体部分和第二本体部分中的相应的洞或者孔中。
10.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述第一阀、所述第二阀、所述第三阀、所述第四阀和所述第五阀设置在所述第一本体部分或所述第二本体部分中的一个上。
11.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述柔性导管包括硅胶。
12.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述柔性导管的环由结合在一起的三个单独的柔性管道部件制成。
13.根据权利要求12所述的阀组件，其中，所述柔性导管的环包括在四个接合位置处结合到两个T形部件的双十字部件。
14.根据权利要求13所述的阀组件，其中，所述四个接合位置各自包括柔性导管的包覆成型的部分。
15.根据权利要求1所述的阀组件，其中，所述第一分支连接到层析柱的输入侧，并且其中，所述第三分支连接到所述层析柱的输出侧，并且其中，所述第二分支连接到流体输入端且所述第四分支连接到流体输出端。
16.操作根据权利要求15所述的阀组件的方法，其中，通过所述层析柱的顺流包括打开所述第一阀和所述第三阀，并关闭所述第二阀、所述第四阀和所述第五阀。
17.操作根据权利要求15所述的阀组件的方法，其中，通过所述层析柱的回流包括打开所述第二阀和所述第四阀，并关闭所述第一阀、所述第三阀和所述第五阀。
18.操作根据权利要求15所述的阀组件的方法，其中，绕过所述层析柱的旁通流包括打开所述第五阀，并关闭所述第一阀、所述第二阀、所述第三阀和所述第四阀。
19.一种用于在多向流动路径中使用的柔性导管或者管道，包括：
环，具有第一分支、第二分支、第三分支和第四分支，其中，所述第二分支和所述第四分支经由连接器段越过所述环部分而流体地彼此连接，其中，所述环由在四个接合位置处连接的三个部件形成。
20.根据权利要求19所述的柔性导管或者管道，其中，所述环包括在四个接合位置处结合到两个T形部件的双十字部件。
21.一种制造具有环部分的柔性导管的方法，包括：
提供双十字形管道段；
提供第一Y或者T形管道段和第二Y或者T形管道段；
将所述第一Y或者T形管道段的一端经由第一包覆成型连接器固定到所述双十字形管道段；
将所述第二Y或者T形管道段的一端经由第二包覆成型连接器固定到所述双十字形管道段；
将所述第一Y或者T形管道段的第二端经由第三包覆成型连接器固定到所述双十字形管道段；并且
将所述第二Y或者T形管道段的第二端经由第四包覆成型连接器固定到所述双十字形管道段。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，将心轴定位在所述第一Y或者T形管道段内和所述双十字形管道段内，同时通过模制操作形成所述第一包覆成型连接器，之后移除所述心轴。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，将心轴定位在所述第二Y或者T形管道段内和所述双十字形管道段内，同时通过模制操作形成所述第二包覆成型连接器，之后移除所述心轴。
24.根据权利要求21所述的方法，其中，将心轴定位在所述第一Y或者T形管道段内和所述双十字形管道段内，同时通过模制操作形成所述第三包覆成型连接器，之后移除所述心轴。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，将心轴定位在所述第二Y或者T形管道段内和所述双十字形管道段内，同时通过模制操作形成所述第四包覆成型连接器，之后移除所述心轴。
26.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第一包覆成型连接器、所述第二包覆成型连接器、所述第三包覆成型连接器和所述第四包覆成型连接器包括泡沫连接器。
27.根据权利要求21所述的方法，其中，所述第一包覆成型连接器、所述第二包覆成型连接器、所述第三包覆成型连接器和所述第四包覆成型连接器包括硅胶。
28.一种制造具有环部分的柔性导管的方法，包括：
提供双十字形管道段；
提供第一Y或者T形管道段和第二Y或者T形管道段；
将所述第一Y或者T形管道段的一端经由第一包覆成型连接器固定到所述双十字形管道段；
将所述第二Y或者T形管道段的一端经由第二包覆成型连接器固定到所述双十字形管道段；
将所述第二Y或者T形管道段的第二端经由第三包覆成型连接器固定到所述双十字形管道段；并且
将所述第一Y或者T形管道段的第二端经由第四包覆成型连接器固定到所述双十字形管道段。
29.根据权利要求28所述的方法，其中，将心轴定位在所述第一Y或者T形管道段内和所述双十字形管道段内，同时通过模制操作形成所述第一包覆成型连接器，之后移除所述心轴。
30.根据权利要求28所述的方法，其中，将心轴定位在所述第二Y或者T形管道段内和所述双十字形管道段内，同时通过模制操作形成所述第二包覆成型连接器，之后移除所述心轴。
31.根据权利要求28所述的方法，其中，将心轴定位在所述第一Y或者T形管道段内和所述双十字形管道段内，同时通过模制操作形成所述第三包覆成型连接器，之后移除所述心轴。
32.根据权利要求28所述的方法，其中，将心轴定位在所述第二Y或者T形管道段内和所述双十字形管道段内，同时通过模制操作形成所述第四包覆成型连接器，之后移除所述心轴。
33.根据权利要求28所述的方法，其中，所述第一包覆成型连接器、所述第二包覆成型连接器、所述第三包覆成型连接器和所述第四包覆成型连接器包括泡沫连接器。
34.根据权利要求28所述的方法，其中，所述第一包覆成型连接器、所述第二包覆成型连接器、所述第三包覆成型连接器和所述第四包覆成型连接器包括硅胶。
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