DE102022100987A1 - FUNCTIONAL MICROVALVE - Google Patents

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DE102022100987A1 DE102022100987.4A DE102022100987A DE102022100987A1 DE 102022100987 A1 DE102022100987 A1 DE 102022100987A1 DE 102022100987 A DE102022100987 A DE 102022100987A DE 102022100987 A1 DE102022100987 A1 DE 102022100987A1
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Juliane Diehm
Rafaela Meutelet
Matthias Franzreb
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Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16K2099/0084Chemistry or biology, e.g. "lab-on-a-chip" technology
    • GPHYSICS
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft Schieberventile umfassend verschiebbare Elemente mit mehreren Kavitäten, durch die selektiv Fluide geleitet werden können, und statische Elemente, gegenüber denen die Verschiebung der verschiebbaren Elemente erfolgt, ein Kit umfassend die Elemente und Verwendungen.The present invention relates to slide valves comprising slidable elements with a plurality of cavities through which fluids can be selectively passed, and static elements against which the slidable elements are displaced, a kit comprising the elements and uses.

Description

Alle in der vorliegenden Anmeldung zitierten Dokumente sind durch Verweis vollumfänglich in die vorliegende Offenbarung einbezogen (= incorporated by reference in their entirety).All documents cited in the present application are fully incorporated by reference into the present disclosure (=incorporated by reference in their entirety).

Die vorliegende Erfindung betrifft Schieberventile umfassend verschiebbare Elemente mit mehreren Kavitäten, durch die selektiv Fluide geleitet werden können, und statische Elemente, gegenüber denen die Verschiebung der verschiebbaren Elemente erfolgt, ein Kit umfassend die Elemente und Verwendungen.The present invention relates to slide valves comprising slidable elements with a plurality of cavities through which fluids can be selectively passed, and static elements against which the slidable elements are displaced, a kit comprising the elements and uses.

Stand der TechnikState of the art

Die Einsatzmöglichkeiten von Ventilen sind sehr vielseitig und von Relevanz in zahlreichen unterschiedlichen Bereichen.Valves can be used in many different ways and are relevant in many different areas.

Es gibt Lösungen, die eine Integration von Chromatographiesäulen in Ventile nutzen; manchmal genannt „Lab-on-a-valve“. Im Bereich Lab-on-a-Valve gibt es Anwendungen, bei denen eine Chromatographiesäule direkt in ein zentrales Verteil-Ventil integriert wurde. Dabei wird beispielsweise der ausgewählte Kanal, der an eine Flussquelle, z.B. Spritzenpumpe, angeschlossen ist und ein weiterer Kanal mit einer Fritte verschlossen. An einen anderen Kanal wird ein Bead-Reservoir angeschlossen. Die Säule wird gepackt, indem der dauerhaft verbundene Kanal zunächst über das Bead-Reservoir befüllt wird, das Ventil anschließend auf den zweiten mit einer Fritte versehenen Kanal geschaltet wird und die Beads von einem Kanal in den anderen übertragen werden. Soll eine Säule erneuert werden, können die Beads aus der Säule entfernt werden, indem die Flussrate und damit der Druck erhöht wird. Dadurch verformen sich die Beads und können den Spalt zwischen Kanalwand und Fritte passieren. Alternativ kann auch eine „in-valve column“ zur Probenvorbereitung genutzt werden, was quasi eine mit Chromatographieharz gefüllte Kapillare ist, die mit einem 6-Port-Ventil verbunden wird.There are solutions that use integration of chromatography columns into valves; sometimes called "lab-on-a-valve". In the lab-on-a-valve area, there are applications in which a chromatography column is integrated directly into a central distribution valve. For example, the selected channel, which is connected to a flow source, e.g. syringe pump, and another channel are closed with a frit. A bead reservoir is connected to another channel. The column is packed by first filling the permanently connected channel via the bead reservoir, then switching the valve to the second frited channel and transferring the beads from one channel to the other. If a column is to be renewed, the beads can be removed from the column by increasing the flow rate and thus the pressure. As a result, the beads are deformed and can pass through the gap between the channel wall and the frit. Alternatively, an "in-valve column" can also be used for sample preparation, which is basically a capillary filled with chromatography resin that is connected to a 6-port valve.

Weiterhin gibt es Lösungen unter Integration von Säulen in mikrofluidische Systeme. Auf dem Gebiet der Mikrofluidik gibt es bereits Anwendungen, bei denen Chromatographiesäulen direkt in einen mikrofluidischen Chip integriert werden. Allerdings enthalten diese Chips meistens nur passive Elemente. Eine Ausnahme stellen die im vorherigen Abschnitt dargestellten Lab-on-a-Valve-Systeme mit integrierten Säulen dar. Des Weiteren gibt es Ansätze, bei denen stationäre Chromatographiephasen oder Extraktionsmaterialien direkt in Säulengehäuse integriert werden, vor allem im Bereich des 3D-Drucks, indem Gehäuse und stationäre Phase in einem Druck gefertigt werden. Diese Säulen werden bislang aber nicht weiter in Ventile etc. integriert, sondern stattdessen über Verbindungsstücke und Kapillaren mit weiteren Komponenten gekoppelt.There are also solutions involving the integration of columns in microfluidic systems. There are already applications in the field of microfluidics in which chromatography columns are integrated directly into a microfluidic chip. However, these chips usually only contain passive elements. An exception are the lab-on-a-valve systems with integrated columns shown in the previous section. There are also approaches in which stationary chromatography phases or extraction materials are integrated directly into column housings, especially in the field of 3D printing by Housing and stationary phase are manufactured in one pressure. So far, however, these columns have not been further integrated into valves etc., but instead coupled with other components via connectors and capillaries.

Zudem gibt es Lösungen im Rahmen der Mikro-Simulated Moving Bed Chromatographie. Die Simulated Moving Bed Chromatographie (SMB) ist ein etabliertes Verfahren zur kontinuierlichen präparativen Auftrennung von Stoffgemischen.There are also solutions within the framework of micro-simulated moving bed chromatography. Simulated Moving Bed Chromatography (SMB) is an established method for the continuous preparative separation of mixtures of substances.

Ferner ist die mehrdimensionale Chromatographie bekannt. Die mehrdimensionale Chromatographie ist ein Verfahren, bei dem verschiedene Chromatographiearten für die Auftrennung einer Einzelprobe verknüpft werden. Dazu gibt es bereits Hardwarevarianten, die Ventile enthalten. Zum einen besteht die Möglichkeit, die Verknüpfung der Säulen über eine externe Verschaltung mehrerer Ventile zu gewährleisten und dadurch den Probentransfer zu ermöglichen. Dabei wird die Probe durch das Umschalten der Ventile durch die verschiedenen Säulen geführt, wobei Flussraten und Pufferbedingungen für die einzelnen Säulen angepasst werden können. Bei einer weiteren Möglichkeit werden die Säulen in einen mikrofluidischen Chip integriert. Das Routing der Probe kann dabei über integriert 2-Wegeventile erfolgen, oder durch eine externe Ventilverschaltung, über die die Flussraten in den verschiedenen Kanälen des Chips geregelt wird. Die Übertragung der Probe von einer Säule auf die andere erfolgt in dem Fall durch ein so genanntes „transfer cross“.Furthermore, multidimensional chromatography is known. Multidimensional chromatography is a technique that combines different types of chromatography to separate a single sample. There are already hardware variants that contain valves. On the one hand, there is the possibility of linking the columns via an external connection of several valves, thereby enabling sample transfer. The sample is guided through the various columns by switching the valves, whereby flow rates and buffer conditions can be adjusted for the individual columns. Another option is to integrate the columns into a microfluidic chip. The sample can be routed via integrated 2-way valves or via an external valve circuit, which regulates the flow rates in the various channels of the chip. In this case, the sample is transferred from one column to the other by a so-called “transfer cross”.

Bei allen Verfahren kann die Trennleistung und die Peakkapazität durch die Nutzung orthogonaler Trennmethoden im Vergleich zu einer Einzelsäule theoretisch gesteigert werden. Um dies auch erfolgreich in die Praxis umzusetzen, ist die Kopplung der einzelnen Säulen und der Probentransfer von einer Säule zur anderen von besonders hoher Relevanz, da hier peakverbreiternde Effekte, die die Trennleistung der vorangegangenen Säule wieder zunichtemachen können, minimiert werden müssen.In all processes, the separation performance and peak capacity can theoretically be increased by using orthogonal separation methods compared to a single column. In order to successfully put this into practice, the coupling of the individual columns and the sample transfer from one column to the other is of particularly high relevance, since peak-broadening effects, which can destroy the separation performance of the previous column, must be minimized.

Keines der Systeme des Standes der Technik ermöglicht es, mehrere Säulen flexibel innerhalb eines mikrofluidischen Systems miteinander zu verbinden:

  • Im Bereich der Mehrdimensionalen Chromatographie ist es zwar üblich mehrere Säulen in einen mikrofluidischen Chip zu integrieren, die Verbindungen zwischen den Säulen sind allerdings starr und diese können folglich nicht geändert werden. Gleichzeitig werden meistens zusätzliche externe Ventile für den Betrieb benötigt. Bei Lab-on-a-Valve Systemen wurden schon Säulen direkt in einen Ventilkanal integriert, wodurch der Feedstrom zur Säule direkt geändert werden kann. Da jenes System allerdings auf dem Einsatz eines zentralen Verteilventils basiert, können nicht mehrere Säulen im System miteinander verbunden werden. Dazu müsste der Fluidstrom immer zunächst aus dem Ventil heraus und erneut ins Ventil eingeleitet werden.
None of the prior art systems allow multiple columns to be flexibly connected within a microfluidic system:
  • In the field of multidimensional chromatography, it is common to integrate several columns into one microfluidic chip, but the connections between the columns are rigid and consequently cannot be changed. At the same time, additional external valves are usually required for operation. With lab-on-a-valve systems, columns have already been integrated directly into a valve channel, which means that the feed flow to the column can be changed directly. However, since that system relies on the use of a central distribution valve, it is not possible to connect several columns in the system. To do this, the fluid flow would always first have to be fed out of the valve and back into the valve.

Hier besteht im Hinblick auf die Systeme des Standes der Technik noch Verbesserungsbedarf.There is still a need for improvement here with regard to the systems of the prior art.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es Möglichkeiten zur Verbesserung existierender Systeme zur Verfügung zu stellen, insbesondere sollten die Systeme erhöhte Flexibilität und Wartungsfreundlichkeit aufweisen.The object of the present invention was to provide options for improving existing systems, in particular the systems should have increased flexibility and ease of maintenance.

Weitere Aufgabenstellungen ergeben sich für den Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung.Further tasks arise for the person skilled in the art from the following description.

Gelöst werden diese und andere Aufgaben im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche.
Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung.
These and other objects are solved within the scope of the present invention by the subject matter of the independent claims.
Preferred configurations emerge from the dependent claims and the following description.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung schließt der Begriff «umfassen» jeweils auch «bestehend aus» ein; das heißt eine entsprechende Liste kann neben den explizit genannten Elementen auch weitere Elemente enthalten (= umfassen), oder sie kann genau diese Elemente enthalten (=bestehen aus) (wobei unwesentliche Elemente wie Schrauben, Markierungen etc. nicht berücksichtig sind).
Bei relativen Angaben wie oben, unten, links, rechts oder Ähnlichem wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Bezugssystem von einem aufrecht auf dem Erdboden vor dem diskutierten Objekt stehenden Beobachter ausgegangen.
In the context of the present invention, the term “comprise” also includes “consisting of”; This means that a corresponding list can contain (= include) other elements in addition to the elements explicitly mentioned, or it can contain exactly these elements (= consist of) (whereby insignificant elements such as screws, markings, etc. are not taken into account).
In the case of relative information such as up, down, left, right or the like, an observer standing upright on the ground in front of the object under discussion is assumed as the reference system within the scope of the present invention.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bedeutet der Ausdruck „und/oder“ dass beide in dem Zusammenhang genannten Elemente jeweils einzeln als auch die Kombination der in dem Zusammenhang genannten Elemente umfasst ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff „Befestigungselemente“ bevorzugt, aber nicht ausschließlich, Schrauben (mit Muttern), insbesondere selbst-sichernden Schraubenmuttern, verstanden.
In the context of the present invention, the expression “and/or” means that both elements mentioned in the context are included individually as well as the combination of the elements mentioned in the context.
In the context of the present invention, the term “fastening elements” is preferably, but not exclusively, understood to mean screws (with nuts), in particular self-locking nuts.

Die vorliegende Erfindung beruht auf einer vereinfachten Verschaltung mehrerer Chromatographiesäulen und einer Verringerung des Totvolumens zwischen den Säulen. Dazu werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Chromatographiesäulen direkt in das Ventil integriert, sodass die Säulenkörper Teil des Ventils sind. Dadurch entfallen die Verbindungskapillaren und Verbindungsstücke zwischen Ventil und Säulen, was das Totvolumen reduziert und die Verschaltung vereinfacht.
Im Unterschied zum bisherigen Stand der Technik können im Rahmen der vorliegenden Erfindung mithin mehrere Chromatographiesäulen in alle Bauteile eines rotatorischen Ventilsystems integriert werden und zwischen den Säulen kann beliebig der Zu-und Abstrom von Fluiden realisiert werden.
The present invention is based on a simplified connection of several chromatography columns and a reduction in the dead volume between the columns. For this purpose, within the scope of the present invention, the chromatography columns are integrated directly into the valve, so that the column bodies are part of the valve. This eliminates the connection capillaries and connectors between the valve and columns, which reduces dead volume and simplifies the wiring.
In contrast to the previous state of the art, within the scope of the present invention several chromatography columns can be integrated into all components of a rotary valve system and the inflow and outflow of fluids between the columns can be implemented as desired.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind mithin Schieberventile, insbesondere SMB-Ventil, umfassend, oder bestehend aus, stapelartig übereinander angeordnet, mindestens einem verschiebbaren Element (Rotor) und mindestens einem statischen Element (Stator), sowie gegebenenfalls weiteren Elementen. Der Einfachheit halber werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Schieberventile im Folgenden oft einfach als Ventile bezeichnet.
Der Begriff Rotor für das verschiebbare Element wird insbesondere verwendet, wenn die Verschiebung um eine Rotationsachse erfolgt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung muss die Verschiebung aber nicht rotierend erfolgen, obwohl die bevorzugt ist.
Die einzelnen Elemente müssen dabei nicht zwingend in der Reihenfolge übereinander angeordnet sein, wie die Bestandteilbezeichnungen I), IIa) ... suggerieren mögen, sondern können verschiede Abfolgen (solange technisch sinnvoll) einnehmen. Beispiele für Abfolgen finden sich weiter unten.
The present invention therefore relates to slide valves, in particular SMB valves, comprising or consisting of, stacked one above the other, at least one displaceable element (rotor) and at least one static element (stator), as well as optionally further elements. For the sake of simplicity, within the scope of the present invention, the slide valves are often referred to simply as valves in the following.
The term rotor for the displaceable element is used in particular when the displacement takes place about an axis of rotation. In the context of the present invention, however, the displacement does not have to be rotational, although this is preferred.
The individual elements do not necessarily have to be arranged one above the other in the same order as the component designations I), IIa) ... may suggest, but can take on different sequences (as long as this makes sense from a technical point of view). See below for examples of sequences.

Erstes wesentliches Element I) der erfindungsgemäß Schieberventile ist mindestens ein verschiebbares, bevorzugt drehbares, besonders bevorzugt rundes, Element (Rotor) umfassend

  1. a) mindestens eine Kavität mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die mindestens eine Kavität ermöglichen, oder
  2. b) mindestens eine Kavität ohne eigene Anschlüsse konfiguriert zur Aufnahme von Einsätzen mit mindestens zwei Anschlüssen pro Einsatz, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die Einsätze ermöglichen, oder
  3. c) mindestens eine Kavität mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität und mindestens eine Kavität ohne eigene Anschlüsse konfiguriert zur Aufnahme von Einsätzen, bevorzugt Einsätzen mit mindestens zwei Anschlüssen pro Einsatz, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die Einsätze ermöglichen.
The first essential element I) of the slide valves according to the invention comprises at least one displaceable, preferably rotatable, particularly preferably round element (rotor).
  1. a) at least one cavity with at least two connections per cavity, the connections allowing fluids to flow through the at least one cavity, or
  2. b) at least one unported cavity configured to receive inserts with at least two ports per insert, which ports allow fluid to flow through the inserts, or
  3. c) at least one cavity with at least two ports per cavity and at least one cavity without its own ports configured to receive inserts, preferably inserts with at least two ports per insert, wherein the ports allow fluids to flow through the inserts.

Die genannten Kavitäten stellen Hohlräume mit einem definierten Volumen dar, die im Prinzip beliebige Formen aufweisen können. Oft ist es jedoch sinnvoll und daher bevorzugt, wenn die einzelnen Kavitäten in dem erfindungsgemäßen Ventil gleiche Dimensionen aufweisen, um eine möglichst hohe Austauschbarkeit von Kavitäteneinsätzen und eine bessere Vergleichbarkeit von Strömungen bzw. Versuchsergebnissen zu ermöglichen. Kavitäteneinsätze sind dabei Gehäuse, insbesondere zur Aufnahme von (Chromatographie-)Säulen, die in die entsprechenden Kavitäten ohne eigene Anschlüsse der verschiebbaren Elemente I) eingesetzt werden.The cavities mentioned represent cavities with a defined volume, which in principle can have any shape. However, it often makes sense and is therefore preferred if the individual cavities in the valve according to the invention have the same dimensions in order to ensure the highest possible level of interchangeability of cavity inserts and to enable a better comparability of flows or test results. Cavity inserts are housings, in particular for accommodating (chromatography) columns, which are inserted into the corresponding cavities without their own connections to the displaceable elements I).

In bevorzugten Varianten der vorliegenden Erfindung weist das verschiebbare Element in seinem Zentrum annähernd quadratisch angeordnete Kavitäten ohne eigen Anschlüsse auf, die also im Wesentlichen Vertiefungen sind (annähernd quadratisch bedeutet dabei eine Abweichung von der ideal quadratischen Form von höchstens 10%, bevorzugt höchstens 5%, und insbesondere höchstens 2%.). Diese Kavitäten können unmittelbar aneinander angrenzen, so dass sie keine unmittelbar sichtbaren Grenzen zueinander aufweisen. Zum Beispiel kann dies als Aussparung mit annähernd quadratischen Eckkanten realisiert werden. Eine solche Aussparung als Beispiel für die genannten Kavitäten ohne eigene Anschlüsse ist mithin der Ort, an den, unter Zuhilfenahme von Einsätzen (Gehäusen), insbesondere (Chromatographie-)Säulen, in das verschiebbare Element eingesetzt werden. Es können im Rahmen der vorliegenden Erfindung einzelne oder alle, bevorzugt alle, Kavitäten genutzt werden. Überdies können auch mehrere (dann dünnere) Einsätzen (Gehäusen), insbesondere (Chromatographie-)Säulen, pro Kavität angeordnet werden. Weiterhin können andere Symmetrien bzw. Formen und auch andere Anzahlen für die Kavitäten ohne eigene Anschlüsse realisiert werden, bevorzugte Anzahlen an Kavitäten pro verschiebbarem Element sind drei, vier, fünf, sechs, sieben und acht, insbesondere vier. Erfindungsgemäß verwendbare Kavitäteneinsätze sind bevorzugt an die Form der Kavitäten angepasst und können in einigen bevorzugten Varianten Einzelsäuleneinsätze und Einzelsäulengehäuse umfassen bzw. daraus bestehen. Die Einzelsäuleneinsätze werden dabei in die Einzelsäulengehäuse eingesetzt, um dann die zusammengesetzten Kavitäteneinsätze (in diesem Beispiel Einzelsäulen) zu bilden. Durch die Anpassung der Form an die Kavitäten ist die exakte Positionierung vereinfacht. Die zusammengesetzten Kavitäteneinsätze weisen Anschlüsse auf, die im einfachsten Fall Bohrungen sein können, durch die ein Fluid fließen kann.In preferred variants of the present invention, the displaceable element has approximately square cavities in its center without their own connections, which are therefore essentially indentations (approximately square means a deviation from the ideal square shape of at most 10%, preferably at most 5%, and in particular at most 2%.). These cavities can directly adjoin one another, so that they do not have any directly visible borders to one another. For example, this can be implemented as a recess with approximately square corner edges. Such a recess as an example for the cavities mentioned without their own connections is therefore the place at which, with the aid of inserts (housings), in particular (chromatography) columns, are inserted into the displaceable element. Within the scope of the present invention, individual or all, preferably all, cavities can be used. In addition, several (then thinner) inserts (housings), in particular (chromatography) columns, can be arranged per cavity. Furthermore, other symmetries or shapes and also other numbers of cavities without their own connections can be realized; preferred numbers of cavities per displaceable element are three, four, five, six, seven and eight, in particular four. Cavity inserts that can be used according to the invention are preferably adapted to the shape of the cavities and, in some preferred variants, can comprise or consist of single-column inserts and single-column housings. The single-column inserts are inserted into the single-column housings in order to then form the assembled cavity inserts (in this example, single columns). By adapting the shape to the cavities, exact positioning is simplified. The assembled cavity inserts have connections which, in the simplest case, can be bores through which a fluid can flow.

