KR102652427B1 - 로터리 밸브 - Google Patents
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Abstract
본원에는 로터리 밸브들 및 그것의 사용, 제조 및 보관 방법들이 제공된다. 로터리 밸브는 유밀 시일을 형성하기 위해 서로를 향해 바이어싱된 로터 및 스테이터를 포함한다. 일부 구현예들에서, 로터는 다공성 고체 지지체를 보유하는 통합된 유동 채널을 포함한다. 종종, 로터와 스테이터 사이의 계면은 개스킷을 사용하여 유밀 상태로 된다. 로터리 밸브의 일부 구현예들은 개스킷이 작동 전에 로터 및 스테이터 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하는 변위 가능한 스페이서를 포함하며, 스페이서가 변위될 때, 개스킷은 유밀 방식으로 로터와 스테이터를 함께 밀봉한다.
Description
관련 출원들에 대한 상호 참조
[0001] 본 출원은 2018년 2월 15일자로 출원되고 명칭이 "로터리 밸브(ROTARY VALVE)"인 미국 특허 출원 제15/898,064호의 이익을 주장하며, 이 문헌은 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
연방 지원 연구 또는 개발에 관한 진술
[0002] 본 발명은 국방부(DARPA)에 의해 주어진 계약 번호 HR0011-11-2-0006 하의 정부 지원으로 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대한 특정 권리들을 갖는다.
기술 분야
[0003] 본 발명은, 예를 들어 미세유체 및 진단 장치들에서 유체 유동들을 지향시키는데 사용되는 로터리 밸브들(rotary valves)의 분야에 관한 것이다.
[0004] 미세유체 구성요소들을 사용하여 생물학적 샘플들의 실시간 분석을 수행하는 랩온어밸브(Lab-on-a-valve) 또는 다른 진단 시스템들은 광범위한 과학적 연구 및 진단 응용들에서 적용할 큰 잠재력을 갖고 있다. 그러한 시스템들의 기능의 핵심은 유체들을 장치, 특히 미세유체 장치의 정확한 세그먼트들(segments)로 지향시키기 위한 방법들이다.
[0005] 본원에 설명된 장치들 및 방법들은 유체를 이송하고, 그리고/또는 유체들로부터 하나 이상의 분석물(analyte)을 분리하는 효과적인 방식들을 제공한다. 그러한 장치들은, 예를 들어 화학적 또는 생화학적 정제, 합성 및/또는 분석을 수행하기 위해 유체들을 혼합하거나 계량하는데 이용될 수 있다. 본 장치들은 유기체(organism)와 같은 특정 분석물이 샘플에 존재하는지 여부를 결정하도록 샘플을 평가하는데 이용될 수 있다. 유체 장치들은 양성 또는 음성 분석 결과를 제공하는데 이용될 수 있다. 그러한 장치들은, 예를 들어 샘플 내의 분석물의 농도 또는 분석물의 다른 특성들을 결정하는데 이용될 수도 있다.
[0006] 유체 장치들은 구체적으로는 생물학적 분석들에도 적용된다. 장치들은 예를 들어 여과에 의한, 용액으로부터의 분석물들의 포획에 이용될 수 있다. 그러한 포획은 다공성 고체 지지체, 즉 선택적 매트릭스(matrix) 또는 멤브레인(membrane)을 통해 용액 내의 분석물들을 통과시킴으로써 분석물들을 농축시키는 것을 포함할 수 있다. 선택적 요소는 결국, 잔류하는 용액의 이동을 제한하지 않으면서 선택적 요소로부터 멀어지는 분석물의 이동을 제한한다. 분석물 포획의 하나의 실제 응용은 증폭 반응들을 실행할 수 있는 체적들로의 여과에 의한 핵산들의 농축이다. 그러한 상황에서, 심지어 초기 농도가 작은 분석물도 용액으로부터 포획되어 농축될 수 있다. 설명된 단축 작동 밸브 장치는 일반적인 기존 밸브들에 비해 계기의 비용 및 복잡성을 감소시킨다. 또한, 0 개, 1 개 또는 다수의 유동 채널들 및/또는 다공성 고체 지지체들을 로터(rotor)에 통합시키는 것은 유체 레이아웃에 대한 요건들을 완화시키고 일반적인 기존 밸브들에 비해 전체 장치의 설계를 단순화시킨다.
[0007] 가동 부분들을 갖는 추가적인 유체 장치들은 구조적으로 보관에 어려움을 겪을 수 있다. 예를 들어, 보관 또는 적재(shipping) 동안에 긴 시간 기간동안 압축되는 개스킷(gasket)과 같은 가요성 재료는 변형될 수 있고, 그리고/또는 탄성의 손실을 겪을 수 있다. 압축하에서의 더욱 연장된 보관은 압축 표면에 대한 가요성 재료의 점착을 야기할 수 있다. 그러한 상황들은, 예를 들어 밸브를 통해 유체를 수용, 지향, 및/또는 이송하는 밸브의 작동성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 개스킷의 점착은 밸브의 이동을 방해하여 밸브를 작동시키는데 상당한 힘을 요구할 수 있거나, 일부 경우에서는, 밸브를 잡아서 작동하지 못하게 할 수 있다. 본 장치들 및 방법들은 장치가 활성화될 때까지 변위 가능한 스페이서(displaceable spacer)가 로터를 스테이터(stator)로부터 멀리 유지하는 보관 구성을 포함한다. 이와 같이, 보관 구성은 압력하의 보관으로 인한 압축 변형(compression set) 및 밸브 열화 문제들을 회피한다. 따라서, 본 밸브는 개스킷 탄성중합체 밀봉 표면에 대한 요건들을 완화시키고, 이에 의해 일반적인 기존 밸브들보다 높은 압력 등급과, 긴 작동 및 보관 수명을 가능하게 한다.
[0008] 본원에는 로터리 밸브들, 및 장치들을 사용, 제조 및 보관하는 방법들이 제공된다. 밸브 장치들은 스테이터에 연결되고 로터 밸브면(rotor valving face) 및 다공성 고체 지지체(porous solid support)를 보유하는 유동 채널(flow channel)을 포함하는 로터를 포함할 수 있다. 밸브 장치들의 버전들(versions)은 개스킷이 로터 및 스테이터 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하기 위한 변위 가능한 스페이서를 포함하며, 스페이서가 변위될 때, 개스킷은 유밀(fluid-tight) 방식으로 로터와 스테이터를 함께 밀봉한다.
[0009] 일 양태에서, 본 발명은 로터리 밸브((00)를 제공하며, 이 로터리 밸브는, (a) 스테이터면(stator face)(52) 및 복수의 통로들(54)을 포함하는 스테이터(50)―각각의 통로는 스테이터면에 포트(port)(53)를 포함함―; (b) 스테이터에 작동 가능하게 연결되고, 회전축(16), 로터 밸브면(12), 및 로터 밸브면에 입구(41) 및 출구(42)를 갖는 유동 채널(40)을 포함하는 로터(10)―유동 채널은 다공성 고체 지지체(45)를 포함함―; 및 (c) 유밀 시일(fluid tight seal)을 형성하기 위해 로터-스테이터 계면(rotor-stator interface)(02)에서 스테이터 및 로터를 함께 바이어싱(biasing)시키는 보유 요소(retention element)(90)를 포함한다.
[0010] 바람직한 구현예에서, 유동 채널(40)의 단면은 회전축(16)과 동심이 아니다. 특정 구현예들에서, 로터 밸브면(12)은 로터-스테이터 계면(02)에 개재된 개스킷(80)을 포함한다. 그러한 개스킷(80)은 관통하는 구멍(83)을 포함할 수 있고, 개스킷은 스테이터 상의 아크 레일(arcing rail)(70)에 의해 측방향으로 구속될 수 있다. 대안적으로, 스테이터면(52)은 로터-스테이터 계면(02)에 개재된 개스킷(80)을 포함할 수 있다.
[0011] 일부 구현예들에서, 로터 밸브면은 유체 커넥터(fluidic connector)(86)를 포함하며, 제1 로터 포지션에서, 스테이터의 제1 포트(53a)는 유체 커넥터(86)를 통해 스테이터의 제2 포트(53b)에 유체적으로 연결된다. 로터리 밸브는 제2 로터 포지션을 더 포함할 수 있으며, 제3 포트(53c)는 유체 커넥터(86)를 통해 제4 포트(53d)에 유체적으로 연결된다. 스테이터는 회전축으로부터 제1 반경방향 거리에 있는 복수의 근위 포트들(proximal ports) 및 보다 큰 제2 반경방향 거리에 있는 복수의 원위 포트들(distal ports)을 포함할 수 있다.
[0012] 일부 구현예들에서, 로터 밸브면은 회전축으로부터 등거리로 아크를 이루는 중심선을 갖는 아크 부분, 및 아크 부분으로부터 회전축을 향해 또는 회전축으로부터 멀리 반경방향으로 연장되는 반경방향 부분을 갖는 유체 선택기(fluidic selector)(87)를 포함한다. 그러한 구현예들에서, 제1 로터 포지션에서, 회전축(16)으로부터 제1 반경방향 거리에 있는 제1 포트(53a)는 유체 선택기(87)를 통해 회전축으로부터 제2 반경방향 거리에 있는 제2 포트(53b)에 유체적으로 연결될 수 있고, 제2 로터 포지션에서, 제1 포트는 유체 선택기를 통해 회전축으로부터 제2 반경방향 거리에 있는 제3 포트(53c)에 유체적으로 연결될 수 있으며, 제1 포트는 로터가 제1 로터 포지션과 제2 로터 포지션 사이에서 회전되는 동안에 유체 선택기와 유체적으로 연결된 상태로 유지된다.
[0013] 일부 구현예들에서, 로터는 복수의 유동 채널들(40)을 포함하고, 각각의 유동 채널은 입구(41), 출구(42) 및 다공성 고체 지지체(45)를 포함한다. 특정 구현예에서, 로터는 본체(11) 및 본체에 작동 가능하게 연결된 캡(cap)(30)을 포함하며, 유동 채널(40)의 하나의 벽은 캡에 의해 규정된다. 로터는 로터 밸브면과 반대측의 외부면(13)을 포함하며, 외부면은 스플라인(spline)과 결합하기 위한 개구를 포함할 수 있다.
[0014] 일부 구현예들에서, 로터리 밸브는 스테이터면(52)과 로터 밸브면(12) 사이에 개스킷(80)을 더 포함하며, 스테이터는 개스킷이 로터(10) 및 스테이터(50) 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하기 위한 변위 가능한 스페이서(displaceable spacer)(60)를 포함하고, 스페이서가 변위될 때, 개스킷은 유밀 방식으로 로터와 스테이터를 함께 밀봉한다. 보유 요소(90)는 보유 링(retention ring)(91) 및 바이어싱 요소(biasing element)(96)를 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 보유 링(91)은 스테이터(50)에 고정적으로 커플링되고, 바이어싱 요소(96)는 로터 및 스테이터를 함께 바이어싱시키는 스프링(spring)이다.
[0015] 본 발명의 다른 양태는 로터를 제공하며, 이 로터는, (a) 로터의 회전축(16)에 수직인 로터 밸브면(12)―로터 밸브면은 유밀 방식으로 평면형 스테이터면과 접촉하도록 구성됨―; 및 (b) 다공성 고체 지지체(45)를 수용하도록 구성된 유동 채널(40)을 포함하며, 유동 채널은 로터 밸브면에 입구(41) 및 출구(42)를 갖는다. 유동 채널(40)은 고체 지지체(45)를 보유하는 다공성 고체 지지체 챔버(porous solid support chamber)(46)를 포함할 수 있다. 특정 구현예들에서, 로터 밸브면은 유체 커넥터(86)를 포함한다. 일부 구현예들에서, 로터 밸브면은 회전축으로부터 등거리로 아크를 이루는 중심선을 갖는 아크 부분, 및 아크 부분으로부터 회전축을 향해 또는 회전축으로부터 멀리 반경방향으로 연장되는 반경방향 부분을 갖는 유체 선택기(87)를 포함한다. 로터는 복수의 유동 채널들(40)을 포함할 수 있으며, 각각의 유동 채널은 다공성 고체 지지체(45)를 포함한다. 로터는 또한 로터 밸브면(12)에 작동 가능하게 연결된 개스킷(80)을 더 포함할 수 있다.
[0016] 본 발명의 다른 양태는 로터리 밸브를 제공하며, 이 로터리 밸브는, (a) 로터 밸브면(12), 로터 밸브면(12)과 반대측의 외부면(13) 및 회전축(16)을 포함하는 로터(10); (b) 스테이터(50); (c) 스테이터와 로터 밸브면 사이에 개재된 개스킷(80); 및 (d) 개스킷이 로터 및 스테이터 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하기 위한 변위 가능한 스페이서(60)를 포함하며, 스페이서가 변위될 때, 개스킷은 유밀 방식으로 로터와 스테이터를 함께 밀봉한다. 로터리 밸브는 로터 및 스테이터를 서로를 향해 바이어싱시키는 보유 요소(90)를 더 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 보유 요소(90)는 보유 링(91) 및 바이어싱 요소(96)를 포함한다. 일부 구현예들에서, 보유 링(91)은 스테이터에 고정적으로 커플링되고, 바이어싱 요소(96)는 스프링이다. 특정 구현예들에서, 로터(10)는 적어도 하나의 립(lip)(21)을 포함하고, 변위 가능한 스페이서(60)는 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변위 가능한 복수의 탭들(tabs)(61)을 포함하며, 탭들(61) 각각은, 적어도 하나의 립(21)과 접촉하고, 이에 의해 개스킷이 보관 구성에서 로터 및 스테이터를 밀봉하는 것을 방지하고, 탭들이 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변위될 때 적어도 하나의 립과 분리된다. 적어도 하나의 립(21)은 내부 립(23)일 수 있고, 로터는 내부 립에 인접한 디스플레이서 슬롯(displacer slot)(28)을 더 포함하며, 디스플레이서 슬롯은 작동 구성으로 변위될 때 내부 탭들(63)을 수용한다. 일부 구현예들에서, 로터(10)는 만곡된 외벽(14)을 포함하고, 적어도 하나의 립(21)은 외벽에 위치된 주변 립(22)이다. 바람직한 구현예에서, 로터는, 로터가 회전될 때 복수의 탭들(60)을 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변위시키고, 이에 의해 적어도 하나의 립(21)으로부터 복수의 탭들(61)을 분리시키는 하나 이상의 캠들(cams)(24)을 포함한다.
[0017] 본 발명의 다른 양태는 (a) 본원에 설명된 바와 같은 밸브; 및 (b) 포트들(53) 중 하나에 각각 유체적으로 연결된 복수의 미세유체 도관들(55)을 포함하는 미세유체 네트워크들(microfluidic networks)을 제공한다.
[0018] 본 발명의 또 다른 양태는 분석물을 정제하는 방법들을 제공하며, 상기 방법은, (a) 본원에 설명된 바와 같은 로터리 밸브를 제공하는 단계; 및 (b) 유동 채널을 통해 분석물을 포함하는 샘플을 유동시키고 다공성 고체 지지체 상에 분석물의 적어도 일부를 보유하여, 결합된 분석물 부분 및 고갈된 샘플 부분을 생성하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 유동 채널을 통해 샘플을 유동시키는 단계는 로터를 제1 회전 포지션에 배치하고, 이에 의해 제1 포트, 유동 채널 및 제2 포트를 유체적으로 연결하는 단계를 포함한다. 샘플은 제1 포트를 통해 유동 채널 내로 유동되고, 고갈된 샘플 부분은 제2 포트를 통해 유동 채널을 빠져나간다. 상기 방법의 바람직한 구현예는 로터를 제2 회전 포지션으로 회전시키고, 이 에 의해 제3 포트, 유동 채널 및 추가 포트를 유체적으로 연결한 후에, 제3 포트를 통해 유동 채널 내로 용리액(eluent)을 유동시키고, 이에 의해 다공성 고체 지지체로부터 분석물의 적어도 일부를 방출하여, 제4 포트를 통해 유동 채널을 빠져나가는 분석물 샘플을 생성하는 단계를 포함한다.
[0019] 본 발명의 다른 양태는 로터리 밸브를 제조하는 방법들을 제공하며, 상기 방법은, (a) 스테이터 본체 재료로부터 스테이터면을 포함하는 스테이터를 형성하는 단계; (b) 복수의 통로들을 스테이터 내에 형성하는 단계―각각의 통로는 스테이터면에 포트를 포함함―; (c) 로터 본체 재료로부터 로터 밸브면을 포함하는 로터를 형성하는 단계; (d) 로터 밸브면에 입구 및 출구를 포함하는 유동 채널을 로터 내에 형성하는 단계; 및 (e) 다공성 고체 지지체를 유동 채널 내로 삽입하는 단계를 포함한다.
[0020] 본 발명의 일 양태는 로터리 밸브를 보관하는 방법들을 제공하며, 상기 방법은 (a) 본원에 설명된 바와 같은 밸브를 보관 컨테이너(storage container) 내에 배치하는 단계; 및 (b) 소정 시간 기간 동안 밸브를 보관하는 단계를 포함한다. 일부 구현예에서, 밸브를 보관하는 단계는 개스킷이 로터 및 스테이터 중 적어도 하나로부터 이격되어 있는 보관 포지션에 밸브를 유지하는 단계를 포함한다. 바람직하게는, 소정 시간 기간은 30 일 이상이고, 보다 바람직하게는 소정 시간 기간은 90 일 이상이다.
[0021] 일반적으로, 일 실시예에서, 로터리 밸브(00)는 스테이터(50), 로터(10) 및 보유 요소(90)를 포함한다. 스테이터(50)는 스테이터면(52) 및 복수의 통로(54)를 포함하고, 각각의 통로는 스테이터면에 포트(53)를 포함한다. 로터(10)는 스테이터에 작동 가능하게 연결되고, 회전축(16), 로터 밸브면(12) 및 로터 밸브면에 입구(41) 및 출구(42)를 갖는 유동 채널(40)을 포함하며, 유동 채널은 다공성 고체 지지체(45)를 포함한다. 보유 요소(90)는 유밀 시일을 형성하기 위해 로터-스테이터 계면(02)에서 스테이터와 로터를 함께 바이어싱시키는 것을 포함한다.
[0022] 이러한 실시예 및 다른 실시예들은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 유동 채널(40)의 단면은 회전축(16)과 동심이 아닐 수 있다. 다공성 고체 지지체는 중합체일 수 있다. 다공성 고체 지지체는 알루미나(alumina), 실리카(silica), 셀라이트(celite), 세라믹들, 금속 산화물들, 다공성 유리, 제어된 다공 유리(controlled pore glass), 탄수화물 중합체들, 다당류들, 아가로오스(agarose), Sepharose™, Sephadex™, 덱스트란(dextran), 셀룰로오스(cellulose), 전분, 키틴(chitin), 제올라이트들(zeolites), 합성 중합체들, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 나일론들(nylons), 폴리아크릴레이트들, 폴리메타크릴레이트들, 폴리아크릴아미드들, 폴리말레산 무수물(polymaleic anhydride), 멤브레인들(membranes), 중공 섬유들 및 섬유들, 또는 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 로터 밸브면(12)은 로터-스테이터 계면(02)에 개재된 개스킷(80)을 포함할 수 있다. 개스킷(80)은 관통하는 구멍(83)을 포함할 수 있고, 스테이터는 개스킷을 측방향으로 구속하기 위한 아크 레일(70)을 포함할 수 있다. 로터 밸브면은 유체 커넥터(86)를 포함할 수 있으며, 제1 로터 포지션에서, 스테이터의 제1 포트(53a)는 유체 커넥터(86)를 통해 스테이터의 제2 포트(53b)에 유체적으로 연결될 수 있다. 제1 포트는 회전축으로부터 제1 반경방향 거리에 위치될 수 있고, 제2 포트는 상이한 제2 반경방향 거리에 위치될 수 있다. 제2 로터 포지션에서, 제3 포트(53c)는 유체 커넥터(86)를 통해 제4 포트(53d)에 유체적으로 연결될 수 있다. 로터 밸브면은 회전축으로부터 등거리로 아크를 이루는 중심선을 갖는 아크 부분, 및 아크 부분으로부터 회전축을 향해 또는 회전축으로부터 멀리 반경방향으로 연장되는 반경방향 부분을 갖는 유체 선택기(87)를 포함할 수 있다. 제1 로터 포지션에서, 회전축(16)으로부터 제1 반경방향 거리에 있는 제1 포트(53a)는 유체 선택기(87)를 통해 회전축으로부터 제2 반경방향 거리에 있는 제2 포트(53b)에 유체적으로 연결될 수 있고, 제2 로터 포지션에서, 제1 포트는 유체 선택기를 통해 회전축으로부터 제2 반경방향 거리에서 제3 포트(53c)에 유체 연결될 수 있으며, 제1 포트는 로터가 제1 로터 포지션과 제2 로터 포지션 사이에서 회전되는 동안에 유체 선택기와 유체적으로 연결된 상태로 유지될 수 있다. 로터는 복수의 유동 채널들(40)을 포함할 수 있으며, 각각의 유동 채널은 입구(41), 출구(42) 및 다공성 고체 지지체(45)를 포함한다. 로터는 본체(11) 및 본체에 작동 가능하게 연결된 캡(30)을 포함할 수 있으며, 유동 채널(40)의 하나의 벽은 캡에 의해 규정될 수 있다. 로터리 밸브는 스테이터면(52)과 로터 밸브면(12) 사이에 개스킷(80)을 더 포함할 수 있으며, 스테이터는 개스킷이 로터(10) 및 스테이터(50) 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하기 위한 변위 가능한 스페이서(60)를 포함할 수 있고, 스페이서가 변위될 때, 개스킷은 유밀 방식으로 로터와 스테이터를 함께 밀봉한다. 보유 요소(90)는 보유 링(91) 및 바이어싱 요소(96)를 포함할 수 있다. 보유 링(91)은 스테이터(50)에 고정적으로 커플링될 수 있고, 바이어싱 요소(96)는 로터 및 스테이터를 함께 바이어싱시키는 스프링이다.
[0023] 일반적으로, 일 실시예에서, 로터리 밸브는, 로터 밸브면(12), 로터 밸브면과 반대측의 외부면(13) 및 회전축(16)을 갖는 로터(10); 스테이터(50); 스테이터와 로터 밸브면 사이에 개재된 개스킷(80); 및 개스킷이 로터 및 스테이터 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하기 위한 변위 가능한 스페이서(60)를 포함하며, 스페이서가 변위될 때, 개스킷은 유밀 방식으로 로터와 스테이터를 함께 밀봉한다.
[0024] 이러한 실시예 및 다른 실시예들은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 밸브는 로터 및 스테이터를 서로를 향해 바이어싱시키는 보유 요소(90)를 더 포함할 수 있다. 보유 요소(90)는 보유 링(91) 및 바이어싱 요소(96)를 포함할 수 있다. 보유 링(91)은 스테이터에 고정적으로 커플링될 수 있고, 바이어싱 요소(96)는 스프링이다. 로터(10)는 적어도 하나의 립(lip)(21)을 포함할 수 있고, 변위 가능한 스페이서(60)는 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변위 가능한 복수의 탭들(tabs)(61)을 포함하며, 탭들(61) 각각은, 적어도 하나의 립(21)과 접촉하고, 이에 의해 개스킷이 보관 구성에서 로터 및 스테이터를 밀봉하는 것을 방지하고, 탭들이 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변위될 때 적어도 하나의 립과 분리될 수 있다. 적어도 하나의 립(21)은 내부 립(23)일 수 있고, 로터는 내부 립에 인접한 디스플레이서 슬롯(28)을 더 포함할 수 있으며, 디스플레이서 슬롯은 작동 구성으로 변위될 때 탭들(63)을 수용한다. 로터(10)는 만곡된 외벽(14)을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 립(21)은 외벽에 위치된 주변 립(22)이다. 로터는, 로터가 회전될 때 복수의 탭들(60)을 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변위시키고, 이에 의해 적어도 하나의 립(21)으로부터 복수의 탭들(61)을 분리시키는 하나 이상의 캠들(24)을 포함할 수 있다. 개스킷(80)은 관통하는 구멍(83)을 포함할 수 있으며, 스테이터는 개스킷을 측방향으로 구속하기 위한 아크 레일(70)을 포함할 수 있다. 로터는 로터 밸브면에 입구(41) 및 출구(42)를 갖는 유동 채널(40)을 더 포함할 수 있으며, 유동 채널은 다공성 고체 지지체(45)를 포함할 수 있다. 외부면(13)은 스플라인과 결합하기 위한 개구를 포함할 수 있다.
