JP2021514454A - 回転弁 - Google Patents

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Abstract

本明細書では、回転弁、並びに回転弁を使用、製造、及び保管する方法について記載する。回転弁は回転子及び固定子を含み、これらは互いに向かって付勢されて流体密封封止を形成する。幾つかの実施態様では、回転子は、多孔質固体支持体を含む流路が組み込まれている。多くの場合、回転子と固定子の間の境界面は、ガスケットを使用して流体密封される。回転弁の幾つかの実施態様は、運用前にガスケットが回転子及び固定子の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能なスペーサを含み、このスペーサがずらされると、ガスケットは回転子及び固定子を一緒に流体密封封止する。

Description

関連出願の相互参照
本出願は、参照により完全な形で本明細書に組み込まれている、2018年2月15日に出願された米国特許出願第15/898,064号、件名「回転弁(ROTARY VALVE)」の利益を主張するものである。
連邦支援の研究又は開発に関する陳述
本発明は、合衆国国防総省(DARPA)によって授与された契約番号HR0011−11−2−0006の下に、政府支援を受けてなされたものである。米国政府は本発明における一定の権利を有する。
本発明は回転弁の分野に関し、例えば、マイクロ流体診断デバイスに流体を流し込むことに使用される回転弁の分野に関する。
マイクロ流体コンポーネントを使用して生物試料のリアルタイム分析を実施するラボオン弁又は他の診断システムは、広い範囲の科学研究や診断の用途での応用に関して大きなポテンシャルを有する。そのようなシステムの機能にとって鍵となるのは、デバイス(特にマイクロ流体デバイス)の正しい区画に流体を方向付ける方法である。
本明細書に記載のデバイス及び方法は、流体を輸送すること、及び/又は流体からの1つ以上の分析対象物を隔離することの効果的な方法を提供する。そのようなデバイスは、流体を混合又は計量して、例えば、化学的又は生化学的な精製、合成、及び/又は分析を実施することに利用されてよい。本発明のデバイスは、試料を評価して、特定の分析対象物(例えば、有機体)が試料中に存在するかどうかを判定することに使用されてよい。流体デバイスは、陽性又は陰性のアッセイ結果を出すことに使用されてよい。そのようなデバイスは、例えば、試料中の分析対象物の濃度、又は分析対象物の他の特性を調べることにも使用されてよい。
流体デバイスは、特に生物学的アッセイにも利用される。デバイスは、溶液から分析対象物を(例えば、濾過により)捕捉することに使用されてよい。そのような捕捉は、溶液中の分析対象物を多孔質固体支持体、選択的マトリックス、又は選択的メンブレンの上に通して分析対象物を濃縮することを含んでよい。すると、この選択的要素は、分析対象物の動きを選択的要素から離すように制限し、一方、残りの溶液の動きを制限しない。分析対象物の捕捉の一実用的応用は、核酸を濾過濃縮して増幅反応に適する体積にすることである。そのような状況では、初期濃度が低い分析対象物であっても、溶液から捕捉して濃縮することが可能である。本明細書に記載の単軸作動弁デバイスは、既存の一般的な弁に比べて機器のコスト及び複雑さを低減する。更に、回転子にゼロ、1つ、又は複数の流路及び/又は多孔質固体支持体を組み込むことにより、既存の一般的な弁に比べて、流体レイアウトの要件が緩和され、デバイス全体の設計が簡略化される。
別の、可動部分を有する流体デバイスは、構造の点で保管に難がある場合がある。例えば、ガスケットのような可撓材料が保管や輸送で長期間にわたって圧縮されていると、変形したり、且つ/又は弾性が低下したりする可能性がある。圧縮された状態での保管が更に長引くと、可撓材料が、押し付けられている表面に粘着するに至る可能性がある。このような状況は、弁の運用性に悪影響を及ぼす可能性があり、例えば、流体を収容すること、方向付けること、及び/又は輸送することに悪影響を及ぼす可能性がある。ガスケットが粘着すると、弁の作動に大きな力を必要とする弁の動きが妨げられるか、場合によっては、弁が拘束されて動作不能になる可能性がある。本発明のデバイス及び方法は、デバイスが活性化されるまで、変位可能なスペーサが回転子を固定子から離して保持する保管構成を含む。従って、圧力下での保管による圧縮永久ひずみ及び弁の劣化の問題は、保管構成によって回避される。従って、本発明の弁は、表面を封止するガスケットエラストマの要件を緩和し、それによって、既存の一般的な弁に比べて、圧力定格をより引き上げ、動作寿命及び保管寿命を延ばすことを可能にする。
本発明は、上記従来技術における課題を解決するためになされたものである。
本明細書では、回転弁、並びに回転弁デバイスを使用、製造、及び保管する方法について記載する。弁デバイスは回転子を含んでよく、回転子は、固定子に接続され、回転子弁面と、多孔質固体支持体を含む流路とを含む。弁デバイスの変形形態は、ガスケットが回転子及び固定子の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能なスペーサを含み、このスペーサがずらされると、ガスケットは回転子及び固定子を一緒に流体密封封止する。
一態様では、本発明は回転弁00を提供し、回転弁00は、(a)固定子50であって、固定子面52及び複数の通路54を含み、各通路は固定子面にポート53を含む、固定子50と、(b)回転子10であって、固定子に作用的に接続されて、回転軸16と回転子弁面12と流路40とを含み、流路40は回転子弁面に入口41及び出口42を有し、流路40は多孔質固体支持体45を含む、回転子10と、(c)保持要素90であって、回転子と固定子の境界面02において固定子及び回転子を一緒に付勢して流体密封封止を形成する保持要素90と、を含む。
好ましい一実施態様では、流路40の断面は、回転軸16と同心ではない。特定の実施態様では、回転子弁面12は、回転子と固定子の境界面02に介在するガスケット80を含む。そのようなガスケット80は、ガスケット80を貫通するアパーチャ83を含んでよく、ガスケットは、固定子上の弧状レール70によって横方向に拘束されてよい。代替として、固定子面52が、回転子と固定子の境界面02に介在するガスケット80を含んでよい。
幾つかの実施態様では、回転子弁面は流体コネクタ86を含み、第1の回転子位置においては、固定子の第1のポート53aが流体コネクタ86を介して固定子の第2のポート53bに流体接続されている。回転弁は更に、第2の固定子位置を含んでよく、第2の回転子位置においては、第3のポート53cが流体コネクタ86を介して第4のポート53dに流体接続されている。固定子は、回転軸から第1の半径方向距離にある複数の近位ポートと、第2の(より長い)半径方向距離にある複数の遠位ポートと、を含んでよい。
幾つかの実施態様では、回転子弁面は流体セレクタ87を含み、流体セレクタ87は、中心線が回転軸から等距離に弧を描く弧状部分と、弧状部分から回転軸に向かって放射状に延びるか、回転軸から遠ざかるように延びる放射状部分と、を有する。そのような実施態様では、第1の回転子位置においては、回転軸16から第1の半径方向距離にある第1のポート53aが、流体セレクタ87を介して、回転軸から第2の半径方向距離にある第2のポート53bに流体接続されてよく、第2の回転子位置においては、第1のポートは、流体セレクタを介して、回転軸から第2の半径方向距離にある第3のポート53cに流体接続されており、回転子が第1の回転子位置と第2の回転子位置との間で回転している間、第1のポートは流体セレクタに流体接続されたままである。
幾つかの実施態様では、回転子は複数の流路40を含み、各流路は入口41と出口42と多孔質固体支持体45とを含む。特定の実施態様では、回転子は、本体11と、本体に作用的に接続されたキャップ30と、を含み、流路40の1つの壁がキャップによって定義される。回転子は、回転子弁面の反対側に外面13を含み、外面13は、スプラインと係合する開口部を含んでよい。
幾つかの実施態様では、回転弁は、固定子面52と回転子弁面12との間にガスケット80を更に含み、固定子は、ガスケットが回転子10及び固定子50の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能スペーサ60を含み、このスペーサがずらされると、ガスケットは回転子及び固定子を一緒に流体密封封止する。保持要素90は、保持リング91及び付勢要素96を含んでよい。好ましい一実施態様では、保持リング91は固定子50に固定的に結合されており、付勢要素96は、回転子及び固定子を一緒に付勢するばねである。
本発明の別の態様は回転子を提供し、回転子は、(a)回転子の回転軸16に垂直な回転子弁面12であって、平坦な固定子面と流体密封接触するように構成された回転子弁面12と、(b)多孔質固体支持体45を含むように構成された流路40であって、回転子弁面に入口41及び出口42を有する流路40と、を含む。流路40は、固体支持体45を含む多孔質固体支持体チャンバ46を含んでよい。特定の実施態様では、回転子弁面は流体コネクタ86を含む。幾つかの実施態様では、回転子弁面は流体セレクタ87を含み、流体セレクタ87は、中心線が回転軸から等距離に弧を描く弧状部分と、弧状部分から回転軸に向かって放射状に延びるか、回転軸から遠ざかるように延びる放射状部分と、を有する。回転子は複数の流路40を含んでよく、各流路は多孔質固体支持体45を含む。回転子は更に、回転子弁面12に作用的に接続されたガスケット80を含んでもよい。
本発明の別の態様は回転弁を提供し、回転弁は、(a)回転子10であって、回転子弁面12と、回転子弁面の反対側にある外面13と、回転軸16と、を含む回転子10と、(b)固定子50と、(c)固定子と回転子弁面との間に介在するガスケット80と、(d)ガスケットが回転子及び固定子の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能なスペーサ60であって、このスペーサがずらされると、ガスケットは回転子及び固定子を一緒に流体密封封止する、スペーサ60と、を含む。回転弁は更に、回転子と固定子とを互いに向けて付勢する保持要素90を更に含んでよい。幾つかの実施態様では、保持要素90は保持リング91及び付勢要素96を含む。幾つかの実施態様では、保持リング91は固定子に固定的に結合されており、付勢要素96はばねである。特定の実施態様では、回転子10は少なくとも1つのリップ21を含み、ずらし可能スペーサ60は、保管構成から運用構成へとずらし可能な複数のタブ61を含み、タブ61のそれぞれは、少なくとも1つのリップ21と接触することによって、保管構成においてガスケットが回転子及び固定子を封止することを妨げ、タブが保管構成から運用構成へとずらされると、少なくとも1つのリップとの係合が解除される。少なくとも1つのリップ21は内側リップ23であってよく、回転子は更に、内側リップに近接するずらしスロット28を含み、ずらしスロットは、運用構成までずらされた内側タブ63を収容する。幾つかの実施態様では、回転子10は湾曲外壁14を含み、少なくとも1つのリップ21は、外壁上に位置する周辺リップ22である。好ましい一実施態様では、回転子は1つ以上のカム24を含み、カム24は、回転子が回転すると、複数のタブ60を保管構成から運用構成へとずらし、これによって複数のタブ61が少なくとも1つのリップ21から係合解除される。
本発明の別の態様はマイクロ流体ネットワークを提供し、これは、(a)本明細書に記載の弁と、(b)それぞれがポート53の1つに流体接続されている複数のマイクロ流体導管55と、を含む。
本発明の更に別の態様は、分析対象物を精製する方法を提供し、本方法は、(a)本明細書に記載の回転弁を用意するステップと、(b)分析対象物を含む試料を流路に流し、分析対象物の少なくとも一部を多孔質固体支持体上に保持させて、拘束された分析対象部分と放出される試料部分とを生成するステップと、を含む。幾つかの実施態様では、試料を流路に流すステップは、回転子を第1の回転位置に置いて、第1のポートと流路と第2のポートとを流体接続することを含む。試料は第1のポートを通って流路に流入してよく、放出される試料部分は第2のポートを通って流路から出てよい。本方法の好ましい一実施態様は、回転子を第2の回転位置まで回転させて、第3のポートと流路と更なるポートとを流体接続し、その後、溶離剤を第3のポートから流路に流し込んで、分析対象物の少なくとも一部を多孔質固体支持体から解放して、分析対象試料を生成することを含み、この分析対象試料は第4のポートから流路を出る。
本発明の別の態様は回転弁の製造方法を提供し、本方法は、(a)固定子面を含む固定子を固定子本体材料から形成するステップと、(b)固定子内に複数の通路を形成するステップであって、各通路は固定子面にポートを含む、通路を形成するステップと、(c)回転子弁面を含む回転子を回転子本体材料から形成するステップと、(d)回転子内に流路を形成するステップであって、流路は回転子弁面に入口及び出口を含む、流路を形成するステップと、(e)多孔質固体支持体を流路に挿入するステップと、を含む。
本発明の一態様は回転弁の保管方法を提供し、本方法は、(a)本明細書に記載の弁を保管容器内に置くステップと、(b)その弁を一定期間にわたって保管するステップと、を含む。幾つかの実施態様では、弁を保管するステップは、弁を保管ポジションで保持することを含み、保管ポジションでは、ガスケットは回転子及び固定子の少なくとも一方から間隔を置かれる。好ましくは、一定期間は30日以上であり、より好ましくは、一定期間は90日以上である。
概して、一実施形態では、回転弁00は、固定子50、回転子10、及び保持要素90を含む。固定子50は固定子面52及び複数の通路54を含み、各通路は固定子面にポート53を含む。回転子10は、固定子に作用的に接続されて、回転軸16と回転子弁面12と流路40とを含み、流路40は回転子弁面に入口41及び出口42を有し、流路40は多孔質固体支持体45を含む。保持リング90は、回転子と固定子の境界面02において固定子及び回転子を一緒に付勢して流体密封封止を形成する。
この実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでよい。流路40の断面は、回転軸16と同心でなくてよい。多孔質固体支持体はポリマーであってよい。多孔質固体支持体は、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース(商標)、セファデックス(商標)、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されてよい。回転子弁面12は、回転子と固定子の境界面02に介在するガスケット80を含んでよい。ガスケット80は、ガスケット80を貫通するアパーチャ83を含んでよく、固定子は、ガスケットを横方向に拘束する弧状レール70を含んでよい。回転子弁面は流体コネクタ86を含んでよく、第1の回転子位置においては、固定子の第1のポート53aが流体コネクタ86を介して固定子の第2のポート53bに流体接続されてよい。第1のポートは回転軸から第1の半径方向距離に位置してよく、第2のポートは第2の(異なる)半径方向距離に位置する。第2の回転子位置においては、第3のポート53cが流体コネクタ86を介して第4のポート53dと流体接続されてよい。回転子弁面は流体セレクタ87を含んでよく、流体セレクタ87は、中心線が回転軸から等距離に弧を描く弧状部分と、弧状部分から回転軸に向かって放射状に延びるか、回転軸から遠ざかるように延びる放射状部分と、を有する。第1の回転子位置においては、回転軸16から第1の半径方向距離にある第1のポート53aが、流体セレクタ87を介して、回転軸から第2の半径方向距離にある第2のポート53bに流体接続されてよく、第2の回転子位置においては、第1のポートは、流体セレクタを介して、回転軸から第2の半径方向距離にある第3のポート53cに流体接続されてよく、回転子が第1の回転子位置と第2の回転子位置との間で回転している間、第1のポートは流体セレクタに流体接続されたままであってよい。回転子は複数の流路40を含んでよく、各流路は入口41と出口42と多孔質固体支持体45とを含む。回転子は、本体11と、本体に作用的に接続されたキャップ30と、を含んでよく、流路40の1つの壁がキャップによって定義されてよい。回転弁は更に、固定子面52と回転子弁面12との間にガスケット80を含んでよく、固定子は、ガスケットが回転子10及び固定子50の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能スペーサ60を含んでよく、スペーサがずらされると、ガスケットは回転子及び固定子を一緒に流体密封封止する。保持要素90は、保持リング91及び付勢要素96を含んでよい。保持リング91は固定子50に固定的に結合されてよく、付勢要素96は、回転子及び固定子を一緒に付勢するばねである。
概して、一実施形態では、回転弁は、回転子10であって、回転子弁面12と、回転子弁面の反対側にある外面13と、回転軸16と、を含む回転子10と、固定子50と、固定子と回転子弁面との間に介在するガスケット80と、ガスケットが回転子及び固定子の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能なスペーサ60であって、このスペーサがずらされると、ガスケットは回転子及び固定子を一緒に流体密封封止する、スペーサ60と、を含む。
この実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでよい。弁は更に、回転子と固定子とを互いに向けて付勢する保持要素90を更に含んでよい。保持要素90は、保持リング91及び付勢要素96を含んでよい。保持リング91は固定子に固定的に結合されてよく、付勢要素96はばねである。回転子10は少なくとも1つのリップ21を含んでよく、ずらし可能スペーサ60は、保管構成から運用構成へとずらし可能な複数のタブ61を含み、タブ61のそれぞれは、少なくとも1つのリップ21と接触することによって、保管構成においてガスケットが回転子及び固定子を封止することを妨げることが可能であり、タブが保管構成から運用構成へとずらされると、少なくとも1つのリップとの係合が解除されることが可能である。少なくとも1つのリップ21は内側リップ23であってよく、回転子は更に、内側リップに近接するずらしスロット28を含んでよく、ずらしスロットは、運用構成までずらされたタブ63を収容する。回転子10は湾曲外壁14を含んでよく、少なくとも1つのリップ21は、外壁上に位置する周辺リップ22である。回転子は1つ以上のカム24を含んでよく、カム24は、回転子が回転すると、複数のタブ60を保管構成から運用構成へとずらし、これによって複数のタブ61が少なくとも1つのリップ21から係合解除される。ガスケット80は、ガスケット80を貫通するアパーチャ83を含んでよく、固定子は、ガスケットを横方向に拘束する弧状レール70を含んでよい。回転子は更に、流路40を含み、流路40は回転子弁面に入口41及び出口42を有し、流路40は多孔質固体支持体45を含む。外面13は、スプラインと係合する開口部を含んでよい。
概して、一実施形態では、回転弁の保管方法が、(a)弁を保管容器内に置くステップと、(b)その弁を一定期間にわたって保管するステップと、を含む。
この実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでよい。弁を保管するステップは、弁を保管ポジションで保持することを含み、保管ポジションでは、ガスケットは回転子及び固定子の少なくとも一方から間隔を置かれてよい。
概して、一実施形態では、回転弁は、回転子10、固定子50、ガスケット80、及び保持要素90を含む。回転子10は、回転軸16と、外面13及び外面13の反対側にある回転子弁面12と、回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42のペアと、を有する。固定子50は、固定子面52を有し、固定子面に複数の固定子ポート53を有し、複数の固定子ポート53のそれぞれは流体通路54と連通している。ガスケット80は、固定子面52と前記回転子弁面12との間に介在し、内側ガスケット封止面81iと、外側ガスケット封止面81oと、アパーチャ42、43のペアと一直線に並ぶガスケット開口部83のペアと、を有する。保持要素90は、回転子と固定子とを互いに向けて付勢し、内側ガスケット封止面81i及び前記外側ガスケット封止面81oを固定子面52の複数の固定子ポート53との流体密封構成に置く。
この実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでよい。複数の固定子ポート53は、回転軸16から第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポート、並びに回転軸16から第2の半径方向間隔にある複数の固定子ポートとして構成されてよく、第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、第2の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、の間の流体連通が、内側ガスケット封止面81iと外側ガスケット封止面81oとの間を延びる流体コネクタ86によって実現される。複数の固定子ポート53は、回転軸16から第1の半径方向間隔にあって回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポート、並びに回転軸16から第2の半径方向間隔にあって回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポートとして構成されてよく、第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、第2の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちの1つ以上の固定子ポートと、の間の流体連通が、内側ガスケット封止面81iと外側ガスケット封止面81oとの間を外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87によって実現される。複数の固定子ポート53は、回転軸16から第1の半径方向間隔にあって回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポートとして構成されてよく、ガスケット80は更に、内側ガスケット封止面81iと外側ガスケット封止面81oとの間を外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87を含み、第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、回転軸16から第2の(異なる)半径方向間隔にあって、第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちのその1つの固定子ポートと異なる円周方向位置にある複数の固定子ポートのうちの1つ以上の固定子ポートと、の間の流体連通が、流体セレクタ87によって実現される。回転弁のガスケット80は更に、内側ガスケット封止面81iと外側ガスケット封止面81oとの間を外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87を含んでよい。回転弁のガスケット80は更に、内側ガスケット封止面81iと外側ガスケット封止面81oとの間を延びる流体セレクタ86を含んでよい。回転弁のガスケット80は更に、流体セレクタ87及び流体コネクタ86を含んでよく、使用時には各固定子ポート53は、流体セレクタ87、流体コネクタ87、内側ガスケット封止面81i、外側ガスケット封止面81o、又はガスケット開口部83のいずれかと連通する。回転弁のガスケット80は更に、流体コネクタ86を含んでよく、使用時には、各固定子ポート53は、流体コネクタ87、内側ガスケット封止面81i、外側ガスケット封止面81o、又はガスケット開口部83のいずれかと連通する。回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42のペアは、多孔質固体支持体45を含む流路40のそれぞれ入口及び出口であってよい。回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42のペアは、第1の固体支持体チャンバ46を有する第1の流路40と連通するアパーチャの第1のペアであり、回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42の第2のセットは、第2の固体支持体チャンバ46を有する第2の流路40と連通しており、第1及び第2の固体支持体チャンバ46は多孔質固体支持体45を含む。多孔質固体支持体45はポリマーであってよい。多孔質固体支持体45は、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース、セファデックス、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されてよい。
概して、回転弁は、回転子10、固定子50、及びガスケット80を含む。回転子10は、外面13及び外面13の反対側にある回転子弁面12と、回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42のペアと、を含む。固定子50は、固定子面52を有し、固定子面に複数の固定子ポート53を有し、複数の固定子ポート53のそれぞれは流体通路54と連通している。ガスケット80は、固定子面52と回転子弁面12との間に介在し、ガスケット内の開口部83のペアがアパーチャ41、42のペアと一直線に並び、ガスケットは、保管状態の間は固定子面52から間隔を置かれており、保管状態から解放されると、保持要素90によって固定子面との流体密封関係に置かれて保持される。
この実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでよい。回転子42は更に、回転子の周囲にあって固定子と結合されている保持リングを含んでよく、保持リングは、回転子に近接する面に沿って弧形状のペアを有してよく、回転子は、保持リングの弧形状のペアに対応する相補的な弧形状のペアを有し、弧形状のペアが相補的な弧形状のペアと係合することによって、回転弁が保管状態で保持される。回転弁は、回転子に近接する面に沿う弧形状のペアを、回転子上の相補的な弧形状のペアから係合解除するのに十分な、回転子と保持リングとの間の相対運動によって保管状態から解放されることが可能である。回転弁は更に、回転子の周囲にあって固定子と結合されている保持リングを含んでよい。保持リングは、保持リングの、回転子に近接する一部分の周囲に複数の溝を有してよく、回転子は、保持リングの複数の溝と嵌合対応する複数の相補的形状を有し、複数の溝が回転子の複数の相補的形状と係合することによって、回転弁が保管状態で保持される。回転弁は、保持リングの一部分の周囲の複数の溝を、回転子上で嵌合対応する複数の相補的形状から係合解除するのに十分な、回転子と保持リングとの間の相対運動によって保管状態から解放されることが可能である。回転弁は更に、ガスケット封止面に沿って配置されたスペーサを含んでよく、スペーサは、ガスケット封止面と固定子面との間のギャップを保持し、回転弁を保管状態で保持する。回転弁は、スペーサをずらしてガスケット封止面と固定子面との係合を可能にするのに十分な、回転子と固定子との間の相対運動によって、保管状態から解放されることが可能である。 回転弁は更に、回転弁と係合して、ガスケット封止面と固定子面との間のギャップを保持し、回転弁を保管状態で保持するクリップを含んでよい。クリップが取り外されて、保持要素がガスケットを動かして固定子面との流体密封関係に置くことが可能になると、回転弁が保管状態から解放されることが可能である。
概して、一実施形態では、回転弁は、回転子10であって、回転軸16と、回転子弁面12と、回転子弁面の反対側にある外面13と、を有する回転子10と、固定子50であって、回転子弁面の反対側に位置する固定子弁面を有する固定子50と、回転子と固定子とを互いに向けて付勢する保持要素90であって、保持リング91及び付勢要素96を含む保持要素90と、を含み、保持リングのねじ山付き部分が回転子のねじ山付き部分と係合している間、回転弁は保管状態で保持される。