Es können aber auch andere Kavitäteneinsätze verwendet werde, beispielsweise solche, die an sich als (Chromatographie-)Säule ausgestaltet sind oder auch solche, die lediglich ein (leeres) Gehäuse darstellen, je nachdem, welcher Zweck genau verfolgt wird.However, other cavity inserts can also be used, for example those that are designed as a (chromatography) column or those that merely represent an (empty) housing, depending on the exact purpose being pursued.

Zwar kann lediglich eine Kavität vorhanden sein, jedoch ist diese eine Kavität dann besonders bevorzugt unterteilt oder zumindest unterteilbar, zum Beispiel durch Wandelemente oder einlegen funktionaler Einsätze, wie z.B. Chromatographiesäulen oder ähnlichem.Although only one cavity can be present, this one cavity is then particularly preferably subdivided or at least can be subdivided, for example by wall elements or the insertion of functional inserts, such as chromatography columns or the like.

In Zusammenhang mit den in der vorliegenden Erfindung verwendeten Begriff Chromatographiesäule, gelegentlich abgekürzt einfach als „Säule“, ist darauf hinzuweisen, dass diese Säulen nicht prinzipiell auf eine bestimmte Größe beschränkt sind, sondern lediglich dadurch, dass sie in die jeweils zu nutzenden Kavitäten passen müssen (gegebenenfalls mit Restvolumen in der Kavität), entweder an sich oder unter Verwendung von Gehäusen, in die die Säulen eingesetzt werden. Solche in Gehäuse eingesetzte Säulen sind besonders gut handhabbar, insbesondere wenn die Gehäuse an die Dimensionen der Kavitäten angepasst sind, und können auf Vorrat produziert werden (auch mit unterschiedlichen Füllungen/stationären Phasen oder ähnlichem), so dass (im laufenden Betrieb) einfach Säulen getauscht werden können.In connection with the term chromatography column used in the present invention, sometimes abbreviated simply as “column”, it should be pointed out that these columns are not limited in principle to a specific size, but only because they have to fit into the cavities to be used (possibly with residual volume in the cavity), either by itself or using housings in which the columns are inserted. Such columns used in housings are particularly easy to handle, especially if the housings are adapted to the dimensions of the cavities, and can be produced in advance (also with different fillings/stationary phases or the like), so that columns can easily be exchanged (during operation). can become.

Wenn nur eine Kavität vorhanden ist, stellt diese mithin im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt eine mehrfunktionelle Einheit dar, insbesondere durch Einsatz mehrerer Säulen, bevorzugt jeweils in Gehäusen, so dass funktionell letztlich eine Mehrzahl von Kavitäten resultiert.If there is only one cavity, this therefore preferably represents a multifunctional unit within the scope of the present invention, in particular by using a plurality of columns, preferably in housings, so that a plurality of cavities ultimately results functionally.

Insbesondere bevorzugt ist also im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn in dem Ventil in dem verschiebbaren Element mehrere Chromatographiesäulen gleicher oder unterschiedlicher Art (insbesondere gleicher oder unterschiedlicher stationärer Phasen) angeordnet sind.It is therefore particularly preferred within the scope of the present invention if a plurality of chromatography columns of the same or different type (in particular of the same or different stationary phases) are arranged in the valve in the displaceable element.

Die genannten Anschlüsse werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Teil auch als Öffnungen, oder Inlets bzw. Outlets oder Konnektoren bezeichnet, was je nach Zusammenhang variiert. Konnektoren werden dabei insbesondere solche Öffnungen genannt, die bereits eine Vorrichtung/Einrichtung aufweisen, mittels derer eine Verbindung zu anderen Teilen, wie zum Beispiel Schläuchen, ermöglicht wird. Allerdings bedeutet dies nicht, dass die Inlets/Outlets oder Öffnungen nicht mit entsprechenden Vorrichtung/Einrichtung versehen sein können (werden).Within the scope of the present invention, the connections mentioned are sometimes also referred to as openings or inlets or outlets or connectors, which varies depending on the context. Connectors are in particular those openings that already have a device/equipment by means of which a connection to other parts, such as hoses, is made possible. However, this does not mean that the inlets/outlets or openings cannot (will) not be provided with appropriate devices/equipment.

Zweites wesentliches Element IIa) der Ventile gemäß vorliegender Erfindung ist mindestens ein statisches, bevorzugt rundes, Element (Stator) umfassend

  • - mindestens einen Anschluss für Fluidzuführung, und
  • - mindestens einen Anschluss für Fluidabführung.
The second essential element IIa) of the valves according to the present invention comprises at least one static, preferably round, element (stator).
  • - at least one connection for fluid supply, and
  • - at least one connection for fluid discharge.

Dieses zweite Element kann zusätzlich ein oder mehrere Anschlüsse zur Fluidweiterleitung aufweisen.This second element can additionally have one or more connections for fluid transmission.

In einer anderen Variante der vorliegenden Erfindung ist das zweite wesentliche Element IIa) der Ventile gemäß vorliegender Erfindung mindestens ein statisches, bevorzugt rundes, Element (Stator) umfassend

  • - mindestens einen Anschluss für Fluidzuführung,
  • - mindestens einen Anschluss für Fluidabführung, und
  • - ein oder mehrere Kavitäten zur Fluidweiterleitung, bevorzugt ausgestaltet als (Chromatographie-)Säule(n).
In another variant of the present invention, the second essential element IIa) of the valves according to the present invention comprises at least one static, preferably round, element (stator).
  • - at least one connection for fluid supply,
  • - at least one connection for fluid discharge, and
  • - One or more cavities for fluid transfer, preferably designed as (chromatography) column (s).

Auch bei dieser anderen Variante kann das zweite Element zusätzlich ein oder mehrere Anschlüsse zur Fluidweiterleitung aufweisen.In this other variant, too, the second element can additionally have one or more connections for fluid transmission.

Das statische Element wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit dem verschiebbaren Element übereinander angeordnet, so dass das statische Element die Kavitäten und Anschlüsse des verschiebbaren Elements überdeckt, wobei Anschlüsse von statischem und verschiebbarem Element durch verschieben in Deckung gebracht und damit ein Fluidfluss durch das statische Element in jeweils mindestens eine, in Varianten aber auch mehrere, Kavität(en) des verschiebbaren Elements, durch diese Kavität(en) und wieder durch einen anderen Anschluss oder andere Anschlüsse des statischen Elements heraus ermöglicht.In the context of the present invention, the static element is arranged one above the other with the displaceable element, so that the static element covers the cavities and connections of the displaceable element, connections of the static and displaceable element being brought into congruence by displacement and thus a fluid flow through the static element into at least one, but in variants also several, cavity(ies) of the displaceable element, through this cavity(ies) and again through another connection or other connections of the static element.

Dazu werden das statische und verschiebbare Element derart aufeinander gepresst, insbesondere durch Befestigungsmittel, dass das oder die Fluid(e) nicht zwischen den Kontaktflächen der Elemente hindurch strömen kann, sondern nur entlang der jeweiligen Anschlüsse. Zu diesem Zweck ist es bevorzugt, wenn die jeweiligen Anschlüsse (Öffnungen, Inlets bzw. Outlets, Konnektoren) der Elemente mit Dichtungen bzw. Dichtungselementen versehen sind. Beispiele für bevorzugte Dichtungen sind zum Beispiel O-Ringe.For this purpose, the static and displaceable element are pressed onto one another in such a way, in particular by fastening means, that the fluid(s) cannot flow between the contact surfaces of the elements, but only along the respective connections. For this purpose it is preferred if the respective connections (openings, inlets or outlets, connectors) of the elements are provided with seals or sealing elements. Examples of preferred seals are, for example, O-rings.

Die Anschlüsse des statischen Elements, die zur Zu- bzw. Abführung von Fluiden in das Ventil dienen, sind in Varianten der vorliegenden Erfindung oben auf dem statischen Element, also auf der dem verschiebbaren Element gegenüberliegenden Seite, angeordnet. Zusätzlich oder alternativ können (die) Anschlüsse des statischen Elements, die zur Zu- bzw. Abführung von Fluiden in das Ventil dienen, auf den Umfangsseiten des statischen Elements, angeordnet sein.In variants of the present invention, the connections of the static element, which are used for supplying and removing fluids into the valve, are arranged on top of the static element, ie on the side opposite the displaceable element. Additionally or alternatively, (the) connections of the static element, which are used to supply or discharge fluids into the valve, can be arranged on the peripheral sides of the static element.

Optional kann das erfindungsgemäße Ventil eine, bevorzugt runde, statische Deckplatte III), die auf der dem Stator gegenüberliegenden Seite des mindestens einen verschiebbaren Elements (Rotors) angeordnet ist, umfassen. Bei dieser bevorzugten Variante wird also das verschiebbare Elemente (der Rotor) zwischen dem statischen Element und der statischen Deckplatte eingeklemmt. Dabei ist die Deckplatte in der Regel nur eine Art „Klemmhilfe“, ohne eigene Anschlüsse oder Durchleitungen.The valve according to the invention can optionally include a preferably round, static cover plate III), which is arranged on the side of the at least one displaceable element (rotor) opposite the stator. In this preferred variant, the displaceable element (the rotor) is clamped between the static element and the static cover plate. The cover plate is usually just a kind of "clamping aid" without its own connections or feed-throughs.

In Varianten kann aber die Deckplatte durch ein zweites statisches Element ersetzt werden. In diesen Varianten kann in besonderen Ausgestaltungen ein verschiebbares Element eingesetzt werden, das auf Ober-und Unterseite Anschlüsse hat, so dass Fluidströme durch das Ventil geleitet werden können und nicht zwangsläufig auf der gleichen Seite austreten, wie sie eingeleitet werden.In variants, however, the cover plate can be replaced by a second static element. In these variants, a displaceable element can be used in special configurations, which has connections on the top and bottom, so that fluid streams can be routed through the valve and do not necessarily exit on the same side as they are introduced.

Diese Deckplatten können auch Anschlüsse oder z.B. (nach außen, d.h. von dem Ventil weg gerichtete) Abstandselemente oder Füße haben.These cover plates may also have ports or, for example, spacers (facing outwards, i.e. away from the valve) or feet.

In einer weiteren Alternative der vorliegenden Erfindung ist das zweite wesentliche Element IIb) ein statisches, bevorzugt rundes, Element (Stator), dass keine Anschlüsse zur Fluid(weiter)leitung aufweist. In diesem Falle sind die Anschlüsse des ersten Elements I) so angeordnet, dass diese von außen zugänglich sind, also von den Seiten des Stapels aus dem verwendeten Ventilelementen. Zudem entspricht in diesem Fall entspricht das Element IIb) weitgehend einer Deckplatte oder Bodenplatte, die aber jeweils dennoch optional zusätzlich vorhanden sein können.In a further alternative of the present invention, the second essential element IIb) is a static, preferably round, element (stator) that has no connections for fluid (further) conduction. In this case, the connections of the first element I) are arranged in such a way that they are accessible from the outside, ie from the sides of the stack of valve elements used. In addition, in this case the element IIb) largely corresponds to a cover plate or base plate, which, however, can still optionally be present in each case.

Zur Verdeutlichung sein nochmals darauf hingewiesen, dass, wenn bei den erfindungsgemäßen Ventilen von Ober-und Unterseiten (oder ähnlich) die Rede ist, sich dies auf einen Aufbau umfassend zumindest verschiebbares und statisches Element, die übereinander angeordnet sind, bezieht, wobei das verschiebbare Element als „unten“ angesehen wird und das statische Element als „oben“; die Anordnungen der übrigen Elemente oder Platten ergeben sich dann daraus folgend.For clarification, it should be pointed out once again that when the valves according to the invention are referred to as upper and lower sides (or similar), this refers to a structure comprising at least displaceable and static elements arranged one above the other, with the displaceable element is considered "below" and the static element as "above"; the arrangements of the remaining elements or plates then follow from this.

Weiterhin kann das erfindungsgemäße Ventil optional aber auch eine, bevorzugt runde, statische Bodenplatte IV), die auf der II), insbesondere IIa) bzw. gegebenenfalls III) gegenüberliegenden Seite des Stapels aus I), II), insbesondere IIa) und gegebenenfalls III) angeordnet ist, umfassen.Furthermore, the valve according to the invention can optionally also have a, preferably round, static base plate IV), which is on the opposite side of II), in particular IIa) or optionally III) of the stack of I), II), in particular IIa) and optionally III) is arranged include.

Diese Bodenplatten können erfindungsgemäß die gleiche Form und Struktur wie die Deckplatten haben, können aber auch Anschlüsse oder z.B. (nach außen, d.h. von dem Ventil weg gerichtete) Abstandselemente oder Füße haben. Boden- und Deckplatte unterscheiden sich somit (im Wesentlichen) nur dadurch, dass sie auf gegenüberliegenden Seiten des Ventils angeordnet sind.According to the invention, these base plates can have the same shape and structure as the cover plates, but they can also have connections or, for example, spacer elements or feet (facing outwards, ie away from the valve). Floor and Cover plates thus (essentially) differ only in that they are arranged on opposite sides of the valve.

Die erfindungsgemäßen Ventile können zudem in bevorzugten Varianten Einrichtungen oder Vorbereitungen V) zum automatischen Antrieb der Verschiebung des Elements I) aufweisen.In preferred variants, the valves according to the invention can also have devices or preparations V) for automatically driving the displacement of the element I).

In einigen bevorzugten Varianten sind dies entsprechende Ausgestaltungen der äußeren Umfangsflächen des jeweiligen drehbaren Elements.In some preferred variants, these are corresponding configurations of the outer peripheral surfaces of the respective rotatable element.

Die Einrichtungen oder Vorrichtungen V) sind in bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

  • V)a) aufgeraute oder mit einer die Griffigkeit erhöhenden Beschichtung (tackifyer) versehene Oberflächen der äußeren Umfangsoberfläche des jeweiligen Elements I);
  • V)b) eine gezahnte Struktur der äußeren Umfangsoberfläche des jeweiligen Elements I) (Verzahnung),
  • V)c) Hebel- bzw. Wellenansatzpunkt(e), Hebel, Griffe an der äußeren Umfangsoberfläche des jeweiligen Elements I);
  • V)d) eine gezahnte Struktur der inneren Umfangsoberfläche einer (mittigen) Aussparung des jeweiligen Elements I) (innere Verzahnung),
  • V)e) mindestens ein Zahnrad in
    • - der (mittigen) Aussparung des jeweiligen Elements I),
    • - einer Vertiefung in der Unterseite des jeweiligen Elements I), oder
    • - auf der Unterseite des jeweiligen Elements I), wobei dieses Element dann insbesondere das unterste des Ventils ist;
  • V)f) Vorrichtung zum Ansatz von angetriebenen Bauteilen, bevorzugt Vertiefungen, in die solche Bauteile eingesetzt werden können und/oder Vorziehungen für den Eingriff von Befestigungsmitteln, bevorzugt Löcher, insbesondere Schraublöcher.
In preferred embodiments of the present invention, the facilities or devices V) are selected from the group consisting of:
  • V) a) surfaces of the outer peripheral surface of the respective element I that are roughened or provided with a coating that increases grip (tackifyer);
  • V)b) a toothed structure of the outer peripheral surface of the respective element I) (toothing),
  • V)c) lever or shaft attachment point(s), levers, handles on the outer peripheral surface of the respective element I);
  • V)d) a toothed structure of the inner peripheral surface of a (central) recess of the respective element I) (internal toothing),
  • V)e) at least one gear wheel in
    • - the (central) recess of the respective element I),
    • - a recess in the underside of the respective element I), or
    • - on the underside of the respective element I), this element then being in particular the lowest of the valve;
  • V)f) Device for attaching driven components, preferably indentations into which such components can be inserted and/or provisions for the engagement of fastening means, preferably holes, in particular screw holes.

Bei den Varianten V)a), V)b) und V)c) ist der Antrieb nicht Teil des erfindungsgemäßen Ventils an sich, sondern ein gesondertes Bauteil, dass getrennt zur Verfügung gestellt wird. Dabei kann es sich beispielsweise um übliche Riemenantrieb, Zahnradantriebe, zum Beispiel auch direkt an einem Motor montierte Zahnräder, oder Schiebemotoren oder Ähnliches handeln.In variants V)a), V)b) and V)c), the drive is not part of the valve according to the invention per se, but a separate component that is made available separately. This can be, for example, a conventional belt drive, gear drives, for example gears mounted directly on a motor, or sliding motors or the like.

Bei Variante V)c) ist zu berücksichtigen, dass dann das verschiebbare Element dabei meist nur um einen gewissen Betrag verschoben werden kann, eine vollständige Verschiebung im Sinne einer Rotation ist dabei zwar realisierbar, aber oft zu aufwändig; diese Variante ist demgemäß weniger bevorzugt.In the case of variant V)c), it must be taken into account that the displaceable element can then usually only be displaced by a certain amount; a complete displacement in the sense of a rotation can be implemented, but is often too complex; this variant is accordingly less preferred.

Bei den Varianten V)d), V)e) und V)f) können Motoren fest an bzw. in das Ventil eingebaut sein.In variants V)d), V)e) and V)f), motors can be permanently installed on or in the valve.

Für den Fall, dass ein verschiebbares Element (Rotor) I) (das oberste) in einem erfindungsgemäßen Ventil von oberhalb des Ventils angetrieben werden soll oder muss, zum Beispiel über Einrichtung oder Vorrichtung V)d), ist es bevorzugt, dass das statische Element II), insbesondere IIa) (in seiner Mitte), und ebenso falls vorhanden Bodenplatte IV), eine Aussparung aufweist, durch die der Antrieb mit der Einrichtungen oder Vorrichtungen V)d) in Eingriff gebracht werden kann.In the event that a displaceable element (rotor) I) (the top one) in a valve according to the invention should or must be driven from above the valve, for example via means or device V)d), it is preferred that the static element II), in particular IIa) (in its middle), and also if present base plate IV), has a recess through which the drive can be brought into engagement with the facilities or devices V)d).

Wenn mehrere verschiebbare Elemente (Rotoren) in einem erfindungsgemäßen Ventil kombiniert sind, können diese gleiche oder unterschiedliche Einrichtungen oder Vorrichtungen V) aufweisen. Natürlich ist dabei zu berücksichtigen, dass die jeweiligen Einrichtungen oder Vorrichtungen V) zugänglich sein müssen, d.h. Einrichtungen oder Vorrichtungen V)d)/V)e)/V)f), die einen Antrieb von oberhalb bzw. unterhalb des Ventils erfordern, sollten (dürfen) nicht innen liegen.If several displaceable elements (rotors) are combined in a valve according to the invention, these can have the same or different devices or devices V). Of course, it must be taken into account that the respective devices or devices V) must be accessible, i.e. devices or devices V)d)/V)e)/V)f) that require a drive from above or below the valve should (must) not be inside.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können alle verschiebbaren Elemente manuell verschoben (gedreht) werden, auch wenn sie eine Einrichtung oder Vorrichtung V) aufweisen. Es ist also nicht zwingend notwendig einen zusätzlichen Antrieb zur Verfügung zu stellen. Insbesondere Variante V)c) ist für das manuelle Verschieben gut geeignet.Within the scope of the present invention, all displaceable elements can be shifted (rotated) manually, even if they have a facility or device V). It is therefore not absolutely necessary to provide an additional drive. Variant V)c) in particular is well suited for manual shifting.

Die erfindungsgemäßen Ventile können in weiteren bevorzugten Varianten ohne solche „Antriebsvor- oder -einrichtungen“ ausgestaltet sein, so dass dann die Verschiebung rein manuell vorgenommen wird. Dies kann zum Beispiel dann von Vorteil sein, wenn kein bzw. zu wenig Platz für automatische Verstelleinrichtungen gegeben ist.In further preferred variants, the valves according to the invention can be designed without such “drive pre-installations or devices”, so that the displacement is then carried out purely manually. This can be an advantage, for example, if there is no or too little space for automatic adjustment devices.

In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Relativbewegung, d.h. die Verschiebung, insbesondere Drehung, von I) gegenüber den anderen Elementen entweder manuell oder mithilfe eines Antriebs.In preferred embodiments of the present invention, the relative movement, i.e. the displacement, in particular rotation, of I) in relation to the other elements takes place either manually or with the aid of a drive.