[0025] 일반적으로, 일 실시예에서, 로터리 밸브를 보관하는 방법은, (1) 밸브를 보관 컨테이너 내에 배치하는 단계; 및 (2) 소정 시간 기간 동안 밸브를 보관하는 단계를 포함한다.
[0026] 이러한 실시예 및 다른 실시예들은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 밸브를 보관하는 단계는 개스킷이 로터 및 스테이터 중 적어도 하나로부터 이격될 수 있는 보관 포지션에 밸브를 유지하는 단계를 포함할 수 있다.
[0027] 일반적으로, 일 실시예에서, 로터리 밸브는 로터(10), 스테이터(50), 개스킷(80) 및 보유 요소(90)를 포함한다. 로터(10)는 회전축(16), 외부면(13) 및 외부면(13)과 반대측의 로터 밸브면(12)과, 로터 밸브면(12)을 관통하는 한 쌍의 구멍들(41, 42)을 갖는다. 스테이터(50)는 스테이터면(52)을 갖고, 스테이터면(52)은 스테이터면에 복수의 스테이터 포트들(stator ports)(53)을 가지며, 복수의 스테이터 포트들(53) 각각은 유체 통로(54)와 연통한다. 개스킷(80)은 스테이터면(52)과 로터 밸브면(12) 사이에 개재되며, 개스킷(80)은 내부 개스킷 밀봉면(81i) 및 외부 개스킷 밀봉면(81o)과, 한 쌍의 구멍들(42, 43)과 정렬된 한 쌍의 개스킷 개구들(83)을 갖는다. 보유 요소(90)는 내부 개스킷 밀봉면(81i) 및 외부 개스킷 밀봉면(81o)을 스테이터면(52)에 있는 복수의 스테이터 포트들(53)과 유밀 배열로 배치하도록 로터 및 스테이터를 서로를 향해 바이어싱시킨다.
[0028] 이러한 실시예 및 다른 실시예들은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 복수의 스테이터 포트들(53)은 회전축(16)으로부터 제1 반경방향 간격에 있는 복수의 스테이터 포트들 및 회전축(16)으로부터 제2 반경방향 간격에 있는 복수의 스테이터 포트들로 배열될 수 있고, 제1 반경방향 간격에 있는 복수의 스테이터 포트들 중 하나와 제2 반경방향 간격에 있는 복수의 스테이터 포트들 중 하나 사이의 유체 연통은 내부 개스킷 밀봉면(81i)과 외부 개스킷 밀봉면(81o) 사이에서 연장되는 유체 커넥터(86)에 의해 제공된다. 복수의 스테이터 포트들(53)은 회전축(16)으로부터 제1 반경방향 간격에서 회전축을 중심으로 원주방향으로 위치결정된 복수의 스테이터 포트들 및 회전축(16)으로부터 제2 반경방향 간격에서 회전축을 중심으로 원주방향으로 위치결정된 복수의 스테이터 포트들로 배열될 수 있고, 제1 반경방향 간격에 있는 복수의 스테이터 포트들 중 하나와 제2 반경방향 간격에 있는 복수의 스테이터 포트들 중 하나 이상 사이의 유체 연통은 내부 개스킷 밀봉면(81i)과 외부 개스킷 밀봉면(81o) 사이에서 외부 개스킷 밀봉면(81o)의 일부를 따라 연장되는 유체 선택기(87)에 의해 제공된다. 복수의 스테이터 포트들(53)은 회전축(16)으로부터 제1 반경방향 간격에서 회전축을 중심으로 원주방향으로 위치결정된 복수의 스테이터 포트들로 배열될 수 있고, 개스킷(80)은 내부 개스킷 밀봉면(81i)과 외부 개스킷 밀봉면(81o) 사이에서 외부 개스킷 밀봉면(81o)의 일부를 따라 연장되는 유체 선택기(87)를 더 포함하며, 제1 반경방향 간격에 있는 복수의 스테이터 포트들 중 하나와, 회전축으로부터 상이한 제2 반경방향 간격에 있고 제1 반경방향 간격에 있는 복수의 스테이터 포트들 중 하나와 상이한 원주방향 포지션에 있는 복수의 스테이터 포트들 중 하나 이상 사이의 유체 연통은 유체 선택기(87)에 의해 제공된다. 로터리 밸브, 개스킷(80)은 내부 개스킷 밀봉면(81i)과 외부 개스킷 밀봉면(81o) 사이에서 외부 개스킷 밀봉면(81o)의 일부를 따라 연장되는 유체 선택기(87)를 더 포함할 수 있다. 로터리 밸브, 개스킷(80)은 내부 개스킷 밀봉면(81i)과 외부 개스킷 밀봉면(81o) 사이에서 연장되는 유체 커넥터(86)를 더 포함할 수 있다. 로터리 밸브, 개스킷(80)은 유체 선택기(87) 및 유체 커넥터(86)를 더 포함할 수 있으며, 사용 시에, 각각의 스테이터 포트(53)는 유체 선택기(87), 유체 커넥터(87), 내부 개스킷 밀봉면(81i), 외부 개스킷 밀봉면(81o), 또는 개스킷 개구(83) 중 하나와 연통한다. 로터리 밸브, 개스킷(80)은 유체 커넥터(86)를 더 포함할 수 있으며, 사용 시에, 각각의 스테이터 포트(53)는 유체 커넥터(87), 내부 개스킷 밀봉면(81i), 외부 개스킷 밀봉면(81o), 또는 개스킷 개구(83) 중 하나와 연통한다. 로터 밸브면(12)을 관통하는 한 쌍의 구멍들(41, 42)은 각각 다공성 고체 지지체(45)를 보유하는 유체 채널(40)의 입구 및 출구일 수 있다. 로터 밸브면(12)을 관통하는 한 쌍의 구멍들(41, 42)은 제1 고체 지지체 챔버(46)를 갖는 제1 유체 채널(40)과 연통하는 제1 쌍의 구멍들일 수 있고, 로터 밸브면(12)을 관통하는 제2 세트의 구멍들(41, 42)은 제2 고체 지지체 챔버(46)를 갖는 제2 유체 채널(40)과 연통하며, 제1 및 제2 고체 지지체 챔버들(46)은 다공성 고체 지지체(45)를 수용한다. 다공성 고체 지지체(45)는 중합체일 수 있다. 다공성 고체 지지체(45)는 알루미나, 실리카, 셀라이트, 세라믹들, 금속 산화물들, 다공성 유리, 제어된 다공 유리, 탄수화물 중합체들, 다당류들, 아가로오스, Sepharose, Sephadex, 덱스트란, 셀룰로오스, 전분, 키틴, 제올라이트들, 합성 중합체들, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 나일론들, 폴리아크릴레이트들, 폴리메타크릴레이트들, 폴리아크릴아미드들, 폴리말레산 무수물, 멤브레인들, 중공 섬유들 및 섬유들, 또는 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다.
[0029] 일반적으로, 로터리 밸브는 로터(10), 스테이터(50) 및 개스킷(80)을 포함한다. 로터(10)는 외부면(13) 및 외부면(13)과 반대측의 로터 밸브면(12)과, 로터 밸브면(12)을 관통하는 한 쌍의 구멍들(41, 42)을 포함한다. 스테이터(50)는 스테이터면(52)을 갖고, 스테이터면(52)은 스테이터면에 복수의 스테이터 포트들(53)을 가지며, 복수의 스테이터 포트들(53) 각각은 유체 통로(54)와 연통한다. 개스킷(80)은 스테이터면(52)과 로터 밸브면(12) 사이에 개재되며, 개스킷의 한 쌍의 개구들(83)은 한 쌍의 구멍들(41, 42)과 정렬되며, 개스킷은 보관 상태에 있는 동안에 스테이터면(52)으로부터 이격되고, 보관 상태로부터 해제될 때 보유 요소(90)에 의해 스테이터면과 유밀 관계로 유지된다.
[0030] 이러한 실시예 및 다른 실시예들은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 로터리 밸브(42)는 로터 주위에 있고 스테이터에 커플링된 보유 링을 더 포함할 수 있고, 보유 링은 로터에 인접한 표면을 따르는 한 쌍의 아치형 형상부들을 가질 수 있고, 로터는 보유 링의 한 쌍의 아치형 형상부들에 대응하는 한 쌍의 상보적인 아치형 형상부들을 가지며, 한 쌍의 아치형 형상부들과 한 쌍의 상보적인 아치형 형상부들의 결합은 보관 상태로 로터리 밸브를 유지한다. 로터리 밸브는 로터에 인접한 표면을 따르는 한 쌍의 아치형 형상부들을 로터 상의 한 쌍의 상보적인 아치형 형상부들로부터 분리하기에 충분한 로터와 보유 링 사이의 상대적인 이동에 의해 보관 상태로부터 해제될 수 있다. 로터리 밸브는 로터 주위에 있고 스테이터에 커플링된 보유 링을 더 포함할 수 있다. 보유 링은 로터에 인접한 보유 링의 일부 주위에 복수의 홈들을 가질 수 있고, 로터는 보유 링의 복수의 홈들에 정합 대응하는 복수의 상보적인 형상부들을 가지며, 복수의 홈들과 로터의 복수의 상보적인 형상부들의 결합은 보관 상태로 로터리 밸브를 유지한다. 로터리 밸브는 보유 링의 일부 주위의 복수의 홈들을 로터 상의 정합 대응하는 복수의 상보적인 형상부들로부터 분리하기에 충분한 로터와 보유 링 사이의 상대적인 이동에 의해 보관 상태로부터 해제될 수 있다. 로터리 밸브는 개스킷 밀봉면을 따라 배치된 스페이서를 더 포함할 수 있으며, 스페이서는 개스킷 밀봉면과 스테이터면 사이의 갭을 유지하고 보관 상태로 로터리 밸브를 유지한다. 로터리 밸브는 개스킷 밀봉면과 스테이터면 사이의 결합을 허용하도록 스페이서를 변위시키기에 충분한 로터와 스테이터 사이의 상대적인 이동에 의해 보관 상태로부터 해제될 수 있다. 로터리 밸브는 개스킷 밀봉면과 스테이터면 사이의 갭을 유지하고 보관 상태로 로터리 밸브를 유지하도록 로터리 밸브와 결합되는 클립(clip)을 더 포함할 수 있다. 로터리 밸브는 클립이 제거될 때 보관 상태로부터 해제되어 보유 요소가 스테이터면과 유밀 관계로 개스킷을 이동시킬 수 있게 할 수 있다.
[0031] 일반적으로, 일 실시예에서, 로터리 밸브는, 회전축(16), 로터 밸브면(12), 로터 밸브면과 반대측의 외부면(13)을 갖는 로터(10); 로터 밸브면과 대향하여 위치결정된 스테이터 밸브면을 갖는 스테이터(50); 및 로터 및 스테이터를 서로를 향해 바이어싱시키고 보유 링(91) 및 바이어싱 요소(96)를 포함하는 보유 요소(90)를 포함하며, 로터리 밸브는 보유 링의 나사형 부분이 로터의 나사형 부분과 결합되는 동안에 보관 상태로 유지된다.
[0032] 이러한 실시예 및 다른 실시예들은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 로터와 스테이터 사이의 상대 운동은 로터 밸브면과 스테이터 밸브면 사이에 유밀 배열을 생성할 수 있다. 로터와 스테이터 사이의 상대 운동은 로터가 보유 링의 나사형 부분을 따라 이동하도록 하는 로터의 회전일 수 있다. 보관 상태로부터 로터리 밸브를 분리하기 위한 로터의 회전은 1 회전 미만일 수 있거나, 1/2 회전, 1/4 회전 또는 1/8 회전이다. 로터리 밸브는 로터 밸브면과 스테이터 밸브면 사이에 배치된 개스킷을 더 포함할 수 있으며, 로터리 밸브가 보관 상태에 있는 동안에는, 개스킷은 스테이터 밸브면과 유밀 시일을 형성하지 않는다. 로터와 스테이터 사이의 상대 운동은 개스킷, 로터 밸브면 및 스테이터 밸브면 사이에 유밀 배열을 생성할 수 있다. 로터와 스테이터 사이의 상대 운동은 로터가 보유 링의 나사형 부분을 따라 이동하도록 하는 로터의 회전일 수 있다. 보관 상태로부터 로터리 밸브를 전이시키기 위한 로터의 회전은 1 회전 미만일 수 있거나, 1/2 회전, 1/4 회전 또는 1/8 회전이다. 로터가 보관 상태로부터 전이되고 로터와 스테이터 사이의 밀봉 관계가 형성될 때, 로터의 나사형 부분은 로터리 밸브의 임의의 다른 나사형 부분에서 벗어날 수 있다.
[0033] 일반적으로, 로터리 밸브(00)는, 스테이터면(52) 및 복수의 통로(54)를 포함하는 스테이터(50)―각각의 통로는 스테이터면에 포트(53)를 포함함―; 스테이터에 작동 가능하게 연결되고, 회전축(16), 로터 밸브면(12), 및 로터 밸브면에 입구(41) 및 출구(42)를 갖는 유동 채널(40)을 포함하는 로터(10)―고체 지지체 챔버가 입구(41) 및 출구(42)와 연통하고, 다공성 고체 지지체(45)가 고체 지지체 챔버(45) 내에 있음―; 및 유밀 시일을 형성하기 위해 로터-스테이터 계면(02)에서 스테이터 및 로터를 함께 바이어싱시키는 보유 요소(90)를 포함한다.
[0034] 이러한 실시예 및 다른 실시예들은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 로터리 밸브, 고체 지지체 챔버는 하부 및 측벽과, 하부를 따르는 적어도 하나의 유동 채널 스페이서를 가질 수 있다. 적어도 하나의 유동 채널 스페이서는 챔버의 하부 위로 융기될 수 있다. 적어도 하나의 유동 채널 스페이서는 챔버의 하부 내로 오목해질 수 있다. 적어도 하나의 유동 채널 스페이서는 출구(42) 및 챔버 측벽으로부터 이격되어 있을 수 있다. 적어도 하나의 유동 채널 스페이서는 출구(42)에 바로 인접하여 있을 수 있다. 적어도 하나의 유동 채널 스페이서는 챔버 측벽의 곡률에 대응하는 아치형 형상을 가질 수 있다. 적어도 하나의 유동 채널 스페이서는 출구(42)로부터 측벽을 향해 연장될 수 있다. 챔버 하부는 편평할 수 있다. 챔버 하부는 챔버 측벽으로부터 출구(42)를 향해 경사져 있을 수 있다. 다공성 고체 지지체가 중합체일 수 있다. 다공성 고체 지지체는 알루미나, 실리카, 셀라이트, 세라믹들, 금속 산화물들, 다공성 유리, 제어된 다공 유리, 탄수화물 중합체들, 다당류들, 아가로오스, Sepharose, Sephadex, 덱스트란, 셀룰로오스, 전분, 키틴, 제올라이트들, 합성 중합체들, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 나일론들, 폴리아크릴레이트들, 폴리메타크릴레이트들, 폴리아크릴아미드들, 폴리말레산 무수물, 멤브레인들, 중공 섬유들 및 섬유들, 또는 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택될 수 있다. 로터리 밸브는 보유 요소가 로터와 스테이터를 유밀 밀봉 배열로 바이어싱시키기 전에는 로터와 스테이터 사이의 유밀 시일 없이 초기 적하 상태(initial stowed condition)로 유지되도록 구성될 수 있다. 로터리 밸브는 로터(10)의 각 지지체 챔버(46)를 덮는 로터 커버(rotor cover)(30)를 가질 수 있다. 로터리 밸브는 하나 이상의 개구들(17)에 대응하는 덮이지 않는 부분들을 가지면서 전체 로터 외부면(13)을 덮는 로터 커버(30)를 포함할 수 있다. 로터리 밸브는 유체 채널(40)의 일부를 완성하기에 충분하고 각각의 고체 지지체 챔버(46)를 밀봉하도록 위치결정된 하부 표면(34)을 갖는 로터 커버(30)를 포함할 수 있다.
[0035] 일반적으로, 일 실시예에서, 로터리 밸브를 사용하는 유체 프로세싱 방법은, 로터리 밸브를 회전축(16)을 중심으로 회전시켜서, 개스킷(80)의 개스킷 입구(84) 및 개스킷 출구(85)를, 로터(10) 내에 다공성 고체 지지체(45)를 갖는 유체 채널(40)의 입구(41) 및 출구(42) 각각과 정렬시키고, 개스킷 입구(84) 및 개스킷 출구(85)를 스테이터 밸브면(52)에 있는 제1 쌍의 스테이터 포트들(53)과 정렬시키는 단계; 및 스테이터 밸브면(52)에 있는 제2 쌍의 스테이터 포트들(53)을 개스킷(80)의 일부로 밀봉하는 단계를 포함한다.
[0036] 이러한 실시예 및 다른 실시예들은 하기의 특징들 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 로터리 밸브를 회전축(16)을 중심으로 회전시켜서, 스테이터 밸브면(52)에 있는 제1 쌍의 스테이터 포트들(53)을 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86)과 정렬시키거나, 스테이터 밸브면(52)에 있는 제2 쌍의 스테이터 포트들(53)을 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86)과 정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 로터리 밸브를 회전축(16)을 중심으로 회전시켜서, 스테이터 밸브면(52)에 있는 제1 쌍의 스테이터 포트들(53) 중 적어도 하나의 스테이터 포트를 제2 쌍의 스테이터 포트들의 적어도 하나의 스테이터 포트(53)에 대해 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)과 정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 로터리 밸브를 회전축(16)을 중심으로 회전시켜서, 스테이터 밸브면(52)에 있는 제1 쌍의 스테이터 포트들(53) 중 적어도 하나의 스테이터 포트를 제3 쌍의 스테이터 포트들 중 적어도 하나의 스테이터 포트(53)에 대해 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)과 정렬시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 유체 채널(40)을 통해 유체를 유동시키기 전에 제1 쌍의 스테이터 포트들(53) 또는 제2 쌍의 스테이터 포트들(53)을 통해 유체를 유동시키기 위해 로터리 밸브를 회전축(16)을 중심으로 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 유체 채널(40)을 통해 유체를 유동시키기 전에 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86)을 통해 또는 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)을 통해 유체를 유동시키기 위해 로터리 밸브를 회전축(16)을 중심으로 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 유체 채널(40)을 통해 유체를 유동시킨 후에 제1 쌍의 스테이터 포트들(53) 또는 제2 쌍의 스테이터 포트들(53)을 통해 유체를 유동시키기 위해 로터리 밸브를 회전축(16)을 중심으로 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 유체 채널(40)을 통해 유체를 유동시킨 후에 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86)을 통해 또는 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)을 통해 유체를 유동시키기 위해 로터리 밸브를 회전축(16)을 중심으로 회전시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 유체 채널(40)을 통해 유체를 유동시킨 후에 제1 유체 통로(54) 또는 제2 유체 통로(54)를 통해 유체를 유동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 유체 채널(40)을 통해 유체를 유동시키기 전에 제1 유체 통로(54) 또는 제2 유체 통로(54)를 통해 유체를 유동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 유체 채널(40)을 통해 유체를 유동시키도록 로터리 밸브를 위치결정한 후에 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86)을 통해 유체 통로(54)로 유체를 유동시키거나 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)을 통해 유체 통로(54)로 유체를 유동시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86)을 통해 또는 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)을 통해 유체 통로(54)로 유체를 유동시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계; 및 유체 통로(54)와 연통하는 보관 챔버에 유체의 일부를 보관하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86)을 통해 또는 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)을 통해 유체 통로(54)로 유체를 유동시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계; 및 유체의 일부를 용해 완충액(lysis buffer)과 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 혼합하는 단계로부터의 유체를 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86)을 통해 또는 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)을 통해 유체 채널(40)로 유동시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 혼합하는 단계로부터의 유체를 다공성 고체 지지체(45)를 통해 유동시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86)을 통해 또는 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)을 통해 폐기물 챔버(waste chamber)로 유체를 유동시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 공압 소스(pneumatic source)를 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86) 또는 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)에 정렬시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 공압 소스를 유체 채널(40)에 정렬시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 유체 채널(40)을 통해 물을 유동시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(86)을 통해 또는 개스킷(80)에 형성된 유체 채널(87)을 통해 물을 유동시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 양성 샘플(positive sample)을 양성 계량 채널(positive metering channel)로 유동시키고 음성 샘플(negative sample)을 음성 계량 채널(negative metering channel)로 유동시키도록 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 스테이터 밸브면(52)에 있는 제1 쌍의 스테이터 포트들(53)을 통해 제1 유체 통로(54)에 액세스(access)하거나, 제2 쌍의 스테이터 포트들(53)을 통해 제2 유체 통로(54)에 액세스하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 스테이터 밸브면(52)에 있는 제3 쌍의 스테이터 포트들(53)을 통해 제3 유체 통로에 액세스하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 스테이터 포트들(53)을 갖지 않는 스테이터 밸브면(52)의 부분에 대해 개스킷 입구(84) 및 개스킷 출구(85)를 위치결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 회전시키는 단계 이전에 로터리 밸브를 보관 상태로부터 사용 준비 상태로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
[0037] 유체 프로세싱 방법은 스테이터 밸브면(52)과 접촉하도록 개스킷(80)을 이동시키는 단계를 더 포함하는, 로터리 밸브를 보관 상태로부터 사용 준비 상태로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 로터리 밸브를 보관 상태로부터 사용 준비 상태로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 로터와 스테이터 사이의 갭을 유지하는 변위 가능한 스페이서(60)를 편향시키는 단계; 및 개스킷(80)을 스테이터 밸브면(52)과 유밀 관계로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 로터리 밸브를 보관 상태로부터 사용 준비 상태로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 나사형 보유 링에 대하여 로터를 회전시키는 단계; 및 스테이터 밸브면(52)과 접촉하도록 개스킷(80)을 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 프로세싱 방법은 로터리 밸브를 보관 상태로부터 사용 준비 상태로 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있으며, 개스킷(80)의 희생 에지(sacrificial edge)(180)를 변위시키도록 로터를 이동시키는 단계; 및 스테이터 밸브면(52)과 접촉하도록 개스킷(80)을 이동시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
[0038] 상기 및 다른 목적들, 특징들 및 장점들은 유사한 참조 부호들이 상이한 도면들 전체에 걸쳐 동일한 부분들을 지칭하는 첨부 도면들에 도시된 바와 같이, 본 발명의 특정 실시예들에 대한 하기의 설명으로부터 명백해질 것이다. 도면들은 반드시 축척되어 있을 필요는 없으며, 대신에 본 발명의 다양한 실시예들의 원리들을 설명할 때에 강조된다.
[0039] 도 1a, 도 1ba 및 도 1bb는 본원에 설명된 본 발명에 따른 하나의 로터리 밸브의 몇 개의 도면들을 제공한다. 도 1a는 로터리 밸브의 부분 절개도를 제공한다. 도 1ba 및 도 1bb는 하향식 관점(도 1ba) 및 상향식 관점(도 1bb)에서의 동일한 밸브의 분해 사시도들을 제공한다.
[0040] 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 로터의 몇 개의 사시도들을 제공한다. 도 2a는 로터 본체의 외면측 사시도를 제공한다. 도 2b는 동일한 로터 본체의 밸브면측 도면을 제공한다. 도 2c는 개스킷이 부착된 로터 본체의 밸브면측 사시도를 제공한다.
[0041] 도 3a는 복수의 유동 채널들을 포함하는 로터의 사시도를 제공한다. 도 3b는 유동 채널들 중 하나 내의 단일 고체 지지체 챔버의 확대도를 제공한다.
[0042] 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 로터와 스테이터 사이의 계면을 도시하는 밸브의 단면 사시도를 제공한다.
[0043] 도 5a는 중앙 칼럼을 가진 로터를 갖는 밸브의 일 실시예의 상향식 분해 사시도를 제공한다. 도 5b는 도 5a의 로터를 위한 로터 캡의 확대도이다.
[0044] 도 5c는 도 5a의 하부 사시도에 대응하는 상부 분해 사시도이다.