この実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでよい。回転子と固定子との間の相対運動によって、回転子弁面と固定子弁面との間に流体密封構成が形成されることが可能である。回転子と固定子との間の相対運動は、回転子が回転することによって、回転子が保持リングのねじ山付き部分に沿って動くことであってよい。回転弁を保管状態から係合解除する為の回転子の回転は1回転未満、半回転、4分の1回転、又は8分の1回転である。回転弁は更に、回転子弁面と固定子弁面との間に配置されたガスケットを含んでよく、回転弁が保管状態である間は、ガスケットは固定子弁面との流体密封封止を形成しない。回転子と固定子との間の相対運動によって、ガスケット、回転子弁面、及び固定子弁面との間に流体密封構成が形成されることが可能である。回転子と固定子との間の相対運動は、回転子が回転することによって、回転子が保持リングのねじ山付き部分に沿って動くことであってよい。回転弁を保管状態から移行させる為の回転子の回転は1回転未満、半回転、4分の1回転、又は8分の1回転である。回転子が保管状態から移行して、回転子と固定子との間に封止済み関係が形成されると、回転子のねじ山付き部分は、回転弁の他のどのねじ山付き部分からも自由であることが可能である。
概して、回転弁00は、固定子50であって、固定子面52及び複数の通路54を含み、各通路は固定子面にポート53を含む、固定子50と、回転子10であって、固定子に作用的に接続されて、回転軸16と、回転子弁面12と、回転子弁面に入口41及び出口42を有する流路40と、入口41及び出口42と連通する固体支持体チャンバと、固体支持体チャンバ45内にある多孔質固体支持体45と、を含む回転子10と、保持要素90であって、回転子と固定子の境界面02において固定子及び回転子を一緒に付勢して流体密封封止を形成する保持要素90と、を含む。
この実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでよい。回転弁の固体支持体チャンバは、底面と、側壁と、底面に沿う少なくとも1つの流路スペーサと、を有してよい。少なくとも1つの流路スペーサは、チャンバの底面から持ち上げられてよい。少なくとも1つの流路スペーサは、チャンバの底面に埋め込まれてよい。少なくとも1つの流路スペーサは、出口42及びチャンバ側壁から間隔を置かれてよい。少なくとも1つの流路スペーサは、出口42に直接隣接してよい。少なくとも1つの流路スペーサは、チャンバ側壁の曲率に対応する弧形状を有してよい。少なくとも1つの流路スペーサは、出口42から側壁に向かって延びてよい。チャンバ底面は平坦であってよい。チャンバ底面は、チャンバ側壁から出口42に向かって傾斜してよい。多孔質固体支持体はポリマーであってよい。多孔質固体支持体は、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース、セファデックス、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されてよい。回転弁は、保持要素が回転子及び固定子を付勢して流体密封封止構成にするまでは、回転子と固定子との間に流体密封封止がない初期の積み込まれた状態にとどまるように構成されてよい。回転弁は、回転子10の各支持体チャンバ46を覆う回転子カバー30を有してよい。回転弁は、回転子外面13全体を覆うが、1つ以上の開口部17に対応する部分は覆わない回転子カバー30を含んでよい。回転弁は、流路40の一部分を完成させるのに十分なように各固体支持体チャンバ46を封止するように底面34が配置された回転子カバー30を含んでよい。
概して、一実施形態では、回転弁を使用する流体処理方法は、回転軸16を中心に回転弁を回転させて、ガスケット80のガスケット入口84及びガスケット出口85を、それぞれ、回転子10内に多孔質固体支持体45を有する流路40の入口41及び出口42と一直線に並べ、ガスケット入口84及びガスケット出口85を、固定子弁面52の固定子ポート53の第1のペアと一直線に並べるステップと、固定子弁面52の固定子ポート53の第2のペアをガスケット80の一部分で封止するステップと、を含む。
この実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでよい。流体処理方法は更に、回転軸16を中心に回転弁を回転させて、固定子弁面52の固定子ポート53の第1のペアを、ガスケット80内に形成された流路86と一直線に並べるか、固定子弁面52の固定子ポート53の第2のペアを、ガスケット80内に形成された流路86と一直線に並べるステップを含んでよい。流体処理方法は更に、回転軸16を中心に回転弁を回転させて、固定子弁面52の固定子ポート53の第1のペアの少なくとも一方の固定子ポート、又は固定子ポートの第2のペアの少なくとも一方の固定子ポート53を、ガスケット80内に形成された流路87と一直線に並べるステップを含んでよい。流体処理方法は更に、回転軸16を中心に回転弁を回転させて、固定子弁面52の固定子ポート53の第1のペアの少なくとも一方の固定子ポート、又は固定子ポートの第3のペアの少なくとも一方の固定子ポート53を、ガスケット80内に形成された流路87と一直線に並べるステップを含んでよい。流体処理方法は更に、回転軸16を中心に回転弁を回転させて、流体を、流路40に流す前に、固定子ポート53の第1のペア、又は固定子ポート53の第2のペアに流すステップを含んでよい。流体処理方法は更に、回転軸16を中心に回転弁を回転させて、流体を、流路40に流す前に、ガスケット80に形成された流路86、又はガスケット80に形成された流路87に流すステップを含んでよい。流体処理方法は更に、回転軸16を中心に回転弁を回転させて、流体を、流路40に流してから、固定子ポート53の第1のペア、又は固定子ポート53の第2のペアに流すステップを含んでよい。流体処理方法は更に、回転軸16を中心に回転弁を回転させて、流体を、流路40に流してから、ガスケット80に形成された流路86、又はガスケット80に形成された流路87に流すステップを含んでよい。流体処理方法は更に、流体を、流路40に流してから、第1の流体通路54又は第2の流体通路54に流すステップを含んでよい。流体処理方法は更に、流体を、流路40に流す前に、第1の流体通路54又は第2の流体通路54に流すステップを含んでよい。流体処理方法は更に、流体を流路40に流すように回転弁をポジショニングしてから、流体を、ガスケット80に形成された流路86に通して流体通路54に流すか、ガスケット80に形成された流路87に通して流体通路54に流すように回転弁をポジショニングするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、流体を、ガスケット80に形成された流路86に通すか、ガスケット80に形成された流路87に通して、流体通路54に流すように回転弁をポジショニングするステップと、流体の一部を、流体通路54と連通している保管チャンバに保管するステップと、を含んでよい。流体処理方法は更に、流体を、ガスケット80に形成された流路86に通すか、ガスケット80に形成された流路87に通して、流体通路54に流すように回転弁をポジショニングするステップと、流体の一部を、溶解緩衝液と混合するステップと、を含んでよい。流体処理方法は更に、混合ステップからの流体を、ガスケット80に形成された流路86に通すか、ガスケット80に形成された流路87に通して、流路40に流すように回転弁をポジショニングするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、混合ステップからの流体を、多孔質固体支持体45に通して流すように回転弁をポジショニングするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、流体を、ガスケット80に形成された流路86に通すか、ガスケット80に形成された流路87に通して、廃棄物チャンバに流すように回転弁をポジショニングするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、空気源を、ガスケット80に形成された流路86、又はガスケット80に形成された流路87と一直線に並べるように回転弁をポジショニングするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、空気源を流路40と一直線に並べるように回転弁をポジショニングするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、流路40に水を流すように回転弁をポジショニングするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、ガスケット80に形成された流路86、又はガスケット80に形成された流路87に水を流すように回転弁をポジショニングするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、陽性試料を陽性計量チャネルに流すように、且つ、陰性試料を陰性計量チャネルに流すように回転弁をポジショニングするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、固定子弁面52の固定子ポート53の第1のペアを介して第1の流体通路54にアクセスするか、固定子ポート53の第2のペアを介して第2の流体通路54にアクセスするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、固定子弁面52の固定子ポート53の第3のペアを介して第3の流体通路にアクセスするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、固定子弁面52のうちの固定子ポート53がない一部分に対してガスケット入口84及びガスケット出口85を位置決めするステップを含んでよい。流体処理方法は更に、回転弁を、回転させるステップの前に、保管状態から使用準備完了状態まで動かすステップを含んでよい。流体処理方法は更に、回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かすステップを含んでよく、このステップは更に、
ガスケット80を動かして固定子弁面52と接触させることを含む。流体処理方法は更に、回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かすステップを含んでよく、更に、回転子と固定子の間のギャップを保持するずらし可能スペーサ60をそらすことと、ガスケット80を動かして固定子弁面52との流体密封関係に置くことと、を含んでよい。流体処理方法は更に、回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かすステップを含んでよく、更に、回転子をねじ山付き保持リングに対して回転させることと、ガスケット80を動かして固定子弁面52と接触させることと、を含んでよい。流体処理方法は更に、回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かすステップを含んでよく、更に、回転弁を動かしてガスケット80の犠牲エッジ180をずらすことと、ガスケット80を動かして固定子弁面52と接触させることと、を含んでよい。
上述及び他の目的、特徴、及び利点は、以下の本発明の具体的な実施形態の説明から明らかになるであろう。それらは添付図面において示されており、添付図面では、類似の参照符号は、異なる複数の図の全てを通して同じ部分を参照している。図面は、縮尺が必ずしも正確ではなく、むしろ、本発明の様々な実施形態の原理を示すことに重点を置いている。
乃至 本明細書に記載の本発明による一回転弁の様々な図である。図1Aは回転弁の部分切り欠き図である。図1B1及び1B2は、同じ弁を上から見下ろした分解斜視図(図1B1)及び下から見上げた分解斜視図(図1B2)である。 乃至 回転子の幾つかの斜視図である。図2Aは、回転子本体を外面側から見た斜視図である。図2Bは、同じ回転子本体を弁面側から見た図である。図2Cは、ガスケットが取り付けられた回転子本体を弁面側から見た斜視図である。 乃至 図3Aは、複数の流路を含む回転子の斜視図である。図3Bは、流路の1つの中にある1つの固体支持体チャンバの拡大図である。 本発明の一実施形態による、回転子と固定子の境界面を示す、弁の断面斜視図である。 乃至 図5Aは、回転子に中心円柱がある弁の一実施形態の、下から見上げた分解斜視図である。図5Bは、図5Aの回転子の回転子キャップの拡大図である。 図5Aの底面斜視図に対応する上面分解斜視図である。 図5A〜5Cの弁の組み立て後の部分断面図である。 図1B1に示された回転弁の、弧状レール及び幾つかのポートを含む固定子の斜視図である。 乃至 固定子と摺動可能に係合するガスケットの実施形態の斜視図である。 回転子に取り付けられた図7B1のガスケットの斜視図である。 乃至 保管ポジションにある図5Dの弁の、それぞれ、斜視図及び断面図である。 乃至 運用ポジションに移行した図8A及び8Bの弁の、それぞれ、斜視図及び断面図である。 回転弁のねじ山付き回転子の斜視図である。 図10Aのねじ山付き回転子の側面図である。 図10Aのねじ山付き回転子が保管状態でねじ山付き保持リング内にある回転弁の断面図である。 乃至 ねじ山付き回転子が保管状態である回転弁の斜視断面図及び断面図である。 乃至 ねじ山付き回転子が保管状態から移行して使用準備完了状態にあり、ガスケットが固定子と流体密封封止を形成している、図11A及び11Bの回転弁の斜視断面図及び断面図である。 回転子と固定子の間にスペーサがある、保管状態の回転弁の部分断面図である。 乃至 ノッチ付き回転子を有する回転弁の、保管状態(図14A)及び封止済み/使用準備完了状態(図14B)での斜視図である。 回転子が保持リングの上方且つ外側に間隔を開けて存在する、回転弁の分解図である。 回転弁を保管状態で保持する為に使用されるクリップの、下から見上げた断面図である。クリップはプロングのペアを含み、これらは、回転弁内で固定子と回転子の間の所望のギャップを保持する位置で示されている。 固体支持体チャンバ内の流路スペーサの代替構成の、上から見下ろした等角図である。 図17Aの流路スペーサを有する固体支持体チャンバの断面図である。 乃至 テーパ状又はウェッジ状の流路スペーサが載っている平坦な底面(図17C)又は傾斜付き底面(図17D)を有する固体支持体チャンバの断面図である。 固体支持体チャンバ内の流路スペーサの代替構成の、上から見下ろした等角図である。 乃至 支持体チャンバ出口の周囲に配列された複数の流路スペーサが、図17A〜17Dに関して上述されたものとよく似ているものの、支持体チャンバの底面に埋め込まれている流れチャンバの、それぞれ、上面図及び断面図である。 本明細書に記載の回転弁を使用する、生物学的アッセイの分析用生物学的試料の調製の為に行われてよい一連の試料処理ステップを示す表である。 乃至 図19の表に示された各例示的ステップを実施するように運用される回転弁のポジション及び動作を示す図である。
本明細書の以下では、本発明の様々な実施形態の詳細を説明する。本発明の他の特徴、目的、及び利点については、本明細書及び図面から、そして特許請求項から明らかになるであろう。
本明細書では、回転弁、並びに回転弁を使用、製造、及び保管する方法について記載する。回転弁は回転子及び固定子を含み、これらは互いに向かって付勢されて流体密封封止を形成する。幾つかの実施態様では、回転子は、多孔質固体支持体を含む流路が組み込まれている。多くの場合、回転子と固定子の間の流体密封境界面はガスケットにより強化される。回転弁の幾つかの実施態様は、運用前にガスケットが回転子及び固定子の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能なスペーサを含み、このスペーサがずらされると、ガスケットは回転子及び固定子を一緒に流体密封封止する。
本発明の詳細な説明の前に、本発明は、記載される特定の実施形態に限定されず、従って、当然のことながら多様であってよいことを理解されたい。更に、本明細書において使用される術語が、特定の実施形態のみを記載する為のものであって、限定的であることを意図されたものではないことを理解されたい。これは、本明細書の範囲が添付の特許請求の範囲によってのみ限定される為である。
ある範囲の値が与えられた場合、その範囲の上限値と下限値の間にある、文脈が明らかに別の意味でない限り、下限値の単位の10分の1までの各介在値、並びにその述べられた範囲にある他の任意の述べられた値又は介在値が、本発明に包含されることを理解されたい。これらのより小さい範囲の上限値及び下限値は、そのより小さい範囲に独立して含まれうるものであり、やはり本発明に包含され、述べられた範囲にある任意の特に排除される限界値になることもある。述べられた範囲が一方又は両方の限界値を含む場合、それらの含まれる限界値の一方又は両方を排除する範囲も又、本発明に包含される。
本明細書では、特定の測定値又は範囲を提示する場合に、数値の前に「約」という言葉を付けることがある。本明細書では「約」という言葉は、「約」の後に来る数値そのものに加えて、「約」の後に来る数値に近い数値、又はほぼその数値である数値を文字通りサポートする。ある数値が具体的に記載された数値に近いかどうか、或いはほぼその具体的に記載された数値かどうかを判定する際には、その具体的に記載された数値に近いか、ほぼその具体的に記載された数値である未記載の数値は、その未記載の数値が提示される文脈において、その具体的に記載された数値と実質的に等価である数値であってよい。
マイクロ流体用途又はメソ流体用途の為の可撓且つロバストな弁について開示する。この弁は、「流体プログラミング」が容易に変更可能であるように設計される。この弁は又、弁の回転子に固相抽出要素の濾過を組み込むことが可能であり、これによって、流体回路設計に関連する設計及びレイアウトの要件が緩和される。更に、この弁は、弁の表面におけるポリマーの圧縮永久ひずみの問題を回避する任意選択の輸送ポジションを含む。
回転弁
本明細書では、1つ以上の流体又は流体成分を移動、測定、処理、濃縮、及び/又は混合することに有用な回転弁について記載する。回転弁は、少なくとも1つの回転可能な弁コンポーネントである回転子を含み、回転子は、固定されたコンポーネントである固定子に対して回転することが可能である。固定子という用語は、回転子系内での動きを評価する為の基準座標系を意味する。固定子は静的なままであり、回転子は弁の基準座標系内を動くが、固定子は、より大きな機器に対しては、又は世界全体に対しては動いてよい。
一態様では、本発明が提供する回転弁は、流体ストリーム中の分析対象物を濾過、バインド、及び/又は精製する為の多孔質固体支持体を保持することが可能な流路が組み込まれている。一実施態様では、回転弁は、固定子50であって、固定子面52及び複数の通路54を含み、各通路は固定子面にポート53を含む、固定子50と、回転子10であって、固定子に作用的に接続されて、回転軸16、回転子弁面12、及び流路40を含み、流路40は回転子弁面に入口41及び出口42を有し、流路40は多孔質固体支持体45を含む、回転子10と、保持要素90であって、回転子と固定子の境界面において固定子及び回転子を一緒に付勢して流体密封封止を形成する保持要素90と、を含む。
動作中の回転弁内では、回転子が、付勢要素の動作によって固定子に作用的に結合される。本明細書では「作用的に接続されている」及び「作用的に結合されている」は、本開示のデバイスが動作すること、及び/又は本開示の方法が本明細書に記載のように有効に実施されることを可能にする特定の方法で接続されていることを意味する。例えば、作用的に結合することは、2つ以上の側面を取り外し可能に結合すること、又は固定的に結合することを含んでよい。従って、作用的に接続されている各側面は、互いに対して固定的に接続されてよく、且つ/又は、デバイスの運用時に互いの少なくとも1つの面に沿って摺動可能であるように、互いに対して摺動可能に接続されてよい。作用的に接続されている側面は、1つの側面(例えば、回転子)が別の側面(例えば、固定子)に対して回転するように、回転可能に結合されてもよい。作用的な結合は、2つ以上のコンポーネントを流体的に、且つ/又は電気的に、且つ/又は嵌合可能に、且つ/又は粘着可能に結合することを含んでもよい。又、本明細書では「取り外し可能に結合されている」は、2つ以上の結合されたコンポーネントが繰り返し結合解除されて再結合されることが可能なように結合されている(例えば、物理的に、且つ/又は流体的に、且つ/又は電気的に結合されている)ことを意味する。
本明細書では「流体連通」という用語は、任意のダクト、チャネル、チューブ、パイプ、又は、経路が開いているときに物質(例えば、液体、気体、又は固体)がほぼ無制限に通り抜けられる経路を意味する。この経路が閉じられると、物質は通り抜けることをほぼ制限される。
図1A及び1Bは本発明の回転弁を示しており、この回転弁は、回転子10と、固定子50と、回転子と固定子の流体密封接触を保持する付勢要素96とを含む。回転子及び固定子はそれぞれが、流体ストリームのハンドリング及び再方向付けの為の構造を含む。図1Aに示された部分切り欠き図では、流路が部分的に露出していて、固体支持体チャンバ46と、その中に収容された多孔質固体支持体45とが見えている。図1B1及び1B2は回転弁の分解図を示しており、ここでは、(回転子キャップ30で密封される)外面上に流路40が露出しており、入口41及び出口42が弁面に見えている。図1B1及び1B2の回転弁は、回転子と固定子との間の封止を強化する為に、回転子弁面にガスケット80を含む。図5A〜5Dは、4つの流路を有する別の回転弁実施形態の更なる詳細を示す。更に、この回転弁実施形態は、内側付勢要素96a及び外側付勢要素96bが使用される様子を示している。
回転子
一態様では、回転弁は回転子を含み、回転子には、分析対象物を精製、抽出、及び/又は濃縮する為の固体支持体を保持する流路が組み込まれている。図2A、2B、2C、及び3は、本明細書に記載の回転弁において有用な典型的な回転子を示している。図2A、2B、及び2Cは、単一流路を含む回転子を示している。固体支持体チャンバ46は、図2Aにおいて最もはっきり見える。図2Bは、回転子弁面12の側から見た回転子を示しており、流路の入口41及び出口42が見えている。図2Cは、弁面にガスケット80を含む回転子を示している。代替として、図3に示されるように、回転子は複数の流路を含んでよい。図3の回転子は、4つの流路(46a〜46d)を含み、これらの流路はサイズが互いに異なっていてよい。
回転子は、回転軸16を中心に回転するように構成されている。例えば、回転子は、固定子に対して回転軸を中心に回転してよい。回転子は、回転軸を中心として対称又はほぼ対称であることが好ましい。本明細書では「ほぼ」は、「ほとんど完全」或いは「ほとんど全体」のように、大きな程度又はかなり大きな態度であることを意味する。様々な態様では、回転子は円筒形、又はほぼ円筒形である。回転子の本体は回転軸に関して対称であることが好ましいが、ずらし可能スペーサ境界面、推進係合開口部、流体ハンドリング要素等のフィーチャの配置は、回転軸に関して対称又はほぼ対称でなくてよい。
本明細書に記載のデバイス及び方法で使用可能な回転子は、典型的には、第1の面(例えば、弁面12)と、第1の面の反対側にある第2の面(例えば、外面13)とを含む。弁面及び/又は外面はそれぞれが平坦であってよく、又は平坦な部分を有してよい。そのような状況では、回転子の回転軸は、弁面及び/又は外面に垂直又はほぼ垂直である。又、円筒形の回転子では、回転軸は、回転子の最も外側の半径方向エッジ上、又は回転子及び/又は外面の最も外側の半径方向エッジ上にある全ての点から等距離又はほぼ等距離に位置する回転子の一部分によって定義されるか、且つ/又はその一部分であってよい。回転子弁面12は、任意選択でガスケット80を含む。弁面は、典型的には更に、1つ以上の流体ハンドリングフィーチャを含み、例えば、流路に対する入口及び/又は出口、流体コネクタ、又は流体セレクタを含む。回転子弁面がガスケットを含む場合、流体ハンドリングフィーチャは、典型的にはガスケットに含まれる。
幾つかの実施形態では、回転子は任意選択で、固定子の1つ以上の部分(例えば、回転子がそれを中心として回転できる固定子中心突起)を受ける中心開口部15を含む。回転子の中心開口部は更に、付勢要素及び/又は1つ以上のずらし可能スペーサを収容できるように構成されてよい。
回転子(例えば、円筒形の回転子)は、直径(例えば、断面直径)を含む寸法が3〜100mm、5〜75mm、又は10〜50mmの範囲であってよい。そのような直径は、3〜50mm、5〜40mm、又は10〜30mmの範囲であってもよい。
回転子は、回転推進要素(例えば、回転子と作用的に結合可能なスプライン)とともに回転するように構成されている。幾つかの態様では、回転子の外面は、凹部である推進係合開口部17のエッジを定義する開口部を含む。回転子とスプラインとを作用的に結合することは、この開口部をスプラインと係合させることを含む。そのような係合は、スプラインの少なくとも一部分(例えば、突起)を開口部に挿入することを含み、それにより、突起を回転運動させると、回転子にも力がかかって回転子が回転軸を中心に回転する。スプラインのその一部分は、固定子に向かう方向に、且つ/又は回転子の回転軸に平行に、開口部に挿入されてよい。更に、様々な実施形態では、回転子は推進突起を含み、回転推進要素は、回転子突起を受けて回転子と推進要素とを係合させる開口部(例えば、凹部のエッジを定義する開口部)を回転推進要素の中に含む。
図2A及び3に示された弁を含む幾つかの実施態様では、回転子10は、推進要素を係合させる為の複数の(例えば、2つ、3つ、4つ、又はそれ以上の)推進係合開口部17を含む。そのような開口部は、回転推進要素(例えば、手動及び/又は自動及び/又は電動の推進要素)の一部分(例えば、スプライン)をその中で受けるように構成されてよく、それによって、推進要素がその後、回転子に力をかけて回転子を回転させることが可能なように構成されてよい。典型的には、推進係合開口部は、回転子の回転軸と同心になるように配置される。別の実施態様では、回転子は、必須ではないが典型的には回転軸と同心である単一の推進係合開口部を含む。そのような中心に位置する推進係合開口部は、好ましくは、回転子を固定子に対して回転させるのに必要なトルクを生成するのに十分な、推進要素との相互作用を可能にする為に非円形である。
幾つかの変形形態では、本発明の弁は複数の推進突起を含み、例えば、回転子(例えば、回転子の最も外側の周辺壁又はエッジ)から突出する一連の歯を形成する突起を含む。そのような突起は、回転子を回転させる為に、回転推進要素上の歯に対する一連のレセプタクルと作用的に係合するように構成されてよい。様々な実施形態では、この構成は反転され、回転子は、回転推進要素上の歯のような突起に対する一連のレセプタクルを含む。従って、幾つかの変形形態では、回転子の一部分が、推進要素又はその一部分と噛み合うギヤを形成し、ギヤの相互作用が回転子の回転を駆動する。
様々な実施形態では、回転子は1つ以上の流路を含み、これらの流路は1つ以上の流体(例えば、試料又は試料を含む流体)を流すように構成される。図4に示されるように、各流路40は、入口41、回転子弁面12にある出口42、及び固体支持体チャンバ46を含む。様々な実施態様では、流路40は更に、第1の導管43を含み、第1の導管43は入口41から固体支持体チャンバ46までの橋渡しを行う。そのような実施態様は更に、第2の導管44を含んでよく、第2の導管44は固体支持体チャンバ46から出口42までの橋渡しを行う。第1及び第2の導管43、44は、寸法(例えば、長さ、体積、又は断面積)が同じであっても異なってもよい。第1及び第2の導管の断面は、均一であってよく、或いは導管の長さ方向に変化してよい。幾つかの実施態様では、1つの導管が回転子の厚さいっぱい(又はほぼ厚さいっぱい)に、即ち、弁面12から外面13まで延びる。
図4の断面図は、固定子ポート53a、53bを介する固定子流体通路54と、多孔質固体支持体45を収容するチャンバ46との間の流体経路を確立する、回転子と固定子の向きを示している。固定子流体通路54は、この図には示されていないが、固定子本体51内にある(図1B2を参照)。その結果、回転子本体11内の流路40が、チャンバ46内の多孔質固体支持体45との流体連通を実現する。ガスケットポート84及び85が2つの固定子ポート53と一直線に並ぶと流路40がアクセスされ、これが起こるのは、この実施形態では、ガスケットポート84、85が固定子ポート53a、53bと一直線に並ぶときである。
この図では、固体支持体チャンバ46を通る流体流経路も見えている。一例示的流路は、固定子50の第1のポート53aから始まる。次に、ガスケット入口ポート84を介してガスケット80を通り抜ける経路がある。次に、流体は入口41から第1の流体導管43を通って回転子本体11に入る。第1の導管43の出口は、回転子上面13とキャップカバー30の底面34との間の空間によって定義される流体経路につながる。上面13のこの領域は、第1の流体導管43とチャンバ46との間の所望の流路の一部分になるように成形される。この部分流路は、キャップカバー30が回転子上面13に固定された時点で完成する。次に流体は、多孔質固体支持体45を収容しているチャンバ46に入る。次に流体は、チャンバ46の底部に進み、第2の導管44に進み、そして回転子出口42に進む。流体は回転子出口42から回転子を出て、出口ポート85からガスケット80を通り抜けて固定子開口部53bに至る。固定子開口部53bから出た流体は、図1B1に示されるように、固定子流体経路54を通って先へ進む。