Aufgrund der Möglichkeit, dass die Verschiebung bei Einsatz eines Antriebs sehr genau erfolgen kann, insbesondere bei elektronischer Steuerung, ist es in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, die Verschiebung (Drehung) durch einen Antrieb, insbesondere elektronisch gesteuerten Antrieb, vorzunehmen.Due to the possibility that the displacement can take place very precisely when using a drive, in particular with electronic control, it is particularly preferred in some embodiments of the present invention to undertake the displacement (rotation) by a drive, in particular an electronically controlled drive.

Wie auch an anderer Stelle dieser Beschreibung gesagt/angedeutet, sind bei den erfindungsgemäßen Ventilen die Anschlüsse des mindestens einen statischen Elements so angeordnet, dass sie mit allen Anschlüssen oder ausgewählten Anschlüssen

  • - des mindestens einen verschiebbaren Elements
oder, falls mehrere verschiebbaren Elemente vorhanden sind,
  • - von mindestens einem verschiebbaren Element
in Deckung gebracht werden können, um selektiv die Überleitung von Fluiden zwischen den Elementen, zu ermöglichen oder zu unterbinden.As also stated/indicated elsewhere in this description, the connections of the at least one static element are arranged in the valves according to the invention in such a way that they are connected to all connections or selected connections
  • - The at least one movable element
or, if there are several movable elements,
  • - by at least one movable element
can be brought into register to selectively allow or prevent the transfer of fluids between the elements.

Verschiebbar bzw. drehbar bezieht sich dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung auf das jeweils zusammengesetzte Ventil, d.h. das jeweilige verschiebbare Element, ist, unabhängig von gegebenenfalls vorhandenen anderen verschiebbaren Elementen, gegenüber dem oder den statischen Elementen, sowie gegebenenfalls vorhandenen anderen verschiebbaren Elementen, verschiebbar bzw. drehbar.In the context of the present invention, displaceable or rotatable refers to the respectively assembled valve, i.e. the respective displaceable element, is displaceable or .rotatable.

Drehbar bezieht sich dabei bevorzugt auf eine senkrecht in der Mitte des jeweiligen drehbaren Elements stehenden Drehachse Cm, wobei m die Anzahl der Kavitäten in dem Element ist. Dies bedeutet, dass bevorzugt die relative Position des ganzen Elements in Bezug auf das Ventil nicht geändert, das Element insbesondere nicht aus dem Ventil herausgedreht, wird (wenn das Ventil an sich nicht rotationssymmetrisch ist (zum Beispiel oval oder rechteckig), hat das zusammengesetzte Ventil eventuell keine solche Drehachse, sondern eine andere Symmetriegruppe).In this case, rotatable preferably refers to an axis of rotation C m standing perpendicularly in the middle of the respective rotatable element, where m is the number of cavities in the element. This means that preferably the relative position of the whole element with respect to the valve is not changed, in particular the element is not rotated out of the valve (if the valve itself is not rotationally symmetrical (e.g. oval or rectangular), the composite valve has possibly no such axis of rotation, but a different symmetry group).

Dies bedeutet aber nicht zwangsläufig, dass das drehbare Element eine runde oder m-eckige äußere (Umfangs-)Form haben muss, da die Drehung in Relation zu den Kavitäten steht. Zwar ist ein gleichmäßiger äußerer Umfang des drehbaren Elements bevorzugt, weil dies fertigungstechnisch einfacher ist und für einen Drehungsantrieb über zum Beispiel Riemen oder Zahnräder von Vorteil sein kann, jedoch kann die äußere Form auch ungleichmäßig sein (zum Beispiel auch trapezförmig). Insbesondere bevorzugt ist es, wenn bei einer Drehung des drehbaren Elements zu keiner Zeit ein Teil dieses Elements über die Ränder des (größten verbauten) statischen Elements bzw. Deckplatte/Bodenplatte übersteht, wenn von oben auf das Ventil gesehen wird. In diesem Sinne ist es erfindungsgemäß zum Beispiel auch möglich eckige verschiebbare, bevorzugt drehbare, Elemente mit runden statischen Elementen oder Deck-/Bodenplatten zu kombinieren oder umgekehrt runde verschiebbare, bevorzugt drehbare, Elemente mit eckigen statischen Elementen oder Deck-/Bodenplatten.However, this does not necessarily mean that the rotatable element must have a round or m-cornered external (circumferential) shape, since the rotation is related to the cavities. Although a uniform outer circumference of the rotatable element is preferred because this is simpler in terms of manufacturing technology and can be advantageous for a rotational drive via belts or gear wheels, for example, the outer shape can also be irregular (for example also trapezoidal). It is particularly preferred if, during a rotation of the rotatable element, no part of this element protrudes beyond the edges of the (largest built-in) static element or cover plate/base plate when the valve is viewed from above. In this sense, it is also possible according to the invention, for example, to combine angular, displaceable, preferably rotatable, elements with round static elements or top/bottom plates or, conversely, round, displaceable, preferably rotatable, elements with square static elements or top/bottom plates.

Wie angedeutet ist es in bevorzugten Varianten der vorliegenden Erfindung möglich pro Ventil mehrere verschiebbare, insbesondere drehbare, Elemente zu verwenden. Diese können in weiteren Varianten der vorliegenden Erfindung jeweils, oder teilweise, durch statische Elemente voneinander getrennt sein.As indicated, it is possible in preferred variants of the present invention to use a plurality of displaceable, in particular rotatable, elements per valve. In further variants of the present invention, these can each or partially be separated from one another by static elements.

Auf diese Art und Weise lassen sich verschiedenste Abfolgen von (verschiebbaren und statischen) Elementen realisieren, wodurch sich ein flexibles Ventil(-system) ergibt, dass auf verschiedenste Anforderungen anpassbar ist.In this way, a wide variety of sequences of (displaceable and static) elements can be implemented, resulting in a flexible valve (system) that can be adapted to a wide variety of requirements.

Einige Beispiele für erfindungsgemäß umfasste Abfolgen, jedoch keinesfalls auch nur annähernd alle möglichen, sind (R = verschiebbares, insbesondere drehbares, Element, S = statisches Element; D = Deckplatte; B = Bodenplatte; jeweils von unten nach oben):

1
RS; DRS; DRSB (einmal R, einmal S)
2
RRRS; DRRRS; DRRRSB (dreimal R, einmal S)
3
RSRS; DRSRS; DRSRSB (alternierend zweimal R und zweimal S; 1 verdoppelt)
4
RSRSRS; DRSRSRS; DRSRSRSB (alternierend dreimal R und dreimal S)
5
RSRRRS; DRSRRRS; DRSRRRSB (1 und 2 kombiniert)
6
RRRSRRRS; DRRRSRRRS; DRRRSRRRSB (2 verdoppelt)
7
RRS; DRRS; DRRSB (zweimal R, einmal S)
8
RRRRS; DRRRRS; DRRRRSB (viermal R, einmal S)
9
RSSRS
10
RSSD; BRSSD
Some examples of sequences included according to the invention, but by no means even approximately all possible ones, are (R=displaceable, in particular rotatable, element, S=static element; D=cover plate; B=base plate; in each case from bottom to top):
1
RS; DRS; DRSB (once R, once S)
2
RRRS; DRRRS; DRRRSB (three times R, once S)
3
RSRS; DRSRS; DRSRSB (alternating twice R and twice S; 1 doubled)
4
RSRSRS; DRSRSRS; DRSRSRSB (alternating three times R and three times S)
5
RSRRRS; DRSRRRS; DRSRRRSB (1 and 2 combined)
6
RRRSRRRS; DRRRSRRRS; DRRRSRRRSB (2 doubled)
7
RRS; DRRS; DRRSB (twice R, once S)
8th
RRRRS; DRRRRS; DRRRRSB (four times R, once S)
9
RSSRS
10
RSSD; BRSSD

Diese Stapelfolgen können erfindungsgemäß natürlich auch weiter miteinander kombiniert werden, wobei dann an den Kombinationsflächen bevorzugt keine Deckplatten oder Bodenplatten angeordnet werden.According to the invention, these stacking sequences can of course also be further combined with one another, in which case preferably no cover plates or base plates are arranged on the combination surfaces.

Die erfindungsgemäßen Ventile können, wie bereits gesagt, somit, neben Teilen wie Dichtungen, Antrieb oder ähnlichem, aus lediglich verschiebbarem und statischem Element, oder jeweils mehreren dieser, bestehen, und optional zusätzlich Deck- und/oder Bodenplatte umfassen.As already mentioned, the valves according to the invention can therefore, in addition to parts such as seals, drive or the like, consist of only a displaceable and static element, or several of these, and optionally additionally comprise a cover and/or base plate.

In bevorzugten Varianten der vorliegenden Erfindung weisen die Bestandteile I), II), insbesondere IIa), III), IV) eine gemeinsame Rotationsachse auf, die senkrecht in der Mitte des Stapels der vorhandenen Elemente liegt, wobei die Elemente bevorzugt alle rund oder annähernd rund, insbesondere rund, ausgestaltet sind. Annähernd rund bedeutet dabei eine Abweichung von der ideal runden Form von höchstens 20%, bevorzugt höchstens 10%, weiter bevorzugt höchstens 5% und insbesondere höchstens 2%.In preferred variants of the present invention, the components I), II), in particular IIa), III), IV) have a common axis of rotation which lies vertically in the middle of the stack of the elements present, the elements preferably all being round or approximately round , In particular round, are designed. In this context, approximately round means a deviation from the ideally round shape of at most 20%, preferably at most 10%, more preferably at most 5% and in particular at most 2%.

Wie bereits beschrieben ist es in manchen erfindungsgemäßen Varianten bevorzugt, dass neben I) noch IIa) und III) oder IV), oder I), III) und IV) vorhanden sind.As already described, it is preferred in some variants according to the invention that, in addition to I), IIa) and III) or IV), or I), III) and IV) are also present.

In manchen erfindungsgemäßen Varianten ist es bevorzugt, dass IIa) mit III) und/oder IV) über entsprechende Befestigungsmittel miteinander fest verbunden ist. Wie bereits dargestellt, gilt dies sinngemäß auch wenn mehrere verschiebbare und/oder statische Elemente angeordnet werden.In some variants according to the invention, it is preferred that IIa) is firmly connected to III) and/or IV) via appropriate fastening means. As already explained, this also applies if several displaceable and/or static elements are arranged.

Wesentlich bei diesen festen Verbindungen ist, wie bereits dargelegt, dass die zwischenliegenden verschiebbaren, bevorzugt drehbaren Elemente I), noch verschiebbar, insbesondere um die Rotationsachse drehbar sind, gleichzeitig aber zwischen den Elementen und gegebenenfalls Deck-/Bodenplatten Fluiddichtigkeit besteht, derart, dass keine Fluide zwischen den Kontaktflächen fließen, sondern nur zwischen davor vorgesehenen Anschlüssen.As already explained, it is essential for these fixed connections that the intervening displaceable, preferably rotatable elements I) can still be displaced, in particular can be rotated about the axis of rotation, but at the same time there is fluid-tightness between the elements and, if applicable, top/bottom plates, such that no Fluids flow between the contact surfaces, but only between connections provided in front of them.

In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung weisen die verschiebbaren (drehbaren) Elemente I) mindestens zwei Kavitäten auf; diese Ausführungsform ist in einigen Varianten gegenüber derjenigen mit einer Kavität (auch wenn diese unterteilt ist) bevorzugt.In preferred embodiments of the present invention, the displaceable (rotatable) elements I) have at least two cavities; in some variants, this embodiment is preferred to that with a cavity (even if this is divided).

Besonders bevorzugt ist es, wenn von diesen mindestens zwei Kavitäten mindestens zwei Kavitäten mit gleichen oder unterschiedlichen Materialien oder solchen Materialien enthaltenden Einsätzen gefüllt sind, wobei die Materialien mit den im Fluid laufenden Substanzen wechselwirken können.It is particularly preferred if at least two of these at least two cavities are filled with the same or different materials or inserts containing such materials, with the materials being able to interact with the substances running in the fluid.

Wenn zwei oder mehr Kavitäten in dem verschiebbaren (drehbaren) Element I) vorhanden sind, sind diese für den Fall eines runden oder gleichmäßig mehreckigen Elementes I) in besonders bevorzugten Ausgestaltungen gleich dimensioniert und gleichmäßig um den Mittelpunkt verteilt, so dass das runde oder gleichmäßig mehreckige Element eine senkrecht auf seinem Mittelpunkt stehende Drehachse Cn aufweist, wobei n die Anzahl der Kavitäten ist.If two or more cavities are present in the displaceable (rotatable) element I), in the case of a round or uniformly polygonal element I) in particularly preferred configurations they have the same dimensions and are uniformly distributed around the center point, so that the round or uniformly polygonal Element has an axis of rotation C n perpendicular to its center, where n is the number of cavities.

In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden durch die Relativbewegung der einzelnen Elemente in Bezug zueinander verschiedene Strömungspfade generiert. In weiter bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird dabei mindestens ein Strömungspfad durch mindestens zwei Kavitäten durch die Relativbewegung der einzelnen Ventilelemente untereinander geändert.In preferred embodiments of the present invention, different flow paths are generated by the relative movement of the individual elements in relation to one another. In further preferred embodiments of the present invention, at least one flow path through at least two cavities is changed by the relative movement of the individual valve elements with one another.

In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung besteht zwischen den Kavitäten zusätzlich die Möglichkeit zur Zu- und/oder Abfuhr von Fluidströmen.In preferred embodiments of the present invention, there is also the possibility of supplying and/or removing fluid streams between the cavities.

In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die Kavitäten so konfiguriert, dass Materialien, bevorzugt Materialien zum Durchführen einer chromatographischen Trennung, insbesondere für stationäre Phasen für Chromatographie, eingebracht oder Einsätze, bevorzugt umfassend Chromatographiesäulen, eingesetzt werden können.In preferred embodiments of the present invention, the cavities are configured such that materials, preferably materials for performing a chromatographic separation, in particular for stationary phases for chromatography, can be introduced or inserts, preferably comprising chromatography columns, can be used.

Zudem können in weiter bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung optional Fritten/Filter/Netze/Gitter zum Zurückhalten der Materialien, sofern notwendig, in die Kavitäten und/oder an ihre Ein- und/oder Auslässe eingesetzt werden.In addition, in further preferred embodiments of the present invention, optional frits/filters/nets/grids can be used to retain the materials, if necessary, in the cavities and/or at their inlets and/or outlets.

Ferner weisen die Kavitäten bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine zylindrische Form oder eine von der zylindrischen Form abweichende Geometrie auf. Dies bedeutet, dass die Kavitäten im Rahmen der vorliegenden Erfindung an die geplante Anwendung angepasst sein können. Es ist zum Beispiel möglich, die Kavitäten direkt bei der Herstellung einzuarbeiten und entsprechend deren Form zu bestimmen, was besonders gut funktioniert, wenn die Herstellung über additive Fertigungstechniken, insbesondere 3D-Druck, erfolgt. Zum Beispiele können die Kavitäten rund ausgestaltet sein, um dann entweder nur mit Probenfluid gefüllt zu werden, oder in anderen bevorzugten Ausführungsformen als (Chromatographie-)Säulen genutzt und ausgestaltet zu werden, wofür sie dann insbesondere mit stationärer Phase, zum Beispiel in Form von kleinen Kügelchen (Beads/Beadlets) gefüllt werden können. In anderen Ausführungsformen können die Kavitäten, wie auch an anderer Stelle in dieser Beschreibung beschrieben, derart ausgestaltet und ausgeformt sein, dass separat hergestellte (Chromatographie-)Säulen, gegebenenfalls unter Zuhilfenahme von entsprechend angepassten und geformten Gehäusen, eingesetzt werden können.Furthermore, the cavities in preferred embodiments of the present invention have a cylindrical shape or a geometry that deviates from the cylindrical shape. This means that the cavities can be adapted to the planned application within the scope of the present invention. For example, it is possible to incorporate the cavities directly during production and to determine their shape accordingly, which works particularly well when production is carried out using additive manufacturing techniques, in particular 3D printing. For example, the cavities can be designed around, in order to then either only be filled with sample fluid or, in other preferred embodiments, used and designed as (chromatography) columns, for which they are then in particular filled with a stationary phase, for example in the form of small balls (beads/beadlets) can be filled. In other embodiments, the cavities, as also described elsewhere in this description, can be designed and shaped in such a way that separately produced (chromatography) columns can be used, optionally with the aid of appropriately adapted and shaped housings.

Demgemäß ist es in verschiedenen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen bevorzugt, dass einzelne oder alle Elemente I), II), insbesondere IIa), III), IV), gegebenenfalls V), mittels additiver Fertigungsverfahren, insbesondere 3D-Druck, gefertigt sind.Accordingly, it is preferred in various embodiments of the invention that individual or all elements I), II), in particular IIa), III), IV), optionally V), are manufactured using additive manufacturing processes, in particular 3D printing.

Als 3D-Druckverfahren eigenen sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere solche, die mit resinbasiertem Ausgangsmaterial arbeiten, bevorzugt Digital Light Processing (DLP), Stereolithographie (SL) oder Poly-/Multijetting. Mit diesen Verfahren können flüssigkeitsdichte Bauteile erhalten werden, bevorzugt mit relativ (für 3D-Drucktechniken) glatten Oberflächen. Die Materialauswahl hängt stark von der jeweiligen Anwendung ab, bevorzugt werden acrylatbasierte Kunststoffe eingesetzt, diese können z.B. zur Verbesserung der Gleiteigenschaften an der Dichtfläche und zur erhöhten Chemikalienbeständigkeit stark fluoriert eingesetzt werden.In the context of the present invention, particularly suitable 3D printing methods are those that work with resin-based starting material, preferably digital light processing (DLP), stereolithography (SL) or poly/multijetting. With these methods, liquid-tight components can be obtained, preferably with relatively (for 3D printing techniques) smooth surfaces. The choice of material depends to a large extent on the respective application; acrylate-based plastics are preferred; these can be heavily fluorinated, e.g. to improve the sliding properties on the sealing surface and for increased chemical resistance.

In bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung haben die Kavitäten ein Volumen von 10 Nanoliter bis 10 Milliliter, bevorzugt von 1 Mikroliter bis 1000 Mikroliter. Dieses Volumen ist dabei das durch die (Chromatographie-)Säule nutzbare Volumen, also das Säulenvolumen.In preferred embodiments of the present invention, the cavities have a volume of 10 nanoliters to 10 milliliters, preferably 1 microliter to 1000 microliters. This volume is the volume that can be used by the (chromatography) column, i.e. the column volume.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können in besonders bevorzugten Ausgestaltungen eine oder mehrere Kavitäten mit, insbesondere per 3D-Druck hergestellten, Strukturen definierter Geometrie gefüllt sein, wobei bevorzugt unterschiedliche Kavitäten mit unterschiedlichen Materialien zur Wechselwirkung mit gelösten Substanzen gefüllt sind oder unterschiedliche Kavitäten mit gleichen Materialien zur Wechselwirkung mit gelösten Substanzen gefüllt sind.In the context of the present invention, in particularly preferred configurations, one or more cavities can be filled with structures of defined geometry, in particular produced by 3D printing, with different cavities preferably being filled with different materials for interaction with dissolved substances, or different cavities with the same materials for Interaction are filled with dissolved substances.

In Varianten der vorliegenden Erfindung sind die Kavitäten bevorzugt mit Materialien zum Durchführen einer chromatographischen Trennung befüllt, wobei die Befüllung innerhalb oder außerhalb des Ventils erfolgen kann.In variants of the present invention, the cavities are preferably filled with materials for carrying out a chromatographic separation, it being possible for the filling to take place inside or outside the valve.

Weiterhin werden in bevorzugten Varianten der vorliegenden Erfindung Fritten/Filter/Netze/Gitter, bevorzugt Fritten, zum Zurückhalten der Materialien, sofern notwendig, entweder in die Kavität oder zwischen die einzelnen Ventilelemente eingebracht.Furthermore, in preferred variants of the present invention, frits/filters/nets/grids, preferably frits, are introduced to hold back the materials, if necessary, either in the cavity or between the individual valve elements.

Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Kit zur Herstellung von Schieberventilen, insbesondere für SMB-Verfahren, umfassend

  • i) Schieber-Elemente, bevorzugt rund, (Rotoren) umfassend
  • a) mindestens eine, bevorzugt mindestens zwei, Kavität(en) mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die mindestens eine Kavität ermöglichen, oder
  • b) mindestens eine Kavität ohne eigene Anschlüsse konfiguriert zur Aufnahme von mindestens zwei Einsätzen mit mindestens zwei Anschlüssen pro Einsatz, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die Einsätze ermöglichen, oder
  • c) mindestens eine Kavität mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität und mindestens eine Kavität ohne eigene Anschlüsse konfiguriert zur Aufnahme von Einsätzen,
  • ii) statische Elemente, bevorzugt rund, (Statoren) umfassend
    • - mindestens einen Anschluss für Fluidzuführung, und
    • - mindestens einen Anschluss für Fluidabführung,
    • - optional ein oder mehrere Kavitäten zur Fluidweiterleitung,
    • - optional ein oder mehrere Anschlüsse zur Fluidweiterleitung,
  • iii) statische Deckplatten, bevorzugt rund,
  • iv) statische Bodenplatten, bevorzugt rund,
  • vi) Einsätze, die konfiguriert sind, in die Kavitäten von i)b) eingesetzt zu werden, bevorzugt ausgestaltet als chromatographische Säulen,

wobei die einzelnen Elemente des Kits konfiguriert sind, miteinander zu einem Schieberventil verbunden werden zu können,
die Anschlüsse der statischen Elemente ii) so angeordnet sind, dass sie mit den Anschlüssen oder ausgewählten Anschlüssen der verschiebbaren Elemente i) in Deckung gebracht werden können.A further subject matter of the present invention is also a kit for the production of slide valves, in particular for SMB processes
  • i) slide elements, preferably round, (rotors) comprising
  • a) at least one, preferably at least two, cavity(ies) with at least two connections per cavity, the connections allowing fluids to flow through the at least one cavity, or
  • b) at least one unported cavity configured to receive at least two inserts with at least two ports per insert, the ports allowing fluid to flow through the inserts, or
  • c) at least one cavity with at least two connections per cavity and at least one cavity without its own connections configured to accommodate inserts,
  • ii) Static elements, preferably round, (stators) comprising
    • - at least one connection for fluid supply, and
    • - at least one connection for fluid drainage,
    • - optionally one or more cavities for fluid transfer,
    • - optionally one or more connections for fluid transmission,
  • iii) static deck plates, preferably round,
  • iv) static floor panels, preferably round,
  • vi) inserts configured to be inserted into the wells of i)b), preferably designed as chromatographic columns,

wherein the individual elements of the kit are configured to be able to be connected to one another to form a spool valve,
the connections of the static elements ii) are arranged in such a way that they can be brought into alignment with the connections or selected connections of the displaceable elements i).

Die einzelnen Elemente entsprechen dabei sinngemäß den oben beschriebenen Elementen des erfindungsgemäß Ventils wie folgt: i) = I); ii) = IIa), iii) = III), iv) = IV).The individual elements correspond to the above-described elements of the valve according to the invention as follows: i)=I); ii) = IIa), iii) = III), iv) = IV).

Das erfindungsgemäße Kit beruht insbesondere darauf, dass verschiedene Schieber-Elemente und statische Elemente jeweils gleicher Größe oder zumindest mit aufeinander abgestimmten Dimensionen, insbesondere im Hinblick auf Befestigungselemente, bevorzugt Schrauben (mit Muttern), insbesondere selbst-sichernden Schraubenmuttern, und Drehachse Cm. Dazu umfasst das Kit einerseits verschiedene Sätze an Elementen i), in unterschiedlichen Größen und mit unterschiedlichen Konfigurationen, insbesondere unterschiedlicher Anzahl und Abmessung von Kavitäten.The kit according to the invention is based in particular on the fact that different slide elements and static elements are each of the same size or at least with coordinated dimensions, in particular with regard to fastening elements, preferably screws (with nuts), in particular self-locking nuts, and axis of rotation C m . For this purpose, the kit includes, on the one hand, different sets of elements i) in different sizes and with different configurations, in particular different numbers and dimensions of cavities.

Entsprechend umfasst das Kit einerseits verschiedene Sätze an Elementen ii), in unterschiedlichen Größen und mit unterschiedlichen Konfigurationen, insbesondere Anschlüssen (Öffnungen, Inlets bzw. Outlets, Konnektoren).
Genauso umfasst das Kit verschiedene Sätzen Deckplatten und Bodenplatten in unterschiedlichen Größen und Konfigurationen. In Varianten kann die relative Anzahl dieser geringer sein, weil zum Beispiel auf einer größeren Deckplatte mehrere Vorsehungen für Befestigungsmittel angeordnet sein können
Accordingly, the kit includes, on the one hand, different sets of elements ii) in different sizes and with different configurations, in particular connections (openings, inlets or outlets, connectors).
Likewise, the kit includes different sets of top plates and base plates in different sizes and configurations. In variants, the relative number of these can be lower because, for example, several provisions for fastening means can be arranged on a larger cover plate

Die erfindungsgemäßen Kits können in bevorzugten Ausgestaltungen zudem noch Motoren v), mit denen der oder die Rotoren bewegt werden können, umfassen. Die erfindungsgemäßen Kits können in bevorzugten Ausgestaltungen zudem noch Gehäuse vii), in die die Ventile eingesetzt werden können, umfassen. Die erfindungsgemäßen Kits können in bevorzugten Ausgestaltungen zudem noch Halterungen viii), welche die Ventile oder einzelne Teile halten können, umfassen.In preferred configurations, the kits according to the invention can also include motors v), with which the rotor or rotors can be moved. In preferred configurations, the kits according to the invention can also include housings vii), into which the valves can be inserted. In preferred configurations, the kits according to the invention can also include holders viii), which can hold the valves or individual parts.

Es sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäßen Kits auch für die Variante der vorliegenden Erfindung geeignet sind, die das statische Elemente IIb) statt des statischen Elements IIa) verwenden. Für diesen Fall ist es ausgehend von dem Kit möglich und ausreichend eine Deck- oder Bodenplatte (mehr) auszuwählen und zu verbauen.It should be noted that the kits according to the invention are also suitable for the variant of the present invention which uses the static element IIb) instead of the static element IIa). In this case, starting from the kit, it is possible and sufficient to select and install one (more) top or bottom plate.

Weiterhin ist noch Gegenstand der vorliegenden Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Schieberventile oder von mittels der erfindungsgemäßen Kits hergestellten Schieberventile im Bereich der Mehrsäulenchromatographie oder bei der Kopplung von Chromatographiemethoden mit anderen Verfahren.
Die erfindungsgemäßen Schieberventile oder die mittels der erfindungsgemäßen Kits hergestellten Schieberventile können auch für (bio)chemische Analysen, insbesondere solche mit geringem Probenvolumen, bevorzugt für die Analyse von Umweltproben, in der Lebensmittelindustrie, in der (Bio)Pharmaindustrie, in der chemischen Industrie, in der medizinischen Diagnostik verwendet werden.
Furthermore, the subject of the present invention is the use of the slide valves according to the invention or of slide valves produced by means of the kits according to the invention in the field of multi-column chromatography or in the coupling of chromatography methods with other processes.
The slide valves according to the invention or the slide valves produced using the kits according to the invention can also be used for (bio)chemical analyses, in particular those with small sample volumes, preferably for the analysis of environmental samples, in the food industry, in the (bio)pharmaceutical industry, in the chemical industry, in used in medical diagnostics.

In Varianten der vorliegenden Erfindung kann es bevorzugt sein, die einzelnen (Chromatographie-)Säulen einzeln in die Kavitäten des verschiebbaren Elements einzulegen, insbesondere Säulen in Gehäuse in die Kavitäten ohne eigene Anschlüsse, um die Säulen einzeln fertigen und ggf. auch austauschen zu können.In variants of the present invention, it may be preferable to insert the individual (chromatography) columns individually into the cavities of the displaceable element, in particular columns in housings into the cavities without their own connections, in order to be able to manufacture the columns individually and also to be able to replace them if necessary.

In bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden die Säulen demgemäß einzeln gepackt und erst dann ins Ventil integriert. Diese Vorgehensweise ermöglicht es unter anderem, die Säulen einzeln auszutauschen und dass diese beispielsweise für weitere Experimente / Vergleichsexperimente eingesetzt werden können.In preferred embodiments of the present invention, the columns are accordingly packed individually and only then integrated into the valve. This procedure makes it possible, among other things, to exchange the columns individually and to use them, for example, for further experiments / comparative experiments.

Diese Variabilität und Wartungsfreundlichkeit ist einer der großen Vorteile der vorliegenden Erfindung.This variability and ease of maintenance is one of the great advantages of the present invention.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung können die genannten Kavitäten als solche genutzt werden, wenn zum Beispiel die Kavitäten mit Materialien gefüllt werden/sind, die mit den im Fluid zulaufenden Substanzen wechselwirken können. In einem solchen Fall können die wechselwirkenden Materialien als Slurry oder in Pulverform in den Kavitäten vorliegen. Alternativ können die Kavitäten jedoch auch indirekt genutzt werden, indem Kavitäteneinsätze eingesetzt werden, die dann zum Beispiel als leere Einsätze, oder als (Chromatographie-)Säulen ausgestaltet sein können.
In den Figurenbeschreibungen werden der Einfachheit halber manchmal die Kavitäten nicht als solche bezeichnet, sondern als Säule(n), womit gleichzeitig die jeweils gewählte Funktion der betreffenden Kavität beschrieben ist.
Within the scope of the present invention, the cavities mentioned can be used as such if, for example, the cavities are/are filled with materials that can interact with the substances flowing in the fluid. In such a case, the interacting materials can be present in the cavities as a slurry or in powder form. Alternatively, however, the cavities can also be used indirectly by using cavity inserts, which can then be designed, for example, as empty inserts or as (chromatography) columns.
For the sake of simplicity, the cavities are sometimes not referred to as such in the descriptions of the figures, but rather as column(s), which at the same time describes the respectively selected function of the relevant cavity.

In besonders bevorzugten Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind die Kavitäten mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität der verschiebbaren Elemente I) als (Chromatographie-)Säulen und die Kavitäten ohne eigene Anschlüsse der verschiebbaren Elemente I) als Kavitäten mit eingesetzten (Chromatographie-)Säulen oder Kavitäteneinsätzen ausgestaltet; in letzterem Fall stellen die eingesetzten (Chromatographie-)Säulen bzw. Kavitäteneinsätze die notwendigen Anschlüsse zur Verfügung.In particularly preferred configurations of the present invention, the cavities with at least two connections per cavity of the displaceable elements I) are designed as (chromatography) columns and the cavities without their own connections of the displaceable elements I) are designed as cavities with inserted (chromatography) columns or cavity inserts ; in the latter case, the (chromatography) columns or cavity inserts used provide the necessary connections.

Die vorliegende Erfindung betrifft also, mit anderen Worten, rotatorische Ventile, bestehend aus mehreren relativ zueinander bewegbar (drehbar) miteinander verbundenen Elementen, wobei die Elemente fluidische Kanäle sowie teilweise Kavitäten besitzen. Hierbei sind bevorzugt mindestens zwei Kavitäten mit Materialien gefüllt, die mit den im Fluid zulaufenden Substanzen wechselwirken können. Durch die Relativbewegung der einzelnen Ventilelemente untereinander können verschiedene Strömungspfade generiert werden.The present invention thus relates, in other words, to rotary valves consisting of a plurality of elements which are connected to one another so that they can be moved (rotated) relative to one another, the elements having fluidic channels and, in some cases, cavities. In this case, at least two cavities are preferably filled with materials that can interact with the substances flowing into the fluid. Different flow paths can be generated by the relative movement of the individual valve elements with one another.

Dabei wird der Strömungspfad durch mindestens zwei Kavitäten durch die Relativbewegung der einzelnen Ventilelemente untereinander geändert und in bevorzugten Varianten besteht zwischen den Kavitäten die Möglichkeit zur Zu-und/oder Abfuhr von Fluidströmen.The flow path through at least two cavities is changed by the relative movement of the individual valve elements with one another, and in preferred variants there is the possibility of supplying and/or discharging fluid flows between the cavities.

Eine bevorzugte Variante der vorliegenden Erfindung ist ein Schieberventil, insbesondere SMB-Ventil, umfassend, stapelartig übereinander angeordnet,

  • I) mindestens ein verschiebbares Element umfassend
  • a) mindestens zwei Kavitäten mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die mindestens eine Kavität ermöglichen, oder
  • b) mindestens eine Kavität ohne eigene Anschlüsse konfiguriert zur Aufnahme von mindestens zwei Einsätzen mit mindestens zwei Anschlüssen pro Einsatz, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die Einsätze ermöglichen, oder
  • c) mindestens eine Kavität mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität und mindestens eine Kavität ohne eigene Anschlüsse konfiguriert zur Aufnahme von Einsätzen,
  • IIa) mindestens ein statisches, Element umfassend
    • - mindestens einen Anschluss für Fluidzuführung, und
    • - mindestens einen Anschluss für Fluidabführung,
    • - optional ein oder mehrere Kavitäten zur Fluidweiterleitung,
    • - optional ein oder mehrere Anschlüsse zur Fluidweiterleitung,
  • III) optional eine statische Deckplatte, die auf der dem Stator gegenüberliegenden Seite des mindestens einen Rotors angeordnet ist,
  • IV) optional eine statische Bodenplatte, die auf der IIa) bzw. gegebenenfalls III) gegenüberliegenden Seite des Stapels aus I), IIa) und gegebenenfalls III) angeordnet ist,
  • V) optional Einrichtungen oder Vorbereitungen zum automatischen Antrieb der Verschiebung des Elements I),

wobei die Anschlüsse des mindestens einen statischen Elements so angeordnet sind, dass sie mit allen Anschlüssen oder ausgewählten Anschlüssen des mindestens einen verschiebbaren Elements oder, falls mehrere verschiebbaren Elemente vorhanden sind, von mindestens einem verschiebbaren Element in Deckung gebracht werden können, um selektiv die Überleitung von Fluiden zwischen den Elementen, zu ermöglichen oder zu unterbinden.A preferred variant of the present invention is a slide valve, in particular SMB valve, comprehensive, stacked one above the other,
  • I) comprising at least one displaceable element
  • a) at least two cavities with at least two connections per cavity, the connections allowing fluids to flow through the at least one cavity, or
  • b) at least one unported cavity configured to receive at least two inserts with at least two ports per insert, the ports allowing fluid to flow through the inserts, or
  • c) at least one cavity with at least two connections per cavity and at least one cavity without its own connections configured to accommodate inserts,
  • IIa) comprising at least one static element
    • - at least one connection for fluid supply, and
    • - at least one connection for fluid drainage,
    • - optionally one or more cavities for fluid transfer,
    • - optionally one or more connections for fluid transmission,
  • III) optionally a static cover plate which is arranged on the side of the at least one rotor opposite the stator,
  • IV) optionally a static base plate, which is arranged on the IIa) or optionally III) opposite side of the stack of I), IIa) and optionally III),
  • V) optional devices or preparations for automatically driving the displacement of the element I),

wherein the terminals of the at least one static element are arranged such that they can be brought into register with all terminals or selected terminals of the at least one displaceable element or, if there are multiple displaceable elements, at least one displaceable element in order to selectively effect the transition of Fluids between the elements to allow or prevent.

Die erfindungsgemäßen Schieberventile können im Prinzip überall dort verwendet werden, wo (bio)chemische Analysen mit geringem Probenvolumen durchgeführt werden, in bevorzugten Varianten werden sie für die Analyse von Umweltproben (Trinkwasser, Schadstoffbelastung, etc.) in der Lebensmittelindustrie, in der (Bio)Pharmaindustrie, in der chemischen Industrie, in der medizinischen Diagnostik verwendet.In principle, the slide valves according to the invention can be used wherever (bio)chemical analyzes are carried out with small sample volumes. In preferred variants, they are used for the analysis of environmental samples (drinking water, pollution, etc.) in the food industry, in the (bio) Pharmaceutical industry, in the chemical industry, used in medical diagnostics.

In weiteren Varianten werden die erfindungsgemäßen Schieberventile im Bereich der Mehrsäulenchromatographie oder bei der Kopplung von Chromatographiemethoden mit anderen Verfahren verwendet.
Die erfindungsgemäßen Schieberventile sind mithin für alle Hersteller und Anwender von (Prozess)Analytik in den oben genannten Bereichen vorteilhaft.
In further variants, the slide valves according to the invention are used in the field of multi-column chromatography or when chromatographic methods are coupled with other processes.
The slide valves according to the invention are therefore advantageous for all manufacturers and users of (process) analytics in the areas mentioned above.

Nicht zuletzt sind auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung Verfahren zur Durchführung von chromatographischen Untersuchungen, insbesondere SMB, unter Einsatz bzw. mittels der erfindungsgemäßen Schieberventile oder von aus erfindungsgemäßen Kits hergestellten Ventilen.
Diese Verfahren weisen natürlich ebenfalls die beschriebenen Vorteile auf, die sich aus den erfindungsgemäßen Ventilen und/oder Kits ergeben. Bei diesen Verfahren können alle oder einige der verschiedenen beschriebenen Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Ventile zum Tragen kommen.
Last but not least, the present invention also relates to methods for carrying out chromatographic investigations, in particular SMB, using or using the slide valves according to the invention or valves produced from kits according to the invention.
Of course, these methods also have the advantages described, which result from the valves and/or kits according to the invention. All or some of the various described embodiments of the valves of the present invention may be used in these methods.

Durch die direkte Integration von Säulen und Ventil in eine einzelne Baugruppe im Rahmen der vorliegenden Erfindung ergeben sich unter anderem die folgenden Vorteile:

  • - Komplexe Schaltungen können einfacher realisiert werden, da Verbindungen zwischen den Säulen ohne eine externe Verschaltung geändert werden können.
  • - Kompaktere Bauweise: gerade in Anwendungen, bei denen viele verschiedene Strömungspfade benötigt werden, kann die Anzahl und Größe von Fluidkonnektoren der limitierende Faktor in Bezug auf den System-Footprint darstellen. Durch die Integration mehrerer Komponenten in ein Bauteil entfällt die Notwenigkeit für diese Konnektoren.
  • - Das Totvolumen wird verringert: Als logische Konsequenz der ersten beiden Punkte ergibt sich zwangsläufig ein geringeres Totvolumen des Gesamtsystems. Das ist für zahlreiche analytische Verfahren vorteilhaft, da dadurch Dispersionseffekte minimiert werden.
  • - Verschiedene Mehrsäulenchromatographiemethoden stellen zum Beispiel die Simulated Moving Bed (SMB) Chromatographie oder die mehrdimensionale Chromatographie dar. Während der Schwerpunkt bei der SMB darauf liegt, eine bestimmte Trennaufgabe kontinuierlich zu lösen, liegt der Fokus bei der mehrdimensionalen Chromatographie darauf, verschiedene Trennmechanismen miteinander zu kombinieren. Außerdem kann als Mehrsäulenchromatographie MCC (multi column chromatography) eine Methodik angewandt werden, bei der eine Probe immer wieder durch baugleiche Säulen (meistens abwechselnd durch zwei) geführt wird, um eine möglichst hohe Trennleistung zu erzielen und Limitierungen, die bei einer einzelnen langen Säule, wie z.B. zu hohe Druckverluste über die Säule, auftreten können, zu umgehen. Für alle diese Verfahren bietet die vorliegende Erfindung eine erhöhte Flexibilität und damit einen größeren Anwendungsbereich im mikrofluidischen Maßstab.
The direct integration of columns and valve into a single assembly within the scope of the present invention results in the following advantages, among others:
  • - Complex circuits can be realized more easily because connections between the columns can be changed without external wiring.
  • - More compact design: Especially in applications where many different flow paths are required, the number and size of fluid connectors can be the limiting factor in terms of the system footprint. The integration of several components into one component eliminates the need for these connectors.
  • - The dead volume is reduced: As a logical consequence of the first two points, there is inevitably a lower dead volume in the overall system. This is advantageous for many analytical procedures as it minimizes dispersion effects.
  • - Different multi-column chromatography methods represent, for example, simulated moving bed (SMB) chromatography or multi-dimensional chromatography. While the focus of SMB is on continuously solving a specific separation task, the focus of multi-dimensional chromatography is on combining different separation mechanisms with each other In addition, a method can be used as multi-column chromatography MCC (multi-column chromatography), in which a sample is repeatedly passed through columns of the same construction (usually through two alternately) in order to achieve the highest possible separation efficiency and limitations that are associated with a single long Column, such as excessive pressure losses across the column, can occur. For all of these methods, the present invention offers increased flexibility and thus a larger area of application on a microfluidic scale.

Sofern bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Schieberventile oder Kits Teile oder in Gänze als „bestehend aus“ gekennzeichnet sind, ist darunter zu verstehen, dass sich dies auf die genannten wesentlichen Bestandteile bezieht. Selbstverständliche oder inhärente Teile wie Leitungen, Ventile, Schrauben, Gehäuse, Messeinrichtungen, Vorratsbehälter für Rohmaterialien/Produkte etc., die die die Schieberventile oder Kits nicht substantiell ändern würden, sind dadurch nicht ausgeschlossen.If, in the description of the slide valves or kits according to the invention, parts or the entirety are marked as “consisting of”, this is to be understood to mean that this refers to the essential components mentioned. This does not exclude self-evident or inherent parts such as piping, valves, screws, housings, gauges, raw material/product reservoirs, etc. that would not substantially change the spool valves or kits.