[0045] 도 5d는 도 5a 내지 도 5c의 조립된 밸브의 부분 단면도이다.
[0046] 도 6은 아크 레일들 및 몇 개의 포트들을 포함하는, 도 1ba에 도시된 바와 같은 로터리 밸브의 스테이터의 사시도를 제공한다.
[0047] 도 7a, 도 7ba은 스테이터와 슬라이딩 가능하게 결합하는 개스킷의 실시예들의 사시도들을 제공한다.
[0048] 도 7bb는 로터에 부착된 도 7ba의 개스킷의 사시도이다.
[0049] 도 8a 및 도 8b는 각각 보관 포지션에 있는 도 5d에서와 같은 밸브의 사시도 및 단면도를 제공한다.
[0050] 도 9a 및 도 9b는 각각 작동 포지션으로 전이된 도 8a 및 도 8b의 밸브의 사시도 및 단면도를 제공한다.
[0051] 도 10a는 로터리 밸브를 위한 나사형 로터의 사시도이다.
[0052] 도 10b는 도 10a의 나사형 로터의 측면도이다.
[0053] 도 10c는 보관 상태에서 나사형 보유 링 내에 도 10a의 나사형 로터를 갖는 로터리 밸브의 단면도이다.
[0054] 도 11a 및 도 11b는 보관 상태에서 나사형 로터를 갖는 로터리 밸브의 사시 단면도 및 횡단면도이다.
[0055] 도 12a 및 도 12b는 도 11a 및 도 11b의 로터리 밸브의 사시 단면도 및 단면도로서, 보관 상태로부터 전이되고 스테이터와 유밀 시일을 형성하는 개스킷과 함께 사용할 준비가 된 나사형 로터를 도시한다.
[0056] 도 13은 보관 상태에 있는 로터리 밸브의 부분 단면도로서, 로터와 스테이터 사이의 스페이서를 도시한다.
[0057] 도 14a 및 도 14b는 보관 상태(도 14a) 및 밀봉/사용 준비 상태(도 14b)의 노치형 로터를 갖는 로터리 밸브의 사시도들을 도시한다.
[0058] 도 15는 로터가 보유 링 위 및 외부로 이격된 상태의 로터리 밸브의 분해도이다.
[0059] 도 16은 보관 상태에서 로터리 밸브를 유지하는데 사용되는 클립의 상향식 단면도이다. 클립은 스테이터와 로터 사이에 원하는 갭을 유지하기 위한 로터리 밸브 내의 포지션에 나타낸 한 쌍의 프롱을 포함한다.
[0060] 도 17a 및 도 17e는 고체 지지체 챔버 내의 유동 채널 스페이서들에 대한 대안적인 구성들의 하향식 등각도들을 제공한다.
[0061] 도 17b는 도 17a의 유동 채널 스페이서를 갖는 고체 지지체 챔버의 단면도이다.
[0062] 도 17c 및 도 17d는 테이퍼형 또는 쐐기형 유동 채널 스페이서를 갖는 편평한 하부(도 17c) 또는 경사진 하부(도 17d)를 갖는 고체 지지체 챔버의 단면도들이다.
[0063] 도 18a 내지 도 18c는 도 17a 내지 도 17d와 관련하여 전술한 것과 유사한 지지체 챔버 출구 주위에 배열되지만 지지체 챔버의 하부로 오목해지는 복수의 유동 채널 스페이서들을 갖는 유동 챔버의 평면도 및 단면도들을 각각 도시한다.
[0064] 도 19는 본원에 설명된 로터리 밸브를 사용하여 생물학적 분석으로 분석하기 위한 생물학적 샘플을 준비하는데 사용될 수 있는 일련의 샘플 프로세싱 단계들을 나타내는 표이다.
[0065] 도 20a 내지 도 30c는 도 19의 표에 설명된 바와 같은 예시적인 단계들을 수행하도록 작동되는 로터리 밸브에 대한 작동들 및 로터리 밸브 포지션들을 도시한다.
[0039] 도 1a, 도 1ba 및 도 1bb는 본원에 설명된 본 발명에 따른 하나의 로터리 밸브의 몇 개의 도면들을 제공한다. 도 1a는 로터리 밸브의 부분 절개도를 제공한다. 도 1ba 및 도 1bb는 하향식 관점(도 1ba) 및 상향식 관점(도 1bb)에서의 동일한 밸브의 분해 사시도들을 제공한다.
[0040] 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 로터의 몇 개의 사시도들을 제공한다. 도 2a는 로터 본체의 외면측 사시도를 제공한다. 도 2b는 동일한 로터 본체의 밸브면측 도면을 제공한다. 도 2c는 개스킷이 부착된 로터 본체의 밸브면측 사시도를 제공한다.
[0041] 도 3a는 복수의 유동 채널들을 포함하는 로터의 사시도를 제공한다. 도 3b는 유동 채널들 중 하나 내의 단일 고체 지지체 챔버의 확대도를 제공한다.
[0042] 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 로터와 스테이터 사이의 계면을 도시하는 밸브의 단면 사시도를 제공한다.
[0043] 도 5a는 중앙 칼럼을 가진 로터를 갖는 밸브의 일 실시예의 상향식 분해 사시도를 제공한다. 도 5b는 도 5a의 로터를 위한 로터 캡의 확대도이다.
[0044] 도 5c는 도 5a의 하부 사시도에 대응하는 상부 분해 사시도이다.
[0045] 도 5d는 도 5a 내지 도 5c의 조립된 밸브의 부분 단면도이다.
[0046] 도 6은 아크 레일들 및 몇 개의 포트들을 포함하는, 도 1ba에 도시된 바와 같은 로터리 밸브의 스테이터의 사시도를 제공한다.
[0047] 도 7a, 도 7ba은 스테이터와 슬라이딩 가능하게 결합하는 개스킷의 실시예들의 사시도들을 제공한다.
[0048] 도 7bb는 로터에 부착된 도 7ba의 개스킷의 사시도이다.
[0049] 도 8a 및 도 8b는 각각 보관 포지션에 있는 도 5d에서와 같은 밸브의 사시도 및 단면도를 제공한다.
[0050] 도 9a 및 도 9b는 각각 작동 포지션으로 전이된 도 8a 및 도 8b의 밸브의 사시도 및 단면도를 제공한다.
[0051] 도 10a는 로터리 밸브를 위한 나사형 로터의 사시도이다.
[0052] 도 10b는 도 10a의 나사형 로터의 측면도이다.
[0053] 도 10c는 보관 상태에서 나사형 보유 링 내에 도 10a의 나사형 로터를 갖는 로터리 밸브의 단면도이다.
[0054] 도 11a 및 도 11b는 보관 상태에서 나사형 로터를 갖는 로터리 밸브의 사시 단면도 및 횡단면도이다.
[0055] 도 12a 및 도 12b는 도 11a 및 도 11b의 로터리 밸브의 사시 단면도 및 단면도로서, 보관 상태로부터 전이되고 스테이터와 유밀 시일을 형성하는 개스킷과 함께 사용할 준비가 된 나사형 로터를 도시한다.
[0056] 도 13은 보관 상태에 있는 로터리 밸브의 부분 단면도로서, 로터와 스테이터 사이의 스페이서를 도시한다.
[0057] 도 14a 및 도 14b는 보관 상태(도 14a) 및 밀봉/사용 준비 상태(도 14b)의 노치형 로터를 갖는 로터리 밸브의 사시도들을 도시한다.
[0058] 도 15는 로터가 보유 링 위 및 외부로 이격된 상태의 로터리 밸브의 분해도이다.
[0059] 도 16은 보관 상태에서 로터리 밸브를 유지하는데 사용되는 클립의 상향식 단면도이다. 클립은 스테이터와 로터 사이에 원하는 갭을 유지하기 위한 로터리 밸브 내의 포지션에 나타낸 한 쌍의 프롱을 포함한다.
[0060] 도 17a 및 도 17e는 고체 지지체 챔버 내의 유동 채널 스페이서들에 대한 대안적인 구성들의 하향식 등각도들을 제공한다.
[0061] 도 17b는 도 17a의 유동 채널 스페이서를 갖는 고체 지지체 챔버의 단면도이다.
[0062] 도 17c 및 도 17d는 테이퍼형 또는 쐐기형 유동 채널 스페이서를 갖는 편평한 하부(도 17c) 또는 경사진 하부(도 17d)를 갖는 고체 지지체 챔버의 단면도들이다.
[0063] 도 18a 내지 도 18c는 도 17a 내지 도 17d와 관련하여 전술한 것과 유사한 지지체 챔버 출구 주위에 배열되지만 지지체 챔버의 하부로 오목해지는 복수의 유동 채널 스페이서들을 갖는 유동 챔버의 평면도 및 단면도들을 각각 도시한다.
[0064] 도 19는 본원에 설명된 로터리 밸브를 사용하여 생물학적 분석으로 분석하기 위한 생물학적 샘플을 준비하는데 사용될 수 있는 일련의 샘플 프로세싱 단계들을 나타내는 표이다.
[0065] 도 20a 내지 도 30c는 도 19의 표에 설명된 바와 같은 예시적인 단계들을 수행하도록 작동되는 로터리 밸브에 대한 작동들 및 로터리 밸브 포지션들을 도시한다.
[0066] 본 발명의 다양한 실시예들의 세부사항들은 하기의 설명에 기술된다. 본 발명의 다른 특징들, 목적들 및 장점들은 설명 및 도면들과, 청구범위로부터 명백해질 것이다.
[0067] 본원에는 로터리 밸브들 및 그것의 사용, 제조 및 보관 방법들이 제공된다. 로터리 밸브는 유밀 시일을 형성하기 위해 서로를 향해 바이어싱된 로터 및 스테이터를 포함한다. 일부 구현예들에서, 로터는 다공성 고체 지지체를 보유하는 통합된 유동 채널을 포함한다. 종종, 로터와 스테이터 사이의 유밀 계면은 개스킷에 의해 강화된다. 로터리 밸브의 일부 구현예들은 개스킷이 작동 전에 로터 및 스테이터 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하는 변위 가능한 스페이서를 포함하며, 스페이서가 변위될 때, 개스킷은 유밀 방식으로 로터와 스테이터를 함께 밀봉한다.
[0068] 본 발명이 보다 상세하게 설명되기 전에, 본 발명은 설명된 특정 실시예들에 제한되지 않으며, 그에 따라 물론 변경될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 제한될 것이기 때문에, 본원에 사용된 전문용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 제한하는 것으로 의도되지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
[0069] 값들의 범위가 제공되는 경우, 문맥상 명확하게 달리 지시되지 않는 한, 해당 범위의 상한과 하한 사이에서의 하한 단위의 1/10까지의 각 개재된 값, 및 그러한 언급된 범위에서의 임의의 다른 기술된 값 또는 개재된 값이 본 발명 내에 포함되는 것으로 이해된다. 이들의 보다 작은 범위들의 상한 및 하한은 독립적으로 보다 작은 범위들에 포함될 수 있으며, 기술된 범위에서의 임의의 구체적으로 배제된 한계를 조건으로, 본 발명 내에 또한 포함된다. 기술된 범위가 한계들 중 하나 또는 둘 모두를 포함하는 경우, 그러한 포함된 한계들 중 어느 하나 또는 둘 모두를 배제하는 범위들도 또한 본 발명에 포함된다.
[0070] 특정 측정치들 또는 범위들은 본원에서 용어 "약"에 의해 선행되는 수치 값들로 제시될 수 있다. 용어 "약"은 본원에서 이 용어가 선행하는 정확한 수치뿐만 아니라, 이 용어가 선행하는 수치에 가깝거나 근사하는 수치에 대한 문자적 지지를 제공하는데 사용된다. 수치가 구체적으로 인용된 수치에 가깝거나 근사하는지 여부를 결정할 때, 인용되지 않은 유사 또는 근사 수치는 그것이 제시된 맥락에서 구체적으로 인용된 수치의 실질적인 등가를 제공하는 수치일 수 있다.
[0071] 미세유체 또는 메소-유체(meso-fluidic) 응용들을 위한 가요성의 강인한 밸브가 개시되어 있다. 이러한 밸브는 그것의 "유체 프로그래밍(fluidic programming)"이 용이하게 변경될 수 있도록 설계된다. 이러한 밸브는 또한 밸브의 로터 내에 내장된 고체상 추출 요소들을 여과하는 능력도 포함하며; 이것은 유체 회로 디자인과 연관된 디자인 및 레이아웃 요건들을 완화시킨다. 또한, 밸브는 밸브 표면에서의 중합체들의 압축 변형 문제들을 회피하는 선택적인 적재 포지션을 포함한다.
로터리 밸브
[0072] 본원에는, 하나 이상의 유체들 또는 그 구성요소들을 이동, 측정, 프로세싱, 농축 및/또는 혼합하는데 유용한 로터리 밸브들이 제공된다. 로터리 밸브들은 고정 구성요소, 즉 스테이터에 대해 회전될 수 있는 적어도 하나의 회전 가능한 밸브 구성요소, 즉 로터를 포함한다. 용어 스테이터는 로터 시스템 내에서의 이동을 할당하기 위한 기준 프레임을 나타낸다. 스테이터는 고정된 상태로 유지되고 로터는 밸브 기준 프레임에서 이동하지만, 스테이터는 보다 큰 장비에 대해 또는 전체 계(world)에 대해 전체적으로 이동할 수 있다.
[0073] 일 양태에서, 본 발명은 유체 스트림 내의 분석물을 여과, 결합 및/또는 정제하기 위한 다공성 고체 지지체를 유지할 수 있는 통합된 유동 채널을 포함하는 로터리 밸브들을 제공한다. 일 구현예에서, 로터리 밸브는 스테이터면(52) 및 복수의 통로들(54)을 포함하는 스테이터(50)―각각의 통로는 스테이터면에 포트(53)를 포함함―; 스테이터에 작동 가능하게 연결되고, 회전축(16), 로터 밸브면(12), 및 로터 밸브면에 입구(41) 및 출구(42)를 갖는 유동 채널(40)을 포함하는 로터(10)―유동 채널은 다공성 고체 지지체(45)를 포함함―; 및 유밀 시일을 형성하기 위해 로터-스테이터 계면에서 스테이터 및 로터를 함께 바이어싱시키는 보유 요소(90)를 포함한다.
[0074] 기능하는 로터리 밸브 내에서, 로터는 바이어싱 요소의 작용을 통해 스테이터에 작동 가능하게 커플링된다. 본원에 사용된 바와 같이, "작동 가능하게 연결된" 및 "작동 가능하게 커플링된"은 본원에 설명된 방식으로 효과적으로 개시된 장치들이 작동할 수 있게 그리고/또는 방법들이 수행될 수 있게 하는 특정 방식으로 연결된 것을 의미한다. 예를 들어, 작동 가능하게 커플링하는 것은 2 개 이상의 양태들을 제거 가능하게 커플링하거나 고정적으로 커플링하는 것을 포함할 수 있다. 이와 같이, 작동 가능하게 연결된 양태들은 장치가 작동될 때 서로의 적어도 하나의 표면을 따라 슬라이딩할 수 있도록 서로 고정적으로 연결되고 그리고/또는 서로 슬라이딩 가능하게 연결될 수 있다. 작동 가능하게 연결된 양태들은 또한, 하나의 양태, 예를 들어 로터가 다른 양태, 예를 들어 스테이터에 대해 회전하도록 회전 가능하게 커플링될 수 있다. 작동 가능한 커플링은 또한 2 개 이상의 구성요소들을 유체적으로 및/또는 전기적으로 및/또는 정합 가능하게 및/또는 접착식으로 커플링하는 것을 포함할 수 있다. 또한, 본원에 사용된 바와 같이, "제거 가능하게 커플링된"은 2 개 이상의 커플링된 구성요소들이 반복적으로 커플링해제된 후에 재커플링될 수 있는 방식으로 커플링되는 것, 예를 들어 물리적으로 및/또는 유체적으로 및/또는 전기적으로 커플링되는 것을 의미한다.
[0075] 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "유체 연통(fluidic communication)"은 경로가 개방되는 경우에 액체, 기체 또는 고체와 같은 물질이 실질적으로 비제한 상태로 통과할 수 있는 임의의 덕트(duct), 채널, 튜브(tube), 파이프(pipe) 또는 경로를 지칭한다. 경로가 폐쇄되는 경우, 물질은 통과하는 것이 실질적으로 제한된다.
[0076] 도 1a 및 도 1b는 로터(10), 스테이터(50), 및 로터와 스테이터를 유밀 접촉 상태로 유지하기 위한 바이어싱 요소(96)를 포함하는 본 발명의 로터리 밸브를 도시한다. 로터 및 스테이터는 각각 유체 스트림들을 핸들링하고 재지향시키기 위한 구조체들을 포함한다. 도 1a는 유동 채널이 부분적으로 노출되어 고체 지지체 챔버(46) 및 그 내부에 수용된 다공성 고체 지지체(45)를 드러내는 부분 절개도를 제공한다. 도 1ba 및 도 1bb는 로터리 밸브를 분해도로 도시하며, 여기서 유동 채널(40)은 외부면(로터 캡(30)에 의해 에워싸임) 상에 노출되고, 입구(41) 및 출구(42)는 밸브면에서 보인다. 도 1ba 및 도 1bb의 로터리 밸브는 로터와 스테이터 사이의 시일을 향상시키기 위해 로터 밸브면에 개스킷(80)을 포함한다. 도 5a 내지 도 5d는 4 개의 유동 채널들을 갖는 다른 로터리 밸브 실시예의 추가 세부사항들을 제공한다. 추가적으로, 로터리 밸브 실시예는 내부 바이어싱 요소(96a) 및 외부 바이어싱 요소(96b)의 사용을 예시한다.
로터
[0077] 일 양태에서, 로터리 밸브들은 분석물들의 정제, 추출 및/또는 농축을 위한 고체 지지체를 유지하는 통합된 유동 채널을 갖는 로터를 포함한다. 도 2a, 도 2b, 도 2c 및 도 3은 본원에 설명된 로터리 밸브들에 유용한 전형적인 로터들을 도시한다. 도 2a, 도 2b 및 도 2c는 단일 유동 채널을 포함하는 로터를 도시한다. 고체 지지체 챔버(46)는 도 2a에서 가장 명확하게 보인다. 도 2b는 유동 채널의 입구(41) 및 출구(42)를 볼 수 있는 로터 밸브면(12)으로부터의 로터의 도면을 제공한다. 도 2c는 밸브면에 개스킷(80)을 포함하는 로터를 도시한다. 대안적으로, 도 3에 도시된 바와 같이, 로터는 복수의 유동 채널들을 포함할 수 있다. 도 3의 로터는 크기가 서로 다를 수 있는 4 개의 유동 채널들(46a 내지 46d)을 포함한다.
[0078] 로터는 회전축(16)을 중심으로 회전하도록 구성된다. 예를 들어, 로터는 스테이터에 대해 회전축을 중심으로 회전할 수 있다. 바람직하게는, 로터는 회전축에 중심을 두고 대칭 또는 실질적으로 대칭이다. 본원에 사용된 바와 같이, "실질적으로"는 거의 완전히 또는 거의 전체와 같이 크거나 상당한 정도를 의미한다. 다양한 양태들에서, 로터는 원통형이거나 실질적으로 원통형이다. 로터의 본체는 바람직하게는 회전축에 대해 대칭이지만, 변위 가능한 스페이서 계면들, 추진 결합 개구들 및 유체 핸들링 요소들(fluid handling elements)과 같은 특징부들은 회전축에 대해 대칭적으로 또는 실질적으로 대칭적으로 배치될 필요는 없다.
[0079] 본원에 설명된 장치들 및 방법들에서 사용 가능한 로터는 전형적으로 제1 면, 예를 들어 밸브면(12), 및 제1 면과 반대측의 제2 면, 예를 들어 외부면(13)을 포함한다. 밸브면 및/또는 외부면은 각각 평면형이거나 평면형 부분을 가질 수 있다. 그러한 상황에서, 로터의 회전축은 밸브면 및/또는 외부면에 수직이거나 실질적으로 수직이다. 또한, 원통형 로터에서, 회전축은 로터의 최외측 반경방향 에지 또는 로터 및/또는 외부면의 최외측 반경방향 에지 상의 모든 지점들로부터 등거리 또는 실질적으로 등거리에 위치된 로터의 부분에 의해 규정될 수 있고 그리고/또는 그러한 로터의 부분일 수 있다. 로터 밸브면(12)은 선택적으로 개스킷(80)을 포함한다. 밸브면은 전형적으로 또한, 유동 채널, 유체 커넥터(fluidic connector) 또는 유체 선택기(fluidic selector)에 대한 입구 및/또는 출구와 같은 하나 이상의 유체 핸들링 특징부들((fluid handling features)을 포함할 것이다. 로터 밸브면이 개스킷을 포함하는 경우에, 유체 핸들링 특징부들은 전형적으로 개스킷에 포함된다.
[0080] 일부 실시예들에서, 로터는 선택적으로, 로터가 그 주위로 회전할 수 있는 중앙 스테이터 돌출부와 같은 스테이터의 하나 이상의 부분들을 수용하기 위한 중앙 개구(15)를 포함한다. 로터의 중앙 개구는 또한 바이어싱 요소 및/또는 하나 이상의 변위 가능한 스페이서들을 수용하도록 구성될 수 있다.
[0081] 로터, 예를 들어 원통형 로터는 3 ㎜ 내지 100 ㎜, 5 ㎜ 내지 75 ㎜, 또는 10 ㎜ 내지 50 ㎜ 범위일 수 있는 단면 직경과 같은 직경을 포함하는 치수들을 갖는다. 그러한 직경은 또한 3 ㎜ 내지 50 ㎜, 5 ㎜ 내지 40 ㎜, 또는 10 ㎜ 내지 30 ㎜ 범위일 수 있다.
[0082] 로터는 로터와 작동 가능하게 커플링될 수 있는 스플라인(spline)과 같은 회전 추진 요소에 의해 회전되도록 구성된다. 일부 양태들에서, 로터의 외부면은 리세스(recess)의 에지를 규정하는 개구, 즉 추진 결합 개구(17)를 포함한다. 로터와 스플라인을 작동 가능하게 커플링하는 것은 개구를 스플라인과 결합하는 것을 포함한다. 그러한 결합은 스플라인의 적어도 일부, 예를 들어 돌출부를 개구 내로 삽입하는 것을 포함하며, 그에 따라 돌출부를 회전 운동으로 이동시키는 것은 또한 로터가 회전축을 중심으로 회전하도록 로터에 힘을 가한다. 스플라인의 일부는 스테이터를 향하는 방향 및/또는 로터의 회전축과 평행한 방향으로 개구 내로 삽입될 수 있다. 또한, 다양한 실시예들에서, 로터는 추진 돌출부를 포함하고, 회전 추진 요소는 로터 돌출부를 수용하고 이에 의해 로터를 추진 요소와 결합시키기 위한 리세스의 에지를 규정하는 개구와 같은 개구를 내부에 포함한다.
[0083] 도 2a 및 도 3에 도시된 밸브를 포함하는 일부 구현예들에서, 로터(10)는 추진 요소와 결합하기 위한 복수, 예를 들어 2 개, 3 개, 4 개 또는 그 초과의 추진 결합 개구들(17)을 포함한다. 그러한 개구들은 스플라인과 같은 수동 및/또는 자동 및/또는 전자 추진 요소와 같은 회전 추진 요소의 일부를 내부에 수용하도록 구성될 수 있으며, 그에 따라 그 후에 추진 요소는 로터를 회전시키도록 로터에 힘을 가할 수 있다. 전형적으로, 추진 결합 개구들은 로터의 회전축을 중심으로 동심적으로 배열된다. 다른 구현예들에서, 로터는 전형적으로 회전축과 일치하지만 반드시 그런 것은 아닌 단일 추진 결합 개구를 포함한다. 중앙에 위치된 그러한 추진 결합 개구는 로터를 스테이터에 대해 회전시키는데 필요한 토크를 발생시키기에 충분한 추진 요소와의 상호 작용을 허용하기 위해 비원형인 것이 바람직하다.