図4を見れば最もよく分かるように、流路40の実施形態は、回転子本体11内に存在してよい。流路40が設けられると、流路40は、回転子弁面12の1つ以上のポートと固体支持体チャンバ46との間に流体経路を提供する。図4に示されるように回転子と固定子が一直線に並ぶと、固定子開口部53a、53bからアクセスされる固定子の流体経路54は、上述のように流体経路40の実施形態を介して多孔質固体支持体45と連通する。
回転子の不可欠な部分として、流路が、他の弁側面(例えば、固定子)に対して、回転子の他の部分とともに回転する回転運動を行うように構成される。好ましい一実施態様では、流路は、回転子の回転軸と同心ではない。図4に示されるように、流路は、1つ以上の入口41と1つ以上の出口42とを含んでよく、その入口と出口とを流体連通させてよい。好ましい一実施態様では、各流路は1つの入口と1つの出口とを含む。入口及び出口は、必須ではないが典型的には、その入口又は出口に直接隣接した流路の断面と同じ形状を採用する。この入口及び/又は出口は、円形、矩形、又は他の任意の、弁境界面内に流体密封流体接続を形成することに適合するしかるべき形状であってよい。
多くの実施態様において本発明のデバイスは使い捨てであり、且つ/又は1回限りの使用を意図されており、一方、他の弁はそうでななく、何度も使用されることを意図されている。更に、本発明のデバイスは、既存の弁設計に比べて、より狭い空間でより一層複雑な回路をサポートすることが可能である。更に、多孔質固体支持体を弁回転子に組み込むことにより、弁の使用に関連する流体レイアウトが改善される。
様々な実施形態では、多孔質固体支持体45を中に保持する多孔質固体支持体チャンバ46が流路40に含まれる。多孔質固体支持体チャンバ46は、円筒形であってよく、又は他の任意の、本明細書に記載の多孔質固体支持体45の任意の構成に対応する形状を採用してよい。支持体チャンバ46の別の形状として、多角形状又は他の多辺形状があり、これには複数の曲線辺、又は曲線辺と直線辺の組み合わせを有する形状が含まれる。更に、又は任意選択で、支持体チャンバの側壁は直線的であってよく、又は角度が付いていてよい。角度が付いた一構成では、チャンバ46は、第1の導管43に近い部分ほど広くなり、第2の導管44に近接する部分では狭くなる。多孔質固体支持体チャンバは、多孔質固体支持体に加えて更に、多孔質固体支持体内を流れる前にチャンバ内を流れる流体を収容する為の予備的空間を含んでよい。例えば、図4のチャンバ46内の、多孔質固体支持体45の上部にできた、多孔質固体支持体45の上面とキャップ底面34との間の空間を参照されたい。予備的空間の体積は、多孔質固体支持体45の体積に比べて同じであっても小さくても大きくてもよい。流路40及び固体支持体チャンバ46は、(例えば、図4のように)チャンバを通る流体の流れが回転軸とほぼ平行になるように構成されてよい。構成によっては、第1の導管43及び第2の導管44は、流路が回転子の回転軸16と平行になるように回転子内で配置される。代替として、流路及び固体支持体チャンバは、チャンバを通る流体の流れが回転子弁面と平行になるように構成されてよい。回転子の本体内では固体支持体チャンバの体積が大部分を占めており、固体支持体チャンバの1つ以上の壁が別々の要素(例えば、回転子キャップ30)で形成されてよい。
図3Aに示された実施形態を含む様々な実施形態では、2つ以上の(例えば、全ての)流路又はその一部分(例えば、多孔質固体支持体チャンバ)が異なる断面直径を有する。例えば、固体支持体チャンバ46aは直径が固体支持体チャンバ46cより狭い。幾つかの変形形態では、流路又はその一部分(例えば、多孔質固体支持体チャンバ)はいずれも断面直径が同じではない。別の実施形態では、複数の流路又はその一部分(例えば、多孔質固体支持体チャンバ)の2つ以上が同じ断面直径を有する。流路の場合と同様に、固体支持体チャンバも、回転子の回転軸と同心でないことが好ましい。当然のことながら、流路内の流体流路スペーサ29は回転弁上の流路間で様々であってよく、これについては図17A〜18Cに関して詳述する。1つの回転子上の様々な流体スペーサの一具体例を図18Aに示す。
回転子の一部分の拡大図を図3に示す。回転子は流路46bを含む。任意選択で、流路は更に、多孔質固体支持体と多孔質固体支持体チャンバの面(例えば、底面)との間に間隔を置く為の流路スペーサ49を含む。様々な実施形態では、流路スペーサは三日月形であってよく、その長さ方向に弧状に延びてよい。流路スペーサは、多孔質固体支持体(例えば、ビード又はファイバ)が固体支持体チャンバの出口を物理的に塞がないようにすることによって、出口を通る流体の流れを容易にすることが可能である。
固体支持体チャンバ46は、1つ以上の多孔質固体支持体45を保持するように構成されている。多孔質固体支持体は、分析対象物を捕捉して濃縮するように構成されてよく、例えば、本明細書に記載のいずれかの時間以内に(例えば30分以内、例えば1時間以内に)多孔質固体支持体内を流れる試料中の分析対象物を第1の濃度から第2の濃度に、分析対象物濃度の倍率で(例えば、1000倍以上)濃縮するように構成されてよい。様々な実施形態では、多孔質固体支持体に境界がつけられ、例えば、上流面及び/又は下流面においてフリットで境界がつけられる。
幾つかの態様では、多孔質固体支持体は選択的メンブレン又は選択的マトリックスであってよい。本明細書では「選択的メンブレン」又は「選択的マトリックス」という用語は、本明細書で参照されているように、複数の物質が多孔質固体支持体に曝露されて、少なくとも1つの物質の少なくとも一部が多孔質固体支持体内を通って移動する場合に、1つの物質(例えば、分析対象物)を、別の物質(例えば、試料のうちの分析対象物以外の部分及び/又は水及び/又は緩衝液等の液体)より効果的に(例えば、実質的により効果的に)保持するメンブレン又はマトリックスである。例えば、生物学的試料を中に流す多孔質固体支持体(例えば、選択的マトリックス)は、試料のうちの分析対象物以外が多孔質固体支持体を通過する間、分析対象物(例えば、核酸)を保持することが可能である。
多孔質固体支持体の例として、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース(商標)、セファデックス(商標)、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、又はこれらの任意の組み合わせがあり、これらに限定されない。マトリックス材料の選択は、親和性リガンド対の化学的性質、所望の特定の結合にマトリックスがいかに容易に適合されうるか等の考察に基づく。
幾つかの実施形態では、多孔質固体支持体は、ポリマー固体支持体であり、ポリビニルエーテル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸、ポリアクリラート、ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリカーボネート、又はこれらの任意の組み合わせから選択されるポリマーを含む。一実施形態では、固体支持体は、グラスファイバベースの固体支持体であり、任意選択で官能化可能なガラスファイバを含む。幾つかの実施形態では、固体支持体はゲル及び/又はマトリックスである。幾つかの実施形態では、固体支持体はビード、粒子、又はナノ粒子の形態である。
様々な態様では、多孔質固体支持体は複数の磁気ビードを含む。そのようなビードは、試料が流路及び/又は多孔質固体支持体に流されるローディングステップの間にビードが流路で保持されるようなサイズであってよい。ビードは、緩衝液が流路及び/又は多孔質固体支持体に流される洗浄ステップの間も流路に保持されることが可能である。ビードは更に、溶離ステップの間に流路から解放されることが可能であるようなサイズ及び/又は磁気含有量であってよい。そのような解放は、ビードが流路に保持されている磁場を変化させるか除去することによって可能である。溶離ステップでは、ビードは、その後の溶離に備えて回転子から流出すること、及び/又は固定子に流入することが可能である。
試料の分析対象物又はリガンドの多孔質固体支持体への付着を推進する為に、無数の官能基が本発明の実施形態とともに使用されてよい。多孔質固体支持体上にあることが可能な、そのような官能基の非限定的な例として、アミン、チオール、フラン、マレイミド、エポキシ、アルデヒド、アルケン、アルキン、アジド、アズラクトン、カルボキシル、活性化エステル、トリアジン、及び塩化スルフォニルがある。一実施形態では、アミン基が官能基として使用される。多孔質固体支持体は、1つ以上の適切なリガンドの支持体への固定化を推進する、用意された官能基のうちの1つ以上を含有する為の改質及び/又は活性化も行われてよい。
幾つかの実施形態では、多孔質固体支持体の表面に、表面モイアティ(例えば、試料の分析対象物又はリガンドの表面モイアティ)を固体支持体に付着させる表面改質剤と反応することが可能な反応性化学基が含まれる。表面改質剤は、表面モイアティを固体支持体に付着させることに適用可能である。本発明の実施時には、所望の表面モイアティを固体支持体に付着させることが可能な任意の表面改質剤が使用されてよい。表面改質剤と固体支持体との反応については、開示内容全体があらゆる目的の為に参照により本明細書に組み込まれている「最新液体クロマトグラフィ入門(An Introduction to Modern Liquid Chromatography)」、L.R.スナイダー、カークランド,J.J.(L. R. Snyder and Kirkland, J. J.)著、第7章、ジョン・ワイリー・アンド・サンズ(John Wiley and Sons)、ニューヨーク州ニューヨーク(1979年)において論じられている。表面改質剤と多孔質固体支持体との反応については、開示内容全体があらゆる目的の為に参照により本明細書に組み込まれている「多孔質シリカ(Porous Silica)」、K.K.ウンガー(K. K. Unger)著、108頁、エルゼビエール・サイエンティフィック・パブリッシング・カンパニー(Elsevier Scientific Publishing Co.)、ニューヨーク州ニューヨーク(1979年)に記載されている。表面改質剤と様々な固体支持体材料との反応については、開示内容全体があらゆる目的の為に参照により本明細書に組み込まれている「シリコーンの化学と技術(Chemistry and Technology of Silicones)」、W.ノル(W. Noll)著、アカデミック・プレス(Academic Press)、ニューヨーク州ニューヨーク(1968年)に記載されている。
幾つかの実施態様では、回転子は、回転子の外面にキャップを含む。幾つかの態様では、キャップは、回転子本体と一体化されており、従って、回転子本体と同じ一体型材料片で構成されている。別の変形形態では、キャップ自体が一体型プラスチックボディであって、本体と作用的に結合可能である。幾つかの実施態様では、キャップ30は回転子の本体に作用的に接続され、流路の1つの壁がキャップによって定義される。回転子キャップ30は、各固体支持体チャンバを、流路40の一部として覆うことが可能である。図3Bに示されるように、各支持体チャンバ46a〜46dは、形状、サイズ、寸法、容積、又は個々の支持体チャンバ46に収容される固体支持体の大きさが様々であってよい。回転子キャップ30は、回転子の上面全体を覆うように、又は固体支持体チャンバだけを覆うように、しかるべく構成されてよい。
幾つかの変形形態では、例えば、図4に示されるように、キャップ30は、ポリマー膜(例えば、プラスチック)及び/又は金属膜(例えば、フォイル)等の膜を含む。この膜は、任意選択で、回転子の推進係合開口部へのスプラインのアクセスを可能にする開口部38を含んでよい。代替として、この膜は、別の道具のスプラインで穴を開けることが可能であってよい。
別の変形形態では、例えば、図5Bの差し込み図に示されるように、キャップ30は一体型プラスチックボディを含む。図5Bのキャップは複数の開口部(即ち、切り欠き)38を含み、これらは、回転子の推進係合開口部への推進要素のアクセスを可能にする。幾つかの実施態様では、キャップ30は更に、固定子の1つ以上の部分(例えば、回転子がそれを中心として回転できる固定子中心突起)を受ける中心開口部36を含む。好ましい一実施形態では、キャップの一部分である流路面34は、流路の壁又はその一部分(例えば、固体支持体チャンバ)を形成する。キャップは不透明な材料で作られてよい。そのような変形形態では、キャップ30は更に、キャップを流路に作用的に接続する為の複数の流路嵌合要素32を含んでよい。流路嵌合要素は、流路と係合して、摩擦を頼りにキャップを定位置に保持する構造であってよい。別の好ましい実施形態では、回転子本体とキャップ構造との間の結合を強化する為に、且つ、弁の動作時の流路の漏れを防ぐ為に、流路嵌合要素は回転子本体に溶接されてよく、又は粘着要素を組み込んでよい。幾つかの変形形態では、キャップは、取り外されたり、且つ/又は別のキャップに交換されたりすることが可能なように、本体に取り外し可能に結合可能であるか、且つ/又は接着によって取り付けられる。
固定子
固定子は、本明細書に記載のあらゆる回転弁の不可欠な部分である。本明細書に記載のデバイス及び方法において使用可能な固定子は、第1の面(例えば、固定子面)を含む。固定子面は平坦であるか、平坦な部分を有する。組み立てられた弁では、固定子面は、回転子の回転軸に垂直又はほぼ垂直であり、回転子の弁面に対してほぼ相補的である。固定子面は、回転子と固定子の境界面における流体密封封止を推進する為に、任意選択でガスケット80を含む。固定子は更なる面を有してよく、例えば、固定子の第2の面を定義するアンカ面を有してよい。
本発明の方法を実施する際に使用される回転弁の固定子の一実施形態を図6に示す。様々な実施形態では、固定子は固定子面52と複数の通路とを含み、各通路は固定子面52にポート53(例えば、流体を通すように構成された開口部)を含む。複数の通路は、2〜80個、例えば2〜36個、例えば4〜18個の範囲であってよい。固定子面の開口部(例えば、円形又は矩形の開口部)のエッジによってポートが定義されてよい。ポートは任意の寸法であってよく、例えば、いずれかの通路(例えば、本明細書に記載のマイクロ流体通路)の断面寸法であってよい。
一実施態様では、固定子ポートは、固定子面の中心の周囲に放射状に分布する。好ましい一実施態様では、回転弁として組み立てられた時点で、2つ以上の固定子ポートが回転子の回転軸から第1の距離に位置し、更なる2つ以上の固定子ポートが回転軸から第2の(異なる)距離に位置する。幾つかの実施態様では、第1の距離と第2の距離に等しい数の固定子ポートが位置する。代替として、回転軸から第1の距離及び第2の距離に、より多いか少ない固定子ポートが位置してよい。図4は、回転弁が組み立てられた状況での固定子の特定のフィーチャを示す。具体的には、この断面図は、2つの固定子ポートが回転軸から異なる距離にある様子を示している。第1のポート53aは軸からより離れており、回転子の流路の入口41と一直線に並んでいる。第2のポート53bは軸のより近くにあり、流路の出口42と一直線に並んでいる。別の構成では、回転軸から異なる距離にある固定子ポートが、流体ハンドリングフィーチャ(例えば、コネクタや流体セレクタ)と相互作用してよい。当業者であれば容易に理解されるように、回転軸から第3、第4等々の距離に更なる固定子ポートが位置してよい。
固定子の各通路54は少なくとも2つの終端があり、1つの終端は固定子弁面にあり、第2の終端は別の構造(例えば、試料保持チャンバ、溶解チャンバ、又は環境への出口)のオリフィスにあるか、やはり固定子弁面に現れる。特定の実施態様では、第2の終端は、通路を通る流れに最初は抵抗するが、デバイスの運用時に破裂して通路を通る流れを可能にすることが可能な、壊れやすい封止材を含んでよい。好ましい一実施態様では、通路は、最小寸法が750μm以下であるマイクロ流体フィーチャを含んでよい。別の実施態様では、最小寸法は、600μm以下、500μm以下、400μm以下、200μm以下、又は100μm以下であってよい。通路の断面形状は任意であってよく、好ましくは矩形であってよい。幾つかの実施態様では、各通路は、終端を除く全体が固定子本体内に埋め込まれている。別の実施態様では、少なくとも1つの通路が固定子本体内をアンカ面まで延び、その後は露出導管として、固定子のアンカ面に沿って延びる。そのような露出通路はアンカ面上に終端があってよく、或いは、構造的フィーチャ(例えば、チャンバ、ウェル、又は配管コネクタ)のオリフィスまで固定子内を通ってよい。
回転子と固定子の境界面
本発明の実施形態では、回転子が固定子と境界面で接触して流体密封封止が形成される。そのような実施形態では、流体密封封止は、デバイス運用時に流体が境界面から漏れ出すことを完全に、又はほぼ阻止する。そのような流体は、本発明の実施形態に従って、回転子及び固定子を含むデバイスコンポーネントを通って流れる試料、緩衝液、又は他の流体であってよい。流体密封封止は、回転子が固定子に対して回転し、固定子に沿って摺動しているときに保持される。
様々な実施形態によれば、弁は、固定子及び回転子を一緒に付勢する保持要素を含む。保持要素は、保持リング及び/又は付勢要素を含んでよい。保持要素は、(1)回転子及び固定子を互いに近接させて保持し、(2)これら2つの要素を一緒に付勢して漏れない境界面を形成する。幾つかの実施態様では、1つの構造で近接を保持し、付勢力を与える。別の実施態様では、第1の構造(例えば、保持リング)が回転子と固定子を一直線に並べ、第2の構造(例えば、付勢要素)が回転子と固定子を互いに押し付け合わせる。
保持要素は、固定子に対して可動であっても固定であってもよい。例えば、推進要素は、回転子を回転させることに加えて、回転子を固定子に押し付けて漏れない境界面を形成することが可能である。好ましい一実施形態では、保持要素の少なくとも一部分が固定子に対して固定である。一実施形態では、保持要素は保持リング及び付勢要素を含み、保持リングは、回転子が保持リングと固定子の間に保持されるように、固定子に固定的に結合される。幾つかの実施態様では、保持リングは、回転子と固定子の間に漏れない封止を形成するのに十分な力を与える。
別の実施態様では、保持要素は、保持リング91と、離れている付勢要素96とを含む。保持リングは固定子に結合され、この結合は、例えば、固定子上の1つ以上の結合突起57と、これに対応する保持リング取付要素94とにより行われる(例えば、図1Aを参照)。そのような結合により、保持リングは、回転子が保持リング及び固定子に対して回転している間、定位置で固定されるように構成されてよい。保持リングを固定子に結合することは、当該技術分野において知られている任意の方法で行われてよく、例えば、結合突起を熱かしめ又は超音波溶接することによって、又は標準的なリテーナ(例えば、プッシュナット98)を使用することによって(例えば、図8を参照)行われてよい。
保持リングは、回転子と固定子とが接触した状態を保持するように付勢力が働くことが可能なように、付勢要素用固定ベースを提供するように構成されている。一実施態様では、保持リングは、付勢要素96(例えば、ばね)と接触する面(例えば、平坦な、且つ/又は環状のリップ93)を含む。そのような面は、外面及び/又は弁面及び/又は固定子面の平面と平行な平面内にあってよい。同様に、付勢要素は、典型的には、回転子上の面(例えば、平坦な、且つ/又は環状のリップ21)に沿って回転子と係合する。平坦なリップは、回転子上の周辺突起、即ち、周辺リップ22であってよい(例えば、図3A及び図8を参照)。幾つかの実施形態では、平坦面はより中心に形成されてよく、例えば、図8A及び8Bに示された内部リップ23であってよい。
保持リングは更に、スプラインアクセス開口部を含んでよく、これは固定子と反対側にある円形開口であってよい。スプラインアクセス開口部は、回転推進要素の一部分(例えば、スプライン)が回転子を回転させる為に回転子と係合している間、スプラインアクセス開口部を通り抜けるスプラインを受けるように構成されてよい。
付勢要素は、回転子の少なくとも一部分を取り巻いて配置されるリングとして成形されてよい。付勢要素は、ほぼ円形(例えば、リング状)且つ/又は円筒形であってもよく、且つ/又は、中心軸が回転子の回転軸と同心であってもなくてもよい。付勢要素は、回転子を固定子に対して傾けることなく均一に付勢する為に、回転軸に関してほぼ対称な力を加えることが好ましい。
付勢要素は、1つ以上のばねであってよい。付勢要素がばねである一実施形態では、ばねは、金属、プラスチック、又は他のポリマーで作られた圧縮ばね又は引張ばねであってよい。様々な実施形態では、付勢要素はリボンばね(例えば、リング状リボンばね)である。様々な実施形態では、付勢要素は波形ばね(例えば、リング状波形ばね)である。付勢要素は、円筒柱として成形されてもよく、回転子及び/又は固定子及び/又は保持要素の中(例えば、2つの部分の間)に収容されてよい。
付勢要素は、弾性材料のかたまりであってよく、例えば、ブロック状、円筒状、リング状、球状、又は他の形状のゴム又はフォームであってよい。付勢要素は、1つ以上のゴムバンドの形態であってよい。付勢要素は、他のデバイスコンポーネントに十分な力をかけるように成形された、金属、プラスチック、又は他のポリマーの1つ以上のピースの形態であってよい。そのような成形された金属ピースは、(例えば、回転リング内で)弧を描く金属バンドを含んでよい。付勢要素は、互いに反発し合うか引きつけ合うことでデバイスコンポーネントに十分な力をかけるように構成された磁石又は一連の磁石の形態であってよい。付勢要素は、他の弁コンポーネントのいずれか(例えば、ガスケット)と同じ材料から作られてよい。幾つかの実施形態では、付勢機構は、別のコンポーネント(例えば、回転子及び/又は保持リング及び/又は固定子)の一部であってよく、例えば、そのコンポーネントと一体であってよい。本明細書では「一体である」及び「一体化されている」は、一体である1つ以上の材料の単一ピースで構成されるという意味である。
ガスケット
幾つかの態様では、回転弁は、固定子面と回転子弁面との間にガスケットを含む。ガスケットは、物体同士の2つ以上の嵌合面の間の空間を埋める機械的封止材であって、主に、ガスケットが圧縮されている間に、接合されている物体からの漏れ、又はそれらの物体内への漏れを阻止するものである。様々な態様では、ガスケットは(例えば、全体が)弾性材料及び/又は圧縮性材料で構成される。幾つかの変形形態では、回転子がガスケットを含み、幾つかの変形形態では、固定子がガスケットを含む。回転子がガスケットを含む実施形態では、ガスケットは回転子に固定的に(例えば、粘着により)取り付けられて、固定子に沿って摺動する境界面を形成する。又、固定子がガスケットを含む実施形態では、ガスケットは固定子に固定的に(例えば、粘着により)取り付けられて、回転子に沿って摺動する境界面を形成する。
弁デバイスコンポーネントの一実施形態を図7A及び7Bに示す。具体的には、図7A及び7Bは、固定子に摺動可能に係合するガスケット80を示す。ガスケット80は更に、回転子の流路の入口41と一直線に並ぶ第1のアパーチャ84と、出口42と一直線に並ぶ第2のアパーチャ85とを含む。
様々な態様では、ガスケットはほぼ円筒状且つ/又は円板状であり、回転軸とガスケットの外周との間の距離は、回転軸と固定子上の最も遠いポートとの間の距離より長い。図7A及び7Bに示されるような幾つかの実施形態では、ガスケットは環状であって、上述のように外周が最も遠い固定子ポートより外側にあり、回転軸と環の内周との間の距離が、回転軸と最も近位の固定子ポートとの間の距離より短い。ガスケットの断面外径は、例えば、本明細書に記載の回転子直径のいずれかであってよい。ガスケットの断面外径は、例えば、100mm以下であってよく、例えば45mm以下、例えば50mm以下、例えば40mm以下、例えば20mm以下、例えば10mm以下であってよい。ガスケットの内径及び外径は、例えば、1〜100mm、3〜50mm、3〜25mm、又は5〜35mmの範囲であってよい。ガスケットは更に、厚さが、例えば、本明細書に記載のデバイスコンポーネントのいずれかの厚さであってよく、例えば10mm以下、例えば5mm以下、例えば1mm以下であってよく、或いは、1mm以上、5mm以上、又は10mm以上であってよい。
様々な態様では、ガスケットは(例えば、全体が)1つ以上のポリマー材料(例えば、(例えば、プラスチック及び/又はゴム及び/又はフォームを含む)1つ以上のポリマーを有する材料)で構成される。ガスケットは更に、シリコーン材料で構成されてよい。ガスケットは、本明細書に記載の弾性材料のいずれかで構成されてよい。関心対象のガスケット材料として、ポリマー材料(例えば、プラスチック及び/又はゴム)があり、例えば、ポリテトラフルオロエテン又はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(延伸ポリテトラフルオロエチレン(e−PTFE)を含む)、ポリエステル(ダクロン(商標))、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリウレタン等、又はこれらの任意の組み合わせがあり、これらに限定されない。幾つかの実施形態では、ガスケットは、ネオプレン(ポリクロロプレン)、ポリシロキサン、ポリジメチルシロキサン、フルオロポリマーエラストマ(例えば、バイトン(商標))、ポリウレタン、熱可塑性加硫物(TPV、例えば、サントプレン(商標))、ブチル、又はスチレンブロックコポリマー(TES/SEBS)を含む。
幾つかの実施形態によれば、ガスケットは、ガスケットの厚さを完全に貫通する1つ以上のアパーチャを含む。ガスケットが固定子に固定されている実施態様では、ガスケットは、各固定子ポートに対応してこれと一直線に並ぶアパーチャを含み、流路がそれらを通ることを可能にする。ガスケットが回転子に固定されている実施態様では、ガスケットは、流路の入口及び出口(あれば)のそれぞれに対応してこれと一直線に並ぶアパーチャを含み、流れが回転子と固定子の境界面をまたぐことを可能にする。
ガスケットのアパーチャを通るように流体に力がかかると、流体を動かす圧力によって、ガスケットの本来弾性である材料がゆがむ可能性がある。回転子と固定子の境界面での漏れにつながりかねない、そのようなゆがみを最小限に抑える為に、固定子の幾つかの変形形態は、1つ以上の弧状レール(例えば、第1及び第2の弧状レール)を含み、これらは、ガスケットに横方向から係合して、ガスケットの1つ以上の流体ハンドリング要素(例えば、溝又はアパーチャ)が加圧された場合にガスケットのゆがみを抑える。横方向に係合する、とは、別の要素に接触して、これに、回転子の回転軸に対してほぼ半径方向外向き及び/又は内向きの方向に、且つ/又は、回転子の回転軸と同心であって回転軸と同じ厚さを有する平面内で力をかけることを意味する。横方向に係合することは、別の要素に接触して、これに、回転子の回転軸にほぼ垂直な方向に力をかけることを意味してもよい。
様々な実施形態では、一方又は両方の弧状レールがリング状であり、回転軸と同心であってよい。様々な実施形態では、弧状レールは円形であり、第1の弧状レールは直径が第2の弧状レールより小さい。一実施形態では、固定子50は2つの弧状レールを含み、近位レール71が通路の近位側にあって、ガスケットが回転軸に向かう方向にゆがむのを抑え、遠位レール72が通路の遠位側にあって、ガスケットが回転軸から遠ざかる方向にゆがむのを抑える。弧状レールが2つある実施態様では、それらのレールは、ガスケットの流体フィーチャをひとまとめにするように配置されることが好ましい。例えば、図6は、弧状レールが2つある固定子を示している。一方のレール(近位レール71)は、固定子ポートと係合するガスケットアパーチャよりも回転軸の近くに配置されている。他方のレール(遠位レール72)は、より遠位にある、固定子ポートと係合するガスケットアパーチャよりも回転軸から遠くに配置されている。一代替実施態様では、ガスケットは固定子に固定されており、弧状レールは回転子と一体化されている。
加圧することは、1つ以上のポートの中の圧力を、第1の圧力(例えば、1気圧又はほぼ1気圧)から第1の圧力より大きい第2の圧力に増やすことを含んでよい。第2の圧力は1気圧より大きくてよく、例えば、1.2気圧以上、1.5気圧以上、2気圧以上、又は5気圧以上であってよい。加圧することは、弧状レールの少なくとも1つと、ガスケットの少なくとも1つとを(例えば、接触によって)横方向に係合させて、弧状レールとガスケットの間の流体密封封止を形成することを含んでよい。横方向に係合させることは、ガスケットの少なくとも一部分(例えば、突起リング)を、横方向に係合させる弧状レールに向けて動かすことを含んでよい。流体密封封止が形成されれば、デバイスの運用中は液体が封止を越えて漏れることがなくなるか、ほぼなくなる。又、幾つかの変形形態では、固定子は更に、第1の弧状レールと同心である第2の弧状レールを含む。そのような実施形態では、ポートを加圧することは、第2の弧状レールとガスケットとを横方向に係合させて、それらの間に流体密封封止を形成することを含む。