Eine erfindungsgemäß besonderes bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schieberventile ist die in 1e dargestellte Variante.A particularly preferred embodiment of the slide valves according to the invention is in 1e shown variant.

Eine andere erfindungsgemäß besonderes bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schieberventile ist die in 10 dargestellte Variante.Another embodiment of the slide valves according to the invention that is particularly preferred according to the invention is that in 10 shown variant.

Eine andere erfindungsgemäß bevorzugte Variante Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schieberventile ist die in 14 dargestellte Variante.Another variant embodiment of the slide valves according to the invention that is preferred according to the invention is in 14 shown variant.

Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist es, dass die Totvolumina im Vergleich zu den Systemen des Standes der Technik erheblich verringert werden können. Bei den Ventilsystemen des Standes der Technik haben einerseits die Ventile an sich ein gewisses Totvolumen und andererseits kommt bei den Systemen des Standes der Technik noch das Volumen der Verbindungskapillaren hinzu.A particular advantage of the present invention is that the dead volumes can be significantly reduced compared to the systems of the prior art. In the valve systems of the prior art, on the one hand, the valves themselves have a certain dead volume, and on the other hand, in the systems of the prior art, the volume of the connecting capillaries is added.

Ein System des Standes der Technik hat also ein gewisses Totvolumen, zu dem noch das Volumen der Verbindungskapillaren hinzukommt, was sich zu einem Gesamttotvolumen addiert; dies entspricht dem Volumen aller Verbindungskanäle zwischen den (zum Beispiel vier) für die SMB genutzten Säulen, unabhängig davon, ob diese in Form von Kanälen im Ventil oder als Verbindungskapillaren vorliegen. Durch die kompaktere Bauweise durch Integration der Säulen in das Ventil entfällt erfindungsgemäß nicht nur das Totvolumen der Kapillaren, sondern das Totvolumen des Ventilsystems kann ebenfalls reduziert werden und beträgt dann nur noch einen Bruchteil des Totvolumens der Systeme des Standes der Technik.A prior art system thus has a certain dead volume, to which is added the volume of the connecting capillaries, adding up to a total dead volume; this corresponds to the volume of all connecting channels between the columns (e.g. four) used for the SMB, regardless of whether these are in the form of channels in the valve or as connecting capillaries. The more compact design through integration of the columns in the valve not only eliminates the dead volume of the capillaries, but the dead volume of the valve system can also be reduced and is then only a fraction of the dead volume of the systems of the prior art.

Erfindungsgemäß sind beispielsweise Reduzierungen des Totvolumens von über 80% möglich.According to the invention, for example, reductions in the dead volume of more than 80% are possible.

Die einzelnen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung/Systeme/Ventile stehen in fachüblicher und bekannter Art und Weise miteinander in Wirkverbindung.The individual parts of the device/systems/valves according to the invention are functionally connected to one another in a manner known and customary in the art.

Die verschiedenen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung, z.B. - aber nicht ausschließlich - diejenigen der verschiedenen abhängigen Ansprüche oder einzelner in den Figuren beschriebenen Ausgestaltungen, können dabei in beliebiger Art und Weise miteinander kombiniert werden, sofern solche Kombinationen sich nicht widersprechen.The various configurations of the present invention, e.g. - but not exclusively - those of the various dependent claims or individual configurations described in the figures can be combined with one another in any way, provided such combinations do not contradict one another.

Die im Folgenden mit Bezugnahme auf die Figuren näher erläuterten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen verschiedene bevorzugte Ausführungsformen dar, viele der im Folgenden in einzelnen Figuren dargestellten Merkmale bzw. Ausführungsformen sind mit in anderen Figuren oder der übrigen Beschreibung dargestellten Merkmalen und Ausführungsformen kombinierbar, insbesondere wo die Merkmale entsprechend beschrieben sind. So können zum Beispiel verschiedene in den Figuren dargestellte Rotor-Ausgestaltungen in einem erfindungsgemäßen Ventil kombiniert werden. Die Figuren sind überdies nicht limitierend auszulegen und nicht maßstabsgetreu. Weiterhin enthalten die Figuren nicht alle Merkmale, die übliche Vorrichtungen/Anlagen aufweisen, sondern sind auf die für die vorliegende Erfindung und ihr Verständnis wesentlichen Merkmale reduziert, beispielsweise sind Schrauben, Halterungen etc. nicht oder nicht im Detail dargestellt.The embodiments of the present invention explained in more detail below with reference to the figures represent various preferred embodiments. Many of the features or embodiments shown below in individual figures can be combined with features and embodiments shown in other figures or the rest of the description, in particular where the Features are described accordingly. For example, different rotor configurations shown in the figures can be combined in a valve according to the invention. Moreover, the figures are not to be interpreted as limiting and are not true to scale. Furthermore, the figures do not contain all the features that have the usual devices/plants, but are reduced to the features that are essential for the present invention and its understanding, for example screws, brackets, etc. are not shown or not shown in detail.

Gleiche Bezugszeichen/-ziffern bedeuten dabei gleiche oder gleichwirkende Vorrichtungsteile; zum besseren Verständnis und zur besseren Übersichtlichkeit sind einige Bezugsziffern mit Buchstaben versehen, die auf deren jeweils gezeigten Ort hinweisen (z.B. R für Rotor, dieses Merkmal findet sich dann im Rotor = dem verschiebbaren Element der vorliegenden Erfindung) - dennoch sind die jeweils bezifferten Elemente gleich oder gleichwirkend, beispielsweise Bohrungen D1, R1a, S1, S1-0V.The same reference symbols/numbers mean the same or equivalent device parts; for better understanding and clarity, some reference numbers are provided with letters which indicate the location shown (e.g. R for rotor, this feature is then found in the rotor = the displaceable element of the present invention) - however, the numbered elements in each case are the same or equivalent, for example bores D1, R1a, S1, S1-0V.

Es sei darauf hingewiesen, dass die Figuren zwar bevorzugte runde Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Ventile zeigen, die Erfindung jedoch keinesfalls auf diese runden Beispiele beschränkt ist. Es ist von der vorliegenden Erfindung ebenfalls umfasst, dass die Ventile eine mehreckige, zum Beispiel rechteckige oder zum Beispiel sechseckige, oder zum Beispiel achteckige, oder n-eckige Grundform haben. Ferner sind auch elliptische Grundformen geeignet.It should be noted that although the figures show preferred round embodiments of the valves according to the invention, the invention is in no way limited to these round examples. It is of the present invention as well includes that the valves have a polygonal, for example rectangular or for example hexagonal, or for example octagonal, or n-sided basic shape. Furthermore, elliptical basic shapes are also suitable.

Im Folgenden werden in den 1a bis 1e beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsformen für einzelne Komponenten eines erfindungsgemäßen Schiebeventils, insbesondere für SMB, mit integrierten Säulen dargestellt. Das Besondere an diesem erfindungsgemäßen System ist, dass die Säulen zunächst einzeln gefertigt und dann in den Rotor eingelegt werden (1b, 1c). Dadurch können die Säulen einzeln ausgetauscht werden und es wird ermöglicht, dass die Säulen mit entsprechendem Adapter (5) als Einzelsäule genutzt werden (z.B. für Charakterisierungsexperimente) oder gezielt Säulen mit gleichen Charakteristika für ein SMB genutzt werden können. Diese Faktoren erleichtern die Auslegung der SMB und erhöhen die Vorhersagbarkeit der experimentellen Ergebnisse.The following are in the 1a until 1e exemplary embodiments according to the invention for individual components of a slide valve according to the invention, in particular for SMB, shown with integrated columns. The special feature of this system according to the invention is that the columns are first manufactured individually and then inserted into the rotor ( 1b , 1c ). This allows the columns to be exchanged individually and it is possible to use the columns with the appropriate adapter ( 5 ) can be used as a single column (e.g. for characterization experiments) or columns with the same characteristics can be used for an SMB. These factors facilitate the design of the SMB and increase the predictability of the experimental results.

1a zeigt einen Stator S eines erfindungsgemäßen Ventils V in schräger Aufsicht (oben) und in Ansicht von schräg unten (unterer Teil der Figur). Man sieht dabei die Bohrungen S1 zum Verpressen von Rotor R und Stator S mittels dazu passender Befestigungselemente, bevorzugt Schrauben (mit Muttern), insbesondere selbst-sichernden Schraubenmuttern. Ebenfalls dargestellt sind die Fluidkonnektoren für externe Stoffströme S2. An diese Konnektoren können zum Beispiel Schläuche angeschlossen werden, durch die dann Fluide zu den jeweiligen Kavitäten 13 des Ventils V, die in der Regel mit Chromatographiesäulen 13 besetzt sind, geleitet werden können. An den Seiten (nur an der rechten Seite mit Bezugsziffern versehen) des Stators S sind Einrichtungen S3 zum Ausrichten von Rotor R und Stator S dargestellt. Dies kann im einfachsten Fall eine Bohrung sein. Mithilfe dieser Vorrichtung und dem entsprechenden Gegenstück (R3) am Rotor R, lassen sich die beiden Teile zuverlässig in Bezug zueinander ausrichten. Ziffer S4 zeigt auf eine O-Ringnut, die an den rotorseitigen Enden der Fluidkonnektoren angeordnet ist und die zur Abdichtung der Kontaktstellen von Rotor R und Stator S dient. Auf diese Art und Weise wird beim Verschieben (Drehen) des Rotors R verhindert, dass Fluid ungewollt austritt. Diese O-Ringnuten S4 sind demgemäß im Wesentlichen Vertiefungen in dem Stator S (beziehungsweise an/in den rotorseitigen Enden der Fluidkonnektoren und/oder an/in den Verbindungskanalöffnungen S7), in die eine Dichtung eingesetzt ist (beziehungsweise eingesetzt werden kann). Insofern ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt, es kann vielmehr auch eine andere Form der Dichtung eingesetzt werden. In 1a wird dies aber als runde Linien um die rotorseitigen Öffnungen der Fluidkonnektoren bzw. die Öffnungen der Verbindungskanäle S7 angedeutet (aber der Übersichtlichkeit halber nur einmal beziffert). Die Fläche des Stators S, die mit dem Rotor R in Kontakt kommt wird mit S5 bezeichnet. Ähnlich zur Einrichtung S3 kann optional in der Mitte des Stators eine Vorrichtung S6 vorgesehen sein, die als Zentrierhilfe von Rotor R und Stator S dient. Diese Zentrierhilfe ist vorzugsweise als Zapfen und/oder ringförmige Zentriernut ausgebildet (hier gezeigt als ringförmige Zentriernut). Ferner wird noch mit S7 angedeutet, wo ein Verbindungskanal, mit dem zwei Kavitäten 13, also insbesondere Chromatographiesäulen 13 miteinander verbunden werden können, liegen kann. Diese Verbindungskanäle können einfache Bohrungen sein oder auch gekrümmte Hohlröhren oder ähnliches. 1a shows a stator S of a valve V according to the invention in an oblique top view (above) and in an oblique view from below (lower part of the figure). You can see the bores S1 for pressing the rotor R and stator S by means of suitable fastening elements, preferably screws (with nuts), in particular self-locking nuts. The fluid connectors for external material flows S2 are also shown. For example, hoses can be connected to these connectors, through which fluids can then be conducted to the respective cavities 13 of the valve V, which are usually occupied by chromatography columns 13 . On the sides (referenced only on the right-hand side) of the stator S, means S3 for aligning the rotor R and the stator S are shown. In the simplest case, this can be a bore. With the help of this device and the corresponding counterpart (R3) on the rotor R, the two parts can be reliably aligned in relation to each other. Numeral S4 points to an O-ring groove which is arranged on the rotor-side ends of the fluid connectors and which serves to seal the contact points of rotor R and stator S. In this way, when moving (rotating) the rotor R, fluid is prevented from escaping unintentionally. Accordingly, these O-ring grooves S4 are essentially depressions in the stator S (or on/in the rotor-side ends of the fluid connectors and/or on/in the connecting channel openings S7), into which a seal is (or can be) inserted. In this respect, the present invention is not limited to this specific embodiment; rather, another form of seal can also be used. In 1a however, this is indicated as round lines around the rotor-side openings of the fluid connectors or the openings of the connecting channels S7 (but only numbered once for the sake of clarity). The area of the stator S that comes into contact with the rotor R is denoted by S5. Similar to device S3, a device S6 can optionally be provided in the middle of the stator, which serves as a centering aid for rotor R and stator S. This centering aid is preferably designed as a pin and/or annular centering groove (shown here as an annular centering groove). Furthermore, S7 also indicates where a connecting channel can be located, with which two cavities 13, that is to say in particular chromatography columns 13, can be connected to one another. These connection channels can be simple bores or curved hollow tubes or the like.

1b zeigt im oberen Teil eine Aufsicht von schräg oben auf einen Rotor R eines erfindungsgemäßen Ventils V. In dieser Figur ist eine annähernd quadratische Aussparung mit annähernd quadratischen Eckkanten in dem Rotor R zu erkennen. Diese ist als Vertiefung R9 bezeichnet und ist der Ort, an den Chromatographiesäulen 13 in den Rotor R eingelegt werden. In dem gezeigten Beispiel und dessen quasi quadratischer Ausführung sind also vier Plätze für Chromatographiesäulen 13 vorhanden. Dabei können einzelne oder alle Vertiefungen R9 genutzt werden. Überdies können auch mehrere (dann dünnere) Chromatographiesäulen 13 pro Vertiefung R9 angeordnet werden. Weiterhin können andere Symmetrien bzw. Formen für die Vertiefungen R9 gewählt werden und mithin auch andere Anzahlen an Vertiefungen R9 realisiert werden, bevorzugte Anzahlen an Vertiefungen R9 pro Rotor R sind drei, vier, fünf, sechs, sieben und acht, insbesondere vier. Diese Vertiefungen R9 bilden im zusammengesetzten Zustand der erfindungsgemäßen Ventile V zusammen mit dem jeweils darüber befindlichen Rotor R (falls mehrere Rotoren angeordnet sind) oder dem darüber befindlichen Stator Kavitäten 13, die an sich genutzt werden können, oder, bevorzugt, indem Chromatographiesäulen 13 eingesetzt werden. Bei diesem Rotor R sind weiterhin Bohrungen R1a illustriert, die der Verbindung mit einer Motorkupplung (nicht gezeigt) für die Drehung des Rotors R dienen (via entsprechender Befestigungsmittel). Im gezeigten Beispiel befinden sich diese in der Mitte um eine Aussparung herum angeordnet. Diese Aussparung ist zwar kreisförmig illustriert, muss dies aber nicht zwangsläufig sein. Weiterhin illustriert sind hier mir R3 Einrichtungen (z.B. Bohrung) zum Ausrichten von Rotor und Stator (dabei hat der hier nicht gezeigte Stator dann entsprechende Gegenstücke, bei Bohrungen im Rotor wären im Stator Zapfen oder ähnliches angeordnet). Die Kreissegmente außerhalb der gezeigten Vertiefungen R9 stellen die Kontaktflächen R5 des Rotors R zum (hier nicht gezeigten) Stator S (oder weiteren Rotoren) dar. 1b shows in the upper part an oblique view from above of a rotor R of a valve V according to the invention. This is denoted as well R9 and is the location where chromatography columns 13 are loaded into the rotor R. In the example shown and its quasi-square design, four places for chromatography columns 13 are therefore available. In this case, individual or all depressions R9 can be used. In addition, several (then thinner) chromatography columns 13 can be arranged per well R9. Furthermore, other symmetries or shapes can be selected for the depressions R9 and consequently other numbers of depressions R9 can also be implemented; preferred numbers of depressions R9 per rotor R are three, four, five, six, seven and eight, in particular four. In the assembled state of the valves V according to the invention, these depressions R9 form cavities 13 together with the rotor R located above them (if several rotors are arranged) or the stator located above them, which cavities 13 can be used per se or, preferably, by using chromatography columns 13 . In this rotor R, bores R1a are also illustrated, which are used to connect to a motor coupling (not shown) for rotating the rotor R (via appropriate fastening means). In the example shown, these are arranged in the middle around a recess. Although this recess is illustrated as a circle, this does not necessarily have to be the case. Also illustrated here are devices (eg bore) for aligning rotor and stator (the stator, not shown here, then has corresponding counterparts; with bores in the rotor, pins or something similar would be arranged in the stator). The circle segments outside of the depressions R9 shown represent the contact surfaces R5 of the rotor R to the stator S (not shown here) (or other rotors).

Im unteren Teil von 1b ist der oben in 1b gezeigte Rotor R mit (vier) darin angeordneten Einzelsäulen R13, bei denen man Verbindungskanäle R12 zum Stator S sehen kann, gezeigt. Die Kreissegmente außerhalb der gezeigten Säulen R13 stellen die Kontaktflächen R5 des Rotors R zum Stator S dar. Schließlich ist noch mit R3 bezeichnet eine Einrichtung R3 zum Ausrichten von Rotor R und Stator S dargestellt.In the lower part of 1b is the one above in 1b shown rotor R with (four) individual columns R13 arranged therein, where connection channels R12 to the stator S can be seen. The circle segments outside of the columns R13 shown represent the contact surfaces R5 of the rotor R to the stator S. Finally, a device R3 for aligning the rotor R and the stator S is also labeled R3.

In 1c sind Beispiele für erfindungsgemäß verwendbare Säulen gezeigt. R10 zeigt dabei oben in der Figur einen Einzelsäuleneinsatz R10 mit optionaler O-Ringschnur-Nut (zur besseren Druckstabilität, durch doppelte Randlinie dargestellt) gezeigt. Solche Einzelsäuleneinsätze R10 werden dann in Einzelsäulengehäuse R11 (dritte Darstellung von oben), die bevorzugt an die Form der Kavitäten angepasst sind (dadurch ist die exakte Positionierung vereinfacht), eingesetzt, um dann als zusammengesetzte Einzelsäulen R13 in die Kavitäten bzw. Vertiefungen R9 eingesetzt zu werden. Die zusammengesetzten Einzelsäulen R13 sind im untersten Teil der 1c dargestellt, links in Aufsicht und rechts in Ansicht von unten, wobei rechts dann Verbindungen zum Stator S, hier dargestellt als Punkte R12, gezeigt werden. Diese Verbindungen können im einfachsten Fall Bohrungen sein, durch die ein Fluid fließen kann. Schließlich ist noch, als zweites von oben, eine Schnittdarstellung durch die Einzelsäulengehäuse R11 mit eingelegten Säulen R13 gezeigt (Schnittdarstellung entlang der Linie C-C in der dritten Darstellung von oben). Man sieht dabei deutlich, wie die Verbindungen R12 nach unten aus dem Gehäuse R11 herausführen und andererseits mit den eingesetzten Säulen R13 verbunden sind.In 1c Examples of columns that can be used according to the invention are shown. R10 shows a single column insert R10 with an optional O-ring cord groove (shown by a double edge line for better pressure stability) at the top of the figure. Such single-column inserts R10 are then inserted into single-column housings R11 (third view from the top), which are preferably adapted to the shape of the cavities (this simplifies exact positioning), and then inserted into the cavities or depressions R9 as assembled single columns R13 become. The assembled individual columns R13 are in the lowest part of the 1c shown, on the left in top view and on the right in bottom view, with connections to the stator S, shown here as points R12, then being shown on the right. In the simplest case, these connections can be bores through which a fluid can flow. Finally, as the second view from above, a sectional view through the individual column housing R11 with inserted columns R13 is shown (sectional view along the line CC in the third view from the top). One can clearly see how the connections R12 lead out downwards from the housing R11 and on the other hand are connected to the columns R13 used.

1d zeigt eine Deckplatte D für die erfindungsgemäßen Ventile V. Diese wird auf der dem Stator S abgewandten Seite des Rotors R angebracht und dann durch anbringen von Befestigungselementen, bevorzugt Schrauben (mit Muttern), insbesondere selbst-sichernden Schraubenmuttern, durch die Bohrungen D1 und anziehen der Befestigungselemente das erfindungsgemäße Ventil zusammengezogen und fixiert (wobei der Rotor R zwischen Stator S und Deckplatte D beweglich (drehbar) bleibt). Insofern ist die Deckplatte D im Wesentlichen eine Platte mit Bohrungen D1 zur Aufnahme der Befestigungsmittel, wobei die Deckplatte D in der Mitte eine Aussparung aufweisen kann, falls der Rotor R von dieser Seite aus angetrieben werden soll; falls der Rotor R beispielsweise durch Zahnräder oder Riemen angetrieben werden soll, die an dessen Außenseiten angreifen, ist eine solche Aussparung nicht erforderlich. 1d shows a cover plate D for the valves V according to the invention. This is attached to the side of the rotor R facing away from the stator S and then by attaching fastening elements, preferably screws (with nuts), in particular self-locking nuts, through the bores D1 and tightening the Fastening elements pulled together and fixed the valve according to the invention (where the rotor R between the stator S and cover plate D remains movable (rotatable)). In this respect, the cover plate D is essentially a plate with bores D1 for receiving the fastening means, it being possible for the cover plate D to have a recess in the middle if the rotor R is to be driven from this side; if the rotor R is to be driven, for example, by toothed wheels or belts which act on its outer sides, such a recess is not necessary.