[0084] 일부 버전들에서, 본 밸브들은 로터, 예를 들어 로터의 최외주 벽 또는 에지로부터 돌출된 일련의 치형부들(teeth)을 형성하는 돌출부들과 같은 복수의 추진 돌출부들을 포함한다. 그러한 돌출부들은 로터의 회전을 위한 회전 추진 요소상의 치형부들을 위한 일련의 리셉터클들(receptacles)과 작동 가능하게 결합하도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 이 구성은 반전되고, 로터는 회전 추진 요소 상의 치형부들과 같은 돌출부들을 위한 일련의 리셉터클들을 포함한다. 이와 같이, 일부 버전들에서, 로터 부분은 추진 요소 또는 그 일부와 인터로킹(interlocking)하는 기어를 형성하고, 기어의 상호작용은 로터의 회전을 구동한다.
[0085] 다양한 실시예들에서, 로터는 하나 이상의 유체들, 예를 들어 샘플 또는 샘플-보유 유체들이 통과하도록 구성된 하나 이상의 유동 채널들을 포함한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각각의 유동 채널(40)은 로터 밸브면(12)에 있는 입구(41) 및 출구(42), 및 고체 지지체 챔버(46)를 포함한다. 많은 구현예들에서, 유동 채널(40)은 입구(41)로부터 고체 지지체 챔버(46)까지 브리징(bridging)하는 제1 도관(43)을 더 포함한다. 그러한 구현예들은 또한 고체 지지체 챔버(46)로부터 출구(42)까지 브리징하는 제2 도관(44)을 포함할 수 있다. 제1 및 제2 도관들(43, 44)은 동일하거나 상이한 치수들, 예를 들어 길이, 체적 또는 단면적을 가질 수 있다. 제1 및 제2 도관들의 단면은 균일할 수 있거나, 도관의 길이를 따라 변할 수 있다. 일부 구현예들에서, 하나의 도관은 로터의 전체 두께 또는 거의 전체 두께로, 즉 밸브면(12)으로부터 외부면(13)까지 연장된다.
[0086] 도 4의 단면도는 스테이터 포트들(53a, 53b)을 통한 스테이터 유체 통로(54)와 다공성 고체 지지체(45)를 보유하는 챔버(46) 사이에 유체 경로를 설정하는 로터와 스테이터의 배향을 도시한다. 스테이터 유체 통로(54)는 본 도면에 도시되어 있지 않지만, 스테이터 본체(51) 내에 있다(도 1bb 참조). 결과적으로, 로터 본체(11) 내의 유동 채널(40)은 챔버(46) 내의 다공성 고체 지지체(45)와의 유체 연통을 제공한다. 유동 채널(40)은 개스킷 포트들(84 및 85)이 2 개의 스테이터 포트들(53)과 정렬될 때마다 액세스되며, 이는 본 실시예에서 개스킷 포트들(84, 85)이 스테이터 포트들(53a, 53b)에 정렬될 때 일어난다.
고체 지지체 챔버(46)를 통한 유체 유동 경로도 또한 본 도면에서 보여진다. 예시적인 유동 경로는 스테이터(50)의 제1 포트(53a)에서 시작한다. 다음으로 개스킷 입구 포트(84)를 통해 개스킷(80)을 통과하는 경로가 있다. 다음으로, 유체는 입구(41)를 거친 후에 제1 유체 도관(43)을 통해 로터 본체(11)에 진입한다. 제1 도관(43)의 출구는 로터 상부 표면(13)과 캡 커버(cap cover)(30)의 하부 표면(34) 사이의 간격에 의해 규정된 유체 경로로 이어진다. 이러한 영역에서의 상부 표면(13)은 제1 유체 도관(43)과 챔버(46) 사이에 원하는 유동 경로의 일부를 제공하도록 형상화된다. 캡 커버(30)가 로터 상부 표면(13)에 고정되는 경우, 부분적인 유동 경로가 완성된다. 다음으로, 유체는 다공성 고체 지지체(45)를 보유하는 챔버(46) 내로 진입한다. 다음에, 유체는 챔버(46)의 하부로, 제2 도관(44)으로, 그리고 나서 로터 출구(42)로 통과한다. 로터 출구(42)로부터 유체는 로터를 빠져나가고, 출구 포트(85)를 통해 스테이터 개구(53b)로 개스킷(80)을 통과한다. 스테이터 개구(53b)로부터 유체는 도 1ba에 도시된 바와 같은 스테이터 유체 경로(54)를 통해 통과한다.
[0087] 도 4의 도면에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 유동 채널(40)의 실시예들은 로터 본체(11) 내에 존재할 수 있다. 유동 채널(40)은 제공되는 경우, 로터 밸브면(12)에 있는 하나 이상의 포트들과 고체 지지체 챔버(46) 사이에 유체 경로를 제공한다. 로터와 스테이터가 도 4에 도시된 바와 같이 정렬된 상태에서, 스테이터 개구들(53a, 53b)에 의해 액세스되는 스테이터의 유체 경로들(54)은 전술한 바와 같은 유체 경로(40)의 실시예를 통해 다공성 고체 지지체(45)와 연통한다.
[0088] 로터의 필수 부분으로서, 유동 채널은 회전 운동하도록 구성되어, 스테이터와 같은 다른 밸브 양태들에 대해 로터의 다른 부분들과 함께 회전한다. 바람직한 구현예에서, 유동 채널은 로터의 회전축과 동심이 아니다. 도 4에 도시된 바와 같이, 유동 채널은 하나 이상의 입구들(41) 및 하나 이상의 출구들(42)을 포함할 수 있고, 입구와 출구 사이의 유체 연통을 제공할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 각각의 유동 채널은 단일 입구 및 단일 출구를 포함할 것이다. 입구 및 출구는 전형적으로 입구 또는 출구에 바로 인접한 유동 채널의 단면과 동일한 형태를 채택할 것이지만, 반드시 그런 것은 아니다. 입구 및/또는 출구는 원형, 직사각형, 또는 밸브 계면 내에서 유밀 유체 연결들을 형성하는 것과 일치하는 다른 적절한 형상일 수 있다.
[0089] 많은 구현예들에서, 본 장치들은 일회용이고, 그리고/또는 단일-사용용으로 의도되는 반면, 다른 밸브들은 그렇지 않고 여러 번 사용되도록 의도된다. 또한, 본 장치들은 기존 밸브 디자인들보다 적은 공간에서 훨씬 더 복잡한 회로들을 지원할 수 있다. 또한, 밸브 로터 내로의 다공성 고체 지지체의 통합은 밸브의 사용과 연관된 유체 레이아웃을 향상시킨다.
[0090] 다양한 실시예들에서, 유동 채널(40)은 다공성 고체 지지체(45)가 보유되는 다공성 고체 지지체 챔버(46)를 포함한다. 다공성 고체 지지체 챔버(46)는 원통형일 수 있거나, 본원에 제공된 다공성 고체 지지체(들)(45)의 임의의 구성을 수용하기 위해 임의의 다른 형상을 채택할 수 있다. 지지체 챔버(46)에 대한 추가적인 형상들은 다수의 곡선 변들 또는 곡선 및 직선 변들의 조합들을 갖는 형상들을 포함하는 다각형 또는 다른 다변형 형상을 포함한다. 추가적으로 또는 선택적으로, 지지체 챔버 측벽들은 직선형이거나 경사질 수 있다. 경사진 배열에서, 챔버(46)는 제1 도관(43)에 가까울수록 더 넓고, 제2 도관(44)에 인접하여 더 좁을 것이다. 다공성 고체 지지체에 부가하여, 다공성 고체 지지체 챔버는 또한, 유체가 다공성 고체 지지체를 통해 유동되기 전에 챔버를 통해 유동되는 유체를 보유하기 위한 보충 체적부(supplemental volume)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다공성 고체 지지체(45)의 상부 표면과 캡의 하부 표면(34) 사이에 있어서의 도 4의 다공성 고체 지지체(45) 위의 챔버(46)의 헤드 공간 참조. 보충 체적부는 다공성 고체 지지체(45)의 체적과 동일하거나, 그보다 작거나, 그보다 큰 체적을 가질 수 있다. 유동 채널(40) 및 고체 지지체 챔버(46)는 예를 들어 도 4에서와 같이, 회전축에 실질적으로 평행한 챔버를 통한 유체 유동을 위해 구성될 수 있다. 일부 구성들에서, 제1 도관(43) 및 제2 도관(44)은 로터 회전축(16)에 평행한 유동 경로들을 제공하도록 로터 내에 배열된다. 대안적으로, 유동 채널 및 고체 지지체 챔버는 챔버를 통한 유체의 유동이 로터 밸브면에 평행하도록 구성될 수 있다. 고체 지지체 챔버의 체적부는 주로 로터의 본체 내에 수용되지만, 고체 지지체 챔버의 하나 이상의 벽들은 로터 캡(30)과 같은 별도의 요소에 의해 형성될 수 있다.
[0091] 도 3a에 도시된 실시예를 포함하는 다양한 실시예들에서, 유동 채널들 또는 그 일부들, 예를 들어 다공성 고체 지지체 챔버들 중 2 개 이상, 예컨대 모두는 상이한 단면 직경을 갖는다. 예를 들어, 고체 지지체 챔버(46a)는 고체 지지체 챔버(46c)보다 좁은 직경을 갖는다. 일부 버전들에서, 유동 채널들 또는 그 일부들, 예를 들어 다공성 고체 지지체 챔버들은 동일한 단면 직경을 갖지 않는다. 다른 실시예들에서, 복수의 유동 채널들, 또는 그 일부들, 예를 들어 다공성 고체 지지체 챔버들 중 2 개 이상은 동일한 단면 직경을 갖는다. 유동 채널과 마찬가지로, 바람직하게는, 고체 지지체 챔버는 로터의 회전축과 동심이 아니다. 유동 채널 내의 유체 채널 스페이서(29)는 도 17a 내지 도 18c와 관련하여 추가로 설명되는 바와 같이 로터리 밸브 상의 유동 채널들 사이에서 변할 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 단일 로터 상의 상이한 유체 스페이서들의 하나의 특정 예가 도 18a에 도시되어 있다.
[0092] 로터의 일부의 확대된 도면이 도 3에 제공되어 있다. 로터는 유동 채널(46b)을 포함한다. 선택적으로, 유동 채널은 또한 다공성 고체 지지체 챔버의 표면, 예를 들어 하부 표면으로부터 다공성 고체 지지체를 이격시키기 위한 유동 채널 스페이서(49)를 포함한다. 다양한 실시예들에서, 유동 채널 스페이서는 초승달 형상일 수 있고, 그 길이를 따라 아치형 방식으로 연장될 수 있다. 유동 채널 스페이서는 다공성 고체 지지체, 예를 들어 비드들(beads) 또는 섬유들이 고체 지지체 챔버로부터의 출구를 물리적으로 차단하는 것을 방지함으로써 출구를 통한 유체 유동을 촉진할 수 있다.
[0093] 고체 지지체 챔버(46)는 하나 이상의 다공성 고체 지지체들(45)을 유지하도록 구성된다. 다공성 고체 지지체들은, 본원에 설명된 임의의 시간 양들, 예컨대 30 분 미만, 예컨대 1 시간 미만에서 분석물 농도의 양, 예컨대 1000 X 이상만큼 그것을 통해 유동되는 샘플로부터 분석물을 포획하여 농축시키도록, 예를 들어 분석물을 제1 농도로부터 제2 농도로 농축시키도록 구성될 수 있다. 다양한 실시예들에서, 다공성 고체 지지체는 경계지어지고, 예컨대 프릿(frit)에 의해 상류면 및/또는 하류면에서 경계지어진다.
[0094] 일부 양태들에서, 다공성 고체 지지체는 선택적 멤브레인 또는 선택적 매트릭스일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 본원에서 지칭되는 용어들 "선택적 멤브레인" 또는 "선택적 매트릭스"는, 물질들이 다공성 고체 지지체에 노출되고 물질들 중 적어도 하나가 다공성 고체 지지체를 통해 적어도 부분적으로 이동될 때, 하나의 물질, 예를 들어 분석물을 다른 물질, 예를 들어 분석물 및/또는 물 및/또는 완충액 이외의 샘플의 일부들과 같은 액체보다 더 효과적으로, 예를 들어 실질적으로 더 효과적으로 보유하는 멤브레인 또는 매트릭스이다. 예를 들어, 생물학적 샘플이 유동되는 선택적 매트릭스와 같은 다공성 고체 지지체는 분석물, 예를 들어 핵산들을 보유할 수 있는 한편, 샘플의 나머지는 다공성 고체 지지체를 통과한다.
[0095] 다공성 고체 지지체들의 예들은 알루미나(alumina), 실리카(silica), 셀라이트(celite), 세라믹들, 금속 산화물들, 다공성 유리, 제어된 다공 유리(controlled pore glass), 탄수화물 중합체들, 다당류들, 아가로오스(agarose), Sepharose™, Sephadex™, 덱스트란(dextran), 셀룰로오스(cellulose), 전분, 키틴(chitin), 제올라이트들(zeolites), 합성 중합체들, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 나일론들(nylons), 폴리아크릴레이트들, 폴리메타크릴레이트들, 폴리아크릴아미드들, 폴리말레산 무수물(polymaleic anhydride), 멤브레인들, 중공 섬유들 및 섬유들, 또는 이들의 임의의 조합들을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 매트릭스 재료의 선택은 친화성 리간드 쌍(affinity ligand pair)의 화학적 성질, 매트릭스가 원하는 특정 결합에 얼마나 쉽게 적합화될 수 있는지와 같은 고려사항들에 기초하고 있다.
[0096] 일부 실시예들에서, 다공성 고체 지지체는 중합체 고체 지지체이고, 폴리비닐에테르, 폴리비닐알코올, 폴리메타크릴레이트, 폴리아크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리아크릴아미드, 폴리메타크릴아미드, 폴리카보네이트, 또는 이들의 임의의 조합들로부터 선택된 중합체를 포함한다. 일 실시예에서, 고체 지지체는 유리-섬유 기반 고체 지지체이고, 선택적으로 기능화될 수 있는 유리 섬유들을 포함한다. 일부 실시예들에서, 고체 지지체는 겔(gel) 및/또는 매트릭스이다. 일부 실시예들에서, 고체 지지체는 비드, 입자 또는 나노입자 형태이다.
[0097] 다양한 양태들에서, 다공성 고체 지지체들은 복수의 자성 비드들을 포함한다. 그러한 비드들은 샘플이 유동 채널 및/또는 다공성 고체 지지체 내로 유동되는 로딩 단계 동안에 비드들이 유동 채널 내에 보유되도록 하는 크기를 가질 수 있다. 비드들은 또한 완충액이 채널 및/또는 다공성 고체 지지체를 통해 유동되는 세척 단계 동안에 유동 채널 내에 보유될 수 있다. 비드들은 또한 용리 단계(elution step) 동안에 유동 채널로부터 방출될 수 있도록 하는 크기 및/또는 자성 함량을 가질 수 있다. 그러한 방출은 비드들을 채널 내에 유지하는 자기장을 변경하거나 제거함으로써 이루어질 수 있다. 용리 단계에서, 비드들은 후속 용리를 위해 로터로부터 그리고/또는 스테이터 내로 유동할 수 있다.
[0098] 샘플 분석물 또는 리간드를 다공성 고체 지지체에 부착하는 것을 용이하게 하기 위해 무수한 작용기들이 본 실시예와 함께 이용될 수 있다. 다공성 고체 지지체 상에 있을 수 있는 그러한 작용기들의 비제한적인 예들은 아민(amine), 티올(thiol), 푸란(furan), 말레이미드(maleimide), 에폭시(epoxy), 알데히드(aldehyde), 알켄(alkene), 알킨(alkyne), 아지드(azide), 아즐락톤(azlactone), 카르복실(carboxyl), 활성화 에스테르들(activated esters), 트리아진(triazine) 및 설포닐 클로라이드(sulfonyl chloride)를 포함한다. 일 실시예에서, 아민기는 작용기로서 사용된다. 다공성 고체 지지체는 또한 지지체에 대한 적합한 리간드 또는 리간드들의 고정화를 용이하게 하는 제공된 작용기들 중 하나 이상을 포함하도록 개질 및/또는 활성화될 수 있다.
[0099] 일부 실시예들에서, 다공성 고체 지지체는 표면 모이어티(surface moiety), 예를 들어 샘플의 리간드 또는 분석물의 표면 모이어티를 고체 지지체에 부착시키는 표면 개질제와 반응할 수 있는 반응성 화학기를 포함하는 표면을 갖는다. 표면 개질제는 표면 모이어티를 고체 지지체에 부착시키도록 적용될 수 있다. 원하는 표면 모이어티를 고체 지지체에 부착시킬 수 있는 임의의 표면 개질제가 본 발명의 실시에서 사용될 수 있다. 고체 지지체와 표면 개질제의 반응에 대한 논의는 "An Introduction to Modern Liquid Chromatography"(L.R. Snyder and Kirkland, J.J., Chapter 7, John Wiley and Sons, New York, N.Y.(1979))에 제공되어 있으며, 이 문헌의 전체 개시내용은 모든 목적들을 위해 본원에 참조로 포함된다. 다공성 고체 지지체와 표면 개질제의 반응은 "Porous Silica"(K.K. Unger, page 108, Elsevier Scientific Publishing Co., New York, N.Y.(1979))에 개시되어 있으며, 이 문헌의 전체 개시내용은 모든 목적들을 위해 본원에 참조로 포함된다. 다양한 고체 지지체 재료들과 표면 개질제의 반응에 대한 설명은 "Chemistry and Technology of Silicones"(W. Noll, Academic Press, New York, N.Y.(1968))에 제공되어 있으며, 이 문헌의 전체 개시내용은 모든 목적들을 위해 본원에 참조로 포함된다.
[00100] 일부 구현예들에서, 로터는 로터의 외부면에 캡을 포함한다. 일부 양태들에서, 캡은 로터 본체와 통합되며, 그에 따라 본체와 동일한 재료 또는 재료들의 통합된 단일 부재로 구성된다. 다른 버전들에서, 캡 자체는 본체에 작동 가능하게 커플링될 수 있는 통합된 플라스틱 본체이다. 일부 구현예들에서, 캡(30)은 로터의 본체에 작동 가능하게 연결되고, 유동 채널의 하나의 벽은 캡에 의해 규정된다. 로터 캡(30)은 유체 채널(40)의 일부로서 고체 지지체 챔버들 각각을 덮을 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 각각의 지지체 챔버(46a 내지 46d)는 형상, 크기, 치수, 체적, 또는 특정 지지체 챔버(46) 내에 수용된 고체 지지체의 내용물이 다를 수 있다. 그에 상응하게, 로터 캡(30)은 로터의 전체 상부 표면을 덮거나 고체 지지체 챔버들만을 덮도록 구성될 수 있다.
[00101] 일부 버전들에서, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 캡(30)은 중합체 필름(polymeric film), 예를 들어 플라스틱 필름, 및/또는 금속 필름, 예를 들어 포일(foil)과 같은 필름을 포함한다. 필름은 선택적으로 로터의 추진 결합 개구들에 대한 스플라인의 액세스를 허용하기 위한 개구들(38)을 포함할 수 있다. 대안적으로, 필름은 다른 도구의 스플라인에 의해 천공 가능할 수 있다.
[00102] 다른 버전들에서, 예를 들어 도 5b의 삽입도에 도시된 바와 같이, 캡(30)은 통합된 플라스틱 본체를 포함한다. 도 5b의 캡은 로터의 추진 결합 개구에 대한 추진 요소의 액세스를 허용하기 위한 복수의 개구들(즉, 절결부들(cutouts))(38)을 포함한다. 일부 구현예들에서, 캡(30)은 또한, 로터가 그 주위로 회전할 수 있는 중앙 스테이터 돌출부와 같은 스테이터의 하나 이상의 부분들을 내부에 수용하기 위한 중앙 개구(36)를 포함한다. 바람직한 실시예에서, 캡의 일부, 즉 유동 채널 표면(34)은 유동 채널의 벽 또는 그 일부, 예를 들어 고체 지지체 챔버를 형성한다. 캡은 불투명한 재료로 제조될 수 있다. 그러한 버전들에서, 캡(30)은 캡을 유동 채널과 작동 가능하게 연결하기 위한 복수의 유동 채널 정합 요소들(32)을 더 포함할 수 있다. 유동 채널 정합 요소들은 유동 채널과 결합하고 마찰에 의존하여 캡을 제자리에 유지하는 구조체일 수 있다. 다른 바람직한 실시예에서, 유동 채널 정합 요소는 로터 본체에 용접되거나, 접착 요소를 포함하여 로터 본체와 캡 구조체 사이에 강한 본딩부(bond)를 제공하고 밸브가 작동할 때 유동 채널의 누출을 방지할 수 있다. 일부 버전들에서, 캡은 제거되고 그리고/또는 다른 캡으로 교체될 수 있도록 본체에 제거 가능하게 커플링될 수 있고 그리고/또는 접착식으로 부착된다.
스테이터
[00103] 스테이터는 본원에 설명된 모든 로터리 밸브의 필수 부분이다. 본원에 설명된 장치들 및 방법들에서 사용 가능한 스테이터는 제1 면, 예를 들어 스테이터면을 포함한다. 스테이터면은 평면형이거나 평면형 부분을 갖는다. 조립된 밸브에서, 스테이터면은 로터의 회전축에 수직이거나 실질적으로 수직이고, 로터의 밸브면에 실질적으로 상보적이다. 스테이터면은 선택적으로 로터-스테이터 계면에서의 유밀 시일을 용이하게 하기 위한 개스킷(80)을 포함한다. 스테이터는 추가 면들, 예를 들어 스테이터의 제2 표면을 규정하는 앵커면(anchoring face)을 가질 수 있다.
[00104] 본 방법들을 실시하는데 사용하기 위한 로터리 밸브의 스테이터의 일 실시예가 도 6에 제공되어 있다. 다양한 실시예들에서, 스테이터는 스테이터면(52) 및 복수의 통로들을 포함하며, 각각의 통로는 스테이터면(52)에 포트(53), 예를 들어 유체를 통과시키도록 구성된 개구를 포함한다. 복수의 통로들은 2 개 내지 80 개, 예컨대 2 개 내지 36 개, 예컨대 4 개 내지 18 개의 범위일 수 있다. 포트는 스테이터면에 있는 개구, 예컨대 원형 또는 직사각형 개구의 에지들에 의해 규정될 수 있다. 포트는 임의의 통로들, 예를 들어 본원에 제공된 미세유체 통로들의 단면 직경과 같은 임의의 치수들을 가질 수 있다.
[00105] 일 구현예에서, 스테이터 포트들은 스테이터면의 중심 주위에 반경방향으로 분포된다. 바람직한 구현예에서, 2 개 이상의 스테이터 포트들은 로터리 밸브로서 조립될 때 로터의 회전축으로부터 제1 거리에 위치되고, 추가적인 2 개 이상의 스테이터 포트들은 회전축으로부터 상이한 제2 거리에 위치된다. 일부 구현예들에서, 제1 거리 및 제2 거리에는 동일한 수의 스테이터 포트들이 존재한다. 대안적으로, 회전축으로부터 제1 거리 및 제2 거리에 위치된 스테이터 포트들이 보다 많거나 적을 수 있다. 도 4는 조립된 로터리 밸브의 맥락에서 스테이터의 특정 특징부들을 도시한다. 특히, 단면도는 회전축으로부터 다양한 거리들에 있는 2 개의 스테이터 포트들을 도시한다. 제1 포트(53a)는 회전축으로부터 더 멀리 떨어져 있으며, 로터의 유동 채널의 입구(41)와 정렬된다. 제2 포트(53b)는 회전축에 보다 근접하여 있으며, 유동 채널의 출구(42)와 정렬된다. 다른 구성들에서, 회전축으로부터 상이한 거리들에 있는 스테이터 포트들은 커넥터 또는 유체 선택기들과 같은 유체 핸들링 특징부들과 상호작용할 수 있다. 당업자는 추가적인 스테이터 포트들이 회전축으로부터 제3, 제4 거리 등에 위치될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
[00106] 스테이터의 각 통로(54)는 적어도 2 개의 말단부들을 포함하며, 하나는 스테이터 밸브면에 있고, 제2 말단부는 (예를 들어 샘플 유지 챔버, 용해 챔버(lysis chamber) 또는 환경으로의 출구를 위한) 다른 구조체에 대한 오리피스(orifice)에서 종단되거나, 또한 스테이터 밸브면에서 나온다. 특정 구현예들에서, 제2 말단부들을 초기에 통로를 통한 유동을 저지하지만 장치의 작동 동안에 파열되어 통로를 통한 유동을 허용할 수 있는 파열성 시일(frangible seal)을 포함할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 통로는 750 ㎛ 이하의 최소 치수를 갖는 미세유체 특징부이다. 다른 구현예들에서, 최소 치수는 600 ㎛ 이하, 500 ㎛ 이하, 400 ㎛ 이하, 200 ㎛ 이하, 또는 100 ㎛ 이하일 수 있다. 통로는 임의의 단면 형상, 바람직하게는 직사각형을 포함할 수 있다. 일부 구현예들에서, 말단부들을 제외한 각 통로는 스테이터 본체 내에 완전히 매립된다. 다른 구현예들에서, 적어도 하나의 통로는 스테이터 본체를 통해 앵커면까지 연장된 후에, 스테이터의 앵커면을 따라 노출된 도관으로서 연장된다. 그러한 노출된 통로들은 앵커면에서 종단될 수 있거나, 대안적으로 스테이터를 통해, 챔버, 웰(well) 또는 튜브 커넥터와 같은 구조적 특징부에 있는 오리피스로 통과할 수 있다.