流体ハンドリング
本明細書に記載の回転弁は、デバイス(特にマイクロ流体デバイス)内の流体の流れを方向付けることに役立つ。従って、回転弁は、少なくとも1つの流体ハンドリングフィーチャを含む。幾つかの実施形態では、流体ハンドリングフィーチャは、回転子弁面内に構成される。回転子がガスケットを含む実施態様では、1つ以上の流体ハンドリングフィーチャがガスケットとともに含まれてよい。
本明細書では、流体ハンドリングフィーチャは、回転子内又はガスケット内にあって、2つの固定子ポートと並んだときに、その2つのポートと、関連付けられた通路とを流体接続して、連続的流体経路を形成する物理的構造である。幾つかの実施形態では、流体ハンドリングフィーチャは流体コネクタ86である。流体コネクタは、第1の固定子ポートと第2の固定子ポートとを流体接続するように構成されている。図7に示されたような実施態様では、流体コネクタは、回転子内又はガスケット内にあって、回転子の中心から放射状に広がった線に沿って最長寸法を有する細長い溝である。そのような放射状に並んだ流体コネクタは、図6に示されたような、固定子ポートの複数のペアを順次接続することが可能であり、複数のペアのそれぞれは1つの近位ポートと1つの遠位ポートとを有し、全ての近位ポートが回転軸から1つの距離にあり、全ての遠位ポートが回転軸から別のより長い距離にある。幾つかの実施形態では、流体ハンドリングフィーチャは流路であり、この流路の入口が1つの固定子ポートと一直線に並び、この流路の出口が別の固定子ポートと一直線に並ぶと、流路が全開されて、それら2つの固定子ポートが流体接続される。従って、流路は流体コネクタとして働くことが可能である。幾つかの実施形態では、流体ハンドリングフィーチャは、第1及び第2の部分を有する流体セレクタ77であって、第1の部分は、第1の部分に沿う全ての点が回転軸から等距離にある弧であり、第2の部分は、回転子の中心に向かって、又は回転子の中心から遠ざかるように、放射状に延びる。
本発明の一態様は、回転子を有する回転弁を提供し、回転子弁面は第1の流体コネクタを含み、第1の回転子位置においては、固定子の第1のポートが第1のコネクタを介して固定子の第2のポートと流体接続される。第2の回転子位置においては、第3のポートが第1の流体コネクタを介して第4のポートと流体接続される。任意選択で、第3の回転子位置においては、第5のポートが第1の流体コネクタを介して第6のポートと流体接続される。一実施態様では、流体コネクタは細長い溝である。別の実施態様では、流体コネクタは回転子内の流路である。
本発明の一態様は、分析対象物を精製する方法を提供し、本方法は、(1)固定子50であって、固定子面52及び複数の通路54を含み、各通路は固定子面にポート53を含む、固定子50と、(b)回転子10であって、固定子に作用的に接続されて、回転軸16、回転子弁面12、及び流路40を含み、流路40は回転子弁面に入口41及び出口42を有し、流路は多孔質固体支持体45を含む、回転子10と、(c)保持要素90であって、回転子と固定子の境界面において固定子及び回転子を一緒に付勢して流体密封封止を形成する保持要素90と、を含む回転弁を用意するステップと、(2)分析対象物を含む試料を流路に流し、分析対象物の少なくとも一部を多孔質固体支持体上に保持させて、拘束された分析対象部分と放出される試料部分とを生成するステップと、を含む。幾つかの実施態様では、本方法は更に、回転子を、回転軸を中心に第1の位置まで回転させて、第1のポートと流路と第2のポートとを流体接続するステップを含む。この第1の位置では、試料は第1のポートを通って流路に流入し、放出される試料部分は第2のポートを通って流路から出る。別の実施態様では、固定子は4つのポートを含み、本方法は更に、回転子を第2の位置まで回転させて、第3のポートと流路と更なるポートとを流体接続するステップを含む。この第2の位置では、溶離剤が第3のポートを通って流路に流入して、分析対象物の少なくとも一部を多孔質固体支持体から取り除いて分析対象試料を生成し、これは第4のポートを通って流路から出る。本明細書では「溶離剤」という用語は、溶離によって分析対象物を固体支持体から分離する為に使用される溶剤を意味する。
幾つかの変形形態では、本開示の弁デバイスは、流体試料ハンドリングデバイス及び/又は試料処理デバイスであり、これは生物学的アッセイデバイス(例えば、生物学的アッセイ試料調製又は処理デバイス)であってよい。本明細書では「生物学的アッセイ」は、生物学的試料に対して、試料の1つ以上の特性を評価する為に実施される試験である。生物学的試料は、大量の有機物質、例えば、被験者から取得可能な1つ以上の有機分子(例えば、1つ以上の核酸(例えば、DNA及び/又はRNA又はその一部))を含有する試料である。生物学的試料は、血液、尿、粘液、又は他の体液のうちの1つ以上を含んでよい。従って、幾つかの実施形態による生物学的アッセイ試料調製デバイスは、生物学的アッセイによる分析の為の生物学的試料を調製するデバイスである。又、幾つかの態様では、生物学的試料は核酸増幅用試料であり、これは、本発明の実施形態に従って増幅可能な1つ以上の核酸又はその一部を含有する試料である。
製造方法
一態様は回転弁の製造方法を提供し、本方法は、(a)固定子面52を含む固定子50を固定子本体材料から形成するステップと、(b)固定子内に複数の通路54を形成するステップであって、各通路は固定子面にポート53を含む、通路54を形成するステップと、(c)回転子弁面12を含む回転子10を回転子本体材料から形成するステップと、(d)回転子内に流路40を形成するステップであって、流路40は回転子弁面に入口41及び出口42を含む、流路40を形成するステップと、(e)多孔質固体支持体45を流路に挿入するステップと、を含む。幾つかの実施態様では、本方法は更に、回転子が回転軸を中心に回転するように構成されるように、固定子と回転子とを作用的に接続するステップを含む。
本発明のデバイスのコンポーネントのそれぞれ、又はそれらの各側面、例えば、固定子、回転子、ガスケット、ずらし可能スペーサ、付勢要素、保持リング、キャップ、及び/又はカムは、様々な材料で構成されてよく、例えば、単一材料、又は複数の材料、例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、又は10個以上の材料で構成されてよい。そのようなコンポーネントは、様々な態様では、1つ以上の剛体材料、例えばポリマー材料(例えばプラスチック)を含んでもよい。そのようなコンポーネントは、幾つかの態様では、1つ以上の可撓材料を含んでよく、例えば、1つ以上の剛体材料で構成されるコアをコーディングする可撓材料の層を含んでよい。そのようなコンポーネントは、様々な態様では、1つ以上の弾性材料を含んでよい。弾性材料は、可撓であって、更に、力をかけられると初期形状のままであるように付勢される材料である。例えば、ガスケットは(例えば、全体が)弾性材料で構成されてよい。
本発明のデバイスのコンポーネントは更に、1つ以上のポリマー材料(例えば、(例えば、プラスチック及び/又はゴム及び/又はフォームを含む)1つ以上のポリマーを有する材料)及び/又は金属材料を含んでよい。そのような材料は、(例えば、使用時にかかる力など、かなりの力に対し、壊れることなく、且つ/又は摩耗に抗して、耐えることが可能な)可撓性及び/又は高強度、及び/又は(例えば、使用量又は環境の如何にかかわらず長期間にわたって物理特性を保持することが可能な)高度の耐疲労性を特性として有してよい。
本発明の実施形態によれば、本発明のデバイスのコンポーネントは、それぞれが様々な材料で構成されてよく、同じ材料又は異なる複数の材料で構成されてよい。本明細書に記載のデバイスコンポーネントのいずれかを構成してよい材料として、ポリマー材料(例えば、感光性ポリマー材料(例えば、タンゴプラス(商標)及びベロクリア(商標))、及び/又はプラスチック(例えば、ポリテトラフルオロエテン又はポリテトラフルオロエチレン(PTFE)(延伸ポリテトラフルオロエチレン(e−PTFE)を含む)、ポリエステル(ダクロン(商標))、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエチレン、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリウレタン等)、金属及び合金(例えば、クロム、チタン、ステンレス等)等があり、これらに限定されない。様々な実施形態では、そのような材料は、1つ以上の熱可塑性材料であってよく、又は1つ以上の熱可塑性材料を含んでよい。そのような材料として、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、アクリル(例えば、ポリ(メチルメタクリレート(PMMA)、ポリオキシメチレン(POM)(アセタールとも呼ばれる)、ポリアセタール、及びポリホルムアルデヒド)、脂肪族又は半芳香族ポリアミド(PA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、環状オレフィンコポリマー(COC)、環状オレフィンポリマー(COP)、ポリカーボネート(PC)、及びこれらの混合物があってよい。
デバイスのユーザがデバイス運用中(例えば、混合中又は試料処理中)ずっと試料及び/又は溶液を観察できるように、材料は透明又は半透明であってよい。半透明の材料を利用することにより、デバイスの1つ以上のチャンバの間で流体を輸送する際に流体が見えるので、デバイス運用中に視覚フィードバックが得られる。代替として、デバイスのユーザが背景光の汚染を最小限に抑えて試料を観察できるように、幾つかの材料又は全ての材料が不透明であってよい。
本発明の実施形態によるデバイスの材料は、実質的に射出成形された材料であってよい。本発明の実施形態に従って使用される材料は、実質的に印刷された材料であってもよく、例えば、3Dプリンタを使用して、順序よく溶融及び/又は定量供給することによって印刷された材料であってよい。例えば、全てのパーツが、3D CADソフトウェア(SOLIDWORKS)を使用して、本発明の実施形態に従って設計可能であり、Objet 260マルチマテリアル3Dプリンタ(STRATASYS、米国ミネソタ州エデンプレーリー)を使用して組立可能である。
幾つかの実施態様では、固定子を固定子本体材料から形成するステップは、固定子本体材料の射出成形を実施することを含む。幾つかの実施態様では、固定子を固定子本体材料から形成するステップは、固定子本体材料のエンボス加工、反応成形、又は熱成形を実施することを含む。幾つかの実施態様では、固定子を固定子本体材料から形成するステップは、固定子を3次元(3D)印刷することを含む。複数の通路を形成するステップは、固定子本体材料のエッチング又はコンピュータ数値制御(CNC)機械加工を実施することを含んでよい。
幾つかの実施態様では、回転子を回転子本体材料から形成するステップは、回転子本体材料の射出成形を実施することを含む。幾つかの実施態様では、回転子を回転子本体材料から形成するステップは、固定子本体材料のエンボス加工、反応成形、又は熱成形を実施することを含む。幾つかの実施態様では、回転子を回転子本体材料から形成するステップは、回転子を3次元(3D)印刷することを含む。流路を形成するステップは、回転子本体材料のエッチング又はコンピュータ数値制御(CNC)機械加工を実施することを含んでよい。
上述のように、本明細書では、本発明のデバイスの(例えば、量産による)組立方法について記載する。幾つかの変形形態では、デバイスの1つ以上のコンポーネントが、1つ以上の材料(例えば、プラスチック)の射出成形のような製造方法で組み立てられる。材料(例えば、プラスチック)は、少なくとも1つの通常プラスチックを含んでよく、そのようなものとして、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、アクリル、ポリオキシメチレン(POM)、脂肪族又は半芳香族ポリアミド(PA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリカーボネート(PC)、環状オレフィンポリマー、環状オレフィンコポリマー、又は他の、本明細書に記載の材料のいずれかがあってよく、これらに限定されない。
幾つかの実施形態では、本方法は、デバイスコンポーネント本体、例えば、固定子本体、回転子本体、又はガスケット本体を形成するステップを含む。デバイスコンポーネント本体は、デバイスのうちの、第1の材料(例えば、本体材料)からの、一体型均質材料又は複数の材料の組み合わせ、又はそれらの一部で構成された部分である。コンポーネント本体又はその一部分を形成するステップは、反応成形、射出成形、エンボス加工、エッチング、ブロー成形、回転成形、熱成形、及び/又は機械加工(例えば、コンピュータ数値制御(CNC)機械加工)によって実施されてよい。
本発明の方法は更に、コンポーネント内に1つ以上のフィーチャ(例えば、マイクロ流体フィーチャ)を形成するステップを含んでよい。マイクロ流体フィーチャは、本体の形成に用いられるのと同じ方法のいずれかを用いてコンポーネント本体内に形成されてよい。例えば、マイクロ流体フィーチャの形成は、エンボス加工、射出成形、反応成形、エッチング、ブロー成形、回転成形、熱成形、及び/又は機械加工(例えば、コンピュータ数値制御(CNC)機械加工)、又はこれらの任意の組み合わせを実施することによって行われてよい。マイクロ流体フィーチャが射出成形によって形成される場合は、型を備えた容器が1つ以上の相補的なマイクロ流体フィーチャを含み、溶融本体材料がこれを取り巻いて成形される。溶融材料が固まると、フィーチャは、結果として得られる本体において定義されたままになる。
様々な実施形態では、本方法は、デバイスの運用及び/又は保管及び/又は輸送の為に、弁デバイスコンポーネント(例えば、固定子、回転子、ガスケット、及び/又は多孔質固体支持体)同士を作用的に接続するステップを含む。幾つかの変形形態では、本方法は、回転子が回転軸を中心に回転するように構成されるように、固定子と回転子とを作用的に接続するステップを含む。そのような作用的な接続は、固定子の回転子受けキャビティに回転子を挿入することを含んでよい。幾つかの態様では、本方法は、ガスケットと回転子とを作用的に接続するステップを含み、これは、それらを接着することによって、又はそれらを一緒にプレスフィット又は接触フィットさせることによって行われる。本方法は更に、ガスケットと固定子とを作用的に接続するステップを含み、これは、それらを接着することによって、又はそれらを一緒にプレスフィット又は接触フィットさせることによって行われる。
輸送可能にする
回転弁の幾つかの変形形態では、弁は、回転子、固定子、及び保持要素に加えて、固定子面と回転子弁面との間のガスケットと、弁を保管構成で保持する構造とを含み、保管構成では、ガスケットが回転子と固定子の境界面で圧縮されないように、回転子と固定子は間隔を開けられる。ガスケットは、典型的には、圧縮可能なエラストマ材料で形成されており、長期間にわたって圧縮されて保管されると、圧縮永久ひずみが発生したり、隣接する面に粘着したりしやすい。従って、本明細書に記載の回転弁の好ましい一実施態様は、ガスケットが回転子及び固定子の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能なスペーサを含み、このスペーサがずらされると、ガスケットは回転子及び固定子を一緒に流体密封封止する。そのような保管構成では、ガスケットは、これにかかる力によって変形せず、従って、弁の有効性に悪影響を及ぼしうる永続的変形や回転子又は固定子への望ましくない粘着が起こりにくい。
本発明の一態様は回転弁を提供し、回転弁は、(a)回転子弁面12及び回転軸16を含む回転子10と、(b)固定子50と、(c)固定子と回転子弁面との間に介在するガスケット80と、(d)ガスケットが回転子及び固定子の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能なスペーサ60であって、ガスケットは、このスペーサがずらされると、回転子と固定子の間の境界面の流体密封を促進するように構成されている、スペーサ60と、を含む。特定の実施態様では、弁は更に、回転子と固定子とを互いに向けて付勢する保持要素90を含む。
本発明の実施形態によるずらし可能スペーサは、ガスケットが回転子及び固定子の少なくとも一方を封止することを妨げるように構成された側面である。このスペーサがずらされると(例えば、活性化前の構成から活性化後の構成にずらされると)、ガスケットは回転子及び固定子を一緒に流体密封封止する。本発明の実施形態によれば、ずらし可能スペーサは、固定子又は回転子の一部であってよく、且つ/又は、固定子又は回転子と一体化されてよい。
一実施態様では、保管構成において、ずらし可能スペーサは複数のタブを含み、これらのタブは、回転子上のリップと接触することで回転子を固定子から遠ざけて保持する。これらの複数のタブのそれぞれは、運用構成においてリップから係合解除されるようにずらし可能である。一実施形態では、ずらし可能スペーサ60は、第1のタブ構成から第2のタブ構成にずらし可能な複数のタブを含む。図8は、保管ポジションの弁の一実施形態を示す。固定子は複数のタブを含む。この実施形態では、固定子は複数のタブ61を含む。この実施態様では、複数のタブのうちのサブセットが回転子と固定子の境界面の周辺部を取り巻いて配列されている。即ち、周辺タブ62である。残りのタブは、回転子の端部の内側と噛み合うように配置されている。即ち、内側タブ63である。ずらし可能スペーサは、周辺タブ、内側タブ、又は内側タブ及び周辺タブの両方の組み合わせを含んでよい。
ずらし可能スペーサ(例えば、タブ)は、実質的に3次元ボックス又は矩形形状として成形されてよい。スペーサ(例えば、タブ)のそれぞれは、活性化前の構成において、本明細書に記載の回転子のリップに相補的に接触する平坦面を含んでよい。そのような平坦面は、固定子面及び/又は回転子弁面によって定義される平面に垂直であってよい。そのような平坦面は、回転子の回転軸に平行又はほぼ平行な方向に、回転子のリップに力をかけるように構成されてよい。
ずらし可能スペーサは、固定子、回転子、又は他の、本明細書に記載のデバイスコンポーネントと同じ材料のいずれかで構成されてよい。例えば、様々な実施形態では、ずらし可能スペーサは、プラスチック等のポリマー材料で構成され、固定子本体と一体化されてよい。従って、場合によっては、固定子は、本体と、本体と作用的に結合された、且つ/又は本体と一体化された1つ以上のずらし可能スペーサとを含んでよい。
様々な態様では、保管可能な回転弁での使用に適する回転子は、保管構成から運用構成へとずらし可能な複数のタブ61と相互に作用する少なくとも1つのリップ21を含み、タブ61のそれぞれは、少なくとも1つのリップ21と接触することによって、保管構成においてガスケットが回転子及び固定子を封止することを妨げ、タブが保管構成から運用構成へとずらされると、その少なくとも1つのリップとの係合が解除される。一実施態様では、回転子は、少なくとも1つのリップを含む湾曲外壁を含む。そのような周辺リップ22は、複数の周辺タブと係合するように構成されている。幾つかの実施態様では、例えば、図8及び9に示されるように、回転子は回転子本体内に位置するリップ(即ち、内側リップ23)を含んでよく、回転子は更に、複数のタブ63のそれぞれに対するずらしスロット28を内側リップに近接して含み、ずらしスロット28は、運用構成までずらされたタブを収容することが可能な、回転子本体内の凹状空間である。
様々な実施形態によれば、各タブは、第1のタブ構成においては、その少なくとも1つのリップと接触することで、ガスケットが回転子及び固定子を封止することを妨げ、タブが第1のタブ構成から第2のタブ構成までずらされると、その少なくとも1つのリップとの係合を解除される。第2のタブ構成では、ガスケットは回転子及び/又は固定子を流体密封封止する。
保管構成から運用構成への移行時にスペーサのずらしを容易にする為に、回転子は、ずらし可能スペーサと相互に作用するリップに近接する1つ以上のカム24を含んでよい。各カムは、回転が始まるとスペーサをずらすように働くランプであってよい。固定子が複数の周辺タブを含む実施態様では、各カムは、回転子の回転軸から第1の半径方向距離から、第1の半径方向距離より長い第2の半径方向距離までの長さを有し、その長さに沿って徐々に傾斜する。従って、各カムは、回転子又は回転子の一部分の外周に沿って(例えば、回転子の回転軸から)半径方向外側に向かって徐々に傾斜するランプであってよい。そのような実施形態では、1つ以上のカムは、外向き又はほぼ外向きの方向に(例えば、回転子の回転軸から遠ざかる方向に)ずらし可能スペーサに力をかける(例えば、回転子の回転時に複数のタブに力をかける)。典型的には、第2の半径方向距離は、リップの、回転子本体から最も遠いエッジの距離と等しいか、これを超える。回転子の一実施形態が図2B及び2Cに示されており、カムは、リップの外側エッジの内側の距離から更に周辺リップのエッジの距離まで、長さに沿って傾斜する。
固定子が複数の内側タブを含む実施態様では、各カムは、回転子の回転軸から第1の半径方向距離から、第1の半径方向距離より短い第2の半径方向距離までの長さを有し、その長さに沿って徐々に傾斜する。様々な態様では、1つ以上のカムは、内向き又はほぼ内向きの方向に(例えば、回転子の回転軸に向かう方向に)ずらし可能スペーサに力をかける(例えば、回転子の回転時に複数のタブに力をかけてずらし可能スペーサを作動させる)。
回転が始まると、タブはカムのランプに沿って摺動し、これによって、複数のスペーサ60が保管構成から運用構成へとずれて、複数のスペーサ60が少なくとも1つのリップ21から係合解除される。一実施態様では、複数のタブ61は、回転子が回転すると、少なくとも1つのリップ21から不可逆的に係合解除される。
上述のように、様々な態様では、本発明の弁は、1つ以上の流体をその中で受ける為に、活性化前の輸送構成又は保管構成から活性化後の運用構成へと活性化可能である。図8A及び8Bは、保管構成のデバイスを示す。図9A及び9Bは、運用構成での図8A及び8Bの弁実施形態を示す。図8A、8B、9A、及び9Bに示された実施形態では、固定子は、複数の周辺タブ62と複数の内側タブ63とを含む。回転子の内側リップ22は内側タブ62上に載っており、周辺リップ23は周辺タブ63上に載っている。従って、保管構成では、回転子は固定子から離れて保持され、それによって、ガスケットは回転子と固定子の境界面で圧縮されていない。
図9A及び9Bは、運用構成の回転弁を示す。上述のように、回転子が回転して、タブとカムが係合された後には、タブは、周辺リップ及び内側リップのエッジの上にそれている。保持要素は、2つの波形ばね96の形態で付勢力を与える。この付勢力は回転子を固定子に向かって押すことにより、回転子と固定子の境界面での流体密封封止を発生させる。
様々な実施形態では、1つ以上のずらし可能スペーサ(例えば、複数のタブ、又は他の、回転弁を保管構成で保持する為に設けられた構造)は、回転子が回転すると、少なくとも1つのリップ又は他の対応する構造から不可逆的に係合解除される。そのような実施形態では、ずらし可能スペーサがずらされると、回転子は固定子に向かって、回転軸に沿う方向に作動する。しかしながら、回転子は、逆方向に作動して固定子から遠ざかることを付勢要素によって妨げられる。従って、本明細書に記載のように弁デバイスが活性化されると、弁デバイスは、可逆的に非活性化可能ではなくなり、(例えば、回転子の回転によって(弁デバイスを活性化する際に回転させた逆方向の回転子の回転によって))保管/輸送ポジションに再度保持されなくなる。従って、固定子は、ガスケット及び/又は回転子で流体密封封止されると、デバイス運用中又はその後の使用において封止解除されない。従って、デバイスは使用後に廃棄され、これは、例えば、デバイス内の液体(例えば、試料)等の1つ以上の流体を流すことによって行われ、再保管されたり、輸送ポジションで更に輸送されたりしない。従って、本明細書に開示の弁デバイスの実施形態は使い捨てのデバイスであり、使い捨てとは、途中に実質的な保管(例えば、1日以上、又は2日、5日、10日、20日、又は50日以上、180日以上、又は365日以上のデバイスの保管、及び/又はデバイスの輸送)がない単一期間の使用を意味する。
様々な態様では、本発明の弁は、図8A、8B、9A、及び9Bに示されたタブ実施形態以外の構造を利用して、活性化前の輸送構成又は保管構成から活性化後のデバイス運用構成に移行する。そのような実施形態では、回転子は、ピンとトラックの結合によって固定子に作用的に接続されてよい。そのような接続では、回転子は、固定子のトラック内を動く1つ以上のピンを含み、それによって、回転子は、保管ポジションでは固定子から離れて保持され、その後、回転子が回転するとトラックから脱落する。別の実施形態では、固定子は、回転子が回転している間、回転子のトラック内を動く1つ以上のピンを含む。回転子は更に、ねじ山と溝の結合によって固定子に作用的に接続されてよく、その場合、回転子は、固定子上の1つ以上の相補的な溝に嵌合可能に接続する1つ以上のねじ山を含む。代替として、固定子は、回転子上の1つ以上の相補的な溝に嵌合可能に接続する1つ以上のねじ山を含む。そのような実施態様では、付勢要素は、回転子がピンとトラック又はねじ山の構造から係合解除されて、流体密封封止を形成し、弁がその保管構成に再移行するのを妨げることを促進する。
幾つかの実施形態では、ピンとトラックの構造、又はピンとガイドの構造の使用に加えて、回転弁は、回転子と固定子との間のピンと溝の構造構成を使用して、活性化前の状態又は積み込まれた状態から、ガスケットが係合されて使用準備完了状態に移行する。保管時又は輸送中は、ピンは溝又はガイドの構造内で休止している。そして、弁の使用準備の為に、ガスケットが固定子弁面を封止するように、回転子が固定子との係合へと動く。積み込み状態からのこの動きは、1つ以上のガイド構造によってガイドされてよい。ガイド構造は、1つ以上のドッキング構造又はピン構造と噛み合うガイドを含んでよい。例えば、回転子は、固定子に関連付けられた相補的なガイド、トラック、又はレールと係合するように適合された1つ以上のドッキング構造(例えば、ピン)を含んでよい。
代替として、固定子は、回転子に関連付けられた1つ以上のドッキング構造と係合するガイドを含んでよい。いずれの構成においても、ドッキング構造とガイドの相互作用により、積み込み/保管状態からガスケットが封止されて使用準備完了状態への移行の間の回転子と固定子の相対運動が方向付けられてよい。結果として、当然のことながら、回転子と固定子の相対運動に関連付けられたガイド構造の形状によって、移行中のガスケットと固定子弁面の係合の様式が制御される。例えば、回転子が回転することで、固定子ガイド構造が回転子を下げて固定子と係合させてよい。この代替構成の様々な実施形態では、回転弁は、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、又は10個以上のドッキング構造を含んでよい。ドッキング構造は、ピン、ペグ、ポスト、釘、フック、ロック等であってよく、これらに限定されない。ドッキング構造は、具体的な構成に基づいて回転子上又は固定子上で使用されてよい。更に、回転子と固定子の相対運動もガイドによって制御される。ガイドは、回転子が一方向に動くと(例えば、回転すると)、ガイドが更に、回転子と固定子の相対運動を別の方向に(例えば、下方に、又はガスケットと固定子の間隔を狭める方向に)引き起こすように、相対運動をガイドしてよい。そのようなガイドにより、ガスケットと固定子との間に所望の接触がもたらされる。この構成の回転弁は、1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、又は10個以上のガイドを含んでよい。ガイドは、レール、トラック、スロット、溝等であってよく、これらに限定されない。回転子と固定子の組み合わせにおけるガイドとドッキング構造は相補的である。
更に、本明細書に記載の回転弁実施形態の有利な長期保管機能に加えて、当然のことながら、上述のように、相補的なドッキング構造及びガイドを含む回転弁は、長期間にわたって積み込み状態で係合されたままであってよい。