1e zeigt ein zusammengesetztes erfindungsgemäßes Ventil V bestehend aus Stator S, Rotor R und Deckplatte D (in der angegebenen Reihenfolge übereinander). 1e shows an assembled valve V according to the invention consisting of stator S, rotor R and cover plate D (in the given order one above the other).

Es ist zwar in den 1a bis 1e nicht illustriert, jedoch kann natürlich auch eine Bodenplatte B auf der anderen Seite des Ventils angeordnet werden; dabei ist jedoch zu beachten, dass Inlets bzw. Fluidkonnektoren S2 zugänglich bleiben, was in der Regel voraussetzt, dass diese vergleichsweise weit in der Mitte - oder am äußeren Umfangsrand des Stators S angeordnet sind.It's in the 1a until 1e not illustrated, but of course a bottom plate B can be placed on the other side of the valve; However, it should be noted here that inlets or fluid connectors S2 remain accessible, which generally requires that these are arranged comparatively far in the middle—or on the outer peripheral edge of the stator S.

Bei den erfindungsgemäßen Ausgestaltungen gemäß 1a bis 1e ist es aber in der Regel bevorzugt, keine dem Deckel gegenüberliegende Bodenplatte über dem Stator anzuordnen.In the configurations according to the invention 1a until 1e however, it is generally preferred not to arrange a base plate opposite the cover over the stator.

2 zeigt beispielhaft illustriert den Unterschied der im Stand der Technik (im oberen Teil der Figur mit a) bezeichnet) beschriebenen mikro-SMB und die entsprechende Verschaltung gemäß vorliegender Erfindung (im unteren Teil der Figur mit b) bezeichnet). Es ist in beiden Teilen jeweils oben ein statisches Element/Stator R und unten ein verschiebbares Element/Rotor R dargestellt. Durch die erfindungsgemäße Integration der Säulen 13 in das Ventil V, genauer in den Rotor R, entfallen Verbindungskanäle (durch quer gestreifte Rechtecke dargestellt) im Ventil und zusätzlich externe Kapillaren (durch Pfeile dargestellt). Dadurch wird das Totvolumen erheblich reduziert. Mögliche Platzierungsstellen für etwaige Fritten sind mit 14 bezeichnet (der Übersichtlichkeit halber nur an den rechten Säulen, die wiederum der Übersichtlichkeit halber nur im linken Teil mit 13 beziffert sind). Mittels solcher Fritten ist es möglich, die stationäre Phase in den Säulen 13 festzuhalten, auch wenn diese lediglich aus einer Schüttung besteht; zudem kann eine Filterwirkung erreicht werden, so dass nur ausreichend kleine Partikel/Substanzen auf die Säule an sich (also die stationäre Phase) gelangen und restliche Bestandteile abgefangen werden. In weiteren Varianten der vorliegenden Erfindung können statt der Fritten auch ausreichend engmaschige Filter, Netze bzw. Gitter eingesetzt werden. Zudem können die Fritten/Filter/Netze/Gitter austauschbar sein, beispielsweise für den Fall, dass diese sich zusetzen, so dass nicht immer die komplette Säule ersetzt werden muss (was Kostenvorteil und Materialersparnis bedeutet). 2 shows an example of the difference between the micro-SMB described in the prior art (designated a) in the top part of the figure) and the corresponding interconnection according to the present invention (designated b) in the bottom part of the figure). In both parts, a static element/stator R is shown at the top and a movable element/rotor R is shown at the bottom. The inventive integration of the columns 13 into the valve V, more precisely into the rotor R, eliminates the need for connecting channels (represented by cross-striped rectangles) in the valve and additional external capillaries (represented by arrows). This significantly reduces the dead volume. Possible placement points for any frits are denoted by 14 (for the sake of clarity only on the right columns, which in turn are numbered only in the left part with 13 for the sake of clarity). By means of such frits it is possible to hold the stationary phase in the columns 13, even if this consists only of a bed; In addition, a filter effect can be achieved so that only sufficiently small particles/substances reach the column itself (i.e. the stationary phase) and the remaining components are trapped. In further variants of the present invention, sufficiently fine-meshed filters, nets or grids can also be used instead of the frits. In addition, the frits/filters/nets/grids can be exchanged, for example in the event that they become clogged, so that the entire column does not always have to be replaced (which means cost advantages and material savings).

3 zeigt stark schematisch einen beispielhaften Aufbau für eine mikro-SMB-Anlage unter Einsatz eines erfindungsgemäßen Ventils. Dieser beispielhafte Aufbau umfasst vier Behälter für jeweils Diluent, Extrakt, Probe und Raffinat, sowie einen Behälter für Abfall, eine Multikanal Druckregeleinheit für Mikrofluidik 15 mit je Kanal einer Druckregelsonde PCR, vier Flusssensoren FCR, zwei UV-Sensoren QR, zwei Leitfähigkeitssensoren LR und ein erfindungsgemäßes (zusammengeschraubtes) Ventil V mit vier integrierten Säulen 13. Ein solcher Aufbau kann (ist aber nicht zwingend) für Untersuchungen wie bei dem weiter unten gezeigten Beispiel benutzt werden. 3 shows a highly schematic example of a structure for a micro-SMB system using a valve according to the invention. This exemplary structure includes four containers for each diluent, extract, sample and raffinate, as well as a container for waste, a multi-channel pressure control unit for microfluidics 15 with a pressure control probe PCR per channel, four flow sensors FCR, two UV sensors sensors QR, two conductivity sensors LR and a valve V according to the invention (screwed together) with four integrated columns 13. Such a structure can (but is not mandatory) be used for investigations such as the example shown below.

4 zeigt die im Rahmen des weiter unten beschriebenen Beispiels erhaltenen Ergebnisse. In 8 werden dafür die Konzentrationen in den (Zu- und Ablauf-)Strömen des verwendeten Systems gezeigt. Eine detailliertere Beschreibung findet sich weiter unten im Beispiel. 4 shows the results obtained in the example described below. In 8th the concentrations in the (inflow and outflow) streams of the system used are shown for this. A more detailed description can be found below in the example.

5 illustriert Packadapter zum separaten Packen von Einzelsäulen. Zuoberst ist eine Draufsicht gezeigt, wobei links der Deckel des Packadapters zu sehen ist und rechts der Hauptkörper (bzw. das Unterteil). P9 bezeichnet eine Vertiefung zum Einlegen einer Einzelsäule und P1 Bohrungen zum Verpressen der Einzelteile mittels entsprechender Verbindungselemente, bevorzugt Schauben (In einem Beispiel gehen diese Bohrungen gehen durch alle Teile hindurch und dann werden durch z.B. Anziehen von Schrauben/Muttern die einzelnen Teile aneinander gezogen bzw. gepresst, oder in einem anderen Beispiel gehen die Bohrungen lediglich durch ein Teil hindurch und in anderen Teil ist eine Gewindenut eingelassen, in die eine Schraube eingedreht werden kann, oder es werden in noch einem anderen Beispiel Klemmstäbe durch die Bohrungen geführt und dann alle Teile von außen über die Klemmstäbe aneinander geklemmt. Weitere Varianten sind möglich). P2 bezeichnet Konnektoren für externe Fluidströme. Es wird also eine Einzelsäule in die Vertiefung P9 des Unterteils eingelegt, dann der Deckel aufgesetzt und Unterteil und Deckel mittels der Verbindungselemente aneinander fixiert. Sodann kann über Konnektoren P2 die Säule angeschlossen und befüllt oder auch betrieben werden. In der zweiten Zeile ist dann der gleiche Packadapter noch einmal in einer Ansicht von der Seite dargestellt. Die dritte Zeile zeigt den Packadapter links in Aufsicht von oben und rechts in einer Ansicht von unten. Man sieht dabei die Bohrungen P1 und im linken Teil die Konnektoren P2 (der Übersichtlichkeit halber nicht beziffert). Die Schnitte durch die Adapterteile entlang der jeweiligen Schnittlinien A-A und B-B sind dann in der untersten Zeile von 4 dargestellt. In dem Schnitt entlang A-A des Deckels sind dann noch mit Pfeilen markierte Durchlassöffnungen für Fluide dargestellt. 5 illustrates packing adapters for packing single columns separately. At the top is a plan view showing the pack adapter lid on the left and the main body (or base) on the right. P9 denotes a depression for inserting an individual column and P1 bores for pressing the individual parts by means of appropriate connecting elements, preferably screws (in one example these bores go through all parts and then the individual parts are pulled together or screwed together by tightening screws/nuts, for example). pressed, or in another example the bores only go through one part and in other part a threaded groove is cut into which a screw can be screwed, or in still another example clamping rods are passed through the bores and then all parts of clamped together on the outside via the clamping rods. Other variants are possible). P2 designates connectors for external fluid flows. A single column is thus placed in the depression P9 of the lower part, then the cover is put on and the lower part and cover are fixed to one another by means of the connecting elements. The column can then be connected and filled or operated via connectors P2. In the second line, the same pack adapter is shown again in a side view. The third line shows the pack adapter on the left in a top view and on the right in a bottom view. You can see the holes P1 and the connectors P2 on the left (not numbered for the sake of clarity). The cuts through the adapter parts along the respective cutting lines AA and BB are then in the bottom row of 4 shown. In the section along AA of the cover, passage openings for fluids are then also shown, which are marked with arrows.

Mit diesen Adaptern ist es möglich, die Säulen unabhängig von dem erfindungsgemäßen Ventil zu verwenden, wobei, je nachdem, ob eine Fritte im Zulaufstrom des Adapters eingesetzt ist, eine Einzelsäule mit dem Adapter gepackt oder auch als vom Ventil unabhängige Säule genutzt werden kann.With these adapters it is possible to use the columns independently of the valve according to the invention, whereby a single column can be packed with the adapter or used as a column independent of the valve, depending on whether a frit is used in the feed stream of the adapter.

Im Folgenden werden in den 6 bis 10 beispielhafte erfindungsgemäße Ausführungsformen von Rotorscheiben, in welche Chromatographiesäulen integriert sind (6 bis 8), Bodenplatten/Deckplatten (9) und ein zusammengesetztes Ventil aus diesen Rotoren und Bodenplatten/Deckplatten illustriert (10). Dazu sind unterschiedliche Ausführungen der Rotorscheiben beispielhaft dargestellt, die zum Beispiel nur Säulen (6), zusätzliche Bypass-Kanäle, die auch zur direkten Probeninjektion („Sample-Loop“) genutzt werden können (7) oder zusätzliche mikrofluidische Elemente zur Strömungsführung (8) enthalten. Zahlreiche weitere Konfigurationen sind denkbar. Zur Kompression der Rotorscheiben können beispielsweise Deckel und Boden identisch ausgeführt sein (9); für diesen Fall kann eine Fluidzu- und -abführung von beiden Seiten (oben und unten) erfolgen. 10 schließlich zeigt die zusammengesetzten Komponenten. Die Drehung der Rotorscheiben kann beispielsweise über Zahnräder oder auch einen Riemenantrieb erfolgen. Die erfindungsgemäßen Ventile ermöglichen die flexible Verbindung verschiedener Chromatographiesäulen oder Sample-Loops ohne jegliches Totvolumen.The following are in the 6 until 10 exemplary embodiments according to the invention of rotor disks in which chromatography columns are integrated ( 6 until 8th ), bottom plates/top plates ( 9 ) and a composite valve illustrated from these rotors and bottom/top plates ( 10 ). Different versions of the rotor disks are shown as examples, which, for example, only have columns ( 6 ), additional bypass channels, which can also be used for direct sample injection (“sample loop”) ( 7 ) or additional microfluidic elements for flow control ( 8th ) contain. Numerous other configurations are conceivable. To compress the rotor discs, for example, the cover and base can be identical ( 9 ); in this case, fluid can be supplied and discharged from both sides (above and below). 10 finally showing the assembled components. The rotor disks can be rotated, for example, via gear wheels or a belt drive. The valves according to the invention enable the flexible connection of different chromatography columns or sample loops without any dead volume.

6 zeigt eine mögliche Variante des Rotors R der erfindungsgemäßen Ventile V. Sofort ins Auge fällt bei dieser Variante die Verzahnung 24 des äußeren Umfangs des Rotors R. Mittels einer solchen Verzahnung ist es möglich, den Rotor R über einen Zahnriemen oder Zahnriemen anzutreiben. Diese Möglichkeit schließt aber nicht aus, dass der Rotor von unten über einen Motor angetrieben wird, der zum Beispiel über die Zentrierbohrung angreift. Insofern ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchaus möglich und umfasst, Rotoren R mit Verzahnung 24 und gegebenenfalls weiteren Einrichtungen für Motorkontaktierung herzustellen und diese dann (beispielsweise je nach den örtlichen Möglichkeiten) wahlweise per Zahnrad/-riemen oder über an anderer Stelle angreifende Motoren anzutreiben. Ansonsten entspricht die grundlegende Funktionalität des Rotors R in 6 im Prinzip derjenigen, wie sie zum Beispiel auch in 1b dargestellt ist. Zwar sind hier in 6 nur drei Chromatographiesäulen 13 illustriert, jedoch sind genauso vier oder mehr (bzw. weniger) möglich. Ferner sind hier die Säulen 13 nur (gestrichelt) angedeutet; die Säulen sind hier als integraler Bestandteil der Rotorplatte ausgeführt (beispielsweise über additive Fertigung, insbesondere 3D-Druck zugänglich), jedoch können auch die in 1b dargestellten Rotoren mit einer Verzahnung 24 versehen werden, um die Antriebsmöglichkeiten flexibler zu gestalten. Zurückkommend auf 6, sind Inlet 21 und Outlet 22 der Kavität bzw. Säule 13 dargestellt, die in diesem Fall die Möglichkeit zeigen, dass die Kavität/Säule 13 von einer Oberfläche aus mit Fluid beaufschlagt wird und von der anderen Seite dieses abgeleitet wird. Es ist erfindungsgemäß aber genauso möglich, sowohl Inlet 21 als auch Outlet 22 auf einer (der gleichen) Oberflächenseiten anzuordnen. Mit Ziffer 20 ist darüber hinaus eine optionale Vertiefung illustriert, in die, falls gewünscht, eine (Einlass-)Fritte 14 eingesetzt werden kann (vgl. zu möglichen Positionierungen von Fritten oder Filtern/Netzen/Gittern auch 2 und Beschreibung). Schließlich ist in der Mitte noch einen Zentrierbohrung 23 gezeigt, mittels derer (und weiterer Zentriermittel, wie Stangen o. Ä.) Rotor R und Stator S sowie Deckplatte D zentriert werden können. Diese Zentrierbohrung 23 kann jedoch auch, alternativ oder zusätzlich als Ansatzort für einen zentrisch angeordneten Motor (oder ein Mittel, dass die Drehung eines Motors überträgt, wie eine Welle) genutzt werden. 6 shows a possible variant of the rotor R of the valves V according to the invention. The teeth 24 of the outer circumference of the rotor R immediately catch the eye in this variant. Such teeth make it possible to drive the rotor R via a toothed belt or toothed belt. However, this possibility does not rule out the possibility of the rotor being driven from below by a motor that acts, for example, via the center hole. In this respect, it is entirely possible and included within the scope of the present invention to produce rotors R with toothing 24 and, if necessary, other devices for motor contacting and then to drive them (e.g. depending on local possibilities) either by gearwheels/belts or by motors acting at a different point . Otherwise, the basic functionality of the rotor R in 6 in principle the ones as they also appear, for example, in 1b is shown. Although here in 6 only three chromatography columns 13 are illustrated, but four or more (or less) are also possible. Furthermore, the columns 13 are only indicated here (dashed); the pillars are designed here as an integral part of the rotor plate (accessible for example via additive manufacturing, in particular 3D printing), but the in 1b rotors shown are provided with a toothing 24 in order to make the drive options more flexible. coming back on 6 , the inlet 21 and outlet 22 of the cavity or column 13 are shown, which in this case show the possibility of the cavity/column 13 being supplied with fluid from one surface and being discharged from the other side. According to the invention, however, it is just as possible to arrange both the inlet 21 and the outlet 22 on one (of the same) surface side. In addition, number 20 illustrates an optional recess into which, if desired, an (inlet) frit 14 can be inserted (cf. also possible positions of frits or filters/nets/grids 2 and description). Finally, a centering bore 23 is also shown in the middle, by means of which (and other centering means, such as rods or the like) rotor R and stator S as well as cover plate D can be centered. However, this centering bore 23 can also, alternatively or additionally, be used as an attachment point for a centrally arranged motor (or a means that transmits the rotation of a motor, such as a shaft).

7 illustriert eine ähnliche beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie 6. Im Unterschied zu 6, die nur Kavitäten/Säulen 13 illustriert, werden in 7 zusätzliche Durchgangskanäle (Bypass-Kanäle) 25, die auch zur direkten Probeninjektion („Sample-Loop“) genutzt werden können, illustriert. Mit diesen ist es möglich, wenn der Rotor R mit diesen über entsprechende Fluidaufnahmen (zum Beispiel Probenbehälter, weitere Säulen, Eluentauffangbehälter etc.) positioniert wird, Fluide unter Umgehung der Kavitäten/Säulen 13 zu dosieren, beispielsweise in das Eluent oder weitere Säulen. Dadurch könnten zum Beispiel gezielte bestimmte, einzelne eluierte Fraktionen mit Indikator oder ähnlichem versehen werden. 7 illustrates an exemplary embodiment of the present invention similar to FIG 6 . In contrast to 6 , which only illustrates cavities/columns 13, are shown in 7 additional passage channels (bypass channels) 25, which can also be used for direct sample injection (“sample loop”), illustrated. With these it is possible, if the rotor R is positioned with them via corresponding fluid receptacles (e.g. sample container, additional columns, eluent collection container etc.), to dose fluids bypassing the cavities/columns 13, for example into the eluent or additional columns. In this way, for example, specific, individual eluted fractions could be provided with an indicator or the like.

8 ist eine weitere beispielhafte Ausführungsform der Rotoren gemäß vorliegender Erfindung, ähnlich wie 6 und 7, jedoch sind hier zusätzliche mikrofluidische Elemente zur Strömungsführung illustriert. Zum einen ist ein Splitter 26 zum Aufteilen eines Fluidstroms auf zwei Kavitäten/Chromatographiesäulen 13 gezeigt. Wie im unteren Teil der 8 ersichtlich ist, kann von oben Fluid in den Splitter 26 aufgegeben werden, wodurch dann das Fluid in beide (V-förmig dargestellte) angrenzende Kavitäten/Säulen 13 gelangt. Dies kann zum Beispiel genutzt werden, um verschiedene Säulen (d.h. im Wesentlichen verschiedene stationäre Phasen) gleichzeitig zu nutzen, was zum Beispiel, aber nicht nur, für Screening-Experimente hilfreich sein kann. Gleichsam ist mit 22a ein direktes Outlet illustriert, was zum Aufteilen eines Fluidstroms genutzt werden kann; hier ist illustriert, dass ein dem Inlet 21 aufgegebenes Fluid zum Teil in die obere, waagerecht dargestellte Kavität/Säule 13 gelangt und zum Teil direkt zu dem Outlet 22a - dies ist also auch eine Variante eines Splitters. Dabei ist zu berücksichtigen, dass diese beiden illustrierten mikrofluidischen Elemente nicht die einzigen denkbaren/verwendbaren sind. Zum Beispiel ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung genauso möglich, statt das hier illustrierten Splitters 26 zum Aufteilen auf zwei Kavitäten/Säulen 13 auch Splitter zum Aufteilen auf drei oder vier oder mehr Kavitäten/Säulen 13 möglich sind; entsprechend kann das direkte Outlet 22a auch mit einem Splitter zum Aufteilen auf zwei, drei, vier oder mehr Kavitäten/Säulen 13 (und nicht nur eine, wie illustriert) verbunden sein. 8th 12 is another exemplary embodiment of the rotors of the present invention, similar to FIG 6 and 7 , but additional microfluidic elements for flow guidance are illustrated here. On the one hand, a splitter 26 for dividing a fluid flow between two cavities/chromatography columns 13 is shown. As in the lower part of the 8th As can be seen, fluid can be fed into the splitter 26 from above, as a result of which the fluid then reaches both adjacent cavities/columns 13 (shown in a V-shape). This can be used, for example, to use different columns (i.e. essentially different stationary phases) at the same time, which can be helpful for example, but not only, for screening experiments. Likewise, a direct outlet is illustrated at 22a, which can be used to split a fluid flow; it is illustrated here that a fluid fed into the inlet 21 partly reaches the upper cavity/column 13 shown horizontally and partly directly to the outlet 22a—this is therefore also a variant of a splitter. It should be noted that these two illustrated microfluidic elements are not the only conceivable/usable ones. For example, it is also possible within the scope of the present invention, instead of the splitters 26 illustrated here for dividing into two cavities/columns 13, splitters for dividing into three or four or more cavities/columns 13 are also possible; accordingly, the direct outlet 22a can also be connected to a splitter for splitting into two, three, four or more cavities/columns 13 (and not just one as illustrated).