로터-스테이터 계면
[00107] 본 실시예들에서, 로터는 계면에서 스테이터와 접촉하여 유밀 시일을 형성한다. 그러한 실시예들에서, 유밀 시일은 유체가 장치 작동 동안에 계면을 통해 누출되는 것을 완전히 또는 실질적으로 방지한다. 그러한 유체는 샘플, 완충액, 또는 본 실시예들에 따른 로터 및 스테이터를 포함하는 장치 구성요소들을 통해 유동되는 다른 유체일 수 있다. 로터가 스테이터에 대해 회전되고 스테이터를 따라 슬라이딩할 때에 유밀 시일이 유지된다.
[00108] 다양한 실시예들에 따르면, 밸브들은 스테이터와 로터를 함께 바이어싱시키는 보유 요소를 포함한다. 보유 요소는 보유 링 및/또는 바이어싱 요소를 포함할 수 있다. 보유 요소는, (1) 로터와 스테이터를 서로 근접하게 유지하고, (2) 이들 2 개의 요소들을 함께 바이어싱시켜서 누출-밀봉 계면(leak-tight interface)을 형성한다. 일부 구현예들에서, 단일 구조체가 근접성을 유지하고 또한 바이어싱력을 제공한다. 다른 구현예들에서, 제1 구조체, 예를 들어 보유 링은 로터와 스테이터를 정렬시키고, 제2 구조체, 예를 들어 바이어싱 요소는 로터와 스테이터를 함께 가압한다.
[00109] 보유 요소는 스테이터에 대해 이동하거나 고정될 수 있다. 예를 들어, 추진 요소는, 로터를 회전시키는 것에 부가하여, 로터를 스테이터 내로 가압하여 누출-밀봉 계면을 형성할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 보유 요소의 적어도 일부는 스테이터에 대해 고정되어 있다. 일 실시예에서, 보유 요소는 보유 링 및 바이어싱 요소를 포함하며, 보유 링은 로터가 보유 링과 스테이터 사이에 유지되도록 스테이터에 고정적으로 커플링된다. 일부 구현예에서, 보유 링은 로터와 스테이터 사이에 누출-밀봉 시일을 형성하기에 충분한 힘을 제공한다.
[00110] 다른 구현예들에서, 보유 요소는 보유 링(91) 및 별도의 바이어싱 요소(96)를 포함한다. 보유 링은 예를 들어 스테이터 상의 하나 이상의 커플링 돌출부들(57) 및 대응하는 보유 링 부착 요소(94)를 통해 스테이터에 커플링된다(예를 들어, 도 1a 참조). 그러한 커플링에 의해, 보유 링은 로터가 보유 링 및 스테이터에 대해 회전하는 동안에 제 위치에 고정되도록 구성될 수 있다. 보유 링은 당업계에 알려진 임의의 방법에 의해, 예를 들어 커플링 돌출부들을 열 융착(heat staking) 또는 초음파 용접하거나, 푸시 너트(push nut)(98)(예를 들어, 도 8 참조)와 같은 표준 리테이너(standard retainer)를 사용함으로써 스테이터에 커플링될 수 있다.
[00111] 보유 링들은 바이어싱력이 로터를 스테이터와 접촉 상태로 유지하도록 작용할 수 있도록 바이어싱 요소에 고정 베이스(stationary base)를 제공하도록 구성된다. 일 구현예에서, 보유 링은 스프링과 같은 바이어싱 요소(96)와 접촉하기 위한 평면형 및/또는 환형 립(lip)(93)과 같은 면을 포함한다. 그러한 면은 외부면 및/또는 밸브면 및/또는 스테이터면의 평면과 평행한 평면에 있을 수 있다. 유사하게, 바이어싱 요소는 전형적으로 로터 상의 평면형 및/또는 환형 립(21)과 같은 면을 따라 로터와 결합할 것이다. 평면형 립은 로터 상의 주변 돌출부, 즉 주변 립(22)일 수 있다(예를 들어, 도 3a 및 도 8 참조). 일부 실시예들에서, 평면형 면은 도 8a 및 도 8b에 도시된 내부 립(23)과 같이 보다 중앙에 형성될 수 있다.
[00112] 보유 링은 또한 스테이터와 반대측의 원형 개구일 수 있는 스플라인 액세스 개구를 포함할 수 있다. 스플라인 액세스 개구는 회전 추진 요소, 예를 들어 스플라인이 로터를 회전시키도록 로터와 결합하는 동안에 스플라인의 일부를 관통 수용하도록 구성될 수 있다.
[00113] 바이어싱 요소는 로터의 적어도 일부 주위에 위치결정된 링으로서 형상화된다. 바이어싱 요소는 또한 실질적으로 원형, 예를 들어 링형 및/또는 원통형일 수 있고, 그리고/또는 로터의 회전축과 동심이거나 동심이 아닌 중심축을 가질 수 있다. 바람직하게는, 바이어싱 요소는 회전축에 대해 실질적으로 대칭인 힘을 제공하여 경사 없이 스테이터에 대해 균일하게 로터를 바이어싱시킨다.
[00114] 바이어싱 요소는 하나 이상의 스프링들일 수 있다. 바이어싱 요소가 스프링인 실시예에서, 스프링은 금속, 플라스틱 또는 다른 중합체로 제조된 압축 스프링 또는 인장 스프링일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 바이어싱 요소는 링형 리본 스프링(ring-shaped ribbon spring)과 같은 리본 스프링이다. 다양한 실시예들에서, 바이어싱 요소는 링형 웨이브 스프링(ring-shaped wave spring)과 같은 웨이브 스프링이다. 바이어싱 요소는 또한 원통형 칼럼(cylindrical column)으로 형상화될 수 있으며, 예를 들어 로터 및/또는 스테이터 및/또는 보유 요소의 2 개의 부분들 내에, 예를 들어 이들 사이에 수용될 수 있다.
[00115] 바이어싱 요소는 블록(block) 형상, 원통 형상, 링 형상, 구 형상 또는 다른 형상의 고무 또는 발포체(foam)와 같은 탄성 재료의 매스(mass)일 수 있다. 바이어싱 요소는 하나 이상의 고무 밴드들의 형태일 수 있다. 바이어싱 요소는 다른 장치 구성요소들에 대해 충분한 힘을 가하도록 형상화된 금속, 플라스틱 또는 다른 중합체의 부재 또는 부재들의 형태일 수 있다. 그러한 형상화된 금속 부재는 예를 들어 회전 링 내에서 아크(arc)를 이루는 금속 밴드를 포함할 수 있다. 바이어싱 요소는 서로 밀어내거나 끌어당겨서 장치 구성요소들에 대해 충분한 힘을 가하도록 구성된 자석 또는 일련의 자석들의 형태일 수 있다. 바이어싱 요소는 임의의 다른 밸브 구성요소들, 예를 들어 개스킷과 동일한 재료로 제조될 수 있다. 일부 실시예들에서, 바이어싱 메커니즘은 로터 및/또는 보유 링 및/또는 스테이터와 같은 다른 구성요소의 일부, 예컨대 그와 일체형일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "일체형" 및 "통합된"은 통합된 재료 또는 재료들의 단일 부재로 구성되는 것을 의미한다.
개스킷
[00116] 일부 양태들에서, 로터리 밸브는 스테이터면과 로터 밸브면 사이에 개스킷을 포함한다. 일반적으로 개스킷이 압축하에 있는 동안에 결합된 물체들로부터 또는 결합된 물체들 내로의 누출을 방지하기 위해, 개스킷은 물체들의 2 개 이상의 정합 표면들 사이의 공간을 충전하는 기계적 시일이다. 다양한 양태들에서, 개스킷은 탄성 및/또는 압축 가능한 재료로 구성되고, 예를 들어 전체적으로 구성된다. 일부 버전들에서는, 로터가 개스킷을 포함하고, 다른 버전들에서는, 스테이터가 개스킷을 포함한다. 로터가 개스킷을 포함하는 실시예들에서, 개스킷은 로터에 고정적으로, 예를 들어 접착식으로 부착되고, 스테이터를 따라 슬라이딩 계면(sliding interface)을 형성한다. 또한, 스테이터가 개스킷을 포함하는 그러한 실시예에서, 개스킷은 스테이터에 고정적으로, 예를 들어 접착식으로 부착되고, 로터를 따라 슬라이딩 계면을 형성한다.
[00117] 밸브 장치 구성요소의 일 실시예가 도 7a 및 도 7b에 도시되어 있다. 구체적으로, 도 7a 및 도 7b는 스테이터와 슬라이딩 가능하게 결합하는 개스킷(80)을 도시한다. 개스킷(80)은 또한 로터의 유동 채널의 입구(41)와 정렬된 제1 구멍(84) 및 출구(42)와 정렬된 제2 구멍(85)을 포함한다.
[00118] 다양한 양태들에서, 개스킷은 실질적으로 원통형 및/또는 디스크형이며, 회전축과 개스킷의 외주부 사이의 거리는 회전축과 스테이터 상의 가장 원위 포트 사이의 거리보다 크다. 도 7a 및 도 7b에 도시된 것과 같은 일부 실시예들에서, 개스킷은 전술한 바와 같은 가장 원위 스테이터 포트를 넘어서 외주부를 갖는 환형이고, 회전축과 환형부의 내주부 사이의 거리는 회전축과 가장 근위 스테이터 포트 사이의 거리보다 작다. 개스킷은 본원에 제공된 임의의 로터 직경들과 같은 단면 외경을 가질 수 있다. 개스킷은 예를 들어 100 ㎜ 이하, 예컨대 45 ㎜ 이하, 예컨대 50 ㎜ 이하, 예컨대 40 ㎜ 이하, 예컨대 20 ㎜ 이하, 예컨대 10 ㎜ 이하의 단면 외경을 가질 수 있다. 개스킷 내경 및 외경은 예를 들어 1 ㎜ 내지 100 ㎜, 3 ㎜ 내지 50 ㎜, 3 ㎜ 내지 25 ㎜, 또는 5 ㎜ 내지 35 ㎜의 범위일 수 있다. 개스킷은 또한 본원에 제공된 장치 구성요소의 임의의 두께들, 예컨대 10 ㎜ 이하, 예컨대 5 ㎜ 이하, 예컨대 1 ㎜ 이하, 또는 1 ㎜ 이상, 5 ㎜ 이상 또는 10 ㎜ 이상과 같은 두께를 가질 수 있다.
[00119] 다양한 양태들에서, 개스킷은 하나 이상의 중합체 재료들(예를 들어, 플라스틱 및/또는 고무 및/또는 발포체를 포함하는 하나 이상의 중합체들을 갖는 재료들)로 구성되고, 예를 들어 전체적으로 구성된다. 개스킷은 또한 실리콘 재질로 구성될 수 있다. 개스킷은 본원에 제공된 임의의 탄성 재료들로 구성될 수 있다. 관심있는 개스킷 재료들은 중합체 재료들, 예를 들어 플라스틱들 및/또는 고무들, 예컨대 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(e-PTFE)을 포함하는 폴리테트라플루오로에텐 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에스터(Dacron™), 나일론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리우레탄 등, 또는 이들의 임의의 조합들을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 일부 실시예들에서, 개스킷은 네오프렌(폴리클로로프렌), 폴리실록산, 폴리디메틸실록산, 불소중합체 탄성중합체(예를 들어, VITON™), 폴리우레탄, 열가소성 가황물(thermoplastic vulcanizate)(TPV, Santoprene™ 등), 부틸, 또는 스티렌 블록 공중합체(TES/SEBS)를 포함한다.
[00120] 일부 실시예들에 따르면, 개스킷은 개스킷의 두께를 완전히 관통하는 하나 이상의 구멍들을 포함한다. 개스킷이 스테이터에 부착되는 그러한 구현예들에서, 개스킷은 관통하는 유체 유동을 허용하기 위해 각각의 스테이터 포트에 대응하고 그와 정렬된 구멍을 포함한다. 개스킷이 로터에 부착되는 구현예들에서, 개스킷은 로터-스테이터 계면을 가로지르는 유동을 허용하기 위해, 존재하는 경우, 유동 채널 입구 및 출구 각각에 대응하고 그와 정렬된 구멍을 포함한다.
[00121] 유체들이 개스킷의 구멍들을 통해 강제되는 경우, 유체를 이동시키는 압력들이 개스킷의 고유한 탄성 재료를 뒤틀리게 할 수 있다. 로터-스테이터 계면에서의 누출을 야기할 수 있는 그러한 뒤틀림(distortion)을 최소화하기 위해, 스테이터의 일부 버전들은 개스킷의 홈들 또는 구멍들과 같은 하나 이상의 유체 핸들링 요소들이 가압될 때에 개스킷의 뒤틀림을 방지하도록 개스킷과 측방향으로 결합하기 위한 제1 및 제2 아크 레일과 같은 하나 이상의 아크 레일들을 포함한다. 측방향 결합은 다른 요소와 접촉하고, 로터의 회전축에 대해 실질적으로 반경방향 외측 및/또는 내측 방향으로, 그리고/또는 로터의 회전축과 동심이고 회전축과 동일한 두께를 갖는 평면 내에서 다른 요소에 힘을 가하는 것을 의미한다. 측방향 결합은 또한 다른 요소와 접촉하고 로터의 회전축에 실질적으로 수직인 방향으로 다른 요소에 힘을 가하는 것을 지칭할 수도 있다.
[00122] 다양한 실시예들에서, 아크 레일들 중 하나 또는 둘 모두는 링형이고, 회전축과 동심일 수 있다. 다양한 실시예들에서, 아크 레일들은 원형이며, 제1 아크 레일은 제2 아크 레일보다 작은 직경을 갖는다. 일 실시예에서, 스테이터(50)는 2 개의 아크 레일들을 포함하며, 근위 레일(71)은 통로의 근위에 있고 개스킷이 회전축을 향해 뒤틀리는 것을 구속하고, 원위 레일(72)은 통로의 원 위에 있고 개스킷이 회전축으로부터 멀리 뒤틀리는 것을 구속한다. 2 개의 아크 레일들을 갖는 구현예에서, 레일은 바람직하게는 개스킷의 유체 특징부들을 브래킷(bracket) 결합하도록 위치된다. 예를 들어, 도 6은 2 개의 아크 레일들을 갖는 스테이터를 도시한다. 레일에서, 근위 레일(71)은 스테이터 포트와 결합하는 개스킷 구멍보다 회전축에 더 근접하게 위치된다. 제2 레일, 즉 원위 레일(72)은 스테이터 포트와 결합하는 보다 원위의 개스킷 개구보다 회전축으로부터 더 멀리 위치된다. 대안적인 구현예에서, 개스킷은 스테이터에 부착되고, 아크 레일들은 로터에 통합된다.
[00123] 가압은 하나 이상의 포트 내의 압력을 제1 압력, 예를 들어 1 기압 또는 실질적으로 1 기압으로부터 제1 압력보다 높은 제2 압력으로 상승시키는 것을 포함할 수 있다. 제2 압력은 1 기압 초과, 예컨대 1.2 기압 이상, 1.5 기압 이상, 2 기압 이상 또는 5 기압 이상일 수 있다. 가압은 아크 레일들 중 적어도 하나와 개스킷들 중 적어도 하나를, 예컨대 접촉시킴으로써 측방향으로 결합시켜서 아크 레일과 개스킷 사이에 유밀 시일을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 측방향 결합은 개스킷의 적어도 일부, 예를 들어 돌출 링을, 그것이 측방향 결합하는 아크 레일을 향해 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 유밀 시일이 형성되는 경우, 장치 작동 전체에 걸쳐 액체가 시일을 가로질러 누출되지 않거나 실질적으로 누출되지 않는다. 또한, 일부 버전들에서 스테이터는 제1 아크 레일과 동심인 제2 아크 레일을 더 포함한다. 그러한 실시예들에서, 포트를 가압하는 것은 제2 아크 레일과 개스킷을 측방향으로 결합시켜서 이들 사이에 유밀 시일을 형성하는 것을 포함한다.
유체 핸들링
[00124] 본원에 설명된 로터리 밸브들은 장치, 특히 미세유체 장치 내에서 유체 유동들을 지향시키는데 유용하다. 이와 같이, 로터리 밸브들은 적어도 하나의 유체 핸들링 특징부를 포함한다. 일부 실시예들에서, 유체 핸들링 특징부는 로터 밸브면 내에 포함된다. 로터가 개스킷을 포함하는 구현예들에서, 하나 이상의 유체 핸들링 특징부들이 개스킷 내에 포함될 수 있다.
[00125] 본원에 사용된 바와 같이, 유체 핸들링 특징부는 2 개의 스테이터 포트들과 정렬될 때 2 개의 포트들 및 관련 통로들을 유체적으로 연결하여 연속적인 유체 경로를 형성하는 로터 또는 개스킷의 물리적 구조체이다. 일부 실시예들에서, 유체 핸들링 특징부는 유체 커넥터(86)이다. 유체 커넥터는 제1 스테이터 포트를 제2 스테이터 포트에 유체적으로 연결하도록 구성된다. 도 7에 도시된 것과 같은 구현예에서, 유체 커넥터는 로터의 중심에서 방사되는 선을 따라 가장 긴 치수를 갖는 로터 또는 개스킷의 세장형 홈이다. 그러한 반경방향으로 정렬된 유체 커넥터는 도 6에 도시된 것과 같은 복수 쌍들의 스테이터 포트들을 순차적으로 연결할 수 있으며, 복수 쌍들 각각은 하나의 근위 포트 및 하나의 원위 포트를 가지며, 모든 근위 포트들은 회전축으로부터 하나의 거리에 있고, 모든 원위 포트들은 회전축으로부터 더 큰 제2 거리에 있다. 일부 실시예들에서, 유체 핸들링 특징부는 유동 채널이며, 유동 채널 입구가 하나의 스테이터 포트와 정렬되고 유동 채널 출구가 제2 스테이터 포트와 정렬될 때, 유동 채널의 전체 체적부가 2 개의 스테이터 포트들을 유체적으로 연결한다. 따라서, 유동 채널은 유체 커넥터로서 작용할 수 있다. 일부 실시예들에서, 유체 핸들링 특징부는 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 유체 선택기(77)이며, 제1 부분은 제1 부분을 따르는 모든 지점들이 회전축으로부터 등거리인 아크이고, 제2 부분은 로터의 중심을 향해 또는 그로부터 멀리 반경방향으로 연장된다.
[00126] 본 발명의 일 양태는 로터를 갖는 로터리 밸브를 제공하며, 로터 밸브면은 제1 유체 커넥터를 포함하고, 제1 로터 포지션에서, 스테이터의 제1 포트는 제1 커넥터를 통해 스테이터의 제2 포트에 유체적으로 연결된다. 제2 로터 포지션에서, 제3 포트는 제1 유체 커넥터를 통해 제4 포트에 유체적으로 연결된다. 선택적으로, 제3 로터 포지션에서, 제5 포트는 제1 유체 커넥터를 통해 제6 포트에 유체적으로 연결된다. 일 구현예에서, 유체 커넥터는 세장형 홈이다. 다른 구현예에서, 유체 커넥터는 로터의 유동 채널이다.
[00127] 본 발명의 일 양태는 분석물을 정제하는 방법들을 제공하며, 상기 방법은, (1) (a) 스테이터면(52) 및 복수의 통로들(54)을 포함하는 스테이터(50)―각각의 통로는 스테이터면에 포트(53)를 포함함―; (b) 스테이터에 작동 가능하게 연결되고, 회전축(16), 로터 밸브면(12), 및 로터 밸브면에 입구(41) 및 출구(42)를 갖는 유동 채널(40)을 포함하는 로터(10)―유동 채널은 다공성 고체 지지체(45)를 포함함―; 및 (c) 유밀 시일을 형성하기 위해 로터-스테이터 계면에서 스테이터 및 로터를 함께 바이어싱시키는 보유 요소(90)를 포함하는 로터리 밸브를 제공하는 단계; 및 (2) 유동 채널을 통해 분석물을 포함하는 샘플을 유동시키고 다공성 고체 지지체 상에 분석물의 적어도 일부를 보유하여, 결합된 분석물 부분 및 고갈된 샘플 부분을 생성하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 상기 방법은 로터를 회전축을 중심으로 제1 포지션으로 회전시키고, 이에 의해 제1 포트, 유동 채널 및 제2 포트를 유체적으로 연결하는 단계를 더 포함한다. 이러한 제1 포지션에서, 샘플은 제1 포트를 통해 유동 채널 내로 유동하고, 고갈된 샘플 부분은 제2 포트를 통해 유동 채널을 빠져나간다. 다른 구현예에서, 스테이터는 4 개의 포트들을 포함하고, 상기 방법은 로터를 제2 포지션으로 회전시키고, 이에 의해 제3 포트, 유동 채널 및 추가 포트를 유체적으로 연결하는 단계를 더 포함한다. 이러한 제2 포지션에서, 용리액(eluent)은 제3 포트를 통해 유동 채널 내로 유동하고, 이에 의해 다공성 고체 지지체로부터 분석물의 적어도 일부를 제거하여 제4 포트를 통해 유동 채널을 빠져나가는 분석물 샘플을 생성한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "용리액(eluent)"은 용리에 의해 고체 지지체로부터 분석물의 분리를 실행하는데 사용되는 용매를 의미한다.
[00128] 일부 버전들에서, 개시된 밸브 장치들은 생물학적 분석 샘플 준비 또는 프로세싱 장치들과 같은 생물학적 분석 장치들일 수 있는 유체 샘플 핸들링 장치들 및/또는 샘플 프로세싱 장치들이다. 본원에 사용된 바와 같이, "생물학적 분석(biological assay)"은 샘플의 하나 이상의 특성들을 평가하도록 수행되는 생물학적 샘플에 대한 시험이다. 생물학적 샘플은 피험자로부터 채취될 수 있는 다량의 유기 재료, 예를 들어 하나 이상의 유기 분자들, 예컨대 하나 이상의 핵산들, 예를 들어 DNA 및/또는 RNA를 보유하는 샘플이다. 생물학적 샘플은 혈액, 소변, 점액 또는 다른 체액 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 따라서, 일부 실시예들에 따른 생물학적 분석 샘플 준비 장치들은 생물학적 분석에 의해 분석하기 위한 생물학적 샘플을 준비하는 장치들이다. 또한 일부 양태들에서, 생물학적 샘플은 본 실시예들에 따라 증폭될 수 있는 하나 이상의 핵산들 또는 그 일부들을 포함하는 샘플인 핵산 증폭 샘플이다.
제조 방법
[00129] 일 양태는 로터리 밸브를 제조하는 방법들을 제공하며, 상기 방법은, (a) 스테이터 본체 재료로부터 스테이터면(52)을 포함하는 스테이터(50)를 형성하는 단계; (b) 복수의 통로들(54)을 스테이터 내에 형성하는 단계―각각의 통로는 스테이터면에 포트(53)를 포함함―;(c) 로터 본체 재료로부터 로터 밸브면(12)을 포함하는 로터(10)를 형성하는 단계; (d) 로터 밸브면에 입구(41) 및 출구(42)를 포함하는 유동 채널(40)을 로터 내에 형성하는 단계; 및 (e) 다공성 고체 지지체(45)를 유동 채널 내로 삽입하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 상기 방법은 로터가 회전축을 중심으로 회전하도록 구성되도록 스테이터와 로터를 작동 가능하게 연결하는 단계를 더 포함한다.