一態様は回転弁の保管方法を提供し、本方法は、(a)本明細書に記載の弁を保管容器内に置くステップと、(b)その弁を一定期間にわたって保管するステップと、を含む。幾つかの実施形態では、弁を保管するステップは、弁を保管ポジションで保持することを含み、保管ポジションでは、ガスケットは回転子及び固定子の少なくとも一方から間隔を置かれる。幾つかの実施態様では、回転子はガスケットを含み、保管構成では、ガスケットは固定子から間隔を置かれる。幾つかの実施態様では、固定子はガスケットを含み、保管構成では、ガスケットは回転子から間隔を置かれる。本方法は、弁を保管場所(例えば、保管容器内、且つ/又はトレイや棚の上)に置き、その後、その弁デバイスを一定期間にわたって保管するステップを含んでよい。保管容器は、例えば、袋、箱(例えば、上部が開いた箱)、プラスチックモールド、又は別の、弁又は弁の一部を受ける凹部を有するコンポーネントであってよい。保管容器は複合一貫輸送容器であってもよく、これは、船舶又は鉄道の貨物輸送容器、又は保管施設の部屋等の部屋である。複数の弁が同じ容器に保管されてよい。
様々な実施形態では、本方法は、弁デバイスを一定期間にわたって保管する(例えば、保管場所に保管する)ステップを含む。一定期間は、例えば1日から2年、例えば10日から1年、例えば30日から300日の範囲であってよい。一定期間は、1日以上、30日以上、90日以上、180日以上、1年以上、又は2年以上であってよい。一定期間は、1日以下、30日以下、90日以下、180日以下、1年以下、又は2年以下であってもよい。一定期間は、例えば1か月から24か月、例えば10か月から20か月、例えば12か月から18か月の範囲であってよい。一定期間は、6か月以上、例えば9か月以上、例えば12か月以上であってよい。一定期間は、6か月以下、9か月以下、12か月以下、15か月以下、18か月以下、又は24か月以下であってもよい。そのような実施形態では、それらの月数は連続する月数である。
本明細書に記載の回転弁の幾つかの実施形態は、長期保管又は確実な日持ちを実現する。幾つかの態様では、保管中に回転子と固定子との間の所望の間隔を保持する構造が提供される。その結果、保管中の回転子と固定子と介在する全てのガスケットとが、間隔を置いて、又は非流体密封関係に置かれて保持される。保管から使用準備完了への移行、又は流体密封関係を確立する移行は、回転子と固定子の間の相対運動によって達成される。図8A、8Bは、ずらし可能スペーサ60(例えば、1つ以上のタブ61)を使用して、回転子と固定子を保管状態で保持する様子を示している。固定子が回転するとタブが係合して、それて、回転子と固定子の間の封止が可能になる。図10A〜12Bは、保管状態を保持し、回転子と固定子の間の流体封止に移行する為の、ねじ山付き回転子の構成及び使用の詳細を示す。本明細書に記載のように回転弁を保管状態で保持する為に、これらの構成及び方法以外の構成及び方法も用いられてよい。
回転子と固定子がねじ係合する回転弁
回転弁の幾つかの実施形態では、保管状態の保持は、回転弁のコンポーネント間のねじ山付きフィーチャを使用して行われる。幾つかの実施形態では、回転子のねじ山部分と回転弁の別のねじ山付きコンポーネントとの間にねじ関係が存在する。図10A、10B、及び10Cは、ねじ山付き回転子を有する回転弁の斜視図、側面図、及び断面図を示す。
図11A、11B、12A、及び12Bは、回転子10の一部分と保持リング91とがねじ係合する回転弁の一実施形態を示す。図11A及び11Bは、保管状態のねじ山付き回転弁実施形態の斜視断面図及び断面図をそれぞれ示す。図12A及び12Bは、ねじ山付きコンポーネント間の相対運動の結果として保管状態から移行した図11A、11Bのねじ山付き回転弁実施形態の斜視断面図及び断面図をそれぞれ示す。図11A〜12Bの各図の回転弁は、図4の回転弁と同様である。
図11Aにおいて最もよく分かるように、保持リング91がねじ山付き部分191を含む。図示された実施形態では、ねじ山付き部分191はねじ山194を含む。回転子10は、外壁11にねじ山付き部分110がある。図示された実施形態では、ねじ山付き部分110は、ねじ山194に対応する溝114を含む。図11A及び11Bに示された積み込み構成では、付勢要素96がねじ山194と溝114との間の係合を保持することによって、回転子封止面(ガスケット80)と固定子弁面52との間の所望のギャップの保持を支援する。図11Bにおいて最もよく分かるように、回転子キャップ30の上面と保持リング91の上面とがほぼ面一であり、これによって、回転弁の薄型設計の要因が維持される。保持リング91に対して回転子が回転すると、回転子は固定子に向かって動き、図12A及び12Bに示される運用状態になる。保管状態から移行したことは、この図において、回転子キャップが保持リングの上面より下方に引っ込み、ガスケット80が回転子と固定子の間で流体密封を実現していることから明らかである。図12Bにも見られるように、それは、回転子が保持リング91のねじ山付き部分194から切り離されたことである。ねじ山付き回転子が動いてこのポジションに入ることにより、本明細書に記載のように、回転子は、固定子に対して自由に割り出しされることになる。
図11A〜12Bによれば、回転弁に含まれる回転子10は、回転軸16と、回転子弁面12と、回転子弁面の反対側にある外面13と、を含む。更に、固定子50の固定子弁面52が回転子弁面の反対側に位置する。回転弁は更に、回転子と固定子とを互いに向けて付勢する保持要素90を含み、保持要素90は保持リング91及び付勢要素96を含む。保持リングのねじ山付き部分が回転子のねじ山付き部分と係合している間、回転弁は保管状態で保持される。一構成では、回転子と固定子との間の相対運動によって、回転子弁面と固定子弁面との間に流体密封構成が形成され、或いは、回転子と固定子との間の相対運動は、回転子が回転することによって、回転子が解放されて固定子を封止するまで、回転子が保持リングのねじ山付き部分に沿って動くことである。従って、保管状態での係合に使用されるねじ山付き回転子を有する回転弁は、ねじ山付き回転子の、1回転未満、半回転、4分の1回転、又は8分の1回転の回転で、回転弁内で流体密封封止を実現するように移行するよう構成されてよい。更に又、当然のことながら、回転弁のねじ山付き回転子のねじ山付きコンポーネントが係合している限り、回転子弁面と固定子弁面との間に配置されたガスケットは、固定子弁面との流体密封封止を形成しない。
図13〜16の回転弁の様々な図に関しては、各図は、本明細書に記載の他の回転弁と同様に構成された回転弁である。各図は、回転子10を有する回転弁に関し、回転子10は、外面13と、外面13の反対側にある回転子弁面12と、を有する。アパーチャ41、42のペアが回転子弁面12を貫通している。固定子50は固定子面52を有し、固定子面52に複数の固定子ポート53を有する。複数の固定子ポート53のそれぞれは、流体通路54と連通している。更に、幾つかの構成では、固定子面52と回転子弁面12との間にガスケット80も介在する。ガスケット80内には、開口部83のペアがアパーチャ41、42のペアと一直線に並んでいる。ガスケットは、保管状態の間は固定子面52から間隔を置かれており、保管状態から解放されると、保持要素90によって固定子面との流体密封関係に置かれて保持される。
図13は、保管状態の回転弁の部分断面図である。この実施形態では、回転子と固定子の間にスペーサ180がある。一実施形態では、スペーサ180は、ガスケット80と固定子弁面との間に位置する。スペーサ180は、ガスケット80と一体成形されているか、ガスケット80に取り付けられている円板又はOリングとして構成されてよい。更に、スペーサ180は、ガスケット封止面に沿って配置されてよく、それによって、(a)ガスケット封止面と固定子面との間のギャップを保持し、(b)回転弁を保管状態で保持してよい。一態様では、スペーサ180とともに使用されるように適合された回転弁は、スペーサをずらしてガスケット封止面と固定子面との係合を可能にするのに十分な、回転子と固定子との間の相対運動によって、保管状態から解放される。
図14A及び14Bは、ノッチ付き回転子を有する回転弁の、保管状態(図14A)及び封止済み/使用準備完了状態(図14B)での斜視図を示す。図14Aは、保管状態の回転子を示す。回転子外壁14の周囲に複数のノッチ112と傾斜付きフィーチャ114とが配列されている。保持リング91は、回転子外壁と係合する対応溝116を含む。図14Aに示されるように、回転弁は、溝116と傾斜付きフィーチャ114の一部分との係合によって保管状態にとどまる。ノッチ付き回転子が回転すると、回転子は、図14Aの保管状態から図14Bに示された封止済み/使用準備完了状態に移行する。この構成に関しては、回転子10の周囲にあって固定子と結合されている保持リング91が示されている。保持リング91は、保持リングのうちの回転子10に近接する一部分の周囲に複数の溝116を有する。更に、回転子は、図14Aにおいて最もよく分かるように、保持リングの複数の溝と嵌合対応する複数の相補的な形状を有するように構成されている。この複数の溝と複数の相補的形状の係合の結果として、回転弁は保管状態にとどまる。回転弁は、保持リングの一部分の周囲の複数の溝を、回転子上で嵌合対応する複数の相補的形状から係合解除するのに十分な、回転子と保持リングとの間の相対運動によって、図14Aに示された保管状態から解放される。この相対運動の結果として(典型的には回転によって)、回転弁は、図14Bのような封止済み/使用準備完了構成に移行する。
図15は回転弁の分解図であり、回転子が保持リングの上方且つ外側に間隔を開けて存在する。図11A〜12Bのねじ山付きキャップ回転子と同様に、図15の回転子は、回転子及び保持リングの相補的ねじ山付きセクションと係合して、保管状態と、保管状態からのシンプルな移行とを実現する。回転子10は、外壁14に沿って、回転子の上部外周と近接するリッジ118及びスペース119を含む。リッジとスペースは一緒に、回転子の完全な外周を形成する。この実施形態では、図示されるように、リッジ118とスペース119の各ペアは互いに向かい合う。同様の構成が保持リング91上にも存在する。保持リング91は、回転子上のリッジ及びスペースに対応する相補的なリッジ195及びスペースを含む。保管状態では、回転子リッジ118は保持リングリッジ195と係合して、回転子と固定子の間隔を保持する。回転子が4分の1回転すると、回転子リッジ118が保持リング内のギャップに入っていき、回転子が落下して封止済み状態になり、使用準備完了になる。従って、これらの実施形態は、回転子の周囲にあって固定子と結合されている保持リングを有する回転弁に関する。保持リングは、回転子に近接する面に沿って弧形状のペアを有し、回転子は、保持リングの弧形状のペアに対応する相補的な弧形状のペアを有する。この回転弁の保管状態は、回転子及び保持リングの弧形状のペアと相補的な弧形状のペアとが係合している間は保持される。図15のように構成された回転弁は、回転子に近接する面に沿う弧形状のペアを、回転子上の相補的な弧形状のペアから係合解除するのに十分な、回転子と保持リングとの間の相対運動によって保管状態から解放される。
図16は、回転弁を保管状態で保持する為に使用されるクリップの、下から見上げた断面図である。クリップ197はプロング198、199のペアを含み、これらは、回転弁内で固定子と回転子の間の所望のギャップを保持するように配置される。図16に示されるように、回転弁はクリップ197を含み、クリップ197は回転弁と係合して、ガスケット封止面と固定子面との間のギャップを保持する。回転弁のうちの、プロング198、199で支持される部分が、この回転弁実施形態を保管状態で保持する。図16の回転弁は、クリップ197が取り外されると、保管状態から解放される。クリップ197を取り外すと、保持要素がガスケットを動かして固定子面との流体密封関係に置くことが可能になる。
図17A〜17E及び図18A〜18Cは、固体支持体チャンバ46内の流路スペーサの様々な代替構成を示している。チャンバ46内の流体の流れは、幾つかの要因に依存しており、例えば、固体支持体45のタイプや、チャンバ46内で実施される機能、又は回転弁の実施形態の全体的な機能性に依存している。流路スペーサは、流体がチャンバ46を通って流れるように、且つ、チャンバ46内の固体支持体45を通って固体支持体45の周囲を流れるように支援することが可能である。従って、様々な流路スペーサ構成の配列を有利に使用して、回転弁の機能性及び性能を強化することが可能である。
図3Bは流路スペーサ49の一変形形態を示しており、これは、固体支持体チャンバ46の底面39から持ち上げられた構造として構成されている。この実施形態の底面39は平坦であるが、本明細書に記載の他の構成では傾斜が付いたチャンバ底面が使用されてよい。この実施形態の流路スペーサ49は、固体支持体チャンバ46の内壁の全体的な曲率に対応する弧形状を有する。流路スペーサ49は、チャンバ46の壁、並びにチャンバ46の出口48の両方から隔てられている。流路スペーサの他の形状、向き、及びチャンバ内構成も可能である。流路スペーサの例示的変形形態では、(a)流路スペーサは連続的な構造ではなく断片化されていてよく、(b)流路スペーサは、固体支持体チャンバの面(例えば、側壁や底面39)に沿って2つ以上の構造を含んでよく、(c)流路スペーサは、チャンバ出口48から間隔を置かれてよく、或いは出口48のエッジで切れていてよく、(d)流路スペーサは、チャンバ内面(例えば、底面や側壁)から持ち上げられていてよく、チャンバ内面(例えば、底面や側壁)に埋め込まれていてよい。これら及び他の流路スペーサ49及びチャンバ46の構成(1つ以上の実施形態の様々な組み合わせを含む)について、図17A〜18Cで詳述する。
図17A〜17Eは、流れチャンバ46において、複数の流路スペーサ49が支持体チャンバ出口48の周囲に配列されている様子を示している。図17Aは、図3Bに示された固体支持体チャンバ46を上から見下ろした図であり、ここでは、3つの持ち上げられた流路スペーサ49が、支持体チャンバ出口48を中心に放射状に配列されている。流路スペーサ49のそれぞれは、支持体チャンバ出口48から始まっており、チャンバ底面39に沿って延びており、チャンバ46の側壁に達する前に切れている。図17Bは、図17Aの固体支持体チャンバ46の断面図である。この図が明確に示すこととして、チャンバ底面39は平坦であり、流路スペーサ49は、流路出口48と一直線に並んでいて、チャンバ側壁との間に間隔が空くように切れている。図17Cは、図17Bと同様の、固体支持体チャンバ46の断面図である。図17Cと同様に、図17Cの流路スペーサ49の実施形態が示すこととして、チャンバ底面39は平坦であり、流路スペーサ49は、流路出口48と一直線に並んでいて、チャンバ側壁との間に間隔が空くように切れている。図17Cは、傾斜付き又はウェッジ状の流路スペーサ49を示す。この実施形態では、ウェッジ状又は傾斜付き流路スペーサは、平坦なチャンバ底面39との組み合わせで使用される。この実施形態では、チャンバ底面39からの流路スペーサ49の高さは、チャンバ出口48に近いほど低く、チャンバ出口48から遠いほど高い。図17Dの断面図は、流路スペーサ49が、流路出口48と一直線に並んでいて、チャンバ側壁との間に間隔が空くように切れている点で図17B及び17Cと同様である。図17Dは、傾斜が付いたチャンバ底面39を示す。傾斜付きチャンバ底面39は、流路スペーサ49が全くない場合のように単独で使用されてよく、或いは本明細書に記載のいずれかの流路スペーサ実施形態とともに使用されてよい。図17Dの例示的実施形態では、傾斜付きチャンバ底面39は、傾斜付き又はウェッジ状流路スペーサ49との組み合わせで使用される。図17Cの傾斜付き又はウェッジ状流路スペーサとは異なり、図17Dに示された流路スペーサ実施形態の傾斜の高さは、チャンバ出口48に近いほど高く、側壁に近いほど低くなっている。一態様では、図17C及び17Dの断面図から明らかなように、流路スペーサ49は、断面が矩形(図17B)、三角形(図17D)、又は台形(図17C)であってよい。図17Eは、複数の流路スペーサ49を有する固体支持体チャンバ46を上から見下ろした図であり、流路スペーサがチャンバ底面39に沿っていて、チャンバ出口48を中心に配列されていて、チャンバ側壁から間隔を置かれている点で図17Aと同様である。図17Eの流路スペーサ49の実施形態は、チャンバ側壁からもチャンバ出口48からも間隔を置かれている流路スペーサの位置を示す。この構成において図示されている流路スペーサ49を修正して、図17A〜17Dに関して上述された他の構成に入れてもよい。
図18A〜18Cは、流れチャンバ46において、複数の流路スペーサ49が支持体チャンバ出口48の周囲に配列されている様子を示しており、これは、チャンバ出口48に直接隣接していて、チャンバ側壁に対して間隔を置いて切れている点で、図17A〜17Dに関して上述されたものと同様である。図18A〜18Cの実施形態では、流路スペーサ49がチャンバ底面39に埋め込まれている。図18Aは、チャンバ出口48に隣接して埋め込まれた流路スペーサ49を上から見下ろした図である。図18Bは、図18Aの支持体チャンバ48の断面図である。図18Bを見ると、流路スペーサ49の平坦な底面が示されている。図18Bの底面に埋め込まれた平坦な流路スペーサの代替として、図18Cは、埋め込まれた流路スペーサが傾斜付き又はウェッジ状である支持体チャンバ46の断面図である。図示された実施形態では、傾斜付きの埋め込まれた流路スペーサは、チャンバ出口48に近いほど深くなっており、チャンバ側壁に近づくほど浅くなっている。別の代替実施形態では、埋め込まれた流路スペーサは、図17A〜17Dに関して記載された傾斜、形状、平坦なチャンバ底面、及び傾斜付きチャンバ底面の様々な実施形態と同様に構成されており、或いは、任意選択で、図17Eと同様にチャンバ出口48から間隔を置かれてよい。
上述の開示から理解されるように、回転弁実施形態に流路スペーサを使用することにより、可能な固体支持体45の多様な実施形態、並びにロバストな回転弁機能性の要望に対応する、様々な種類の支持体チャンバ46の構成が実現される。従って、固体支持体チャンバ46は、平坦又は傾斜付きのチャンバ底面39に流路支持体が全くなくてもよい。流路支持体がない平坦なチャンバ底面39が図4に示されている。そのような構成では、固体支持体45は、平坦又は傾斜付きチャンバ底面39上に載っている。任意選択で、固体支持体チャンバ46は、図3A、3B、17A〜18Cで図示及び説明されたような流路スペーサ49を1つ以上含んでよい。追加又は任意選択で、様々な流路スペーサ実施形態が、平坦又は傾斜付きチャンバ底面39から持ち上げられるか、そこに埋め込まれてよい。更に、当然のこととして、これらの多様な支持体チャンバ及び流路スペーサの組み合わせが、回転弁の動作及び機能性を強化する為に更に組み合わされてよい。固体支持体チャンバ46を2つ、3つ、又は4つ以上有する回転弁では、それらの各支持体チャンバは、上述のチャンバ底面及び流路スペーサの各特性の要素の固有の構成を有してよい。言い換えると、各固体支持体チャンバは、それぞれに対応する流路40とともに、回転弁の全体的な機能性に基づいて構成されてよい。図18Aはそのような組み合わせの1つの例示的実施形態を示しており、ここでは、1つの固体支持体チャンバ46が持ち上げられた弧状流路スペーサ49を含み、別のチャンバ46が埋め込まれた流路スペーサ49の配列を示している。当然のことながら、本明細書に記載の流路スペーサ、固体支持体チャンバ、及び支持体チャンバ底面の様々な変形形態の全てが、使用される固体支持体45のタイプ、並びに回転弁の全体的な機能及び性能に基づき、必要に応じて組み合わされたり修正されたりしてよい。
回転弁の動作例
図19の表は、図1B〜1Cの回転弁00を使用する、生物学的アッセイの分析用生物学的試料の調製の為に行われてよい一連の試料処理ステップを示す。図7B1に示された構成のガスケット80を有する回転弁00を使用する弁動作シーケンスを図20A〜30Cに示す。以下の例は、固定子50上の様々なポート53との間の流体連通を確立する為に、ガスケット内に形成された各アパーチャ形状によって実施可能な様々な機能を示している。以下の各図のうちの大きなストリップの領域171は回転子と固定子の境界面の全体を表しており、ストリップ172内に配置されている小さな各矩形は、固定子面52に沿う、ポート53を支持することが可能な場所を表している。小さな各矩形の上にある円173は、固定子50に存在する実際のポートの場所を表している。ストリップの上に位置する他の形状は全て、図7B1に示された各ガスケットフィーチャを、同じ参照符号を当てて表している。これらの各種ガスケットフィーチャは、以下の説明で明らかにされるであろう、固定子50上の各ポート43との様々な流体連通を実現する為に使用される。
Figure 2021514454
図20〜30では、以下の呼び方を用いる。「A」のラベルが付いた図は、弁動作シーケンスにおいて使用可能な回転子と固定子の境界面を示しており、あたかも回転子と固定子の境界面の外周の巻きが解かれて直線状になったかのように図示している。「B」のラベルが付いた図は、弁動作シーケンスにおいて使用可能な回転子と固定子の境界面を、回転子外面13から見ているように示している。「C」のラベルが付いた図は、どのポートが加圧されていて、どれほどの大きさまで加圧されているかを示している。
図20A〜Bは保管構成の回転弁を示しており、ガスケット80は、回転子10又は固定子50の少なくとも一方を封止することを妨げられている。図20Cによれば、圧力が全く印加されておらず、全ての空気源P1〜P4がベントの為に開いている。
図21A〜Bは、固定子50と回転子10との間に流体密封封止を形成する為に保管構成から運用構成へと最初に割り出しされる際の回転弁を示す。流体密封封止は、図7B1に示されたガスケットが固定子面52と回転子弁面12との間で圧縮された結果である。図21Cに見られるように、このホームポジションでは、本システムに圧力が全く印加されておらず、全ての空気源がブロックされている。
図22A〜Bは、生物学的試料及び溶解緩衝液をロードするように回転弁が割り出しされた状態を表している。空気源P1は、第1のコネクタ溝86aを通して試料ポートから試料保持チャンバ(SHC)ポートに試料を流すように加圧されている。第1のコネクタ溝86aは、同じ放射線上で、より長い半径方向距離に位置するポートがより短い半径方向距離に位置する別のポートと流体連通することを可能にしている。第1のコネクタ溝86aは、固定子50をまたぐ試料の再方向付けを可能にしている。同様に、源Crは、第2のコネクタ溝86bを通してその源(LB)から溶解緩衝液保持チャンバに溶解緩衝液を流すように加圧されている。第2のコネクタ溝86bは、固定子50において、同じ放射線上で異なる2つの距離に位置する溶解緩衝液ポートと溶解緩衝液保持チャンバ(LBHC)ポートとを接続している。ガスケットアパーチャとアクティブに連通していないポート(即ち、洗浄緩衝液ポート及び廃棄物ポート)については、ガスケット80は、現在アクティブに使用されていない全てのポートを封止している。ガスケットアパーチャとアクティブに連通しているポートだけが、固定子50のポート間で流体を動かすことが可能である。図22Cは、空気源P1及びCrがオンであって5.0psigに加圧されていることを示している。
図23A〜Bは、溶解/混合ポジションにある回転弁を示している。空気源P2は、試料保持チャンバから試料を、溶解緩衝液保持チャンバから溶解緩衝液を、溶解混合チャンバに流すように加圧されている。半径方向コネクタ溝99aを使用して、試料保持ポート、溶解緩衝液保持ポート、及び溶解混合チャンバポートが互いに接続されている。半径方向コネクタ溝99aは、固定子50において同じ半径方向距離にあって異なる放射線上にある複数のポートが互いに流体連通することを可能にしている。これにより、試料及び溶解緩衝液が圧力下でそれぞれの保持チャンバから溶解混合チャンバポートを通って混合チャンバ(LBXC)に流入することが可能になっている。図23Cは、空気源P2がオンであって5.0psigに加圧されていることを示している。空気源P1、P3、及びP4は大気にベントされており、空気源Crはブロックされている。
図24A〜Bは、溶解された試料をマトリックス上にロードするポジションにある回転子を示す。空気源P1は、溶解された試料を溶解混合チャンバ(LBXC)から、ガスケット入口84と一直線に並ぶ溶解混合チャンバポートに押し出すように加圧されている。溶解された試料は、固体支持体チャンバ46の多孔質固体支持体45を通り抜ける。ターゲット分析対象物は多孔質固体支持体45に拘束され、一方、溶解された試料の残り(例えば、細胞残屑)は、流れチャンバ出口から出てガスケット出口85を通り、固定子50にある廃棄物ポートによって廃棄物収集要素(「廃棄物」)へと方向付けられる。図24Cは、空気源P1が20.0psigに加圧されていることを示している。空気源P2及びCrはブロックされている。空気源P3及びP4は大気にベントされている。
図25A〜Bは、マトリックス洗浄ポジションにある回転弁を示している。回転子は洗浄緩衝液(WB)ポートを廃棄物ポートに接続するように動いており、この接続は、ターゲット分析対象物とともにあらかじめロードされていたマトリックスを保持している流れチャンバを介して行われている。洗浄緩衝液を、ガスケット入口84と一直線に並ぶ洗浄緩衝液チャンバポートに押し出す為に、空気源はP1からP2に変更されている。洗浄緩衝液は、多孔質固体支持体45の上を流れて不要な汚染物質を除去し、一方、ターゲット分析対象物は多孔質固体支持体45に拘束されて残る。汚染物質を運ぶ洗浄緩衝液は、流れチャンバ出口から出てガスケット出口85を通り、固定子50にある廃棄物ポートによって廃棄物収集要素へと方向付けられる。図25Cは、空気源P2が20.0psigに加圧されていることを示している。空気源P1及びCrはブロックされており、空気源P3及びP4は大気にベントされている。
図26A〜Bは、回転弁10がマトリックス乾燥ポジションに割り出しされた状態を表している。空気乾燥ステップを多孔質固体支持体45に適用することにより、固体支持体チャンバ46から残留洗浄緩衝液が除去される。空気圧源P2がガスケット入口84を介して空気ポートに適用される。固体支持体チャンバ46を通り抜けた空気は、その後、流れチャンバ出口から出てガスケット出口85を通り、固定子50にある廃棄物ポートによって廃棄物収集要素へと方向付けられる。図26Cはやはり、空気源P2が20.0psigに加圧されていることを示している。空気源P1及びCrはブロックされており、空気源P3及びP4は大気にベントされている。
図27A〜Bは、マトリックスを溶離して、多孔質固体支持体45から分析対象物を溶離するように割り出しされた回転弁を示している。空気源P3は、水(又は他の溶離液)を水ポートに送り出してガスケット入口84に入れるように加圧されている。水は固体支持体チャンバ46の多孔質固体支持体45内を通って流れて、ターゲット分析対象物を固体支持体から解放する。ターゲット分析対象物を含有する溶離液は、固体支持体チャンバ46を流れチャンバ出口から出てガスケット出口85を通り、固定子50にある陽性試料計量チャネルポートを通って陽性試料計量チャネル(「陽性MC」)に入る。
同時に、空気圧源P3は、水(即ち、陰性対照試料)を陰性計量チャネルポートまで動かすように陰性水ポートを加圧する。この更なる水ポートを使用して、実施されるアッセイの為の陰性対照がロードされる。ガスケットの第3のセレクタ溝86cが、水ポートと陰性対照計量チャネル(「陰性MC」)ポートが流体連通して陰性計量チャネルが充填されることを可能にする。図27Cは、空気源P1、P2、及びCrがブロックされていることを示している。空気源P3は5.0psigに加圧されており、空気源P4は大気にベントされている。
図28及び29は両方とも、試薬混合ポジションにある回転弁を示しているが、異なる空気源を活性化又はベントすることにより効果が異なる。図28A〜Bでは、回転弁は、陽性試料及び陰性試料をそれぞれの計量チャネルから別々の陽性混合チャンバ(「陽性XC」)及び陰性混合チャンバ(「陰性XC」)に流す。空気源P4は、陽性試料を第1のセレクタ溝87aから陽性混合チャンバに転送するように、陽性計量チャネルポートを加圧している。第1のセレクタ溝87aは、回転軸から第1の半径方向距離にある、1つの放射線上のポートが、回転軸から第2の(より短い)半径方向距離にある、別の放射線上のポートと流体連通することを可能にする。同時に、空気源P4は、陰性試料を第2のセレクタ溝87bから陰性混合チャンバに転送するように、陰性計量チャネルポートを加圧している。図28Cは、空気源P1、P2、及びCrがブロックされていることを示している。空気源P3は大気にベントされており、空気源P4は5.0psigに加圧されている。
図29A〜Bでは、回転弁は、同じ試薬混合ポジションにとどまっている。混合が完了した後、空気源P3は、流体を各計量チャネルのそれぞれに戻すように加圧されている。第1のセレクタ溝87aは、陽性混合チャンバポートと陽性計量チャネルポートが流体連通して陽性計量チャネルが充填されることを可能にする。同様に、第2のセレクタ溝87bは、陰性混合チャンバポートと陰性計量チャネルポートが流体連通して陰性計量チャネルが充填されることを可能にする。図29Cは、空気源P1、P2、及びCrがブロックされていることを示している。空気源P3は5.0psigに加圧されており、空気源P4は大気にベントされている。