Neben einem Drehungsantrieb per Zahnriemen oder Zahnrädern können die Rotoren R der vorliegenden Erfindung, wie sie zum Beispiel in den 1b oder 6 bis 8 illustriert sind, selbstverständlich auch über einen, zum Beispiel von unten angreifenden, Motor angetrieben werden, wie dies beispielhaft in 1 illustriert wird, der an anderer Stelle als an dem Außenumfang der Rotoren R angreift, oder per Hand gedreht werden, oder per (nicht Zahn-) Riemen, allein über ausreichende Friktion zwischen Riemen und Rotoraußenumfangsoberfläche.In addition to a rotation drive by toothed belt or gears, the rotors R of the present invention, as for example in the 1b or 6 until 8th are illustrated, can of course also be driven by a motor, for example acting from below, as is the case in example in 1 illustrated, which engages elsewhere than the outer circumference of the rotors R, or rotated by hand, or by (non-toothed) belt, solely by sufficient friction between belt and rotor outer peripheral surface.

In 9 ist eine weitere erfindungsgemäße Variante für eine Deckplatte D dargestellt, die natürlich auch als Bodenplatte B auf der anderen Seite des Ventils angeordnet werden kann. In dieser Figur ist die Deckplatte/Bodenplatte D/B neben den Bohrungen D1 zur Einbringung von Befestigungsmitteln (wie oben beschrieben) zusätzlich mit Anschlüssen S2 für externe Fluidkonnektoren versehen. Anschließend an diese Konnektoren S2 sind in dieser Figur noch Strömungskanäle 27 illustriert. Solche Strömungskanäle können selbstverständlich auch bei den anderen Ausführungsformen, wenn Konnektoren S2 auf Deckplatte/Bodenplatte D/B oder Stator S aufgesetzt sind, vorhanden sein (sind aber der Übersichtlichkeit halber nicht immer in den Figuren gezeigt). Je nach genauer Ausführung von Konnektoren S2 und Strömungskanälen 27 ist eine genaue Unterscheidung auch nicht immer möglich, bzw. diese können kontinuierlich ineinander übergehen - insofern sind, wie in der Beschreibung schon angeführt, Konnektoren S2 und Inlet 21 im Rahmen der vorliegenden Erfindung zum Teil gleichbedeutend (sofern nicht explizit anders angeführt bzw. genauer definiert). Hier sind zwar zwei Konnektoren S2 dargestellt, jedoch ist dies nicht die einzige erfindungsgemäß Möglichkeit. Es können genausgut einer, drei, vier oder mehr Anschlüsse S2 vorgesehen sein. Die genaue Anzahl bzw. die genaue Konfiguration des Deckels/der Bodenplatte wird selbstverständlich in Abhängigkeit von den eingesetzten/geplanten Rotoren ausgewählt werden. Der Deckel D wirkt in einer solchen Ausgestaltung also gleichzeitig als Stator. Wenn überdies Deckplatten/Bodenplatten D/B mit Anschlüssen S2, auf beiden Seiten eines Rotors R, insbesondere wie in den 6 bis 8 gezeigt, angeordnet werden, können mit den erfindungsgemäßen Ventilen variable Durchflüsse (In Bezug auf mengen, Stoffe etc.) einfach realisiert werden; bei einer solchen Anordnung ist es natürlich auch möglich, eine der Deckplatten/Bodenplatten D/B nur als Abdeckung zu Nutzen und die Anschlüsse S2 nicht zu verwenden. Insofern ist ein Ventil, dass eine Deckplatte D und eine Bodenplatte B gemäß 9 aufweist, in seiner Anwendung sehr flexibel.In 9 a further variant according to the invention for a cover plate D is shown, which of course can also be arranged as a base plate B on the other side of the valve. In this figure, the cover plate/bottom plate D/B is additionally provided with connections S2 for external fluid connectors in addition to the bores D1 for the introduction of fastening means (as described above). Flow channels 27 are also illustrated in this figure following these connectors S2. Such flow channels can of course also be present in the other embodiments when connectors S2 are placed on cover plate/base plate D/B or stator S (but for the sake of clarity they are not always shown in the figures). Depending on the exact design of connectors S2 and flow channels 27, an exact distinction is not always possible, or they can merge continuously - in this respect, as already mentioned in the description, connectors S2 and inlet 21 are partially synonymous within the scope of the present invention (unless explicitly stated otherwise or defined in more detail). Although two connectors S2 are shown here, this is not the only possibility according to the invention. One, three, four or more connections S2 can just as easily be provided. The exact number or the exact configuration of the cover/bottom plate will of course be selected depending on the rotors used/planned. In such a configuration, the cover D acts as a stator at the same time. Moreover, if top plates/bottom plates D/B with connections S2, on both sides of a rotor R, in particular as in FIGS 6 until 8th shown, are arranged, with the valves according to the invention variable flow rates (in terms of amounts, materials, etc.) can be easily implemented; with such an arrangement it is natural It is also possible to use one of the cover plates/base plates D/B only as a cover and not to use the connections S2. In this respect, a valve that has a cover plate D and a base plate B according to 9 exhibits very flexible in its application.

10 illustriert die Ansicht eines fertig zusammengesetzten Ventils V gemäß vorliegende Erfindung, bei dem drei Rotoren R, mit Verzahnung 24 am äußern Umfangsrand, übereinander angeordnet sind. Als oberstes in dieser Figur ist ein Deckel D illustriert, wie er auch in 9 dargestellt ist. Dies kann aber auch ein Stator S sein, der entsprechende Anschlüsse aufweist, bzw. der Deckel D hat in dieser illustrierten, beispielhaften Ausführungsform die Funktion eines Stators S - oder umgekehrt. Ferner ist als unterstes in der Figur eine Deckplatte D bzw. Bodenplatte B illustriert; dies kann eine Deck-/Bodenplatte sein, wie sie in 9 illustriert ist (dann hätte das Ventil dieser Ausgestaltungsform zwei gleiche Seiten), kann aber auch eine Deckplatte wie in 1c illustriert oder eine einfache runde Scheibe mit entsprechenden Bohrungen D1 sein, allerdings ist dann darauf zu achten, dass der unterste Rotor R so gestaltet ist, dass dessen Outlets entweder in dem Bereich der Aussparung der Deckplatte (gemäß 1c) enden, oder dass dessen Outlets nach oben gerichtet sind und die Fluide dann wieder nach oben (durch die anderen Rotoren) geleitet werden. In der Mitte dieses Ventils V ist darüber hinaus eine Zentrierachse Z vorgesehen, mit deren Hilfe die einzelnen Bestandteile genau übereinander zentriert werden können und die als Rotationsachse (der Rotoren) dient. 10 12 illustrates the view of a fully assembled valve V according to the present invention, in which three rotors R, with teeth 24 on the outer peripheral edge, are arranged one above the other. A cover D is illustrated as the uppermost part in this figure, as is also shown in 9 is shown. However, this can also be a stator S, which has corresponding connections, or the cover D has the function of a stator S in this illustrated, exemplary embodiment—or vice versa. Furthermore, a cover plate D or base plate B is illustrated as the bottommost part in the figure; this can be a top/bottom plate as shown in 9 is illustrated (then the valve of this embodiment would have two equal sides), but can also have a cover plate as in 1c illustrated or a simple round disc with corresponding bores D1, but then it must be ensured that the lowest rotor R is designed in such a way that its outlets are either in the area of the recess of the cover plate (according to 1c ) end, or its outlets are directed upwards and the fluids then are directed upwards again (through the other rotors). In the middle of this valve V there is also a centering axis Z, with the help of which the individual components can be centered precisely one above the other and which serves as the axis of rotation (of the rotors).

Im Folgenden werden in den 11 bis 14 beispielhafte Ausführungsformen für eine weitere, andere erfindungsgemäße Variante dargestellt; in dieser Variante weist der Stator neben Anschlüssen für Fluidzu- und -abführung ein oder mehrere Kavitäten zur Fluidweiterleitung auf.The following are in the 11 until 14 exemplary embodiments shown for a further, different variant of the invention; In this variant, the stator has one or more cavities for fluid transmission in addition to connections for fluid supply and discharge.

Bei dieser Variante wird ein Null-Totvolumen-Injektionsventil dargestellt. Bei diesem Ventil wird lediglich eine mit Trennmaterial gefüllte Kavität im Stator eingesetzt, wohingegen der Rotor zwar Kavitäten aufweist, diese aber nur mit Probe gefüllt sind (bzw. werden), jedoch keine stationäre Phase enthalten. Im Bereich der Chromatographie ist von großem Interesse, das Totvolumen zwischen Injektion und Säule so gering wie möglich zu halten, sodass die Probe in einem möglichst kompakten Flüssigkeitsvolumen injiziert wird.In this variant, a zero dead volume injection valve is shown. In this valve, only one cavity filled with separating material is used in the stator, whereas the rotor has cavities, but these are (or are) only filled with sample, but do not contain any stationary phase. In the field of chromatography, it is of great interest to keep the dead volume between the injection and the column as small as possible so that the sample is injected in a liquid volume that is as compact as possible.

11 zeigt den Stator S-OV des Null-Totvolumen-Injektionsventils 0V, einmal in Draufsicht (oberer Teil der Figur) und einmal von unten gesehen (unterer Teil der Figur) mit entsprechenden externen (mikrofluidischen) Konnektoren (21-0V, 22-0V, 21-0Va, 22-0Va) und einer integrierten Kavität 13-S-0V, die bevorzugt eine Chromatographiesäule ist. Die entsprechenden weiteren Bestandteile entsprechen den oben beschriebenen. Mit 21-0V wird das Inlet der Chromatographiesäule bezeichnet und das Outlet mit Ziffer 22-0V. Ähnlich werden mit 21-0Va und 22-0Va ein Inlet und ein Outlet bezeichnet, die aber nicht mit der Kavität/Chromatographiesäule 13-S-0V verbunden sind, sondern die, bzw. die an sie anschließenden Kanäle, durch den Stator S-OV hindurchführen, zu Kavitäten im Rotor S-OV des Null-Totvolumen-Injektionsventils 0V. Ferner sind Bohrungen S1-0V zur Befestigung, bevorzugt mittels Schrauben, insbesondere mit (selbst-sichernden) Muttern, für axiale Kompression (Befestigung/Feststellung) von Rotor und Stator gezeigt, die entsprechend der Beschreibung oben funktionieren. Im unteren Teil der Figur ist die Kontaktfläche S14-0V zum Rotor R-OV gezeigt und am Ausgang der Kavität/Chromatographiesäule 13-S-0V ist wieder eine optionale Vertiefung 20-0V illustriert, in die zum Beispiel eine Fritte (bzw. Filter/Netz/Gitter) eingesetzt werden kann, falls dies nötig oder gewünscht ist. Die Kavität/Chromatographiesäule 13-S-0V kann zusammen mit dem ganzen Stator S-0V bevorzugt über additive Fertigungsverfahren, insbesondere 3D-Druck, hergestellt werden; dabei ist die Formgebung, je nach Wunsch, besonders einfach zu erreichen. 11 shows the stator S-OV of the zero-dead-volume injection valve 0V, seen from above (upper part of the figure) and from below (lower part of the figure) with corresponding external (microfluidic) connectors (21-0V, 22-0V, 21-0Va, 22-0Va) and an integrated cavity 13-S-0V, which is preferably a chromatography column. The corresponding further components correspond to those described above. The inlet of the chromatography column is labeled 21-0V and the outlet is labeled 22-0V. Similarly, 21-0Va and 22-0Va denote an inlet and an outlet, which, however, are not connected to the cavity/chromatography column 13-S-0V, but to the channels or channels adjoining them through the stator S-OV pass through to cavities in the rotor S-OV of the zero dead volume injection valve 0V. Also shown are bores S1-0V for fastening, preferably by means of screws, in particular with (self-locking) nuts, for axial compression (fastening/fixing) of the rotor and stator, which function as described above. In the lower part of the figure, the contact surface S14-0V to the rotor R-OV is shown and at the outlet of the cavity/chromatography column 13-S-0V an optional depression 20-0V is again illustrated, in which, for example, a frit (or filter/ mesh/grid) can be used if necessary or desired. The cavity/chromatography column 13-S-0V can preferably be produced together with the entire stator S-0V using additive manufacturing processes, in particular 3D printing; the shape, depending on what you want, is particularly easy to achieve.

12 zeigt den Rotor R-OV des Null-Totvolumen-Injektionsventils 0V, in den verschieden große Kavitäten 13-R-0V, insbesondere ausgestaltet als Probenschleifen Ps-0V, integriert sind. Diese Kavitäten 13-R-0V/Ps-0V können gebogen, wie hier gezeigt ausgestaltet sein, sie können aber auch beliebige andere Formen haben, zum Beispiel winklig oder schlangenförmig; bevorzugt ist aber eine gebogene Form. Diese Kavitäten 13-R-0V/Ps-0V unterscheiden sich bevorzugt hinsichtlich ihres Durchmessers und gegebenenfalls ihrer Biegung (falls diese gebogen ausgestaltet sind), des Abstandes ihrer Kavitätenenden bleibt dabei (bevorzugt) konstant (die Länge der Kavität hängt auch vom Krümmungsradius ab und ist dadurch variabel). Auf diese Art und Weise ist sichergestellt, dass sich unterschiedliche Mengen bzw. Volumina der Proben in den jeweiligen Kavitäten 13-R-0V/Ps-0V befinden können, ohne dass die Geometrie bzw. der Aufbau des Stators S-OV mit den jeweiligen Anschlusspositionen von Inlets und Outlets geändert werden müsste. An den jeweiligen Enden/Austrittspunkten aus dem Rotor R-OV der jeweiligen Kavitäten 13-R-0V/Ps-0V können auch hier optional aber bevorzugt wieder Aussparungen für die Anordnung von Fritten (bzw. Filtern/Netzen/Gittern) vorgesehen sein. Die Kavitäten 13-R-0V/Ps-0V können zusammen mit dem ganzen Rotor R-OV bevorzugt über additive Fertigungsverfahren, insbesondere 3D-Druck, hergestellt werden; dabei ist die Formgebung, je nach Wunsch, besonders einfach zu erreichen. Der Rotor R-OV kann über Verzahnungen 24-R-0V verfügen (nicht gezeigt) und über diese gedreht werden (zum Beispiel mittels Zahnrädern oder Zahnriemen). Anstelle von einem Drehungsantrieb per Zahnriemen oder Zahnrädern kann der Rotor R-OV selbstverständlich auch über einen, zum Beispiel von unten angreifenden, Motor angetrieben werden, der an anderer Stelle als an dem Außenumfang des Rotors R-OV angreift, oder per Hand gedreht werden, oder per (nicht Zahn-) Riemen, allein über ausreichende Friktion zwischen Riemen und Rotoraußenumfangsoberfläche. 12 shows the rotor R-OV of the zero-dead-volume injection valve OV, in which cavities 13-R-OV of different sizes, designed in particular as sample loops Ps-OV, are integrated. These cavities 13-R-OV/Ps-OV can be curved as shown here, but they can also have any other shape, for example angled or serpentine; however, a curved shape is preferred. These cavities 13-R-0V/Ps-0V preferably differ in terms of their diameter and possibly their curvature (if they are curved), the distance between their cavity ends remains (preferably) constant (the length of the cavity also depends on the radius of curvature and is therefore variable). In this way it is ensured that different quantities or volumes of the samples can be located in the respective cavities 13-R-0V/Ps-0V without the geometry or the construction of the stator S-OV with the respective connection positions being affected of inlets and outlets would have to be changed. At the respective ends/exit points from the rotor R-OV of the respective cavities 13-R-0V/Ps-0V, cutouts for the arrangement of frits (or filters/nets/grids) can also optionally but preferably be provided again. The cavities 13-R-0V/Ps-0V can preferably be produced together with the entire rotor R-OV using additive manufacturing methods, in particular 3D printing; the shape is depending on your wishes, particularly easy to reach. The rotor R-OV can have teeth 24-R-0V (not shown) and can be rotated by them (e.g. by means of gears or toothed belts). Instead of being driven in rotation by a toothed belt or gear wheels, the rotor R-OV can of course also be driven by a motor, for example acting from below, which acts at a different point than the outer circumference of the rotor R-OV, or it can be turned by hand, or by (non-toothed) belts, solely via sufficient friction between the belt and the outer peripheral surface of the rotor.

Der in 13 gezeigte Deckel D-OV des Null-Totvolumen-Injektionsventils 0V dient dem Verpressen von Rotor R-OV und Stator S-OV mit Befestigungsmitteln, entsprechend weist auch dieser Bohrungen D1-0V für Befestigungsmittel, bevorzugt Schrauben, insbesondere mit (selbst-sichernden) Muttern, auf. Die Deckplatte D-OV ist hier als durchgehende Platte, ohne Aussparung in der Mitte, gezeigt. Je nach der genauen Art und Weise, mittels derer der Rotor-0V gedreht werden soll, kann auch hier eine zentrale Aussparung vorgesehen werden, in die ein Motor (direkt oder indirekt über Wellen o.Ä.) eingreifen kann. Sofern der Rotor R-OV aber über Verzahnungen 24-R-0V verfügt und über diese eine Drehung erreicht werden soll, muss keine Aussparung vorgesehen werden, genauso nicht, wenn der Rotor beispielsweise zwar über Riemen, aber dabei nur über ausreichende Friktion gedreht werden soll (oder sogar per Hand).the inside 13 The shown cover D-OV of the zero dead volume injection valve 0V is used to press rotor R-OV and stator S-OV with fasteners, correspondingly this also has bores D1-0V for fasteners, preferably screws, in particular with (self-locking) nuts , on. The cover plate D-OV is shown here as a continuous plate, without a cut-out in the middle. Depending on the exact way in which the rotor 0V is to be turned, a central recess can also be provided here, into which a motor can engage (directly or indirectly via shafts or the like). However, if the R-OV rotor has 24-R-0V teeth and this is to be used to rotate, no recess needs to be provided, just as not if the rotor is to be rotated using belts, for example, but only with sufficient friction (or even by hand).

14 zeigt im oberen Teil eine schräge Draufsicht auf die Anordnung aller Teile S-0V, R-OV und D-OV zu einem des Null-Totvolumen-Injektionsventil 0V. Im unteren Teil ist eine Draufsicht gezeigt, wobei der Stator S-OV transparent dargestellt ist, so dass die Lage der Kavitäten/Probenschleifen 13-R-0v/Ps-0V im Rotor R-OV in Relation zu den Inlets und Outlets das Stators S-OV, sowie insbesondere auch in Relation zu der Kavität/Chromatographiesäule 13-S-0V im Stator illustriert ist. Man sieht dabei, dass sich eine Probenschleife, hier als Ps-I-0V bezeichnet, auf der „Injekt“-Position befindet, also mit der im Stator S-OV befindlichen Kavität/Chromatographiesäule 13-S-OV in Kontakt steht. Das bedeutet, dass ein Fluid aus der Probenschleife Ps-I-0V in die Kavität/Chromatographiesäule 13-S-0V eingeleitet (injiziert) werden kann. Eine weitere Probenschleife, hier als Ps-L-0V bezeichnet, befindet sich in der „Load“-Position, was bedeutet, dass diese durch die Konnektoren des Stators hindurch mit Fluid befüllt werden kann (oder, alternativ daraus Fluid entnommen werden kann). 14 shows in the upper part an oblique plan view of the arrangement of all parts S-0V, R-OV and D-OV to one of the zero dead volume injection valve 0V. The lower part shows a top view, with the stator S-OV being shown transparently, so that the position of the cavities/sample loops 13-R-0v/Ps-0V in the rotor R-OV in relation to the inlets and outlets of the stator S -OV, and in particular also in relation to the cavity/chromatography column 13-S-0V in the stator. You can see that a sample loop, referred to here as Ps-I-0V, is in the "inject" position, i.e. it is in contact with the cavity/chromatography column 13-S-OV in the stator S-OV. This means that a fluid from the sample loop Ps-I-OV can be introduced (injected) into the cavity/chromatography column 13-S-OV. Another sample loop, here designated Ps-L-0V, is in the “Load” position, meaning that it can be filled with fluid (or, alternatively, fluid can be removed from it) through the connectors of the stator.