[00130] 스테이터들, 로터들, 개스킷들, 변위 가능한 스페이서들, 바이어싱 요소들, 보유 링들, 캡들 및/또는 캠들과 같은 본 장치들 또는 그 양태들의 구성요소들 각각은 단일 재료와 같은 다양한 재료들, 또는 2 개, 3 개, 4 개, 5 개 또는 10 개 또는 그 초과의 재료들과 같은 복수의 재료들로 구성될 수 있다. 그러한 구성요소들은 다양한 양태들에서, 중합체 재료, 예컨대 플라스틱과 같은 하나 이상의 강성 재료들을 또한 포함할 수 있다. 그러한 구성요소들은 일부 양태들에서, 하나 이상의 강성 재료들로 구성된 코어를 코팅하는 가요성 재료 층과 같은 하나 이상의 가요성 재료들을 포함할 수 있다. 그러한 구성요소들은 다양한 양태들에서, 하나 이상의 탄성 재료들을 포함할 수 있다. 탄성 재료들은 가요성이고, 힘이 가해질 때 그 초기 형상으로 유지되도록 바이어싱되는 재료들이다. 예를 들어, 개스킷은 탄성 재료로 구성되고, 예컨대 전체적으로 구성될 수 있다.
[00131] 본 장치들의 구성요소들은 또한 하나 이상의 중합체 재료들(예를 들면, 예컨대 플라스틱 및/또는 고무 및/또는 발포체를 포함하는 하나 이상의 중합체들을 갖는 재료들) 및/또는 금속 재료들을 포함할 수 있다. 그러한 재료들은 가요성 및/또는 높은 강도(예를 들어, 파괴 없이 사용에 의해 가해지는 힘과 같은 상당한 힘을 견디는 능력, 그리고/또는 내마모성) 및/또는 높은 내피로성(예를 들어, 사용량이나 환경에 관계없이 긴 시간 기간 동안 그 물리적 특성들을 보유하는 능력)의 특성들을 가질 수 있다.
[00132] 본 실시예들에 따르면, 본 장치들의 구성요소들은 각각 다양한 재료들로 구성될 수 있고, 동일하거나 상이한 재료들로 구성될 수 있다. 본원에 설명된 임의의 장치 구성요소들을 구성할 수 있는 재료들은 중합체 재료들, 예를 들어 TangoPlus™ 및 Veroclear™과 같은 광중합체 재료들, 및/또는 확장형 폴리테트라플루오로에틸렌(e-PTFE)을 포함하는 폴리테트라플루오로에텐 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에스터(Dacron™), 폴리프로필렌, 나일론, 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 폴리우레탄 등과 같은 플라스틱들과, 금속 및 금속 합금들, 예를 들어 크롬, 티타늄, 스테인리스강 등과, 기타 등등을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 다양한 실시예들에서, 그러한 재료들은 하나 이상의 열가소성 재료들이거나 이를 포함할 수 있다. 그러한 재료들은 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 아크릴, 예컨대 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리옥시메틸렌(POM)―아세탈, 폴리아세탈 및 폴리포름알데히드로도 알려짐―, 지방족 또는 반방향족 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 고리형 올레핀 공중합체(COC), 고리형 올레핀 중합체(COP), 폴리카보네이트(PC) 및 이들의 블렌드들을 포함할 수 있다.
[00133] 재료들은 장치 사용자가 장치 작동 전체에 걸쳐, 예컨대 혼합 또는 샘플 프로세싱 동안에 샘플 및/또는 용액을 관찰할 수 있도록 투명하거나 반투명할 수 있다. 반투명 재료들을 이용함으로써, 유체들은 장치의 하나 이상의 챔버들 사이에서 이송될 때 보여져서, 장치 작동 동안에 시각적 피드백을 제공한다. 대안적으로, 장치 사용자가 배경 조명의 혼입을 최소화하면서 샘플을 관찰할 수 있도록, 일부 또는 모든 재료들이 불투명할 수 있다.
[00134] 본 실시예들에 따른 장치들의 재료들은 효과적으로 사출 성형된 재료들일 수 있다. 본 실시예들에 따라 이용되는 재료들은 또한 3D 프린터를 사용하여, 예컨대 순서적으로 용융 및 분배함으로써, 효과적으로 인쇄되는 재료일 수도 있다. 예를 들어, 모든 부분들은 3D CAD 소프트웨어(SOLIDWORKS)를 사용하여 본 실시예들에 따라 설계되고, Objet 260 다중-재료 3D 프린터(STRATASYS, Eden Prairie, MN, USA)를 사용하여 제작될 수 있다.
[00135] 일부 구현예들에서, 스테이터 본체 재료로부터 스테이터를 형성하는 단계는 스테이터 본체 재료의 사출 성형을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 스테이터 본체 재료로부터 스테이터를 형성하는 단계는 스테이터 본체 재료를 엠보싱(embossing), 반응 성형(reaction molding) 또는 열 성형하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 스테이터 본체 재료로부터 스테이터를 형성하는 단계는 스테이터를 3 차원(3D) 인쇄하는 단계를 포함한다. 복수의 통로들을 형성하는 단계는 스테이터 본체 재료의 에칭 또는 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
[00136] 일부 구현예들에서, 로터 본체 재료로부터 로터를 형성하는 단계는 로터 본체 재료의 사출 성형을 수행하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 로터 본체 재료로부터 로터를 형성하는 단계는 로터 본체 재료를 엠보싱, 반응 성형 또는 열 성형하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 로터 본체 재료로부터 로터를 형성하는 단계는 로터를 3 차원(3D) 인쇄하는 단계를 포함한다. 유동 채널을 형성하는 단계는 로터 본체 재료의 에칭 또는 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공을 수행하는 단계를 포함한다.
[00137] 상기에 언급된 바와 같이, 본 장치들을, 예컨대 제조함으로써, 제작하는 방법들이 본원에서 제공된다. 일부 버전들에서, 장치들의 하나 이상의 구성요소들은 하나 이상의 재료들, 예를 들어 플라스틱들의 사출 성형과 같은 제조 방법을 사용하여 제작된다. 재료들, 예를 들어 플라스틱들은, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 아크릴, 폴리옥시메틸렌(POM), 지방족 또는 반방향족 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에테르에테르케톤(PEEK), 폴리카보네이트(PC), 고리형 올레핀 중합체들, 고리형 올레핀 공중합체들, 또는 본원에 제공된 임의의 다른 재료들(이에 제한되지는 않음)과 같은 적어도 하나의 일반 플라스틱을 포함할 수 있다.
[00138] 일부 실시예들에서, 상기 방법은 스테이터 본체, 로터 본체 또는 개스킷 본체와 같은 장치 구성요소 본체를 형성하는 단계를 포함한다. 장치 구성요소 본체는 단일의 통합된 균일한 재료 또는 재료들의 조합으로 구성된 장치의 부분이거나, 장치 구성요소 본체의 일부가 제1 재료, 예를 들어 본체 재료로 형성된다. 구성요소 본체 또는 그 일부를 형성하는 단계는 반응 성형, 사출 성형, 엠보싱, 에칭, 블로우 성형(blow molding), 회전 성형, 열 성형 및/또는 기계가공, 예를 들어 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공에 의해 수행될 수 있다.
[00139] 본 방법들은 또한 구성요소에 하나 이상의 특징부들, 예를 들어 미세유체 특징부들을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 미세유체 특징부들은 본체를 형성하는데 사용되는 것과 동일한 임의의 방법들을 사용하여 구성요소 본체에 형성될 수 있다. 예를 들어, 미세유체 특징부들은 엠보싱, 사출 성형, 반응 성형, 에칭, 블로우 성형, 회전 성형, 열 성형 및/또는 기계가공, 예를 들어 컴퓨터 수치 제어(CNC) 가공, 또는 이들의 임의의 조합을 수행함으로써 형성될 수 있다. 미세유체 특징부들이 사출 성형에 의해 형성되는 경우, 몰드(mold)를 제공하는 용기는 용융된 본체 재료가 형성하는 하나 이상의 상보적 미세유체 특징부들을 포함한다. 용융된 재료가 고체로 될 때, 특징부들은 생성된 본체에 규정된 상태로 유지된다.
[00140] 다양한 실시예들에서, 상기 방법들은 장치 작동 및/또는 보관 및/또는 이송을 위해 스테이터, 로터, 개스킷 및/또는 다공성 고체 지지체와 같은 밸브 장치 구성요소들을 작동 가능하게 연결하는 단계를 포함한다. 일부 버전들에서, 상기 방법들은 로터가 회전축을 중심으로 회전하도록 구성되도록 스테이터와 로터를 작동 가능하게 연결하는 단계를 포함한다. 그러한 작동 가능한 연결은 로터를 스테이터의 로터 수용 공동 내로 삽입하는 것을 포함할 수 있다. 일부 양태들에서, 상기 방법들은 개스킷과 로터를 접착식으로 부착하거나 이들을 함께 압입-끼워맞춤(press-fitting) 또는 접촉-끼워맞춤(contact-fitting)함으로써 개스킷과 로터를 작동 가능하게 연결하는 단계를 포함한다. 상기 방법들은 또한 개스킷과 스테이터를 접착식으로 부착하거나 이들을 함께 압입-끼워맞춤 또는 접촉-끼워맞춤함으로써 개스킷과 스테이터를 작동 가능하게 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
적재 가능하게 하기
[00141] 로터리 밸브의 일부 버전들에서, 로터, 스테이터 및 보유 요소에 부가하여, 밸브는 스테이터면과 로터 밸브면 사이의 개스킷, 및 개스킷이 로터-스테이터 계면에서 압축되지 않도록 로터 및 스테이터가 이격되어 있는 보관 구성으로 밸브를 유지하기 위한 구조체를 포함한다. 전형적으로 압축 가능한 탄성중합체 재료들로 형성된 개스킷들은 긴 시간 기간 동안 압축하에서 보관되는 경우에 압축 변형 및 인접 표면들에 대한 점착에 취약하다. 따라서, 본원에는, 개스킷이 로터 및 스테이터 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하기 위한 변위 가능한 스페이서를 포함하는 로터리 밸브의 바람직한 구현예가 설명되어 있으며, 스페이서가 변위될 때, 개스킷은 유밀 방식으로 로터와 스테이터를 함께 밀봉한다. 그러한 보관 구성에서, 개스킷은 가해지는 힘에 의해 변형되지 않으며, 그에 따라 밸브의 효과에 영향을 미칠 수 있는 로터 또는 스테이터에 대한 원치않는 점착들 또는 영구 변형을 겪지 않는다.
[00142] 본 발명의 일 양태는 로터리 밸브를 제공하며, 이 로터리 밸브는, (a) 로터 밸브면(12) 및 회전축(16)을 포함하는 로터(10); (b) 스테이터(50); (c) 스테이터와 로터 밸브면 사이에 개재된 개스킷(80); 및 (d) 개스킷이 로터 및 스테이터 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하기 위한 변위 가능한 스페이서(60)를 포함하며, 스페이서가 변위될 때, 개스킷은 로터와 스테이터 사이의 유밀 계면을 용이하게 하도록 구성된다. 특정 구현예들에서, 밸브는 로터와 스테이터를 서로를 향해 바이어싱시키는 보유 요소(90)를 더 포함한다.
[00143] 본 실시예들에 따른 변위 가능한 스페이서들은 개스킷이 로터 및 스테이터 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하도록 구성된 양태들이다. 스페이서들이 변위되고, 예를 들어 활성화전 구성으로부터 활성화 구성으로 변위될 때, 개스킷은 유밀 방식으로 로터와 스테이터를 함께 밀봉한다. 본 실시예들에 따르면, 변위 가능한 스페이서들은 스테이터 또는 로터의 일부 및/또는 그와 일체형일 수 있다.
[00144] 일 구현예에서, 보관 구성에서, 변위 가능한 스페이서는 로터를 스테이터로부터 멀리 유지하기 위해 로터 상의 립과 접촉하는 복수의 탭들을 포함한다. 복수의 탭들 각각은 작동 구성에서 립으로부터 분리되도록 변위 가능하다. 일 실시예에서, 변위 가능한 스페이서(60)는 제1 탭 구성으로부터 제2 탭 구성으로 변위 가능한 복수의 탭들을 포함한다. 도 8은 보관 포지션에 있는 밸브의 일 실시예를 도시한다. 스테이터는 복수의 탭들을 포함한다. 이러한 실시예에서, 스테이터는 복수의 탭들(61)을 포함한다. 이러한 구현예에서, 복수의 탭들의 서브세트, 즉 주변 탭들(62)은 로터-스테이터 계면의 주변부 주위에 배열된다. 나머지 탭들, 즉 내부 탭들(63)은 로터의 단부의 내측에서 접속하도록 배치된다. 변위 가능한 스페이서는 주변 탭들, 내부 탭들, 또는 내부 및 주변 탭들 모두의 조합을 포함할 수 있다.
[00145] 탭들과 같은 변위 가능한 스페이서들은 실질적으로 3 차원 상자 또는 직사각형 형상으로 형상화될 수 있다. 탭들과 같은 스페이서들 각각은 활성화전 구성에서 본원에 제공된 바와 같은 로터의 립과 상호 접촉하기 위한 평면형 면을 포함할 수 있다. 그러한 평면형 면은 스테이터면 및/또는 로터 밸브면에 의해 규정된 평면에 수직일 수 있다. 그러한 평면형 면은 로터의 회전축과 평행하거나 실질적으로 평행한 방향으로 로터 립에 힘을 가하도록 구성될 수 있다.
[00146] 변위 가능한 스페이서들은 본원에 제공된 스테이터들, 로터들 또는 다른 장치 구성요소들과 동일한 임의의 재료들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예들에서, 변위 가능한 스페이서들은 플라스틱과 같은 중합체 재료로 구성되고, 스테이터 본체와 일체형일 수 있다. 이와 같이, 일부 경우들에서, 스테이터는 본체, 및 본체에 작동 가능하게 커플링되고 그리고/또는 그와 일체형인 하나 이상의 변위 가능한 스페이서들을 포함할 수 있다.
[00147] 다양한 양태들에서, 보관 가능한 로터리 밸브에서 사용하기에 적합한 로터는 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변위 가능한 복수의 탭들(61)과 상호작용하기 위한 적어도 하나의 립(21)을 포함하며, 탭들(61) 각각은 적어도 하나의 립(21)과 접촉하고, 이에 의해 개스킷이 보관 구성에서 로터 및 스테이터를 밀봉하는 것을 방지하고, 탭들이 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변위될 때 적어도 하나의 립과 분리된다. 일 구현예에서, 로터는 적어도 하나의 립을 포함하는 만곡된 외벽을 포함한다. 그러한 주변 립(22)은 복수의 주변 탭들과 결합하도록 구성된다. 일부 구현예들에서, 예를 들어 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이, 로터는 로터의 본체 내에 위치된 립, 즉 내부 립(23)을 포함할 수 있고, 로터는 복수의 탭들(63) 각각을 위해 내부 립에 인접한 디스플레이서 슬롯(28)을 더 포함하며, 디스플레이서 슬롯(28)은 작동 구성으로 변위될 때 탭들을 수용할 수 있는 로터 본체 내의 네거티브 공간(negative space)이다.
[00148] 다양한 실시예들에 따르면, 탭들 각각은 적어도 하나의 립과 접촉하고, 이에 의해 개스킷이 제1 탭 구성에서 로터 및 스테이터를 밀봉하는 것을 방지하고, 탭들이 제1 탭 구성으로부터 제2 탭 구성으로 변위될 때 적어도 하나의 립과 분리된다. 제2 탭 구성에서, 개스킷은 유밀 방식으로 로터 및/또는 스테이터에 대해 밀봉한다.
[00149] 보관 구성으로부터 작동 구성으로 전이될 때 스페이서의 변위를 용이하게 하기 위해, 로터는 변위 가능한 스페이서와 상호 작용하는, 립에 인접한 하나 이상의 캠들(24)을 포함할 수 있다. 캠들 각각은 회전 시에 스페이서를 변위시키도록 작용하는 램프(ramp)일 수 있다. 스테이터가 복수의 주변 탭들을 포함하는 구현예들의 경우, 캠들 각각은 길이를 가지며, 로터의 회전축으로부터의 제1 반경방향 거리로부터 제1 반경방향 거리보다 큰 제2 반경방향 거리까지 그 길이를 따라 점진적으로 경사진다. 이와 같이, 캠들 각각은 예를 들어 로터의 회전축으로부터, 로터의 원주부 또는 그 일부를 따라 반경방향 외측으로 점진적으로 경사지는 램프일 수 있다. 그러한 실시예들에서, 하나 이상의 캠들은 로터가 회전될 때 변위 가능한 스페이서들, 예를 들어 복수의 탭들에, 외측 방향 또는 실질적으로 외측 방향, 예컨대 로터의 회전축으로부터 멀어지는 방향으로 힘을 가한다. 전형적으로, 제2 반경방향 거리는 로터의 본체로부터 립의 가장 먼 에지의 거리와 동일하거나 그것을 초과한다. 로터의 일 실시예가 도 2b 및 도 2c에 도시되어 있으며, 여기서 캠은 립의 외부 에지의 내부 거리로부터 주변 립의 에지와 동등한 거리까지 경사지는 길이를 갖는다.
[00150] 스테이터가 복수의 내부 탭들을 포함하는 구현예들의 경우, 캠들 각각은 길이를 가지며, 로터의 회전축으로부터의 제1 반경방향 거리로부터 제1 반경방향 거리보다 작은 제2 반경방향 거리까지 그 길이를 따라 점진적으로 경사진다. 다양한 양태들에서, 하나 이상의 캠들은 로터가 회전될 때, 변위 가능한 스페이서들, 예를 들어 복수의 탭들에, 내측 방향 또는 실질적으로 내측 방향, 예컨대 로터의 회전축을 향하는 방향으로 힘을 가하고, 이에 의해 변위 가능한 스페이서들을 작동시킨다.
[00151] 회전 시에, 탭은 캠의 램프를 따라 슬라이딩하고, 이에 의해 복수의 스페이서들(60)을 보관 구성으로부터 작동 구성으로 변위시켜서, 이에 의해 적어도 하나의 립(21)으로부터 복수의 스페이서들(60)을 분리시킨다. 일 구현예에서, 복수의 탭들(61)은 로터가 회전될 때 적어도 하나의 립(21)으로부터 비가역적으로 분리된다.
[00152] 상기에 언급된 바와 같이, 다양한 양태들에서, 본 밸브들은 하나 이상의 유체들을 내부에 수용하기 위해 활성화전 적재 또는 보관 구성으로부터 활성화 작동 구성으로 활성화 가능하다. 도 8a 및 도 8b는 보관 구성에 있는 장치를 도시한다. 도 9a 및 도 9b는 작동 구성에 있는 도 8a 및 도 8b의 밸브 실시예를 도시한다. 도 8a, 도 8b, 도 9a 및 도 9b에 도시된 실시예에서, 스테이터는 복수의 주변 탭들(62) 및 복수의 내부 탭들(63)을 포함한다. 로터의 내부 립(22)은 내부 탭들(62) 상에 안착되고, 주변 립(23)은 주변 탭들(63) 상에 안착된다. 따라서, 보관 구성에서, 로터는 스테이터로부터 멀리 유지되어, 개스킷이 로터-스테이터 계면에서 압축되지 않는다.
[00153] 도 9a 및 도 9b는 작동 구성에 있는 로터리 밸브를 도시한다. 로터의 회전 및 탭들과 캠들의 결합 후에, 전술한 바와 같이, 탭들은 주변 및 내부 립들의 에지를 넘어서 편향된다. 보유 요소는 2 개의 웨이브 스프링들(96)의 형태로 바이어싱력을 제공한다. 이러한 바이어싱력은 로터를 스테이터를 향해 가압하여 로터-스테이터 계면에서 유밀 시일을 생성한다.
[00154] 다양한 실시예들에서, 하나 이상의 변위 가능한 스페이서, 예를 들어, 복수의 탭들, 또는 보관 상태에서 로터리 밸브를 유지하도록 제공된 다른 구조체들은 로터가 회전될 때 적어도 하나의 립 또는 다른 대응하는 구조체로부터 비가역적으로 분리된다. 그러한 실시예들에서, 로터는 변위 가능한 스페이서들이 변위될 때 회전축을 따르는 방향으로 스테이터를 향해 작동한다. 그러나, 로터는 바이어싱 요소에 의해 스테이터에서 멀어지는 반대 방향으로 작동하는 것이 방지된다. 이와 같이, 밸브 장치가 본원에 설명된 바와 같이 활성화되면, 예를 들어 로터를 회전시킴으로써, 예컨대 밸브 장치를 활성화시키도록 회전되었던 것과 반대 방향으로 회전시킴으로써 로터를 보관/적재 포지션에 다시 유지되는 것은 가역적으로 비활성화 가능하지 않다. 따라서, 스테이터가 유밀 방식으로 개스킷 및/또는 로터로 밀봉되면, 장치 작동 또는 후속 사용 동안에 밀봉해제되지 않는다. 따라서, 장치는 적재 포지션에 재보관되거나 추가로 적재되기보다는 사용 후에, 예를 들어 하나 이상의 유체들, 예컨대 샘플과 같은 액체를 관통 유동시킨 후에 폐기된다. 이와 같이, 본원에 개시된 밸브 장치들의 실시예들은 단일-사용용 장치들이며, 여기서 단일-사용은 장치의 적재 및/또는 상당한 보관, 예를 들어 1 일 이상 또는 2 일, 5 일, 10 일, 20 일 또는 50 일 이상, 180 일 이상, 또는 365 일 이상 동안의 보관에 의해 중단되지 않는 단일-사용 기간을 지칭한다.
[00155] 다양한 양태들에서, 본 밸브들은 도 8a, 도 8b, 도 9a 및 도 9b에 도시된 탭 실시예들 이외의 구조체들을 이용하는 장치 작동을 위해 활성화전 적재 또는 보관 구성으로부터 활성화 구성으로 전이된다. 그러한 실시예들에서, 로터는 핀-트랙 커플링(pin-and-track coupling)에 의해 스테이터에 작동 가능하게 연결될 수 있다. 그러한 부착에서, 로터는 스테이터의 트랙에서 이동하는 하나 이상의 핀을 포함하고, 그에 따라 로터는 보관 포지션에서 스테이터로부터 멀리 유지되고 로터가 회전될 때 트랙으로부터 떨어진다. 다른 실시예에서, 스테이터는 로터가 회전되는 동안 로터의 트랙에서 이동하는 하나 이상의 핀을 포함한다. 로터는 또한 나사산-홈 커플링(thread-and-groove coupling)에 의해 스테이터에 작동 가능하게 연결될 수 있으며, 로터는 스테이터 상의 하나 이상의 상보적 홈들에 정합 가능하게 연결되는 하나 이상의 나사산들을 포함한다. 대안적으로, 스테이터는 로터 상의 하나 이상의 상보적 홈들에 정합 가능하게 연결되는 하나 이상의 나사산들을 포함한다. 그러한 구현예들에서, 바이어싱 요소는 유밀 시일을 형성하기 위해 핀-트랙 또는 나사 구조체로부터 로터를 분리하는 것을 용이하게 하고 보관 구성으로의 밸브의 재전이를 방지할 것이다.
[00156] 일부 실시예들에서, 핀-트랙 또는 핀-가이드 구조체들의 사용에 더하여, 로터리 밸브는 로터와 스테이터 사이의 핀 및 홈 구조 배열체를 사용하여 활성화전 또는 적하(stowed) 상태로부터 개스킷 결합 및 사용 준비 상태로 전이된다. 핀은 적하 시에 또는 적재 동안에 홈 또는 가이드 구조체 내에 안착된다. 다음에, 밸브를 사용할 준비를 하기 위해, 로터는 스테이터 밸브면에 개스킷을 밀봉하기 위해 스테이터와 결합하도록 이동한다. 보관 상태로부터의 이러한 이동은 하나 이상의 안내 구조체들에 의해 안내될 수 있다. 안내 구조체들은 하나 이상의 도킹(docking) 또는 핀 구조체들과 접속하는 가이드들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 로터는 스테이터와 연관된 상보적인 가이드, 트랙 또는 레일과 결합하도록 적합화된 하나 이상의 도킹 구조체들(예를 들어, 핀들)을 포함할 수 있다.