図30A〜Bは、回転弁の最終構成を示しており、陽性試料及び陰性対照が増幅ウェルに渡される。第1のセレクタ溝87aは、ここでは、陽性増幅ウェル(「陽性ウェル」)がロードされるように、陽性計量チャネルポートを陽性ウェルポートに接続している。陽性計量チャネルポートと陽性ウェルポートとの間の流体経路は、陽性計量チャネルポートと陽性混合チャンバポートとの間の流体経路より短いが、この場合も第1のセレクタ溝87aは、異なる放射線上にあって異なる半径方向距離にある2つのポートを接続している。同時に、第2のセレクタ溝87bは、陰性増幅ウェルがロードされるように、陰性計量チャネルポートを陰性ウェル(「陰性ウェル」)ポートに接続している。図30Cは、空気源P1、P2、P3、及びCrがブロックされていて、空気源P4が5.0psigに加圧されていることを示している。
本明細書において、あるフィーチャ又は要素が別のフィーチャ又は要素の「上に(on)」あると言及された場合、そのフィーチャ又は要素は、直接その別のフィーチャ又は要素に接していてよく、或いは、介在するフィーチャ及び/又は要素が存在してもよい。これに対し、あるフィーチャ又は要素が別のフィーチャ又は要素の「直接上に(directly on)」あると言及された場合、介在するフィーチャ及び/又は要素は存在しない。又、当然のことながら、あるフィーチャ又は要素が別のフィーチャ又は要素に「接続されている(connected)」、「取り付けられている(attached)」、又は「結合されている(coupled)」と言及された場合、そのフィーチャ又は要素は、直接その別のフィーチャ又は要素に接続されているか、取り付けられているか、結合されていてよく、或いは、介在するフィーチャ又は要素が存在してもよい。これに対し、あるフィーチャ又は要素が別のフィーチャ又は要素に、「直接接続されている(directly connected)」、「直接取り付けられている(directly attached)」、又は「直接結合されている(directly coupled)」と言及された場合、介在するフィーチャ又は要素は存在しない。そのように記載又は図示されたフィーチャ及び要素は、1つの実施形態に関して記載又は図示されているが、他の実施形態にも当てはまってよい。又、当業者であれば理解されるように、ある構造又はフィーチャが別のフィーチャに「隣接して(adjacent)」配置されていて、その構造又はフィーチャが言及された場合、その言及は、隣接するフィーチャと部分的に重なり合うか、隣接するフィーチャの下層となる部分を有してよい。
本明細書において使用された術語は、特定の実施形態を説明することのみを目的としており、本開示の限定を意図したものではない。例えば、本明細書において使用される単数形「a」、「an」、及び「the」は、文脈上明らかに矛盾する場合を除き、複数形も同様に包含するものとする。更に、用語「comprises(備える)」及び/又は「comprising(備える)」は、本明細書で使用された際には、述べられたフィーチャ、手順、操作、要素、及び/又は構成要素の存在を明記するものであり、1つ以上の他のフィーチャ、手順、操作、要素、構成要素、及び/又はこれらの集まりの存在又は追加を排除するものではないことを理解されたい。本明細書では、「及び/又は(and/or)」という用語は、関連付けられて列挙されたアイテムのうちの1つ以上のアイテムのあらゆる組み合わせを包含するものであり、「/」と略記されてよい。
「下に(under)」、「下方に(below)」、「下方の(lower)」、「上方の(over)」、「上方の(upper)」などのような空間的に相対的な語句は、本明細書では、図面に示されるような、1つの要素又はフィーチャと別の要素又はフィーチャとの関係を説明する場合に説明を簡単にする為に使用されてよい。当然のことながら、この空間的に相対的な語句は、使用時又は操作時の器具の、図面で描かれる向きに加えて、それ以外の向きも包含するものとする。例えば、図面内の器具が反転された場合、別の要素又はフィーチャの「下に(under)」又は「真下に(beneath)」あると記載された要素は、その別の要素又はフィーチャの「上に(over)」方向づけられることになる。従って、例えば、「下に(under)」という語句は、「上に(over)」及び「下に(under)」の両方の向きを包含しうる。本装置は、他の方向づけ(90度回転又は他の方向づけ)が行われてよく、それに応じて、本明細書で使用された空間的に相対的な記述子が解釈されてよい。同様に、「上方に(upwardly)」、「下方に(downwardly)」、「垂直方向の(vertical)」、「水平方向の(horizontal)」などの用語は、本明細書では、特に断らない限り、説明のみを目的として使用される。
「第1の」及び「第2の」という語句は、本明細書では様々なフィーチャ/要素(手順を含む)を説明する為に使用されてよいが、これらのフィーチャ/要素は、文脈上矛盾する場合を除き、これらの語句によって限定されるべきではない。これらの語句は、あるフィーチャ/要素を別のフィーチャ/要素と区別する為に使用されてよい。従って、本発明の教示から逸脱しない限り、第1のフィーチャ/要素が後述時に第2のフィーチャ/要素と称されてもよく、同様に、第2のフィーチャ/要素が後述時に第1のフィーチャ/要素と称されてもよい。
本明細書及び後続の特許請求の範囲の全体を通して、別段に記述しない限りは、「含む(comprise)」という後、及びその変形である「含む(comprises)」、「含む(comprising)」などは、方法及び物品(例えば、装置(device)及び方法を含む構成及び装置(apparatus))において様々な構成要素が相互連帯して使用されてよいことを意味する。例えば、「含む(comprising)」という語は、述べられた全ての要素又はステップの包含を意味するものであって、他のあらゆる要素又はステップの排除を意味するものではないことを理解されたい。
実施例において使用される場合も含め、本明細書及び特許請求の範囲において使用されているように、且つ、特に断らない限り、あらゆる数値は、「約(about)」又は「およそ(approximately)」という語句が前置されているものとして読まれてよく、たとえ、その語句が明示的に現れていなくても、そのように読まれてよい。「約(about)」又は「およそ(approximately)」という語句は、大きさ及び/又は位置を示す場合に、記載された値及び/又は位置が、妥当な予想範囲の値及び/又は位置に収まっていることを示す為に使用されてよい。例えば、数値は、述べられた値(又は値の範囲)の±0.1%の値であってよく、述べられた値(又は値の範囲)の±1%の値であってよく、述べられた値(又は値の範囲)の±2%の値であってよく、述べられた値(又は値の範囲)の±5%の値であってよく、述べられた値(又は値の範囲)の±10%の値であってよく、他のそのような値であってよい。本明細書で与えられるいかなる数値も、文脈上矛盾する場合を除き、その値の前後のおおよその値も包含するものと理解されたい。例えば、値「10」が開示されている場合は、「約10」も開示されている。本明細書に記載のいかなる数値範囲も、そこに包含される全ての副範囲を包含するものとする。又、当然のことながら、当業者であれば適正に理解されるように、ある値が開示されていれば、その値「以下の」値、その値「以上の」値、及びそれらの値の間の可能な範囲も開示されている。例えば、値「X」が開示されていれば、「X以下の」値、及び「X以上の」値(例えば、Xが数値の場合)も開示されている。又、本出願全体を通して、データが幾つかの異なるフォーマットで与えられていること、並びにこのデータが終点及び始点を表していて、これらのデータ点の任意の組み合わせにわたる範囲を有することも理解されたい。例えば、特定のデータ点「10」及び特定のデータ点「15」が開示されていれば、10と15の間の値だけでなく、10及び15より大きい値、10及び15以上の値、10及び15より小さい値、10及び15以下の値、及び10及び15に等しい値も開示されていると見なされる。2つの特定の単数の間の各単数も開示されていることも理解されたい。例えば、10及び15が開示されていれば、11、12、13、及び14も開示されている。
ここまで様々な例示的実施形態について記載してきたが、特許請求の範囲によって示される本発明の範囲から逸脱しない限り、様々な実施形態に対して、幾つかある変更のいずれが行われてもよい。例えば、記載された各種方法ステップが実施される順序は、代替実施形態では変更されてよい場合が多く、代替実施形態によっては、1つ以上の方法ステップがまとめてスキップされてもよい。装置及びシステムの様々な実施形態の任意選択の特徴が、実施形態によっては含まれてよく、実施形態によっては含まれなくてよい。従って、上述の説明は、主に例示を目的としたものであり、特許請求の範囲に明記されている本発明の範囲を限定するように解釈されるべきではない。
本明細書に含まれる実施例及び具体例は、本発明対象が実施されうる具体的な実施形態を、限定ではなく例示として示す。言及されたように、他の実施形態が利用されたり派生したりしてよく、本開示の範囲から逸脱しない限り、構造的な、或いは論理的な置換又は変更が行われてよい。本発明対象のそのような実施形態は、本明細書においては、個別に参照されてよく、或いは、「本発明」という言い方でまとめて参照されてよく、「本発明」という言い方で参照することは、あくまで便宜上であって、本出願の範囲を、実際には2つ以上が開示されていても、いずれか1つの発明又は発明概念に自発的に限定することを意図するものではない。従って、本明細書では特定の実施形態を図示及び説明してきたが、この、示された特定の実施形態を、同じ目的を達成するように作られた任意の構成で置き換えてよい。本開示は、様々な実施形態のあらゆる翻案又は変形を包含するものである。当業者であれば、上述の説明を精査することにより、上述の複数の実施形態の組み合わせ、及び本明細書に具体的な記載がない他の実施形態が明らかになるであろう。
# 構造
00 回転弁
02 回転子と固定子の境界面
04 ガスケットと固定子の境界面
10 回転子
11 回転子本体
12 回転子弁面
13 回転子外面
14 回転子外壁
15 回転子中心開口部(軸)
16 回転子回転軸
17 推進係合開口部
18 圧縮制限器
20 ずらし可能スペーサ境界面
21 リップ
22 周辺リップ
23 内側リップ
24 カム
25 内側カム
26 周辺カム
28 ずらしスロット
30 回転子キャップ
32 回転子嵌合要素
34 キャップ流路面
36 キャップ中心開口部
38 キャップスプラインアクセス
40 流路
41 流路入口
42 流路出口
43 第1の導管
44 第2の導管
45 固体支持体
46 固体支持体チャンバ
47 固体支持体チャンバ入口
48 固体支持体チャンバ出口
49 流路スペーサ
50 固定子
51 固定子本体
52 固定子面
53 固定子ポート
54 通路
55 通路オリフィス
56 固定子中心突起(軸)
57 結合突起(保持要素ポスト)
60 ずらし可能スペーサ
61 タブ
62 周辺タブ
63 内側タブ
70 弧状レール
71 近位レール
72 遠位レール
80 ガスケット
81 ガスケット(封止)面
82 ガスケット突起/壁
83 ガスケットアパーチャ
84 ガスケット入口(ガスケットポートを参照)
85 ガスケット出口(ガスケットポートを参照)
86 コネクタ溝
87 セレクタ溝
90 保持要素
91 保持リング
92 保持リング本体
93 保持リングリップ
94 保持リング取付要素
96 付勢要素
98 リテーナ(プッシュナット)
99 半径方向コネクタ溝
110 回転子ねじ山付き部分
112 ノッチ
114 傾斜付きフィーチャ
116 溝(保持リング)
118 リッジ(回転子)
171 回転子と固定子の境界面(巻きが解かれている)
172 ポートを支持できる位置
173 ポート位置
180 スペーサ
191 ねじ山付き部分(保持リング)
194 ねじ山(保持リング)
195 相補的リッジ
197 クリップ
198 第1のプロング
199 第2のプロング
この実施形態及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの1つ以上を含んでよい。複数の固定子ポート53は、回転軸16から第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポート、並びに回転軸16から第2の半径方向間隔にある複数の固定子ポートとして構成されてよく、第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、第2の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、の間の流体連通が、内側ガスケット封止面81iと外側ガスケット封止面81oとの間を延びる流体コネクタ86によって実現される。複数の固定子ポート53は、回転軸16から第1の半径方向間隔にあって回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポート、並びに回転軸16から第2の半径方向間隔にあって回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポートとして構成されてよく、第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、第2の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちの1つ以上の固定子ポートと、の間の流体連通が、内側ガスケット封止面81iと外側ガスケット封止面81oとの間を外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87によって実現される。複数の固定子ポート53は、回転軸16から第1の半径方向間隔にあって回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポートとして構成されてよく、ガスケット80は更に、内側ガスケット封止面81iと外側ガスケット封止面81oとの間を外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87を含み、第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、回転軸16から第2の(異なる)半径方向間隔にあって、第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポートのうちのその1つの固定子ポートと異なる円周方向位置にある複数の固定子ポートのうちの1つ以上の固定子ポートと、の間の流体連通が、流体セレクタ87によって実現される。回転弁のガスケット80は更に、内側ガスケット封止面81iと外側ガスケット封止面81oとの間を外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87を含んでよい。回転弁のガスケット80は更に、内側ガスケット封止面81iと外側ガスケット封止面81oとの間を延びる流体セレクタ86を含んでよい。回転弁のガスケット80は更に、流体セレクタ87及び流体コネクタ86を含んでよく、使用時には各固定子ポート53は、流体セレクタ87、流体コネクタ86、内側ガスケット封止面81i、外側ガスケット封止面81o、又はガスケット開口部83のいずれかと連通する。回転弁のガスケット80は更に、流体コネクタ86を含んでよく、使用時には、各固定子ポート53は、流体コネクタ86、内側ガスケット封止面81i、外側ガスケット封止面81o、又はガスケット開口部83のいずれかと連通する。回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42のペアは、多孔質固体支持体45を含む流路40のそれぞれ入口及び出口であってよい。回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42のペアは、第1の固体支持体チャンバ46を有する第1の流路40と連通するアパーチャの第1のペアであり、回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42の第2のセットは、第2の固体支持体チャンバ46を有する第2の流路40と連通しており、第1及び第2の固体支持体チャンバ46は多孔質固体支持体45を含む。多孔質固体支持体45はポリマーであってよい。多孔質固体支持体45は、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース、セファデックス、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群から選択されてよい。
概して、回転弁00は、固定子50であって、固定子面52及び複数の通路54を含み、各通路は固定子面にポート53を含む、固定子50と、回転子10であって、固定子に作用的に接続されて、回転軸16と、回転子弁面12と、回転子弁面に入口41及び出口42を有する流路40と、入口41及び出口42と連通する固体支持体チャンバと、固体支持体チャンバ46内にある多孔質固体支持体45と、を含む回転子10と、保持要素90であって、回転子と固定子の境界面02において固定子及び回転子を一緒に付勢して流体密封封止を形成する保持要素90と、を含む。
図17A〜17Eは、流れチャンバ46において、複数の流路スペーサ49が支持体チャンバ出口48の周囲に配列されている様子を示している。図17Aは、図3Bに示された固体支持体チャンバ46を上から見下ろした図であり、ここでは、3つの持ち上げられた流路スペーサ49が、支持体チャンバ出口48を中心に放射状に配列されている。流路スペーサ49のそれぞれは、支持体チャンバ出口48から始まっており、チャンバ底面39に沿って延びており、チャンバ46の側壁に達する前に切れている。図17Bは、図17Aの固体支持体チャンバ46の断面図である。この図が明確に示すこととして、チャンバ底面39は平坦であり、流路スペーサ49は、流路出口48と一直線に並んでいて、チャンバ側壁との間に間隔が空くように切れている。図17Cは、図17Bと同様の、固体支持体チャンバ46の断面図である。図17Bと同様に、図17Cの流路スペーサ49の実施形態が示すこととして、チャンバ底面39は平坦であり、流路スペーサ49は、流路出口48と一直線に並んでいて、チャンバ側壁との間に間隔が空くように切れている。図17Cは、傾斜付き又はウェッジ状の流路スペーサ49を示す。この実施形態では、ウェッジ状又は傾斜付き流路スペーサは、平坦なチャンバ底面39との組み合わせで使用される。この実施形態では、チャンバ底面39からの流路スペーサ49の高さは、チャンバ出口48に近いほど低く、チャンバ出口48から遠いほど高い。図17Dの断面図は、流路スペーサ49が、流路出口48と一直線に並んでいて、チャンバ側壁との間に間隔が空くように切れている点で図17B及び17Cと同様である。図17Dは、傾斜が付いたチャンバ底面39を示す。傾斜付きチャンバ底面39は、流路スペーサ49が全くない場合のように単独で使用されてよく、或いは本明細書に記載のいずれかの流路スペーサ実施形態とともに使用されてよい。図17Dの例示的実施形態では、傾斜付きチャンバ底面39は、傾斜付き又はウェッジ状流路スペーサ49との組み合わせで使用される。図17Cの傾斜付き又はウェッジ状流路スペーサとは異なり、図17Dに示された流路スペーサ実施形態の傾斜の高さは、チャンバ出口48に近いほど高く、側壁に近いほど低くなっている。一態様では、図17C及び17Dの断面図から明らかなように、流路スペーサ49は、断面が矩形(図17B)、三角形(図17D)、又は台形(図17C)であってよい。図17Eは、複数の流路スペーサ49を有する固体支持体チャンバ46を上から見下ろした図であり、流路スペーサがチャンバ底面39に沿っていて、チャンバ出口48を中心に配列されていて、チャンバ側壁から間隔を置かれている点で図17Aと同様である。図17Eの流路スペーサ49の実施形態は、チャンバ側壁からもチャンバ出口48からも間隔を置かれている流路スペーサの位置を示す。この構成において図示されている流路スペーサ49を修正して、図17A〜17Dに関して上述された他の構成に入れてもよい。
本明細書に含まれる実施例及び具体例は、本発明対象が実施されうる具体的な実施形態を、限定ではなく例示として示す。言及されたように、他の実施形態が利用されたり派生したりしてよく、本開示の範囲から逸脱しない限り、構造的な、或いは論理的な置換又は変更が行われてよい。本発明対象のそのような実施形態は、本明細書においては、個別に参照されてよく、或いは、「本発明」という言い方でまとめて参照されてよく、「本発明」という言い方で参照することは、あくまで便宜上であって、本出願の範囲を、実際には2つ以上が開示されていても、いずれか1つの発明又は発明概念に自発的に限定することを意図するものではない。従って、本明細書では特定の実施形態を図示及び説明してきたが、この、示された特定の実施形態を、同じ目的を達成するように作られた任意の構成で置き換えてよい。本開示は、様々な実施形態のあらゆる翻案又は変形を包含するものである。当業者であれば、上述の説明を精査することにより、上述の複数の実施形態の組み合わせ、及び本明細書に具体的な記載がない他の実施形態が明らかになるであろう。
〔付記1〕
a.固定子50であって、固定子面52及び複数の通路54を含み、各通路は前記固定子面にポート53を含む、前記固定子50と、
b.回転子10であって、前記固定子に作用的に接続されて、回転軸16と回転子弁面12と流路40とを含み、前記流路は前記回転子弁面に入口41及び出口42を有し、前記流路は多孔質固体支持体45を含む、前記回転子10と、
c.保持要素90であって、回転子と固定子の境界面02において前記固定子及び前記回転子を一緒に付勢して流体密封封止を形成する前記保持要素90と、
を含む回転弁00。
〔付記2〕
前記流路40の断面が前記回転軸16と同心ではない、付記1に記載の回転弁。
〔付記3〕
前記多孔質固体支持体はポリマーである、付記1に記載の回転弁。
〔付記4〕
前記多孔質固体支持体は、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース(商標)、セファデックス(商標)、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記1に記載の回転弁。
〔付記5〕
前記回転子弁面12は、回転子と固定子の前記境界面02に介在するガスケット80を含む、付記1に記載の回転弁。
〔付記6〕
前記ガスケット80は、前記ガスケット80を貫通するアパーチャ83を含み、前記固定子は、前記ガスケットを横方向に拘束する弧状レール70を含む、付記5に記載の回転弁。
〔付記7〕
前記回転子弁面は流体コネクタ86を含み、第1の回転子位置においては、前記固定子の第1のポート53aが前記流体コネクタ86を介して前記固定子の第2のポート53bに流体接続されている、付記1に記載の回転弁。
〔付記8〕
前記第1のポートは前記回転軸から第1の半径方向距離に位置し、前記第2のポートは第2の(異なる)半径方向距離に位置する、付記7に記載の回転弁。
〔付記9〕
第2の回転子位置においては、第3のポート53cが前記流体コネクタ86を介して第4のポート53dに流体接続されている、付記7に記載の回転弁。
〔付記10〕
前記回転子弁面は流体セレクタ87を含み、前記流体セレクタ87は、中心線が前記回転軸から等距離に弧を描く弧状部分と、前記弧状部分から前記回転軸に向かって放射状に延びるか、前記回転軸から遠ざかるように延びる放射状部分と、を有する、付記1に記載の回転弁。
〔付記11〕
第1の回転子位置においては、前記回転軸16から第1の半径方向距離にある第1のポート53aが、前記流体セレクタ87を介して、前記回転軸から第2の半径方向距離にある第2のポート53bに流体接続されており、第2の回転子位置においては、前記第1のポートは、前記流体セレクタを介して、前記回転軸から前記第2の半径方向距離にある第3のポート53cに流体接続されており、前記回転子が前記第1の回転子位置と前記第2の回転子位置との間で回転している間、前記第1のポートは前記流体セレクタに流体接続されたままである、付記10に記載の回転弁。
〔付記12〕
前記回転子は複数の流路40を含み、各流路は入口41と出口42と多孔質固体支持体45とを含む、付記1に記載の回転弁。
〔付記13〕
前記回転子は、本体11と、前記本体に作用的に接続されたキャップ30と、を含み、前記流路40の1つの壁が前記キャップによって定義される、付記1に記載の回転弁。
〔付記14〕
前記固定子面52と前記回転子弁面12との間にガスケット80を更に含み、前記固定子は、前記ガスケットが前記回転子10及び前記固定子50の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能スペーサ60を含み、前記スペーサがずらされると、前記ガスケットは前記回転子及び前記固定子を一緒に流体密封封止する、付記1に記載の回転弁。
〔付記15〕
前記保持要素90は保持リング91及び付勢要素96を含む、付記1に記載の回転弁。
〔付記16〕
前記保持リング91は前記固定子50に固定的に結合されており、前記付勢要素96は、前記回転子及び前記固定子を一緒に付勢するばねである、付記15に記載の回転弁。
〔付記17〕
a.回転子10であって、回転子弁面12と、前記回転子弁面の反対側にある外面13と、回転軸16と、を含む前記回転子10と、
b.固定子50と、
c.前記固定子と前記回転子弁面との間に介在するガスケット80と、
d.前記ガスケットが前記回転子及び前記固定子の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能スペーサ60と、
を含み、
前記スペーサがずらされると、前記ガスケットは前記回転子及び前記固定子を一緒に流体密封封止する。
回転弁。
〔付記18〕
前記回転子と前記固定子とを互いに向けて付勢する保持要素90を更に含む、付記17に記載の弁。
〔付記19〕
前記保持要素90は保持リング91及び付勢要素96を含む、付記18に記載の弁。
〔付記20〕
前記保持リング91は前記固定子に固定的に結合されており、前記付勢要素96はばねである、付記19に記載の弁。
〔付記21〕
前記回転子10は少なくとも1つのリップ21を含み、前記ずらし可能スペーサ60は、保管構成から運用構成へとずらし可能な複数のタブ61を含み、前記タブ61のそれぞれは、前記少なくとも1つのリップ21と接触することによって、前記保管構成において前記ガスケットが前記回転子及び前記固定子を封止することを妨げ、前記タブが前記保管構成から前記運用構成へとずらされると、前記少なくとも1つのリップとの係合が解除される、付記17に記載の弁。
〔付記22〕
前記少なくとも1つのリップ21は内側リップ23であり、前記回転子は更に、前記内側リップに近接するずらしスロット28を含み、前記ずらしスロットは、前記運用構成までずらされた前記タブ63を収容する、付記21に記載の弁。
〔付記23〕
前記回転子10は湾曲外壁14を含み、前記少なくとも1つのリップ21は、前記外壁上に位置する周辺リップ22である、付記21に記載の弁。
〔付記24〕
前記回転子は1つ以上のカム24を含み、前記カム24は、前記回転子が回転すると、前記複数のタブ60を前記保管構成から前記運用構成へとずらし、これによって前記複数のタブ61が前記少なくとも1つのリップ21から係合解除される、付記21に記載の弁。
〔付記25〕
前記ガスケット80は、前記ガスケット80を貫通するアパーチャ83を含み、前記固定子は、前記ガスケットを横方向に拘束する弧状レール70を含む、付記17に記載の弁。
〔付記26〕
前記回転子は更に、流路40を含み、前記流路40は前記回転子弁面に入口41及び出口42を有し、前記流路は多孔質固体支持体45を含む、付記17に記載の弁。
〔付記27〕
前記外面13は、スプラインと係合する開口部を含む、付記17に記載の弁。
〔付記28〕
回転弁の保管方法であって、
a.付記17に記載の弁を保管容器に入れるステップと、
b.前記弁を一定期間にわたって保管するステップと、
を含む方法。
〔付記29〕
前記弁を保管する前記ステップは、前記弁を保管ポジションで保持することを含み、前記保管ポジションでは、前記ガスケットは前記回転子及び前記固定子の少なくとも一方から間隔を置かれる、付記28に記載の方法。
〔付記30〕
a.回転子10であって、回転軸16と、外面13及び前記外面13の反対側にある回転子弁面12と、前記回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42のペアと、を有する前記回転子10と、