Beispiel:Example:

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf das folgende, nicht-limitierende Beispiel weiter erläutert.
Mittels eines Versuchsaufbaus mit Flussquelle und Prozesssensorik, wie er auch in 3 illustriert ist, wurden mit einem erfindungsgemäßen Ventil umfassend vier Säulen Proben untersucht. Die Säulen waren mit dem Chromatographiematerial Sephadex G-25 F von Cytiva befüllt.
Ziel des Testexperiments war es, bovines Serumalbumin (BSA) von Ammoniumsulfat (AS) zu entsalzen. Als Feed-Lösung (Probe) wurde eine Mischung mit 2 g/L BSA und 200 mM AS gewählt. Das Protein BSA sollte dabei im Raffinatport des Systems abgezogen werden und das AS im Extrakt.
Zur Durchführung des Versuchs wurde das erfindungsgemäße Ventil als SMB-Ventil verwendet und in bekannter Art und Weise bei Raumtemperatur und Umgebungsdruck ein SMB-Prozess durchgeführt.
The invention will now be further elucidated with reference to the following non-limiting example.
Using an experimental setup with a flow source and process sensors, as also shown in 3 is illustrated, samples were tested with a valve according to the invention comprising four columns. The columns were filled with Cytiva Sephadex G-25 F chromatography material.
The aim of the test experiment was to desalt bovine serum albumin (BSA) from ammonium sulfate (AS). A mixture with 2 g/L BSA and 200 mM AS was chosen as the feed solution (sample). The BSA protein should be drawn off in the raffinate port of the system and the AS in the extract.
To carry out the test, the valve according to the invention was used as an SMB valve and an SMB process was carried out in a known manner at room temperature and ambient pressure.

Die Raffinatlösung hatte am Ende des Experiments eine AS-Konzentration von 32 mM und eine BSA-Konzentration von 1 g/L. Die BSA-Ausbeute ist somit 61% mit einem Verdünnungsfaktor von 50%. Gleichzeitig konnte 82% des AS abgereichert werden.At the end of the experiment, the raffinate solution had an AS concentration of 32 mM and a BSA concentration of 1 g/L. The BSA yield is thus 61% with a dilution factor of 50%. At the same time, 82% of the AS could be depleted.

Zusammenfassend zeigt 4 die Konzentrationen in allen Zu- und Ablaufströmen des Systems. Dabei sind auf den Ordinaten die Konzentrationen auftragen und auf der Abszisse Aufgabe- bzw. Abzugspunkte des jeweiligen Fluids, mit unter dem Koordinatensystem angegebenen jeweiligen Säulen und den Flussgeschwindigkeiten. Die Umschaltrichtung der Säulen ist angegeben und die Umschaltzeit tSchalt betrug 276 Sekunden.In summary shows 4 the concentrations in all influent and effluent streams of the system. The concentrations are plotted on the ordinate and the application or withdrawal points of the respective fluid are plotted on the abscissa, with the respective columns and flow velocities specified under the coordinate system. The switching direction of the columns is indicated and the switching time t switch was 276 seconds.

Man sieht anhand der Daten, dass das erfindungsgemäße Ventil sehr effektiv ist.
Die Anwendbarkeit der erfindungsgemäßen Schieberventile für den Betrieb einer Mikro-SMB konnte somit erfolgreich gezeigt werden.
It can be seen from the data that the valve of the present invention is very effective.
The applicability of the slide valves according to the invention for the operation of a micro-SMB could thus be successfully demonstrated.

BezugszeichenlisteReference List

1313
(Chromatographie-)Säule(chromatography) column
1414
Frittefrit
1515
Multikanal Druckregeleinheit für Mikrofluidik (mit Druckregelsensoren PCR)Multi-channel pressure control unit for microfluidics (with pressure control sensors PCR)
1616
Konduktometerconductometer
FCRFCR
Flusssensorenflow sensors
QRQR
UV-SensorenUV sensors
LRLR
Leitfähigkeitssensorenconductivity sensors
2020
(optionale) Vertiefung zum Einlegen einer Fritte(optional) recess for inserting a frit
2121
Inlet (der Chromatographiesäule)Inlet (of the chromatography column)
2222
Outlet (der Chromatographiesäule)outlet (of the chromatography column)
22a22a
direktes Outlet zum Aufteilen des Flussstromsdirect outlet to split the flow stream
2323
Zentrierbohrungcenter hole
2424
Verzahnung für (Riemen-)AntriebToothing for (belt) drive
2525
Durchgangskanal für Säulenbypass oder ProbeninjektionThrough channel for column bypass or sample injection
2626
Vorrichtung (Splitter) zum Aufteilen eines Flussstroms auf (zwei) ChromatographiesäulenDevice (splitter) for splitting a flow stream between (two) chromatography columns
2727
Strömungskanalflow channel
DD
Deckplattecover plate
D1D1
Bohrung zum Verpressen von Rotor und Stator mittels Befestigungsmitteln (zum Beispiel Schrauben) / zum Einbringen von Schrauben oder anderen Befestigungsmitteln zur externen VerpressungHole for pressing the rotor and stator using fasteners (e.g. screws) / for inserting screws or other fasteners for external pressing
PP
Packadapterpack adapter
P1P1
Bohrung (des Packadapters) zum Verpressen der EinzelteileDrilling (of the pack adapter) for pressing the individual parts
P2p2
Konnektor (des Packadapters) für externe FluidströmeConnector (of the pack adapter) for external fluid flows
P9P9
Vertiefung (des Packadapters) zum Einlegen einer EinzelsäuleIndentation (of the pack adapter) for inserting a single column
RR
Rotorrotor
R1aR1a
Verbindungsbohrungen für die Motorkupplung zum Drehen des RotorsConnection holes for the motor coupling to turn the rotor
R3R3
Einrichtung (z.B. Bohrung) zum Ausrichten von Rotor und StatorDevice (e.g. bore) for aligning rotor and stator
R5R5
Kontaktfläche des zusammengesetzten Rotors (mit (vier) eingesetzten Einzelsäulen) zum StatorContact area of assembled rotor (with (four) single columns inserted) to stator
R9R9
Vertiefung (des Rotors) zum Einlegen der SäulenCavity (of the rotor) for inserting the columns
R10R10
Einsatz der Einzelsäule mit optionaler O-Ring(-schnur-)Nut zur besseren DruckstabilitätUse of the single column with optional O-ring (string) groove for better pressure stability
R12R12
Verbindungskanal zum StatorConnection channel to the stator
R13R13
zusammengesetzte Einzelsäulecomposite single column
SS
Statorstator
S1S1
Bohrung (im Stator) zum Verpressen von Rotor und StatorHole (in the stator) for pressing rotor and stator
S2S2
Fluidkonnektoren für externe Stoffströme (z.B. Schlauchanschlüsse)Fluid connectors for external material flows (e.g. hose connections)
S3S3
Einrichtung (z.B. Bohrung) zum Ausrichten von Rotor und StatorDevice (e.g. bore) for aligning rotor and stator
S4S4
O-Ring Nut zur Abdichtung der Kontaktstellen von Rotor und StatorO-ring groove for sealing the contact points of rotor and stator
S5S5
Kontaktfläche zum Rotorcontact surface to the rotor
S6S6
(optionale) Zentrierhilfe von Rotor und Stator(optional) centering aid for rotor and stator
S7S7
(optionaler) Verbindungskanal zwischen zwei Säulen(optional) connecting channel between two columns
VV
(zusammengesetztes) Ventil (mit integrierten Säulen)(composite) valve (with integrated columns)
ZZ
Zentrierachse center axis
0V0V
Null-Totvolumen-InjektionsventilsZero Dead Volume Injection Valve
13-0V13-0V
Kavität (von Rotor oder Stator)cavity (of rotor or stator)
20-0V20-0V
Vertiefung (für Fritten o.Ä.)Deepening (for fries or similar)
21-0V21-0V
Inlet der Chromatographiesäule 13-0V im Stator S-OVInlet of the 13-0V chromatography column in the S-OV stator
21-0Va21-0Va
Inlet für Probenschleife Ps-0VInlet for sample loop Ps-0V
22-0V22-0V
Outlet der Chromatographiesäule 13-0V im Stator S-OVOutlet of the chromatography column 13-0V in the stator S-OV
22-0Va22-0Va
Outlet für Probenschleife Ps-0VOutlet for sample loop Ps-0V
D-OVD-OV
Deckplatte des Null-Totvolumen-InjektionsventilsCover plate of the zero dead volume injection valve
D1-0VD1-0V
Bohrungen für BefestigungsmittelHoles for fasteners
Ps-0VPs-0V
Probenschleife des Rotors R-OV des Null-Totvolumen-InjektionsventilsSample loop of the R-OV rotor of the zero dead volume injection valve
Ps-I-0VPs-I-0V
Probenschleife auf der „Injekt“-PositionSample loop on the "Inject" position
Ps-L-0VPs-L-0V
Probenschleife auf der „Load“-PositionSample loop on the "Load" position
R-OVR-OV
Rotor des Null-Totvolumen-InjektionsventilsZero dead volume injection valve rotor
S-OVSO V
Stator des Null-Totvolumen-InjektionsventilsZero dead volume injection valve stator
S1-0VS1-0V
Bohrungen für BefestigungsmittelHoles for fasteners
S14-0VS14-0V
Kontaktfläche zum Rotor R-OV des Null-Totvolumen-InjektionsventilsContact area to the rotor R-OV of the zero dead volume injection valve

Claims (15)

Schieberventil, insbesondere SMB-Ventil, umfassend, stapelartig übereinander angeordnet, I) mindestens ein verschiebbares Element umfassend a) mindestens eine Kavität mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die mindestens eine Kavität ermöglichen, oder b) mindestens eine Kavität ohne eigene Anschlüsse konfiguriert zur Aufnahme von Einsätzen mit mindestens zwei Anschlüssen pro Einsatz, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die Einsätze ermöglichen, oder c) mindestens eine Kavität mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität und mindestens eine Kavität ohne eigene Anschlüsse konfiguriert zur Aufnahme von Einsätzen, insbesondere Einsätzen mit mindestens zwei Anschlüssen pro Einsatz, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die Einsätze ermöglichen, IIa) mindestens ein statisches Element umfassend - mindestens einen Anschluss für Fluidzuführung, und - mindestens einen Anschluss für Fluidabführung, - optional ein oder mehrere Kavitäten zur Fluidweiterleitung, - optional ein oder mehrere Anschlüsse zur Fluidweiterleitung, oder IIb) ein statisches Element, dass keine Anschlüsse zur Fluid(weiter)leitung aufweist, III) optional eine statische Deckplatte, die auf der dem statischen Element gegenüberliegenden Seite des mindestens einen verschiebbaren Elements angeordnet ist, IV) optional eine statische Bodenplatte, die auf der IIa) bzw. gegebenenfalls III) gegenüberliegenden Seite des Stapels aus I), IIa) und gegebenenfalls III) angeordnet ist, V) optional Einrichtungen oder Vorbereitungen zum automatischen Antrieb der Verschiebung des Elements I), wobei die Anschlüsse des mindestens einen statischen Elements so angeordnet sind, dass sie mit allen Anschlüssen oder ausgewählten Anschlüssen - des mindestens einen verschiebbaren Elements oder, falls mehrere verschiebbaren Elemente vorhanden sind, - von mindestens einem verschiebbaren Element in Deckung gebracht werden können, um selektiv die Überleitung von Fluiden zwischen den Elementen, zu ermöglichen oder zu unterbinden.Slider valve, in particular SMB valve, comprising, stacked one above the other, I) comprising at least one displaceable element a) at least one cavity with at least two connections per cavity, the connections allowing fluids to flow through the at least one cavity, or b) at least one unported cavity configured to receive inserts with at least two ports per insert, which ports allow fluid to flow through the inserts, or c) at least one cavity with at least two connections per cavity and at least one cavity without its own connections configured to accommodate inserts, in particular inserts with at least two connections per insert, the connections allowing fluids to flow through the inserts, IIa) comprising at least one static element - at least one connection for fluid supply, and - at least one connection for fluid drainage, - optionally one or more cavities for fluid transfer, - optionally one or more connections for fluid transfer, or IIb) a static element that has no connections for fluid (further) conduction, III) optionally a static cover plate, which is arranged on the side of the at least one displaceable element opposite the static element, IV) optionally a static base plate, which is arranged on the IIa) or optionally III) opposite side of the stack of I), IIa) and optionally III), V) optional devices or preparations for automatically driving the displacement of the element I), wherein the ports of the at least one static element are arranged to interface with all ports or selected ports - The at least one movable element or, if there are several movable elements, - by at least one movable element can be brought under cover to selectively allow or prevent the transfer of fluids between the elements. Schieberventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Bestandteile I), IIa), III), IV) eine gemeinsame Rotationsachse aufweisen, die senkrecht in der Mitte des Stapels der vorhandenen Elemente liegt, wobei die Elemente insbesondere alle rund oder annähernd rund ausgestaltet sind, - dass, neben I) noch IIa) und III) oder IV), oder I), III) und IV) vorhanden sind, und - dass IIa) mit III) und/oder IV) über entsprechende Befestigungsmittel miteinander fest verbunden ist, aber dazwischenliegende(s) I) noch um die Rotationsachse drehbar ist.slide valve after claim 1 , characterized in that - the components I), IIa), III), IV) have a common axis of rotation, which lies vertically in the middle of the stack of the existing elements, with the elements in particular all being round or approximately round in shape, - that , in addition to I) IIa) and III) or IV), or I), III) and IV) are present, and - that IIa) is firmly connected to III) and/or IV) via appropriate fastening means, but intervening( s) I) is still rotatable about the axis of rotation. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare (drehbare) Element I) mindestens zwei Kavitäten aufweist, bevorzugt sind von diesen mindestens zwei Kavitäten mindestens zwei Kavitäten mit gleichen oder unterschiedlichen Materialien oder solchen Materialien enthaltenden Einsätzen gefüllt sind, wobei die Materialien mit den im Fluid laufenden Substanzen wechselwirken können.Gate valve according to one of Claims 1 or 2 , characterized in that the displaceable (rotatable) element I) has at least two cavities, of these at least two cavities, at least two cavities are preferably filled with the same or different materials or inserts containing such materials, the materials being filled with the substances running in the fluid can interact. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Relativbewegung der einzelnen Elemente untereinander verschiedene Strömungspfade generiert werden und bevorzugt mindestens ein Strömungspfad durch mindestens zwei Kavitäten durch die Relativbewegung der einzelnen Ventilelemente untereinander geändert wird.Gate valve according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that different flow paths are generated by the relative movement of the individual elements with one another and preferably at least one flow path is changed by at least two cavities by the relative movement of the individual valve elements with one another. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Kavitäten die Möglichkeit zur Zu- und/oder Abfuhr von Fluidströmen besteht.Gate valve according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that between the cavities there is the possibility of supplying and/or removing fluid streams. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kavitäten so konfiguriert sind, dass - Materialien, bevorzugt Materialien zum Durchführen einer chromatographischen Trennung, insbesondere für stationäre Phasen für Chromatographie, eingebracht oder - Einsätze, bevorzugt umfassend Chromatographiesäulen, eingesetzt werden können und optional, - Fritten zum Zurückhalten der Materialien, sofern notwendig, in die Kavitäten und/oder an ihre Ein- und/oder Auslässe eingesetzt werden können.Gate valve according to one of Claims 1 until 5 , characterized in that the cavities are configured in such a way that - materials, preferably materials for performing a chromatographic separation, in particular for stationary phases for chromatography, can be introduced or - inserts, preferably comprising chromatography columns, can be inserted and optionally, - frits for retention of the materials, if necessary, can be used in the cavities and/or at their inlets and/or outlets. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitäten eine zylindrische Form aufweisen oder die Kavitäten eine von der zylindrischen Form abweichenden Geometrie aufweisen.Gate valve according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that the cavities have a cylindrical shape or the cavities have a geometry deviating from the cylindrical shape. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kavitäten ein Volumen von 10 nL bis 10 mL, bevorzugt von 1 µL bis 1000 µL, haben.Gate valve according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that the cavities have a volume of 10 nL to 10 mL, preferably 1 µL to 1000 µL. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne oder alle Elemente I), IIa), III), IV), gegebenenfalls V), mittels additiver Fertigungsverfahren, insbesondere 3D-Druck, gefertigt sind.Gate valve according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that individual or all elements I), IIa), III), IV), optionally V) are manufactured using additive manufacturing processes, in particular 3D printing. Schieberventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Relativbewegung, bevorzugt Verschiebung, von I) gegenüber den anderen Elementen entweder manuell oder mithilfe eines Antriebs erfolgt.Gate valve according to one of Claims 1 until 9 , characterized in that the relative movement, preferably displacement, of I) in relation to the other elements takes place either manually or with the aid of a drive. Kit zur Herstellung von Schieberventilen, insbesondere für SMB-Verfahren, umfassend i) Schieber-Elemente umfassend a) mindestens eine Kavität mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die mindestens eine Kavität ermöglichen, oder b) mindestens eine Kavität ohne eigene Anschlüsse konfiguriert zur Aufnahme von Einsätzen mit mindestens zwei Anschlüssen pro Einsatz, wobei die Anschlüsse den Durchfluss von Fluiden durch die Einsätze ermöglichen, oder c) mindestens eine Kavität mit mindestens zwei Anschlüssen pro Kavität und mindestens eine Kavität ohne eigene Anschlüsse konfiguriert zur Aufnahme von Einsätzen, ii) statische Elemente umfassend - mindestens einen Anschluss für Fluidzuführung, und - mindestens einen Anschluss für Fluidabführung, - optional ein oder mehrere Kavitäten zur Fluidweiterleitung, - optional ein oder mehrere Anschlüsse zur Fluidweiterleitung, iii) statische Deckplatten, iv) statische Bodenplatten, vi) Einsätze, die konfiguriert sind, in die Kavitäten von i)b) eingesetzt zu werden, bevorzugt ausgestaltet als chromatographische Säulen, wobei die einzelnen Elemente des Kits konfiguriert sind, miteinander zu einem Schieberventil verbunden werden zu können, die Anschlüsse der statischen Elemente ii) so angeordnet sind, dass sie mit den Anschlüssen oder ausgewählten Anschlüssen der verschiebbaren Elemente i) in Deckung gebracht werden können.Kit for manufacturing slide valves, in particular for SMB processes, comprising i) comprising slider elements a) at least one cavity with at least two connections per cavity, the connections allowing fluids to flow through the at least one cavity, or b) at least one unported cavity configured to receive inserts with at least two ports per insert, which ports allow fluid to flow through the inserts, or c) at least one cavity with at least two connections per cavity and at least one cavity without its own connections configured to accommodate inserts, ii) comprising static elements - at least one connection for fluid supply, and - at least one connection for fluid drainage, - optionally one or more cavities for fluid transfer, - optionally one or more connections for fluid transmission, iii) static deck plates, iv) static floor panels, vi) inserts configured to be inserted into the wells of i)b), preferably configured as chromatographic columns, wherein the individual elements of the kit are configured to be able to be connected to one another to form a spool valve, the connections of the static elements ii) are arranged in such a way that they can be brought into alignment with the connections or selected connections of the displaceable elements i). Kit nach Anspruch 11 zusätzlich umfassend eines oder mehrere der folgenden Elemente v) Motoren, mit denen der oder die Rotoren bewegt werden können, vii) Gehäuse, in die die Ventile eingesetzt werden können. viii) Halterungen, welche die Ventile oder einzelne Teile halten können, umfassen.kit after claim 11 additionally comprising one or more of the following elements v) motors with which the rotor or rotors can be moved, vii) housings into which the valves can be inserted. viii) include brackets which can hold the valves or individual parts. Verwendung eines Schieberventils gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder eines mit einem Kit gemäß Anspruch 11 oder 12 hergestellten Schieberventil im Bereich der Mehrsäulenchromatographie oder bei der Kopplung von Chromatographiemethoden mit anderen Verfahren.Use of a slide valve according to one of Claims 1 until 10 or one with a kit according to claim 11 or 12 manufactured slide valve in the field of multi-column chromatography or in the coupling of chromatography methods with other processes. Verwendung nach Anspruch 13, für (bio)chemische Analysen, insbesondere solche mit geringem Probenvolumen, bevorzugt für die Analyse von Umweltproben, in der Lebensmittelindustrie, in der (Bio)Pharmaindustrie, in der chemischen Industrie, in der medizinischen Diagnostik.use after Claim 13 , for (bio)chemical analyses, especially those with small sample volumes, preferably for the analysis of environmental samples, in the food industry, in the (bio)pharmaceutical industry, in the chemical industry, in medical diagnostics. Verfahren zur Durchführung von chromatographischen Untersuchungen, insbesondere SMB, unter Einsatz von bzw. mittels einem Schieberventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 oder von mit einem Kit gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12 hergestellten Schieberventil.Method for carrying out chromatographic investigations, in particular SMB, using or by means of a slide valve according to one of Claims 1 until 10 or with a kit according to any one of Claims 11 or 12 manufactured slide valve.
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