[00157] 대안적으로, 스테이터는 로터와 연관된 하나 이상의 도킹 구조체들과 결합하는 가이드를 포함할 수 있다. 어느 구성에서든, 도킹 구조체(들)와 가이드(들) 사이의 상호작용은 적하/보관 상태 및 개스킷 밀봉/사용 준비 상태로부터의 전이 동안에 로터와 스테이터의 상대적인 운동을 안내할 수 있다. 결과적으로, 로터-스테이터의 상대적인 이동과 커플링된 안내 구조체의 형상은 이에 의해 전이 동안에 스테이터 밸브면과의 개스킷 결합 방식을 제어할 것이라는 것이 이해되어야 한다. 예를 들어, 스테이터 안내 구조체가 스테이터와 결합하도록 로터를 아래로 지향시키도록 로터가 회전될 수 있다. 이러한 대안적인 구성의 다양한 실시예들에서, 로터리 밸브는 1 개, 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 6 개, 7 개, 8 개, 9 개, 10 개 또는 그 초과의 도킹 구조체들을 포함할 수 있다. 도킹 구조체들은 핀들, 페그들(pegs), 포스트들(posts), 못들(nails), 후크들(hooks) 및 로크들(locks)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 도킹 구조체들은 특정 구성들에 기초하여 로터 또는 스테이터 상에 사용될 수 있다. 추가적으로, 로터-스테이터 상대 운동도 또한 가이드들에 의해 제어된다. 로터가 하나의 방향(예를 들어, 회전)으로 이동될 때, 가이드가 또한 다른 방향으로(예를 들어, 아래로, 또는 개스킷-스테이터 간격을 감소시키도록) 로터-스테이터 사이의 상대적인 이동을 유발하도록, 가이드는 상대 운동을 안내할 수 있다. 그러한 안내는 개스킷과 스테이터 사이에 원하는 접촉을 초래한다. 이러한 구성의 로터리 밸브는 1 개, 2 개, 3 개, 4 개, 5 개, 6 개, 7 개, 8 개, 9 개, 10 개 또는 그 초과의 가이드들을 포함할 수 있다. 가이드들은 레일들, 트랙들, 슬롯들 및 홈들을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 로터-스테이터 조합을 위한 가이드 및 도킹 구조체는 상보적이다.
[00158] 추가적으로, 그리고 본원에 설명된 로터리 밸브 실시예들의 유리한 장시간 보관 능력에 더하여, 전술한 바와 같은 상보적인 도킹 구조체들 및 가이드들을 포함하는 로터리 밸브들은 긴 시간 기간 동안 적하 상태로 결합되어 유지될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[00159] 일 양태는 로터리 밸브를 보관하는 방법들을 제공하며, 상기 방법은, (a) 본원에 설명된 바와 같은 밸브를 보관 컨테이너 내에 배치하는 단계; 및 (b) 소정 시간 기간 동안 밸브를 보관하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 밸브를 보관하는 단계는 개스킷이 로터 및 스테이터 중 적어도 하나로부터 이격되어 있는 보관 포지션에 밸브를 유지하는 단계를 포함한다. 일부 구현예들에서, 로터는 개스킷을 포함하고, 보관 구성에서 개스킷은 스테이터로부터 이격되어 있다. 일부 구현예들에서, 스테이터는 개스킷을 포함하고, 보관 구성에서 개스킷은 로터로부터 이격되어 있다. 상기 방법들은 보관 포지션에, 예컨대 보관 컨테이너 내에 그리고/또는 트레이 또는 선반(shelf) 상에 밸브를 배치한 후에, 소정 시간 기간 동안 밸브 장치를 보관하는 단계를 포함할 수 있다. 보관 컨테이너는 예를 들어 백, 상자, 예컨대 개방형 상자(open-top box), 플라스틱 몰드, 또는 밸브 또는 그 일부를 수용하기 위한 리세스를 갖는 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 보관 컨테이너는 또한 선박 또는 기차 화물-적재 컨테이너인 복합 컨테이너(intermodal container), 또는 보관 시설의 방과 같은 방일 수 있다. 동일한 컨테이너에 복수의 밸브들이 보관될 수 있다.
[00160] 다양한 실시예들에서, 상기 방법들은 소정 시간 기간 동안 밸브 장치를 보관하는 단계, 예컨대 보관 포지션에서 보관하는 단계를 포함한다. 소정 시간 기간은, 예를 들어 1 일 내지 2 년, 예컨대 10 일 내지 1 년, 예컨대 30 일 내지 300 일의 범위일 수 있다. 소정 시간 기간은 1 일 이상, 30 일 이상, 90 일 이상, 180 일 이상, 1 년 이상 또는 2 년 이상일 수 있다. 소정 시간 기간은 또한 1 일 이하, 30 일 이하, 90 일 이하, 180 일 이하, 1 년 이하 또는 2 년 이하일 수 있다. 소정 시간 기간은, 예를 들어 1 개월 내지 24 개월, 예컨대 10 개월 내지 20 개월, 예컨대 12 개월 내지 18 개월의 범위일 수 있다. 소정 시간 기간은 6 개월 이상, 예컨대 9 개월 이상, 예컨대 12 개월 이상일 수 있다. 소정 시간 기간은 또한 6 개월 이하, 9 개월 이하, 12 개월 이하, 15 개월 이하, 18 개월 이하 또는 24 개월 이하일 수 있다. 그러한 실시예들에서, 개월은 연속된 개월이다.
[00161] 본원에 설명된 로터리 밸브의 일부 실시예들은 장기간 보관 또는 신뢰성있는 유통 수명을 제공한다. 일부 양태들에서, 보관 동안에 로터와 스테이터 사이에 원하는 간격을 유지하기 위한 구조체가 제공된다. 결과적으로, 보관 동안에, 로터 및 스테이터와, 임의의 개재된 개스킷은 이격되거나 비-유밀(non-fluid tight) 관계로 유지된다. 보관으로부터 사용 준비로 전이하거나 유밀 관계를 설정하는 것은 로터와 스테이터 사이의 상대 운동에 의해 성취된다. 도 8a 및 도 8b는 보관 상태로 로터 및 스테이터를 유지하기 위해 하나 이상의 탭들(61)과 같은 변위 가능한 스페이서들(60을 사용하는 것을 도시한다. 스테이터 회전은 탭들과 결합하여 탭들을 편향시키고, 이에 의해 로터와 스테이터 사이의 밀봉을 허용한다. 도 10a 내지 도 12b는 보관 상태를 유지하고 로터와 스테이터 사이의 유체 시일로 전이되는 나사형 로터의 구성 및 사용을 상세하게 나타낸다. 이들 구성들 및 방법들에 부가하여, 추가적인 구성들 및 방법들이 본원에 설명된 바와 같은 보관 상태로 로터리 밸브를 유지하는데 사용될 수 있다.
[00162] 나사형 로터-스테이터 결합을 갖는 로터리 밸브
[00163] 로터리 밸브의 일부 실시예들에서, 보관 상태는 로터리 밸브의 구성요소들 사이의 나사형 특징부들을 사용하여 유지된다. 일부 실시예들에서, 로터의 나사형 부분과 로터리 밸브의 다른 나사형 구성요소 사이에는 나사형 관계가 존재한다. 도 10a, 도 10b 및 도 10c는 나사형 로터를 갖는 로터리 밸브의 사시도, 측면도 및 단면도를 도시한다.
[00164] 도 11a, 도 11b, 도 12a 및 도 12b는 로터(10)의 일부와 보유 링(91) 사이에 나사형 결합을 갖는 로터리 밸브의 실시예를 도시한다. 도 11a 및 도 11b는 보관 상태에 있는 나사형 로터리 밸브 실시예의 사시 단면도 및 단면도를 각각 도시한다. 도 12a 및 도 12b는 나사형 구성요소들 사이의 상대 운동의 결과로 보관 상태로부터 전이된 도 11a 및 도 11b의 나사형 로터리 밸브 실시예의 사시 단면도 및 단면도를 각각 도시한다. 도 11a 내지 도 12b의 다양한 도면들에서의 로터리 밸브는 도 4의 로터리 밸브와 유사하다.
[00165] 도 11a에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 보유 링(91)은 나사형 부분(191)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 나사형 부분(191)은 나사산들(194)을 포함한다. 로터(10)는 나사형 부분(110)을 갖는 외벽(11)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 나사형 부분(110)은 나사산들(194)에 대응하는 홈들(114)을 포함한다. 도 11a 및 도 11b에 도시된 적하 구성에서, 바이어싱 요소(96)는 나사산들(194)과 홈들(114) 사이의 결합을 유지하여 로터 밀봉 표면(개스킷(80))과 스테이터 밸브면(52) 사이의 원하는 갭을 유지하는 것을 돕는다. 도 11b에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 로터 캡(30)의 상부는 보유 링(91)의 상부 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 있어서 낮은 프로파일의 로터리 밸브 디자인 인자를 유지한다. 보유 링(91)에 대한 로터의 회전은 로터를 스테이터를 향해, 그리고 도 12a 및 도 12b에 도시된 작동 상태로 이동시킨다. 로터 캡이 보유 링의 상부 표면 아래로 오목해지고 개스킷(80)이 로터와 스테이터 사이에 유체 시일을 제공하기 때문에, 본 도면에서 보관 상태로부터의 전이가 분명하다. 또한, 로터가 보유 링(91)의 나사형 부분(194)으로부터 분리되어 있는 것이 도 12b에서 보여진다. 나사형 로터의 이러한 포지션으로의 이동은 로터가 본원에 설명된 바와 같이 스테이터에 대해 자유롭게 인덱싱(indexing)되는 것을 보장한다.
[00166] 도 11a 내지 도 12b를 고려할 때, 회전축(16), 로터 밸브면(12), 로터 밸브면과 반대측의 외부면(13)을 갖는 로터(10)를 포함하는 로터리 밸브가 제공된다. 추가적으로, 로터 밸브면과 대향하여 위치결정된 스테이터 밸브면(52)을 갖는 스테이터(50)가 존재한다. 로터리 밸브는 또한 로터와 스테이터를 서로를 향해 바이어싱시키고 보유 링(91) 및 바이어싱 요소(96)를 포함하는 보유 요소(90)를 포함한다. 로터리 밸브는 보유 링의 나사형 부분이 로터의 나사형 부분과 결합되는 동안에 보관 상태로 유지된다. 일 구성에서, 로터와 스테이터 사이의 상대 운동은 로터 밸브면과 스테이터 밸브면 사이에 유밀 배열을 생성하거나, 로터와 스테이터 사이의 상대 운동은 스테이터에 대해 밀봉하도록 해제될 때까지 보유 링의 나사형 부분을 따라 로터를 이동하도록 하는 로터의 회전이다. 이와 같이, 보관 상태에서 결합에 사용되는 나사형 로터를 갖는 로터리 밸브는 나사형 로터의 1 회전 미만, 1/2 회전, 1/4 회전 또는 1/8 회전의 회전으로 로터리 밸브 내에 유밀 시일을 제공하도록 전이되도록 구성될 수 있다. 더 더욱이, 나사형 로터 로터리 밸브의 나사형 구성요소들이 결합되는 동안, 로터 밸브면과 스테이터 밸브면 사이에 배치된 개스킷은 스테이터 밸브면과 유밀 시일을 형성하지 않는다는 것이 이해되어야 한다.
[00167] 도 13 내지 도 16의 로터리 밸브들의 다양한 도면들과 관련하여, 각각은 본원에 설명된 다른 것들과 유사하게 구성된 로터리 밸브이다. 각각은 외부면(13) 및 외부면(13)과 반대측의 로터 밸브면(12)을 가지는 로터(10)를 갖는 로터리 밸브에 관한 것이다. 로터 밸브면(12)을 관통하는 한 쌍의 구멍들(41, 42)이 존재한다. 스테이터(50)는 스테이터면(52)을 가지며, 스테이터면에는 복수의 스테이터 포트들(53)이 있다. 복수의 스테이터 포트들(53) 각각은 유체 통로(54)와 연통한다. 또한, 일부 구성들에서, 스테이터면(52)과 로터 밸브면(12) 사이에 개재된 개스킷(80)도 존재한다. 개스킷(80) 내에는, 한 쌍의 구멍들(41, 42)과 정렬되는 한 쌍의 개구들(83)이 있다. 개스킷은 보관 상태에 있는 동안 스테이터면(52)으로부터 이격되고, 보관 상태로부터 해제될 때 보유 요소(90)에 의해 스테이터면과 유밀 관계로 유지된다.
[00168] 도 13은 보관 상태에 있는 로터리 밸브의 부분 단면도이다. 본 실시예에서, 로터와 스테이터 사이에 스페이서(180)가 존재한다. 일 실시예에서, 스페이서(180)는 개스킷(80)과 스테이터 밸브면 사이에 위치결정된다. 스페이서(180)는 개스킷(80)과 일체로 형성되거나 개스킷(80)에 부착된 디스크(disc) 또는 O-링(O-ring)으로 구성될 수 있다. 추가적으로, 스페이서(180)는 개스킷 밀봉면을 따라 배치될 수 있으며, 그에 따라 스페이서(180)는 (a) 개스킷 밀봉면과 스테이터면 사이의 갭을 유지하고, (b) 로터리 밸브를 보관 상태로 유지한다. 일 양태에서, 스페이서(180)와 함께 사용하도록 적합화된 로터리 밸브는 개스킷 밀봉면과 스테이터면 사이의 결합을 허용하도록 스페이서를 변위시키기에 충분한 로터와 스테이터 사이의 상대적인 이동에 의해 보관 상태로부터 해제된다.
[00169] 도 14a 및 도 14b는 보관 상태(도 14a) 및 밀봉/사용 준비 상태(도 14b)의 노치형 로터(notched rotor)를 갖는 로터리 밸브의 사시도들을 도시한다. 도 14a는 보관 상태에 있는 로터를 도시한다. 로터 외벽(14) 주위에는 복수의 노치들(112) 및 경사진 특징부들(114)이 배열되어 있다. 보유 링(91)은 로터 외벽과 결합하는 대응하는 홈들(116)을 포함한다. 도 14a의 도면에 도시된 바와 같이, 로터리 밸브는 홈들(116)과 경사진 특징부(114)의 일부 사이의 결합에 의해 보관 상태로 유지된다. 노치형 로터의 회전은 로터가 도 14a의 보관 상태로부터 도 14b에 도시된 밀봉/사용 준비 상태로 전이되게 한다. 이러한 구성과 관련하여, 로터(10) 주위에 있고 스테이터에 커플링된 보유 링(91)이 도시되어 있다. 보유 링(91)은 로터(10)에 인접한 보유 링의 일부 주위에 복수의 홈들(116)을 갖는다. 추가적으로, 로터는 도 14a에서 가장 잘 보이는 바와 같이 보유 링의 복수의 홈들에 정합 대응하는 복수의 상보적인 형상부들을 갖도록 구성된다. 로터리 밸브는 복수의 상보적인 형상부들과 복수의 홈들의 결합의 결과로 보관 상태로 유지된다. 로터리 밸브는 보유 링의 일부에 대한 복수의 홈들을 로터 상의 정합 대응하는 복수의 상보적인 형상부들로부터 분리하기에 충분한 로터와 보유 링 사이의 상대적인 이동에 의해 도 14a에 도시된 보관 상태로부터 해제된다. 전형적으로 회전에 의한 이러한 상대적인 이동의 결과로, 로터리 밸브는 도 14b에서와 같은 밀봉/사용 준비 구성으로 전이된다.
[00170] 도 15는 로터가 보유 링 위 및 외부로 이격된 상태의 로터리 밸브의 분해도이다. 도 11a 내지 도 12b의 나사형 캡 로터와 유사하게, 15의 로터는 로터 및 보유 링의 상보적인 나사형 섹션들과 결합하여 보관 상태를 제공하고 보관 상태로부터의 간단한 전이를 제공한다. 로터(10)는 로터의 상부 원주부에 인접한 외벽(14)을 따라 리지들(ridges)(118) 및 공간들(119)을 포함한다. 리지들 및 공간들은 함께 로터 주위의 완전한 원주부를 형성한다. 본 실시예에서, 도시된 바와 같이 서로 마주보는 한 쌍의 리지들(118) 및 공간들(119)이 있다. 유사한 구성이 보유 링(91) 상에 존재한다. 보유 링(91)은 로터 상의 것들에 대응하는 상보적인 리지들(195) 및 공간들을 포함한다. 보관 상태에 있는 경우, 로터 리지(118)는 로터와 스테이터 사이의 간격을 유지하기 위해 보유 링 리지(195)와 결합된다. 1/4 회전만큼의 로터 회전은 로터 리지(118)를 보유 링의 갭 내로 이동시키고, 로터는 밀봉된 상태로 하강되고 사용 준비가 될 것이다. 이와 같이, 이들 실시예들은 로터 주위에 있고 스테이터에 커플링된 보유 링을 갖는 로터리 밸브에 관한 것이다. 보유 링은 로터에 인접한 표면을 따라 한 쌍의 아치형 형상부들을 가지며, 로터는 보유 링의 한 쌍의 아치형 형상부들에 대응하는 한 쌍의 상보적인 아치형 형상부들을 갖는다. 이러한 로터리 밸브에 대한 보관 상태는 보유 링의 한 쌍의 아치형 형상부들과 로터의 한 쌍의 상보적인 아치형 형상부들 사이의 결합 동안에 유지된다. 도 15에서와 같이 구성된 로터리 밸브는 로터에 인접한 표면을 따른 한 쌍의 아치형 형상부들을 로터 상의 한 쌍의 상보적인 아치형 형상부들로부터 분리하기에 충분한 로터와 보유 링 사이의 상대적인 이동에 의해 보관 상태로부터 해제된다.
[00171] 도 16은 보관 상태로 로터리 밸브를 유지하는데 사용되는 클립의 상향식 단면도이다. 클립(197)은 스테이터와 로터 사이의 원하는 갭을 유지하기 위해 로터리 밸브 내에 위치결정된 한 쌍의 프롱들(prongs)(198, 199)을 포함한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 로터리 밸브는 개스킷 밀봉면과 스테이터면 사이의 갭을 유지하기 위해 로터리 밸브와 결합된 클립(197)을 포함한다. 프롱들(198, 199)에 의해 지지된 로터리 밸브의 부분들은 이러한 로터리 밸브 실시예를 보관 상태로 유지한다. 도 16의 로터리 밸브는 클립(197)이 제거될 때 보관 상태로부터 해제된다. 클립(197)의 제거는 보유 요소가 스테이터면과 유밀 관계로 개스킷을 이동시킬 수 있게 한다.
[00172] 도 17a 내지 도 17e 및 도 18a 내지 도 18c는 고체 지지체 챔버(46) 내의 유동 채널 스페이서들에 대한 다양한 대안적인 구성들을 제공한다. 챔버(46) 내의 유체 유동은 고체 지지체(45)의 유형 및 챔버(46)에서 수행되는 기능 또는 로터리 밸브의 실시예의 전체 기능과 같은 다수의 인자들에 의존한다. 유동 채널 스페이서들은 챔버(46)를 통한 유체 유동뿐만 아니라, 챔버(46) 내의 고체 지지체(45)를 통한 유체 유동 및 그 주위의 유체 유동을 보장하는데 도울 수 있다. 이와 같이, 로터리 밸브 기능 및 성능을 향상시키기 위해, 유리하게는 상이한 유동 채널 스페이서 구성들의 어레이가 이용될 수 있다.
[00173] 도 3b는 고체 지지체 챔버(46)의 하부(39) 위로 융기된 구조체로서 구성된 유동 채널 스페이서(49)의 일 버전을 도시한다. 본 실시예에서의 하부(39)는 편평하지만, 경사진 챔버 하부들은 본원에 설명된 바와 같은 다른 구성들에서 사용될 수 있다. 본 실시예에서의 유동 채널 스페이서(49)는 고체 지지체 챔버(46)의 내벽의 대체적인 곡률에 대응하는 아치형 형상을 갖는다. 유동 채널 스페이서(49)는 챔버(46)의 벽들뿐만 아니라 챔버(46)로부터의 출구(48) 둘 모두로부터 분리된다. 다른 유동 채널 스페이서 형상들, 배향들 및 챔버 내부 구성들이 가능하다. 예시적인 유동 채널 스페이서 변형예들은, (a) 유동 채널 스페이서가 연속적인 구조체가 아니라 분할될 수 있는 것; (b) 유동 채널 스페이서가 측벽 또는 하부(39)와 같은 고체 지지체 챔버의 표면을 따라 하나 초과의 구조체를 포함할 수 있는 것; (c) 유동 채널 스페이서가 챔버 출구(48)로부터 이격되거나 출구(48)의 에지에서 종단될 수 있는 것; 및 (d) 유동 채널 스페이서가 하부 또는 측벽과 같은 챔버 내부 표면 위로 융기되거나, 하부 또는 측벽과 같은 챔버 내부 표면 내로 오목해질 수 있는 것을 포함한다. 이들 및 다른 유동 채널 스페이서(49) 및 챔버(46) 구성들―하나 이상의 실시예들의 다양한 조합들을 포함함―은 도 17a 내지 도 18c에서 추가로 설명된다.
[00174] 도 17a 내지 도 17e는 지지체 챔버 출구(48) 주위에 배열된 복수의 유동 채널 스페이서들(49)을 갖는 유동 챔버(46)의 도면들을 도시한다. 도 17a는 지지체 챔버 출구(48) 주위에 반경방향 패턴으로 배열된 3 개의 융기된 유동 채널 스페이서들(49)을 갖는, 도 3b에 도시된 고체 지지체 챔버(46)의 하향식 도면이다. 유동 채널 스페이서들(49) 각각은 지지체 챔버 출구(48)에서 시작되고, 챔버 하부(39)를 따라 연장되며, 챔버(46)의 측벽에 도달하기 전에 종단된다. 도 17b는 도 17a의 고체 지지체 챔버(46)의 단면도이다. 이러한 도면은, 챔버 하부(39)가 편평하며, 유동 채널 스페이서(49)가 유동 채널 출구(48)와 정렬되고 챔버 측벽에 대해 간격을 갖도록 종단된다는 것을 명확하게 한다. 도 17c는 도 17b와 유사한 고체 지지체 챔버(46)의 단면도이다. 도 17c와 마찬가지로, 도 17c의 유동 채널 스페이서(49)의 실시예는 챔버 하부(39)가 편평하며, 유동 채널 스페이서(49)가 유동 채널 출구(48)와 정렬되고 챔버 측벽에 대해 간격을 갖도록 종단된다는 것을 나타낸다. 도 17c는 경사지거나 쐐기형인 유동 채널 스페이서(49)를 도시한다. 본 실시예에서, 쐐기형이거나 경사진 유동 채널 스페이서는 편평한 챔버 하부(39)와 조합하여 사용된다. 본 실시예에서, 유동 채널 스페이서(49)는 챔버 출구(48)에 보다 근접할수록 더 낮은 챔버 하부(39) 위로의 높이를 가지며, 챔버 출구(48)로부터 멀어질수록 더 높은 높이를 갖는다. 도 17d는 유동 채널 스페이서(49)가 유동 채널 출구(48)와 정렬되고 챔버 측벽에 대해 간격을 갖도록 종단된다는 점에서 도 17b 및 도 17c와 유사한 단면도이다. 도 17d는 경사진 챔버 하부(39)를 도시한다. 경사진 챔버 하부(39)는 어떠한 유동 채널 스페이서(49)도 없는 경우와 같이 단독으로 사용되거나, 본원에 설명된 임의의 유동 채널 스페이서 실시예와 함께 사용될 수 있다. 도 17d의 예시적인 실시예에서, 경사진 챔버 하부(39)는 경사지거나 쐐기형인 유동 채널 스페이서(49)와 함께 사용된다. 도 17c의 경사지거나 쐐기형인 유동 채널 스페이서와는 대조적으로, 도 17d에 도시된 유동 채널 스페이서 실시예는 챔버 출구(48)에 인접하게 더 높은 높이를 가지며 측벽에 가장 가깝게 더 낮은 높이를 갖도록 경사진다. 일 양태에서, 도 17c 및 도 17d의 단면도들로부터 명백한 바와 같이, 유동 채널 스페이서(49)는 단면이 직사각형(도 17b), 삼각형(도 17d) 또는 사다리꼴(도 17c)로 나타날 수 있다. 도 17e는 유동 채널 스페이서들이 챔버 하부(39)를 따라 있고 챔버 출구(48) 주위에 배열되며 챔버 측벽으로부터 이격되어 있다는 점에서, 도 17a의 것들과 유사한 복수의 유동 채널 스페이서들(49)을 갖는 고체 지지체 챔버(46)의 하향식 도면을 도시한다. 도 17e의 유동 채널 스페이서(49) 실시예는 챔버 측벽 및 챔버 출구(48) 둘 모두로부터 이격된 유동 채널 스페이서의 포지션을 도시한다. 이러한 구성에 도시된 유동 채널 스페이서들(49)은 또한 도 17a 내지 도 17d와 관련하여 전술한 바와 같은 다른 구성들로 변형될 수도 있다.