b.固定子面52を有する固定子50であって、前記固定子面に複数の固定子ポート53を有し、前記複数の固定子ポート53のそれぞれは流体通路54と連通している、前記固定子50と、
c.前記固定子面52と前記回転子弁面12との間に介在するガスケット80であって、内側ガスケット封止面81iと、外側ガスケット封止面81oと、アパーチャ42、43の前記ペアと一直線に並ぶガスケット開口部83のペアと、を有する前記ガスケット80と、
d.保持要素90であって、前記回転子と前記固定子が互いに向かって付勢されるようにして、前記内側ガスケット封止面81i及び前記外側ガスケット封止面81oを前記固定子面52の前記複数の固定子ポート53との流体密封構成に置く前記保持要素90と、
を含む回転弁。
〔付記31〕
前記複数の固定子ポート53は、前記回転軸16から第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポート、並びに前記回転軸16から第2の半径方向間隔にある複数の固定子ポートとして構成されており、前記第1の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、前記第2の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、の間の流体連通が、前記内側ガスケット封止面81iと前記外側ガスケット封止面81oとの間を延びる流体コネクタ86によって実現される、付記30に記載の回転弁。
〔付記32〕
前記複数の固定子ポート53は、前記回転軸16から第1の半径方向間隔にあって前記回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポート、並びに前記回転軸16から第2の半径方向間隔にあって前記回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポートとして構成されており、前記第1の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、前記第2の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの1つ以上の固定子ポートと、の間の流体連通が、前記内側ガスケット封止面81iと前記外側ガスケット封止面81oとの間を前記外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87によって実現される、付記30に記載の回転弁。
〔付記33〕
前記複数の固定子ポート53は、前記回転軸16から第1の半径方向間隔にあって前記回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポートとして構成されており、前記ガスケット80は更に、前記内側ガスケット封止面81iと前記外側ガスケット封止面81oとの間を前記外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87を含み、前記第1の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、前記回転軸16から第2の(異なる)半径方向間隔にあって、前記第1の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの前記1つの固定子ポートと異なる円周方向位置にある複数の固定子ポートのうちの1つ以上の固定子ポートと、の間の流体連通が、前記流体セレクタ87によって実現される、付記30に記載の回転弁。
〔付記34〕
前記ガスケット80は更に、前記内側ガスケット封止面81iと前記外側ガスケット封止面81oとの間を前記外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87を含む、付記30に記載の回転弁。
〔付記35〕
前記ガスケット80は更に、前記内側ガスケット封止面81iと前記外側ガスケット封止面81oとの間を延びる流体コネクタ86を含む、付記30に記載の回転弁。
〔付記36〕
前記ガスケットは更に、流体セレクタ87及び流体コネクタ86を含み、使用時には各固定子ポート53は、前記流体セレクタ87、前記流体コネクタ87、前記内側ガスケット封止面81i、前記外側ガスケット封止面81o、又はガスケット開口部83のいずれかと連通する、付記30に記載の回転弁。
〔付記37〕
前記ガスケットは更に、流体コネクタ86を含み、使用時には、各固定子ポート53は、前記流体コネクタ87、前記内側ガスケット封止面81i、前記外側ガスケット封止面81o、又はガスケット開口部83のいずれかと連通する、付記30に記載の回転弁。
〔付記38〕
前記回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42の前記ペアは、多孔質固体支持体45を含む流路40のそれぞれ入口及び出口である、付記30に記載の回転弁。
〔付記39〕
前記回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42の前記ペアは、第1の固体支持体チャンバ46を有する第1の流路40と連通するアパーチャの第1のペアであり、前記回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42の第2のセットは、第2の固体支持体チャンバ46を有する第2の流路40と連通しており、前記第1及び前記第2の固体支持体チャンバ46は多孔質固体支持体45を含む、付記30に記載の回転弁。
〔付記40〕
前記多孔質固体支持体45はポリマーである、付記38又は39に記載の回転弁。
〔付記41〕
前記多孔質固体支持体45は、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース、セファデックス、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記38又は39に記載の回転弁。
〔付記42〕
a.回転子10であって、外面13及び前記外面13の反対側にある回転子弁面12と、前記回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42のペアと、を含む前記回転子10と、
b.固定子面52を有する固定子50であって、前記固定子面に複数の固定子ポート53を有し、前記複数の固定子ポート53のそれぞれは流体通路54と連通している、前記固定子50と、
c.前記固定子面52と前記回転子弁面12との間に介在するガスケット80であって、前記ガスケット内の開口部83のペアがアパーチャ41、42の前記ペアと一直線に並び、前記ガスケットは、保管状態の間は前記固定子面52から間隔を置かれており、前記保管状態から解放されると、保持要素90によって前記固定子面との流体密封関係に置かれて保持される、前記ガスケット80と、
を含む回転弁。
〔付記43〕
前記回転子は更に、前記回転子の周囲にあって前記固定子と結合されている保持リングを含み、前記保持リングは、前記回転子に近接する面に沿って弧形状のペアを有し、前記回転子は、前記保持リングの弧形状の前記ペアに対応する相補的な弧形状のペアを有し、弧形状の前記ペアが相補的な弧形状の前記ペアと係合することによって、前記回転弁が前記保管状態で保持される、付記42に記載の回転弁。
〔付記44〕
前記回転弁は、前記回転子に近接する前記面に沿う弧形状の前記ペアを、前記回転子上の相補的な弧形状の前記ペアから係合解除するのに十分な、前記回転子と前記保持リングとの間の相対運動によって前記保管状態から解放される、付記43に記載の回転弁。
〔付記45〕
前記回転子は更に、前記回転子の周囲にあって前記固定子と結合されている保持リングを含み、前記保持リングは、前記保持リングの、前記回転子に近接する一部分の周囲に複数の溝を有し、前記回転子は、前記保持リングの前記複数の溝と嵌合対応する複数の相補的形状を有し、前記複数の溝が前記回転子の前記複数の相補的形状と係合することによって、前記回転弁が前記保管状態で保持される、付記42に記載の回転弁。
〔付記46〕
前記回転弁は、前記保持リングの一部分の周囲の前記複数の溝を、前記回転子上で嵌合対応する前記複数の相補的形状から係合解除するのに十分な、前記回転子と前記保持リングとの間の相対運動によって、前記保管状態から解放される、付記45に記載の回転弁。
〔付記47〕
ガスケット封止面に沿って配置されたスペーサを更に含み、前記スペーサは、前記ガスケット封止面と前記固定子面との間のギャップを保持し、前記回転弁を前記保管状態で保持する、付記42に記載の回転弁。
〔付記48〕
前記回転弁は、前記スペーサをずらして前記ガスケット封止面と前記固定子面との係合を可能にするのに十分な、前記回転子と前記固定子との間の相対運動によって、前記保管状態から解放される、付記47に記載の回転弁。
〔付記49〕
前記回転弁と係合して、前記ガスケット封止面と前記固定子面との間のギャップを保持し、前記回転弁を前記保管状態で保持するクリップを更に含む、付記42に記載の回転弁。
〔付記50〕
前記クリップが取り外されて、前記保持要素が前記ガスケットを動かして前記固定子面との流体密封関係に置くことが可能になると、前記回転弁が前記保管状態から解放される、付記49に記載の回転弁。
〔付記51〕
回転子10であって、回転軸16と、回転子弁面12と、前記回転子弁面の反対側にある外面13と、を含む前記回転子10と、
固定子50であって、前記回転子弁面の反対側に位置する固定子弁面を有する前記固定子50と、
前記回転子と前記固定子とを互いに向けて付勢する保持要素90であって、保持リング91及び付勢要素96を含み、前記保持リングのねじ山付き部分が前記回転子のねじ山付き部分と係合している間、前記回転弁は保管状態で保持される、前記保持要素90と、
を含む回転弁。
〔付記52〕
前記回転子と前記固定子との間の相対運動によって、前記回転子弁面と前記固定子弁面との間に流体密封構成が形成される、付記51に記載の回転弁。
〔付記53〕
前記回転子と前記固定子との間の前記相対運動は、前記回転子が回転することによって、前記回転子が前記保持リングの前記ねじ山付き部分に沿って動くことである、付記52に記載の回転弁。
〔付記54〕
前記回転弁を前記保管状態から係合解除する為の前記回転子の回転は1回転未満、半回転、4分の1回転、又は8分の1回転である、付記51に記載の回転弁。
〔付記55〕
前記回転子弁面と前記固定子弁面との間に配置されたガスケットを更に含み、前記回転弁が前記保管状態である間は、前記ガスケットは前記固定子弁面との流体密封封止を形成しない、付記51に記載の回転弁。
〔付記56〕
前記回転子と前記固定子との間の相対運動によって、前記ガスケットと前記回転子弁面と前記固定子弁面との間に流体密封構成が形成される、付記55に記載の回転弁。
〔付記57〕
前記回転子と前記固定子との間の前記相対運動は、前記回転子が回転することによって、前記回転子が前記保持リングの前記ねじ山付き部分に沿って動くことである、付記55に記載の回転弁。
〔付記58〕
前記回転弁を前記保管状態から移行させる為の前記回転子の回転は1回転未満、半回転、4分の1回転、又は8分の1回転である、付記55に記載の回転弁。
〔付記59〕
前記回転子が前記保管状態から移行して、前記回転子と前記固定子との間に封止済み関係が形成されると、前記回転子の前記ねじ山付き部分は、前記回転弁の他のどのねじ山付き部分からも自由である、付記51〜58のいずれか一項に記載の回転弁。
〔付記60〕
a.固定子50であって、固定子面52及び複数の通路54を含み、各通路は前記固定子面にポート53を含む、前記固定子50と、
b.回転子10であって、前記固定子に作用的に接続されて、回転軸16と、回転子弁面12と、前記回転子弁面に入口41及び出口42を有する流路40と、前記入口41及び前記出口42と連通する固体支持体チャンバと、前記固体支持体チャンバ45内にある多孔質固体支持体45と、を含む前記回転子10と、
c.保持要素90であって、回転子と固定子の境界面02において前記固定子及び前記回転子を一緒に付勢して流体密封封止を形成する前記保持要素90と、
を含む回転弁00。
〔付記61〕
前記固体支持体チャンバは、底面と、側壁と、前記底面に沿う少なくとも1つの流路スペーサと、を有する、付記60に記載の回転弁。
〔付記62〕
前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記チャンバの前記底面から持ち上げられている、付記61に記載の回転弁。
〔付記63〕
前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記チャンバの前記底面に埋め込まれている、付記61に記載の回転弁。
〔付記64〕
前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記出口42及び前記チャンバ側壁から間隔を置かれている、付記61に記載の回転弁。
〔付記65〕
前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記出口42に直接隣接している、付記61に記載の回転弁。
〔付記66〕
前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記チャンバ側壁の曲率に対応する弧形状を有する、付記61に記載の回転弁。
〔付記67〕
前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記出口42から前記側壁に向かって延びる、付記61に記載の回転弁。
〔付記68〕
前記チャンバ底面は平坦である、付記60〜67のいずれか一項に記載の回転弁。
〔付記69〕
前記チャンバ底面は、前記チャンバ側壁から前記出口42に向かって傾斜している、付記60〜67のいずれか一項に記載の回転弁。
〔付記70〕
前記多孔質固体支持体はポリマーである、付記60〜69のいずれか一項に記載の回転弁。
〔付記71〕
前記多孔質固体支持体は、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース、セファデックス、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、付記60〜70のいずれか一項に記載の回転弁。
〔付記72〕
前記回転弁は、前記保持要素が前記回転子及び前記固定子を付勢して流体密封封止構成にするまでは、前記回転子と前記固定子との間に流体密封封止がない初期の積み込まれた状態にとどまるように構成されている、付記60〜71のいずれか一項に記載の回転弁。
〔付記73〕
前記回転子10の各支持体チャンバ46を覆う回転子カバー30を有する、付記1〜27又は30〜72のいずれか一項に記載の回転弁。
〔付記74〕
前記回転子外面13全体を覆うが、1つ以上の開口部17に対応する部分は覆わない回転子カバー30を含む、付記1〜27又は30〜72のいずれか一項に記載の回転弁。
〔付記75〕
前記流路40の一部分を完成させるのに十分なように各固体支持体チャンバ46を封止するように底面34が配置された回転子カバー30を含む、付記1〜27又は30〜72のいずれか一項に記載の回転弁。
〔付記76〕
回転弁を使用する流体処理方法であって、
回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、ガスケット80のガスケット入口84及びガスケット出口85を、それぞれ、回転子10内に多孔質固体支持体45を有する流路40の入口41及び出口42と一直線に並べ、前記ガスケット入口84及び前記ガスケット出口85を、固定子弁面52の固定子ポート53の第1のペアと一直線に並べるステップと、
前記固定子弁面52の固定子ポート53の第2のペアを前記ガスケット80の一部分で封止するステップと、
を含む方法。
〔付記77〕
前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第1のペアを、前記ガスケット80内に形成された流路86と一直線に並べるか、前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第2のペアを、前記ガスケット80内に形成された前記流路86と一直線に並べるステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記78〕
前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第1のペアの少なくとも一方の固定子ポート、又は固定子ポートの前記第2のペアの少なくとも一方の固定子ポート53を、前記ガスケット80内に形成された流路87と一直線に並べるステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記79〕
前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第1のペアの少なくとも一方の固定子ポート、又は固定子ポートの第3のペアの少なくとも一方の固定子ポート53を、前記ガスケット80内に形成された流路87と一直線に並べるステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記80〕
前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、流体を、前記流路40に流す前に、固定子ポート53の前記第1のペア、又は固定子ポート53の前記第2のペアに流すステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記81〕
前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、流体を、前記流路40に流す前に、前記ガスケット80に形成された前記流路86、又は前記ガスケット80に形成された前記流路87に流すステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記82〕
前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、流体を、前記流路40に流してから、固定子ポート53の前記第1のペア、又は固定子ポート53の前記第2のペアに流すステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記83〕
前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、流体を、前記流路40に流してから、前記ガスケット80に形成された前記流路86、又は前記ガスケット80に形成された前記流路87に流すステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記84〕
流体を、前記流路40に流してから、第1の流体通路54又は第2の流体通路54に流すステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記85〕
流体を、前記流路40に流す前に、第1の流体通路54又は第2の流体通路54に流すステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記86〕
流体を前記流路40に流すように前記回転弁をポジショニングしてから、流体を、前記ガスケット80に形成された前記流路86に通して流体通路54に流すか、前記ガスケット80に形成された前記流路87に通して、流体通路54に流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記87〕
流体を、前記ガスケット80に形成された前記流路86に通すか、前記ガスケット80に形成された前記流路87に通して、流体通路54に流すように前記回転弁をポジショニングするステップと、
前記流体の一部を、前記流体通路54と連通している保管チャンバに保管するステップと、
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記88〕
流体を、前記ガスケット80に形成された前記流路86に通すか、前記ガスケット80に形成された前記流路87に通して、流体通路54に流すように前記回転弁をポジショニングするステップと、
前記流体の一部を、溶解緩衝液と混合するステップと、
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記89〕
前記混合ステップからの前記流体を、前記ガスケット80に形成された前記流路86に通すか、前記ガスケット80に形成された前記流路87に通して、前記流路40に流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
を更に含む、付記88に記載の流体処理方法。
〔付記90〕
前記混合ステップからの前記流体を、前記多孔質固体支持体45に通して流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
を更に含む、付記88に記載の流体処理方法。
〔付記91〕
流体を、前記ガスケット80に形成された前記流路86に通すか、前記ガスケット80に形成された前記流路87に通して、廃棄物チャンバに流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記92〕
空気源を、前記ガスケット80に形成された前記流路86、又は前記ガスケット80に形成された前記流路87と一直線に並べるように前記回転弁をポジショニングするステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記93〕
空気源を前記流路40と一直線に並べるように前記回転弁をポジショニングするステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記94〕
前記流路40に水を流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記95〕
前記ガスケット80に形成された前記流路86、又は前記ガスケット80に形成された前記流路87に水を流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記96〕
陽性試料を陽性計量チャネルに流すように、且つ、陰性試料を陰性計量チャネルに流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記97〕
前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第1のペアを介して第1の流体通路54にアクセスするか、固定子ポート53の前記第2のペアを介して第2の流体通路54にアクセスするステップを更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記98〕
前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第3のペアを介して第3の流体通路にアクセスするステップを更に含む、付記77に記載の流体処理方法。
〔付記99〕
前記固定子弁面52のうちの固定子ポート53がない一部分に対して前記ガスケット入口84及び前記ガスケット出口85を位置決めするステップを更に含む、付記76〜98のいずれか一項に記載の流体処理方法。
〔付記100〕
前記回転弁を、回転させるステップの前に、保管状態から使用準備完了状態まで動かすステップ
を更に含む、付記76に記載の流体処理方法。
〔付記101〕
前記回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かす前記ステップは更に、
前記ガスケット80を動かして前記固定子弁面52と接触させること
を含む、
付記100に記載の流体処理方法。
〔付記102〕
前記回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かす前記ステップは更に、
前記回転子と前記固定子の間のギャップを保持するずらし可能スペーサ60をそらすことと、
前記ガスケット80を動かして前記固定子弁面52との流体密封関係に置くことと、
を含む、
付記100に記載の流体処理方法。
〔付記103〕
前記回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かす前記ステップは更に、
前記回転子をねじ山付き保持リングに対して回転させることと、
前記ガスケット80を動かして前記固定子弁面52と接触させることと、
を含む、
付記100に記載の流体処理方法。
〔付記104〕
前記回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かす前記ステップは更に、
前記回転弁を動かして前記ガスケット80の犠牲エッジ180をずらすことと、
前記ガスケット80を動かして前記固定子弁面52と接触させることと、
を含む、
付記100に記載の流体処理方法。

Claims (104)

  1. a.固定子50であって、固定子面52及び複数の通路54を含み、各通路は前記固定子面にポート53を含む、前記固定子50と、
    b.回転子10であって、前記固定子に作用的に接続されて、回転軸16と回転子弁面12と流路40とを含み、前記流路は前記回転子弁面に入口41及び出口42を有し、前記流路は多孔質固体支持体45を含む、前記回転子10と、
    c.保持要素90であって、回転子と固定子の境界面02において前記固定子及び前記回転子を一緒に付勢して流体密封封止を形成する前記保持要素90と、
    を含む回転弁00。
  2. 前記流路40の断面が前記回転軸16と同心ではない、請求項1に記載の回転弁。
  3. 前記多孔質固体支持体はポリマーである、請求項1に記載の回転弁。
  4. 前記多孔質固体支持体は、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース(商標)、セファデックス(商標)、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、請求項1に記載の回転弁。
  5. 前記回転子弁面12は、回転子と固定子の前記境界面02に介在するガスケット80を含む、請求項1に記載の回転弁。
  6. 前記ガスケット80は、前記ガスケット80を貫通するアパーチャ83を含み、前記固定子は、前記ガスケットを横方向に拘束する弧状レール70を含む、請求項5に記載の回転弁。
  7. 前記回転子弁面は流体コネクタ86を含み、第1の回転子位置においては、前記固定子の第1のポート53aが前記流体コネクタ86を介して前記固定子の第2のポート53bに流体接続されている、請求項1に記載の回転弁。
  8. 前記第1のポートは前記回転軸から第1の半径方向距離に位置し、前記第2のポートは第2の(異なる)半径方向距離に位置する、請求項7に記載の回転弁。
  9. 第2の回転子位置においては、第3のポート53cが前記流体コネクタ86を介して第4のポート53dに流体接続されている、請求項7に記載の回転弁。
  10. 前記回転子弁面は流体セレクタ87を含み、前記流体セレクタ87は、中心線が前記回転軸から等距離に弧を描く弧状部分と、前記弧状部分から前記回転軸に向かって放射状に延びるか、前記回転軸から遠ざかるように延びる放射状部分と、を有する、請求項1に記載の回転弁。
  11. 第1の回転子位置においては、前記回転軸16から第1の半径方向距離にある第1のポート53aが、前記流体セレクタ87を介して、前記回転軸から第2の半径方向距離にある第2のポート53bに流体接続されており、第2の回転子位置においては、前記第1のポートは、前記流体セレクタを介して、前記回転軸から前記第2の半径方向距離にある第3のポート53cに流体接続されており、前記回転子が前記第1の回転子位置と前記第2の回転子位置との間で回転している間、前記第1のポートは前記流体セレクタに流体接続されたままである、請求項10に記載の回転弁。
  12. 前記回転子は複数の流路40を含み、各流路は入口41と出口42と多孔質固体支持体45とを含む、請求項1に記載の回転弁。
  13. 前記回転子は、本体11と、前記本体に作用的に接続されたキャップ30と、を含み、前記流路40の1つの壁が前記キャップによって定義される、請求項1に記載の回転弁。
  14. 前記固定子面52と前記回転子弁面12との間にガスケット80を更に含み、前記固定子は、前記ガスケットが前記回転子10及び前記固定子50の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能スペーサ60を含み、前記スペーサがずらされると、前記ガスケットは前記回転子及び前記固定子を一緒に流体密封封止する、請求項1に記載の回転弁。
  15. 前記保持要素90は保持リング91及び付勢要素96を含む、請求項1に記載の回転弁。
  16. 前記保持リング91は前記固定子50に固定的に結合されており、前記付勢要素96は、前記回転子及び前記固定子を一緒に付勢するばねである、請求項15に記載の回転弁。
  17. a.回転子10であって、回転子弁面12と、前記回転子弁面の反対側にある外面13と、回転軸16と、を含む前記回転子10と、
    b.固定子50と、
    c.前記固定子と前記回転子弁面との間に介在するガスケット80と、
    d.前記ガスケットが前記回転子及び前記固定子の少なくとも一方を封止することを妨げるずらし可能スペーサ60と、
    を含み、
    前記スペーサがずらされると、前記ガスケットは前記回転子及び前記固定子を一緒に流体密封封止する。
    回転弁。
  18. 前記回転子と前記固定子とを互いに向けて付勢する保持要素90を更に含む、請求項17に記載の弁。
  19. 前記保持要素90は保持リング91及び付勢要素96を含む、請求項18に記載の弁。
  20. 前記保持リング91は前記固定子に固定的に結合されており、前記付勢要素96はばねである、請求項19に記載の弁。
  21. 前記回転子10は少なくとも1つのリップ21を含み、前記ずらし可能スペーサ60は、保管構成から運用構成へとずらし可能な複数のタブ61を含み、前記タブ61のそれぞれは、前記少なくとも1つのリップ21と接触することによって、前記保管構成において前記ガスケットが前記回転子及び前記固定子を封止することを妨げ、前記タブが前記保管構成から前記運用構成へとずらされると、前記少なくとも1つのリップとの係合が解除される、請求項17に記載の弁。
  22. 前記少なくとも1つのリップ21は内側リップ23であり、前記回転子は更に、前記内側リップに近接するずらしスロット28を含み、前記ずらしスロットは、前記運用構成までずらされた前記タブ63を収容する、請求項21に記載の弁。
  23. 前記回転子10は湾曲外壁14を含み、前記少なくとも1つのリップ21は、前記外壁上に位置する周辺リップ22である、請求項21に記載の弁。
  24. 前記回転子は1つ以上のカム24を含み、前記カム24は、前記回転子が回転すると、前記複数のタブ60を前記保管構成から前記運用構成へとずらし、これによって前記複数のタブ61が前記少なくとも1つのリップ21から係合解除される、請求項21に記載の弁。
  25. 前記ガスケット80は、前記ガスケット80を貫通するアパーチャ83を含み、前記固定子は、前記ガスケットを横方向に拘束する弧状レール70を含む、請求項17に記載の弁。
  26. 前記回転子は更に、流路40を含み、前記流路40は前記回転子弁面に入口41及び出口42を有し、前記流路は多孔質固体支持体45を含む、請求項17に記載の弁。
  27. 前記外面13は、スプラインと係合する開口部を含む、請求項17に記載の弁。
  28. 回転弁の保管方法であって、
    a.請求項17に記載の弁を保管容器に入れるステップと、
    b.前記弁を一定期間にわたって保管するステップと、
    を含む方法。
  29. 前記弁を保管する前記ステップは、前記弁を保管ポジションで保持することを含み、前記保管ポジションでは、前記ガスケットは前記回転子及び前記固定子の少なくとも一方から間隔を置かれる、請求項28に記載の方法。
  30. a.回転子10であって、回転軸16と、外面13及び前記外面13の反対側にある回転子弁面12と、前記回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42のペアと、を有する前記回転子10と、
    b.固定子面52を有する固定子50であって、前記固定子面に複数の固定子ポート53を有し、前記複数の固定子ポート53のそれぞれは流体通路54と連通している、前記固定子50と、
    c.前記固定子面52と前記回転子弁面12との間に介在するガスケット80であって、内側ガスケット封止面81iと、外側ガスケット封止面81oと、アパーチャ42、43の前記ペアと一直線に並ぶガスケット開口部83のペアと、を有する前記ガスケット80と、
    d.保持要素90であって、前記回転子と前記固定子が互いに向かって付勢されるようにして、前記内側ガスケット封止面81i及び前記外側ガスケット封止面81oを前記固定子面52の前記複数の固定子ポート53との流体密封構成に置く前記保持要素90と、
    を含む回転弁。
  31. 前記複数の固定子ポート53は、前記回転軸16から第1の半径方向間隔にある複数の固定子ポート、並びに前記回転軸16から第2の半径方向間隔にある複数の固定子ポートとして構成されており、前記第1の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、前記第2の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、の間の流体連通が、前記内側ガスケット封止面81iと前記外側ガスケット封止面81oとの間を延びる流体コネクタ86によって実現される、請求項30に記載の回転弁。
  32. 前記複数の固定子ポート53は、前記回転軸16から第1の半径方向間隔にあって前記回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポート、並びに前記回転軸16から第2の半径方向間隔にあって前記回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポートとして構成されており、前記第1の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、前記第2の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの1つ以上の固定子ポートと、の間の流体連通が、前記内側ガスケット封止面81iと前記外側ガスケット封止面81oとの間を前記外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87によって実現される、請求項30に記載の回転弁。
  33. 前記複数の固定子ポート53は、前記回転軸16から第1の半径方向間隔にあって前記回転軸16を中心とする円周方向に位置する複数の固定子ポートとして構成されており、前記ガスケット80は更に、前記内側ガスケット封止面81iと前記外側ガスケット封止面81oとの間を前記外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87を含み、前記第1の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの1つの固定子ポートと、前記回転軸16から第2の(異なる)半径方向間隔にあって、前記第1の半径方向間隔にある前記複数の固定子ポートのうちの前記1つの固定子ポートと異なる円周方向位置にある複数の固定子ポートのうちの1つ以上の固定子ポートと、の間の流体連通が、前記流体セレクタ87によって実現される、請求項30に記載の回転弁。
  34. 前記ガスケット80は更に、前記内側ガスケット封止面81iと前記外側ガスケット封止面81oとの間を前記外側ガスケット封止面81oの一部分に沿って延びる流体セレクタ87を含む、請求項30に記載の回転弁。
  35. 前記ガスケット80は更に、前記内側ガスケット封止面81iと前記外側ガスケット封止面81oとの間を延びる流体コネクタ86を含む、請求項30に記載の回転弁。
  36. 前記ガスケットは更に、流体セレクタ87及び流体コネクタ86を含み、使用時には各固定子ポート53は、前記流体セレクタ87、前記流体コネクタ87、前記内側ガスケット封止面81i、前記外側ガスケット封止面81o、又はガスケット開口部83のいずれかと連通する、請求項30に記載の回転弁。
  37. 前記ガスケットは更に、流体コネクタ86を含み、使用時には、各固定子ポート53は、前記流体コネクタ87、前記内側ガスケット封止面81i、前記外側ガスケット封止面81o、又はガスケット開口部83のいずれかと連通する、請求項30に記載の回転弁。
  38. 前記回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42の前記ペアは、多孔質固体支持体45を含む流路40のそれぞれ入口及び出口である、請求項30に記載の回転弁。
  39. 前記回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42の前記ペアは、第1の固体支持体チャンバ46を有する第1の流路40と連通するアパーチャの第1のペアであり、前記回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42の第2のセットは、第2の固体支持体チャンバ46を有する第2の流路40と連通しており、前記第1及び前記第2の固体支持体チャンバ46は多孔質固体支持体45を含む、請求項30に記載の回転弁。
  40. 前記多孔質固体支持体45はポリマーである、請求項38又は39に記載の回転弁。
  41. 前記多孔質固体支持体45は、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース、セファデックス、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、請求項38又は39に記載の回転弁。
  42. a.回転子10であって、外面13及び前記外面13の反対側にある回転子弁面12と、前記回転子弁面12を貫通するアパーチャ41、42のペアと、を含む前記回転子10と、
    b.固定子面52を有する固定子50であって、前記固定子面に複数の固定子ポート53を有し、前記複数の固定子ポート53のそれぞれは流体通路54と連通している、前記固定子50と、
    c.前記固定子面52と前記回転子弁面12との間に介在するガスケット80であって、前記ガスケット内の開口部83のペアがアパーチャ41、42の前記ペアと一直線に並び、前記ガスケットは、保管状態の間は前記固定子面52から間隔を置かれており、前記保管状態から解放されると、保持要素90によって前記固定子面との流体密封関係に置かれて保持される、前記ガスケット80と、
    を含む回転弁。
  43. 前記回転子は更に、前記回転子の周囲にあって前記固定子と結合されている保持リングを含み、前記保持リングは、前記回転子に近接する面に沿って弧形状のペアを有し、前記回転子は、前記保持リングの弧形状の前記ペアに対応する相補的な弧形状のペアを有し、弧形状の前記ペアが相補的な弧形状の前記ペアと係合することによって、前記回転弁が前記保管状態で保持される、請求項42に記載の回転弁。
  44. 前記回転弁は、前記回転子に近接する前記面に沿う弧形状の前記ペアを、前記回転子上の相補的な弧形状の前記ペアから係合解除するのに十分な、前記回転子と前記保持リングとの間の相対運動によって前記保管状態から解放される、請求項43に記載の回転弁。
  45. 前記回転子は更に、前記回転子の周囲にあって前記固定子と結合されている保持リングを含み、前記保持リングは、前記保持リングの、前記回転子に近接する一部分の周囲に複数の溝を有し、前記回転子は、前記保持リングの前記複数の溝と嵌合対応する複数の相補的形状を有し、前記複数の溝が前記回転子の前記複数の相補的形状と係合することによって、前記回転弁が前記保管状態で保持される、請求項42に記載の回転弁。
  46. 前記回転弁は、前記保持リングの一部分の周囲の前記複数の溝を、前記回転子上で嵌合対応する前記複数の相補的形状から係合解除するのに十分な、前記回転子と前記保持リングとの間の相対運動によって、前記保管状態から解放される、請求項45に記載の回転弁。
  47. ガスケット封止面に沿って配置されたスペーサを更に含み、前記スペーサは、前記ガスケット封止面と前記固定子面との間のギャップを保持し、前記回転弁を前記保管状態で保持する、請求項42に記載の回転弁。
  48. 前記回転弁は、前記スペーサをずらして前記ガスケット封止面と前記固定子面との係合を可能にするのに十分な、前記回転子と前記固定子との間の相対運動によって、前記保管状態から解放される、請求項47に記載の回転弁。
  49. 前記回転弁と係合して、前記ガスケット封止面と前記固定子面との間のギャップを保持し、前記回転弁を前記保管状態で保持するクリップを更に含む、請求項42に記載の回転弁。
  50. 前記クリップが取り外されて、前記保持要素が前記ガスケットを動かして前記固定子面との流体密封関係に置くことが可能になると、前記回転弁が前記保管状態から解放される、請求項49に記載の回転弁。
  51. 回転子10であって、回転軸16と、回転子弁面12と、前記回転子弁面の反対側にある外面13と、を含む前記回転子10と、
    固定子50であって、前記回転子弁面の反対側に位置する固定子弁面を有する前記固定子50と、
    前記回転子と前記固定子とを互いに向けて付勢する保持要素90であって、保持リング91及び付勢要素96を含み、前記保持リングのねじ山付き部分が前記回転子のねじ山付き部分と係合している間、前記回転弁は保管状態で保持される、前記保持要素90と、
    を含む回転弁。
  52. 前記回転子と前記固定子との間の相対運動によって、前記回転子弁面と前記固定子弁面との間に流体密封構成が形成される、請求項51に記載の回転弁。
  53. 前記回転子と前記固定子との間の前記相対運動は、前記回転子が回転することによって、前記回転子が前記保持リングの前記ねじ山付き部分に沿って動くことである、請求項52に記載の回転弁。
  54. 前記回転弁を前記保管状態から係合解除する為の前記回転子の回転は1回転未満、半回転、4分の1回転、又は8分の1回転である、請求項51に記載の回転弁。
  55. 前記回転子弁面と前記固定子弁面との間に配置されたガスケットを更に含み、前記回転弁が前記保管状態である間は、前記ガスケットは前記固定子弁面との流体密封封止を形成しない、請求項51に記載の回転弁。
  56. 前記回転子と前記固定子との間の相対運動によって、前記ガスケットと前記回転子弁面と前記固定子弁面との間に流体密封構成が形成される、請求項55に記載の回転弁。
  57. 前記回転子と前記固定子との間の前記相対運動は、前記回転子が回転することによって、前記回転子が前記保持リングの前記ねじ山付き部分に沿って動くことである、請求項55に記載の回転弁。
  58. 前記回転弁を前記保管状態から移行させる為の前記回転子の回転は1回転未満、半回転、4分の1回転、又は8分の1回転である、請求項55に記載の回転弁。
  59. 前記回転子が前記保管状態から移行して、前記回転子と前記固定子との間に封止済み関係が形成されると、前記回転子の前記ねじ山付き部分は、前記回転弁の他のどのねじ山付き部分からも自由である、請求項51〜58のいずれか一項に記載の回転弁。
  60. a.固定子50であって、固定子面52及び複数の通路54を含み、各通路は前記固定子面にポート53を含む、前記固定子50と、
    b.回転子10であって、前記固定子に作用的に接続されて、回転軸16と、回転子弁面12と、前記回転子弁面に入口41及び出口42を有する流路40と、前記入口41及び前記出口42と連通する固体支持体チャンバと、前記固体支持体チャンバ45内にある多孔質固体支持体45と、を含む前記回転子10と、
    c.保持要素90であって、回転子と固定子の境界面02において前記固定子及び前記回転子を一緒に付勢して流体密封封止を形成する前記保持要素90と、
    を含む回転弁00。
  61. 前記固体支持体チャンバは、底面と、側壁と、前記底面に沿う少なくとも1つの流路スペーサと、を有する、請求項60に記載の回転弁。
  62. 前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記チャンバの前記底面から持ち上げられている、請求項61に記載の回転弁。
  63. 前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記チャンバの前記底面に埋め込まれている、請求項61に記載の回転弁。
  64. 前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記出口42及び前記チャンバ側壁から間隔を置かれている、請求項61に記載の回転弁。
  65. 前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記出口42に直接隣接している、請求項61に記載の回転弁。
  66. 前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記チャンバ側壁の曲率に対応する弧形状を有する、請求項61に記載の回転弁。
  67. 前記少なくとも1つの流路スペーサは、前記出口42から前記側壁に向かって延びる、請求項61に記載の回転弁。
  68. 前記チャンバ底面は平坦である、請求項60〜67のいずれか一項に記載の回転弁。
  69. 前記チャンバ底面は、前記チャンバ側壁から前記出口42に向かって傾斜している、請求項60〜67のいずれか一項に記載の回転弁。
  70. 前記多孔質固体支持体はポリマーである、請求項60〜69のいずれか一項に記載の回転弁。
  71. 前記多孔質固体支持体は、アルミナ、シリカ、シーライト、セラミック、金属酸化物、多孔質ガラス、制御された細孔ガラス、炭水化物ポリマー、多糖類、アガロース、セファロース、セファデックス、デキストラン、セルロース、スターチ、キチン、ゼオライト、合成ポリマー、ポリビニルエーテル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ナイロン、ポリアクリラート、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリ無水マレイン酸、メンブレン、中空ファイバ、及びファイバ、並びにこれらの任意の組み合わせから成る群から選択される、請求項60〜70のいずれか一項に記載の回転弁。
  72. 前記回転弁は、前記保持要素が前記回転子及び前記固定子を付勢して流体密封封止構成にするまでは、前記回転子と前記固定子との間に流体密封封止がない初期の積み込まれた状態にとどまるように構成されている、請求項60〜71のいずれか一項に記載の回転弁。
  73. 前記回転子10の各支持体チャンバ46を覆う回転子カバー30を有する、請求項1〜27又は30〜72のいずれか一項に記載の回転弁。
  74. 前記回転子外面13全体を覆うが、1つ以上の開口部17に対応する部分は覆わない回転子カバー30を含む、請求項1〜27又は30〜72のいずれか一項に記載の回転弁。
  75. 前記流路40の一部分を完成させるのに十分なように各固体支持体チャンバ46を封止するように底面34が配置された回転子カバー30を含む、請求項1〜27又は30〜72のいずれか一項に記載の回転弁。
  76. 回転弁を使用する流体処理方法であって、
    回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、ガスケット80のガスケット入口84及びガスケット出口85を、それぞれ、回転子10内に多孔質固体支持体45を有する流路40の入口41及び出口42と一直線に並べ、前記ガスケット入口84及び前記ガスケット出口85を、固定子弁面52の固定子ポート53の第1のペアと一直線に並べるステップと、
    前記固定子弁面52の固定子ポート53の第2のペアを前記ガスケット80の一部分で封止するステップと、
    を含む方法。
  77. 前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第1のペアを、前記ガスケット80内に形成された流路86と一直線に並べるか、前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第2のペアを、前記ガスケット80内に形成された前記流路86と一直線に並べるステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  78. 前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第1のペアの少なくとも一方の固定子ポート、又は固定子ポートの前記第2のペアの少なくとも一方の固定子ポート53を、前記ガスケット80内に形成された流路87と一直線に並べるステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  79. 前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第1のペアの少なくとも一方の固定子ポート、又は固定子ポートの第3のペアの少なくとも一方の固定子ポート53を、前記ガスケット80内に形成された流路87と一直線に並べるステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  80. 前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、流体を、前記流路40に流す前に、固定子ポート53の前記第1のペア、又は固定子ポート53の前記第2のペアに流すステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  81. 前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、流体を、前記流路40に流す前に、前記ガスケット80に形成された前記流路86、又は前記ガスケット80に形成された前記流路87に流すステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  82. 前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、流体を、前記流路40に流してから、固定子ポート53の前記第1のペア、又は固定子ポート53の前記第2のペアに流すステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  83. 前記回転軸16を中心に前記回転弁を回転させて、流体を、前記流路40に流してから、前記ガスケット80に形成された前記流路86、又は前記ガスケット80に形成された前記流路87に流すステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  84. 流体を、前記流路40に流してから、第1の流体通路54又は第2の流体通路54に流すステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  85. 流体を、前記流路40に流す前に、第1の流体通路54又は第2の流体通路54に流すステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  86. 流体を前記流路40に流すように前記回転弁をポジショニングしてから、流体を、前記ガスケット80に形成された前記流路86に通して流体通路54に流すか、前記ガスケット80に形成された前記流路87に通して、流体通路54に流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  87. 流体を、前記ガスケット80に形成された前記流路86に通すか、前記ガスケット80に形成された前記流路87に通して、流体通路54に流すように前記回転弁をポジショニングするステップと、
    前記流体の一部を、前記流体通路54と連通している保管チャンバに保管するステップと、
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  88. 流体を、前記ガスケット80に形成された前記流路86に通すか、前記ガスケット80に形成された前記流路87に通して、流体通路54に流すように前記回転弁をポジショニングするステップと、
    前記流体の一部を、溶解緩衝液と混合するステップと、
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  89. 前記混合ステップからの前記流体を、前記ガスケット80に形成された前記流路86に通すか、前記ガスケット80に形成された前記流路87に通して、前記流路40に流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
    を更に含む、請求項88に記載の流体処理方法。
  90. 前記混合ステップからの前記流体を、前記多孔質固体支持体45に通して流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
    を更に含む、請求項88に記載の流体処理方法。
  91. 流体を、前記ガスケット80に形成された前記流路86に通すか、前記ガスケット80に形成された前記流路87に通して、廃棄物チャンバに流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  92. 空気源を、前記ガスケット80に形成された前記流路86、又は前記ガスケット80に形成された前記流路87と一直線に並べるように前記回転弁をポジショニングするステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  93. 空気源を前記流路40と一直線に並べるように前記回転弁をポジショニングするステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  94. 前記流路40に水を流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  95. 前記ガスケット80に形成された前記流路86、又は前記ガスケット80に形成された前記流路87に水を流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  96. 陽性試料を陽性計量チャネルに流すように、且つ、陰性試料を陰性計量チャネルに流すように前記回転弁をポジショニングするステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  97. 前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第1のペアを介して第1の流体通路54にアクセスするか、固定子ポート53の前記第2のペアを介して第2の流体通路54にアクセスするステップを更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  98. 前記固定子弁面52の固定子ポート53の前記第3のペアを介して第3の流体通路にアクセスするステップを更に含む、請求項77に記載の流体処理方法。
  99. 前記固定子弁面52のうちの固定子ポート53がない一部分に対して前記ガスケット入口84及び前記ガスケット出口85を位置決めするステップを更に含む、請求項76〜98のいずれか一項に記載の流体処理方法。
  100. 前記回転弁を、回転させるステップの前に、保管状態から使用準備完了状態まで動かすステップ
    を更に含む、請求項76に記載の流体処理方法。
  101. 前記回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かす前記ステップは更に、
    前記ガスケット80を動かして前記固定子弁面52と接触させること
    を含む、
    請求項100に記載の流体処理方法。
  102. 前記回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かす前記ステップは更に、
    前記回転子と前記固定子の間のギャップを保持するずらし可能スペーサ60をそらすことと、
    前記ガスケット80を動かして前記固定子弁面52との流体密封関係に置くことと、
    を含む、
    請求項100に記載の流体処理方法。
  103. 前記回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かす前記ステップは更に、
    前記回転子をねじ山付き保持リングに対して回転させることと、
    前記ガスケット80を動かして前記固定子弁面52と接触させることと、
    を含む、
    請求項100に記載の流体処理方法。
  104. 前記回転弁を保管状態から使用準備完了状態まで動かす前記ステップは更に、
    前記回転弁を動かして前記ガスケット80の犠牲エッジ180をずらすことと、
    前記ガスケット80を動かして前記固定子弁面52と接触させることと、
    を含む、
    請求項100に記載の流体処理方法。
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