[00175] 도 18a 내지 도 18c는 챔버 출구(48)에 직접 인접하고 챔버 측벽에 대해 이격되어 종단된다는 점에서 도 17a 내지 도 17d와 관련하여 전술한 것들과 유사한, 지지체 챔버 출구(48) 주위에 배열된 복수의 유동 채널 스페이서들(49)을 갖는 유동 챔버(46)의 도면들을 도시한다. 도 18a 내지 도 18c의 실시예들은 챔버 하부(39)로 오목해진 유동 채널 스페이서(49)를 도시한다. 도 18a는 챔버 출구(48)에 인접한 리세스형 유동 채널 스페이서들(49)의 하향식 도면이다. 도 18b는 도 18a의 지지체 챔버(48)의 단면도이다. 도 18b의 도면은 유동 채널 스페이서(49)의 편평한 하부를 도시한다. 도 18b의 편평한 하부의 리세스형 유동 채널 스페이서에 대한 대안으로, 도 18c는 경사지거나 쐐기형인 리세스형 유동 채널 스페이서를 갖는 지지체 챔버(46)의 단면도이다. 도시된 실시예에서, 경사진 리세스형 유동 채널 스페이서는 챔버 출구(48)에 보다 근접할수록 더 깊고, 챔버 측벽에 접근할수록 더 얕아진다. 다른 대안적인 실시예들에서, 리세스형 유동 채널 스페이서는 도 17a 내지 도 17d와 관련하여 설명된 바와 같이 경사, 형상, 편평한 챔버 하부 및 경사진 챔버 하부의 다양한 실시예들과 유사하게 구성되거나, 선택적으로 도 17e에서와 같이 챔버 출구(48)로부터 선택적으로 이격될 수 있다.
[00176] 상기 개시로부터 이해되는 바와 같이, 로터리 밸브 실시예들에서 유동 채널 스페이서들의 사용은 강인한 로터리 밸브 기능에 대한 요구뿐만 아니라 다양한 가능한 고체 지지체(45)의 넓은 배열을 수용하기 위해 광범위한 지지체 챔버(46) 구성들을 제공한다. 따라서, 고체 지지체 챔버(46)는 어떠한 유동 채널 지지체도 없이 편평하거나 경사진 챔버 하부(39)를 가질 수 있다. 유동 채널 지지체를 갖지 않는 편평한 챔버 하부(39)가 도 4에 도시되어 있다. 그러한 구성들에서, 고체 지지체(45)는 편평하거나 경사진 챔버 하부(39) 상에 안착된다. 선택적으로, 고체 지지체 챔버(46)는 도 3a, 도 3b, 도 17a 내지 도 18c에 도시 및 설명된 바와 같이 하나 이상의 유동 채널 스페이서들(49)을 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 다양한 유동 채널 스페이서 실시예들은 편평하거나 경사진 챔버 하부(39) 위로 융기되거나 그 내로 오목해질 수 있다. 더욱이, 이들 다양한 상이한 지지체 챔버 및 유동 채널 스페이서 조합들은 로터리 밸브 작동들 및 기능을 향상시키도록 추가로 조합될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 2 개, 3 개, 4 개 또는 그 초과의 고체 지지체 챔버들(46)을 갖는 로터리 밸브에서, 지지체 챔버들 각각은 챔버 하부 및 유동 채널 스페이서 특성들의 상기 요소들의 특유한 구성을 가질 수 있다. 다시 말해서, 고체 지지체 챔버들 각각은 대응하는 유동 채널(40)과 함께, 전체 로터리 밸브 기능에 기초하여 구성될 수 있다. 도 18a는 하나의 고체 지지체 챔버(46)가 융기된 아치형 유동 채널 스페이서(49)를 포함하는 한편, 다른 챔버(46)가 리세스형 유동 채널 스페이서들(49)의 어레이를 나타내는 하나의 그러한 조합의 예시적인 실시예를 제공한다. 본원에 설명된 유동 채널 스페이서, 고체 지지체 챔버 및 지지체 챔버 하부의 모든 다양한 변형예들은 사용되는 고체 지지체(45)의 유형 및 전체 로터리 밸브 기능 및 성능에 기초하여 필요에 따라 조합 및 변형될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
[00177] 로터리 밸브 작동 예들
[00178] 도 19의 표는 도 1b 및 도 1c의 로터리 밸브(00)를 사용하는 생물학적 분석으로 분석하기 위한 생물학적 샘플을 준비하는데 사용될 수 있는 일련의 샘플 프로세싱 단계들을 나타낸다. 개스킷(80)을 갖는 로터리 밸브(00), 즉 도 7ba에 도시된 구성을 사용하는 밸빙 시퀀스(valving sequence)가 도 20a 내지 도 30c에 도시되어 있다. 하기의 예는 스테이터(50) 상의 상이한 포트들(53) 사이의 유체 연통을 설정하기 위해 개스킷 내에 형성된 각각의 구멍 형상에 의해 수행될 수 있는 다양한 상이한 기능들을 나타낸다. 하기의 도면들에서의 보다 큰 영역 스트립(171)은 전체 로터-스테이터 계면을 나타내는 한편, 스트립 내에 위치결정된 보다 작은 직사각형들(172)은 포트(53)를 지지할 수 있는 스테이터면(52)을 따르는 위치들을 나타낸다. 보다 작은 직사각형 위의 원들(173)은 스테이터(50)에 존재하는 실제 포트들의 위치들을 나타낸다. 스트립 위에 위치된 모든 다른 형상들은 도 7ba에 도시된 바와 같은 개스킷 특징부들을 나타내고, 대응하는 참조 번호 지정들을 사용한다. 이들 다양한 개스킷 특징부들은 하기의 설명에서 명확해지는 바와 같이 스테이터(50) 상의 포트들(43)과 광범위한 유체 연통을 제공하는데 사용된다.
[00179]
[00180] 도 20 내지 도 30에서는, 하기의 지정들이 사용된다. "A"가 붙여진 도면들은 로터-스테이터 계면의 원주부가 직선을 형성하도록 전개된 경우에서 볼 때, 밸빙 시퀀스 동안에 사용할 수 있는 로터-스테이터 계면을 도시한다. "B"가 붙여진 도면들은 로터 외부면(13)에서 볼 때, 밸빙 시퀀스 동안에 사용할 수 있는 로터-스테이터 계면을 도시한다. "C"가 붙여진 도면들은 어떤 포트들이 가압되는지 및 무엇에 대한 측정인지를 도시한다.
[00181] 도 20a 및 도 20b는 보관 구성에 있는 로터리 밸브를 도시하며, 여기서 개스킷(80)은 로터(10) 또는 스테이터(50) 중 적어도 하나에 대한 밀봉이 방지된다. 도 20c는 압력이 인가되지 않고 모든 공압 소스들(P1 내지 P4)이 통기되도록 개방되어 있는 것을 나타낸다.
[00182] 도 21a 및 도 21b는 스테이터(50)와 로터(10) 사이에 유밀 시일을 형성하기 위해 보관 구성으로부터 작동 구성으로 처음 인덱싱되었을 때의 로터리 밸브를 도시한다. 유밀 시일은 도 7ba에 도시된 개스킷이 스테이터면(52)과 로터 밸브면(12) 사이에서 압축된 결과이다. 도 21c에 보여지는 바와 같이, 압력이 시스템에 인가되지 않고, 모든 공압 소스들이 그 홈 포지션(home position)에서 차단되어 있다.
[00183] 도 22a 및 도 22b는 로터리 밸브가 생물학적 샘플 및 용해 완충액을 로딩하도록 인덱싱되었을 때를 나타낸다. 공압 소스(P1)는 샘플을 제1 커넥터 홈(86a)을 통해 샘플 포트로부터 샘플 유지 챔버(SHC) 포트로 유동시키도록 가압된다. 제1 커넥터 홈(86a)은 보다 큰 반경방향 거리에 위치된 포트가 동일한 반경방향 라인을 따라 보다 작은 반경방향 거리에 위치된 다른 포트와 유체적으로 연통할 수 있게 한다. 제1 커넥터 홈(86a)은 스테이터(50)를 가로지르는 샘플의 재지향을 가능하게 한다. 유사하게는, 소스(Cr)는 용해 완충액을 제2 커넥터 홈(86b)을 통해 그 소스(LB)로부터 용해 완충액 유지 챔버로 유동시키도록 가압된다. 제2 커넥터 홈(86b)은 스테이터(50)에서 동일한 반경방향 라인을 따라 2 개의 상이한 거리들에 위치된 용해 완충액 유지 챔버(LBHC) 포트와 용해 완충액 포트를 연결한다. 개스킷 구멍들과 능동적으로 연통하지 않는 포트들(즉, 세정 완충액 포트 및 폐기물 포트)의 경우, 개스킷(80)은 현재 능동적으로 사용되지 않는 모든 포트들에 대해 밀봉한다. 개스킷 구멍들과 능동적으로 연통하는 포트들만이 스테이터(50)의 포트간에서 유체를 이동시킬 수 있다. 도 22c는 공압 소스(P1 및 Cr)가 켜져 있고 5.0 psig로 가압된 것을 보여준다.
[00184] 도 23a 및 도 23b는 용해/혼합 포지션에 있는 로터리 밸브를 도시한다. 공압 소스(P2)는 샘플 유지 챔버로부터의 샘플 및 용해 완충액 유지 챔버의 용해 완충액을 용해 혼합 챔버 내로 유동시키도록 가압된다. 반경방향 커넥터 홈(99a)은 샘플 유지 포트, 용해 완충액 유지 포트 및 용해 혼합 챔버 포트를 함께 연결하는데 사용된다. 반경방향 커넥터 홈(99a)은 하나의 반경방향 거리를 따르지만 상이한 반경방향 라인들을 따르는 스테이터(50)의 다중 포트들이 서로 유체적으로 연통할 수 있게 한다. 이것은 샘플 및 용해 완충액이 각각의 유지 챔버들로부터 용해 혼합 챔버 포트를 통해 혼합 챔버(LBXC) 내로 압력하에서 유동할 수 있게 한다. 도 23c는 공압 소스(P2)가 켜져 있고 5.0 psig로 가압된 것을 보여준다. 공압 소스들(P1, P3 및 P4)은 대기로 통기되는 한편, 공압 소스(Cr)는 차단된다.
[00185] 도 24a 및 도 24b는 용해된 샘플을 매트릭스 상으로 로딩하기 위한 포지션에 있는 로터를 도시한다. 공압 소스(P1)는 용해된 샘플을 용해 혼합 챔버(LBXC)로부터 개스킷 입구(84)와 정렬된 용해 혼합 챔버 포트를 통해 밀어내도록 가압된다. 용해된 샘플이 고체 지지체 챔버(46) 내의 다공성 고체 지지체(45)를 통과함에 따라, 표적 분석물은 다공성 고체 지지체(45)에 결합되는 한편, 용해된 샘플의 나머지, 예를 들어 세포 잔해(cell debris)는 유동 챔버 출구로부터 개스킷 출구(85)를 통해 이동하고, 스테이터(50)에 위치된 폐기물 포트에 의해 폐기물 수집 요소("폐기물(waste)")로 지향된다. 도 24c는 공압 소스(P1)가 20.0 psig로 가압된 것을 보여준다. 공압 소스들(P2 및 Cr)은 차단된다. 공압 소스들(P3 및 P4)은 대기로 통기된다.
[00186] 도 25a 및 도 25b는 매트릭스 세정 포지션에 있는 로터리 밸브를 도시한다. 로터는 이전에 표적 분석물이 로딩된 매트릭스를 유지하는 유동 챔버를 통해 폐기물 포트와 세정 완충액(WB) 포트를 연결하도록 이동하였다. 공압 소스는 P1로부터 P2로 변경되어, 개스킷 입구(84)와 정렬된 세정 완충액 포트를 통해 세정 완충액을 밀어낸다. 세정 완충액은 다공성 고체 지지체(45) 위로 유동하여 원하지 않는 오염물질들을 제거하는 한편, 표적 분석물은 다공성 고체 지지체(45)에 결합된 상태로 유지된다. 오염물질들을 가지는 세정 완충액은 유동 챔버 출구로부터 개스킷 출구(85)를 통해 이동하고, 스테이터(50)에 위치된 폐기물 포트에 의해 폐기물 수집 요소로 지향된다. 도 25c는 공압 소스(P2)가 20.0 psig로 가압된 것을 보여준다. 공압 소스들(P1 및 Cr)은 차단되고, 공압 소스들(P3 및 P4)은 대기로 통기된다.
[00187] 도 26a 및 도 26b는 로터리 밸브(10)가 매트릭스 건조 포지션으로 인덱싱되었을 때를 도시한다. 공기-건조 단계는 다공성 고체 지지체(45)에 적용되어, 고체 지지체 챔버(46)로부터 잔류 세정 완충액을 제거한다. 공압 소스(P2)는 개스킷 입구(84)를 통해 공기 포트에 적용된다. 다음에, 고체 지지체 챔버(46)를 통과하는 공기는 유동 챔버 출구로부터 개스킷 출구(85)를 통해 빠져나가고, 스테이터(50)에 위치된 폐기물 포트에 의해 폐기물 수집 요소로 지향된다. 도 26c는 다시 한번, 공압 소스(P2)가 20.0 psig로 가압된 것을 보여준다. 공압 소스들(P1 및 Cr)은 차단되고, 공압 소스들(P3 및 P4)은 대기로 통기된다.
[00188] 도 27a 및 도 27b는 다공성 고체 지지체(45)로부터 분석물을 용리하기 위해 매트릭스를 용리하도록 인덱싱된 로터리 밸브를 도시한다. 공압 소스(P3)는 물 또는 다른 용리액을 물 포트를 통해 개스킷 입구(84)로 보내도록 가압된다. 물은 고체 지지체 챔버(46) 내의 다공성 고체 지지체(45)를 통해 유동하여 고체 지지체로부터 표적 분석물을 방출시킨다. 표적 분석물을 보유하는 용리액은 유동 챔버 출구로부터 개스킷 출구(85)를 통해, 그리고 스테이터(50)의 양성 샘플 계량 채널 포트를 통해 양성 샘플 계량 채널("Pos MC") 내로 고체 지지체 챔버(46)를 빠져나간다.
[00189] 동시에, 공압 소스(P3)는 음성 물 포트를 가압하여 물, 즉 음성 대조표준 샘플을 음성 계량 채널 포트로 이동시킨다. 이러한 추가적인 물 포트는 수행된 분석에 대한 음성 대조표준을 로딩하는데 사용된다. 개스킷의 제3 선택기 홈(86c)은 물 포트와 음성 대조표준 계량 채널("Neg MC") 포트가 유체적으로 연통할 수 있게 하고, 그에 따라 음성 계량 채널을 충전한다. 도 27c는 공압 소스(P1, P2 및 Cr)가 차단된 것을 보여준다. 공압 소스(P3)는 5.0 psig로 가압되고, 공압 소스(P4)는 대기로 통기된다.
[00190] 도 28 및 도 29 둘 모두는 시약 혼합 포지션에 있는 로터리 밸브를 도시하지만, 상이한 공압 소스들의 활성화 또는 통기로 인해 사실상 상이하다. 도 28a 및 도 28b에서, 로터리 밸브는 양성 및 음성 샘플들을 각자의 계량 채널로부터 별도의 양성 및 음성 혼합 챔버들(각각 "Pos XC" 및 "Neg XC")로 유동시킨다. 공압 소스(P4)는 양성 계량 채널 포트를 가압하여 양성 샘플을 제1 선택기 홈(87a)을 통해 양성 혼합 챔버 내로 전달한다. 제1 선택기 홈(87a)은 회전축으로부터 제1 반경방향 거리에 있는 하나의 반경방향 라인을 따르는 포트가 회전축으로부터 보다 짧은 제2 반경방향 거리에 있는 상이한 반경방향 라인을 따르는 포트와 유체적으로 연통할 수 있게 한다. 동시에, 공압 소스(P4)는 음성 계량 채널 포트를 가압하여 음성 샘플을 제2 선택기 홈(87b)을 통해 음성 혼합 챔버 내로 전달한다. 도 28c는 공압 소스들(P1, P2 및 Cr)이 차단된 것을 보여준다. 공압 소스(P3)는 대기로 통기되고, 공압 소스(P4)는 5.0 psig로 가압된다.
[00191] 도 29a 및 도 29b에서, 로터리 밸브는 동일한 시약 혼합 포지션에 유지된다. 혼합이 완료된 후에, 공압 소스(P3)는 유체를 각자의 계량 채널들 각각으로 다시 이동시키도록 가압된다. 제1 선택기 홈(87a)은 양성 혼합 챔버 포트와 양성 계량 채널 포트 사이의 유체 연통을 허용하여 양성 계량 채널을 충전시킨다. 마찬가지로, 제2 선택기 홈(87b)은 음성 혼합 챔버 포트와 음성 계량 채널 포트 사이의 유체 연통을 허용하여 음성 계량 채널을 충전시킨다. 도 29c는 공압 소스들(P1, P2 및 Cr)이 차단된 것을 보여준다. 공압 소스(P3)는 5.0 psig로 가압되고, 공압 소스(P4)는 대기로 통기된다.
[00192] 도 30a 및 도 30b는 로터리 밸브의 최종 구성을 도시하며, 여기서 양성 샘플 및 음성 대조표준이 증폭 웰들(amplification wells)로 전달된다. 이제, 제1 선택기 홈(87a)은 양성 증폭 웰들("Pos Wells")을 로딩하기 위해 양성 계량 채널 포트를 양성 웰 포트와 연결한다. 양성 계량 채널 포트와 양성 웰 포트 사이의 유체 경로가 양성 계량 채널 포트와 양성 혼합 챔버 포트 사이의 유체 경로보다 짧지만, 제1 선택기 홈(87a)은 다시 상이한 반경방향 라인들 및 상이한 반경방향 거리들을 따르는 2 개의 포트들을 연결한다. 동시에, 제2 선택기 홈(87b)은 음성 증폭 웰들을 로딩하기 위해 음성 계량 채널 포트를 음성 웰("Neg Wells") 포트와 연결한다. 도 30c는 공압 소스들(P1, P2, P3 및 Cr)이 차단되는 한편, 공압 소스(P4)가 5.0 psig로 가압된 것을 보여준다.
[00193] 본원에서 특징부 또는 요소가 다른 특징부 또는 요소 "상에" 있는 것으로 지칭되는 경우, 특징부 또는 요소가 다른 특징부 또는 요소 바로 위에 있을 수 있거나, 개재된 특징부들 및/또는 요소들이 또한 존재할 수 있다. 대조적으로, 특징부 또는 요소가 다른 특징부 또는 요소 "바로 위에" 있는 것으로 지칭되는 경우, 개재된 특징부들 또는 요소들이 존재하지 않는다. 또한, 특징부 또는 요소가 다른 특징부 또는 요소에 "연결된", "부착된" 또는 "커플링된" 것으로 지칭되는 경우, 특징부 또는 요소가 다른 특징부 또는 요소에 직접 연결, 부착 또는 커플링될 수 있거나, 개재된 특징부들 또는 요소들이 존재할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 대조적으로, 특징부 또는 요소가 다른 특징부 또는 요소에 "직접 연결된", "직접 부착된" 또는 "직접 커플링된" 것으로 지칭되는 경우, 개재된 특징부들 또는 요소들이 존재하지 않는다. 일 실시예와 관련하여 설명되거나 도시되어 있지만, 그렇게 설명되거나 도시된 특징부들 및 요소들은 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 또한, 당업자라면, 다른 특징부에 "인접하게" 배치된 구조체 또는 특징부에 대한 언급들은 인접한 특징부 위에 놓이거나 아래에 놓이는 부분들을 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다.
[00194] 본원에서 사용된 전문용어는 특정 실시예들을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. 예를 들어, 본원에 사용된 바와 같이, 단수 형태들 "일"("a", "an" 및 "the")은 문맥상 명백하게 달리 지시되지 않는 한, 복수 형태들도 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 용어들 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은, 본 명세서에서 사용될 때, 기술된 특징들, 단계들, 작동들, 요소들 및/또는 구성요소들의 존재를 명시하지만, 하나 이상의 다른 특징들, 단계들, 작동들, 요소들, 구성요소들 및/또는 그것의 그룹들의 존재 또는 추가를 배제하지는 않는다는 것이 이해될 것이다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 열거된 관련 물품들 중 하나 이상의 임의의 조합 및 모든 조합들을 포함하고, "/"로 축약될 수 있다.
[00195] "밑", "아래", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간적 상대 용어들은 본원에서 설명의 용이화를 위해 도면들에 도시된 바와 같은 다른 요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 하나의 요소 또는 특징부의 관계를 설명하는데 사용될 수 있다. 공간적 상대 용어들은 도면들에 나타낸 배향들에 부가하여 사용 또는 작동 시의 장치의 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 다른 요소들 또는 특징부들의 "밑" 또는 "아래"로 설명된 요소들은, 도면들의 장치가 반전된 경우, 다른 요소들 또는 특징부들의 "위에" 배향될 것이다. 따라서, 예시적인 용어 "아래"는 위 및 아래의 배향 모두를 포함할 수 있다. 장치는 다른 방식으로 배향될(90 도 또는 다른 배향들로 회전될) 수 있고, 본원에 사용된 공간적 상대 기술어들은 그에 맞춰서 해석된다. 유사하게, 용어들 "상향", "하향", "수직", "수평" 등은 특별히 달리 지시되지 않는 한, 설명의 목적으로만 본원에서 사용된다.
[00196] 용어들 "제1" 및 "제2"가 본원에서 다양한 특징부들/요소들(단계들을 포함함)을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이들 특징부들/요소들은 문맥상 달리 지시되지 않는 한, 이들 용어들에 의해 제한되어서는 안 된다. 이들 용어들은 하나의 특징부/요소를 다른 특징부/요소와 구별하는데 사용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 교시들로부터 벗어남이 없이, 하기에서 논의되는 제1 특징부/요소는 제2 특징부/요소로 지칭될 수 있고, 유사하게, 하기에서 논의되는 제2 특징부/요소는 제1 특징부/요소로 지칭될 수 있다.
[00197] 본 명세서 및 하기의 청구범위 전체에 걸쳐서, 문맥상 달리 요구하지 않는 한, 단어 "포함하다" 및 "포함한다" 및 "포함하는"과 같은 어미변화들은 다양한 구성요소들이 방법들 및 물품들(예를 들어, 장치 및 방법들을 포함하는 구성물들 및 기구들)에서 공동으로 이용될 수 있다는 것을 의미한다. 예를 들어, 용어 "포함하는"은 임의의 기술된 요소들 또는 단계들을 포함하지만 임의의 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않음을 의미하는 것으로 이해된다.
[00198] 예들에서 사용된 것을 포함하여 본 명세서 및 청구범위에서 본원에 사용된 바와 같이, 그리고 달리 명시적으로 특정되지 않는 한, 모든 수치들은 용어가 명시적으로 나타나지 않더라도, 단어 "약" 또는 "대략"이 앞에 있는 것처럼 읽혀질 수 있다. 문구 "약" 또는 "대략"은 크기 및/또는 포지션을 설명할 때, 설명된 값 및/또는 포지션이 값들 및/또는 포지션들의 합리적인 예상 범위 내에 있음을 나타내기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 수치 값은 기술된 값(또는 값들의 범위)의 ±0.1%, 기술된 값(또는 값들의 범위)의 ±1%, 기술된 값(또는 값들의 범위)의 ±2%, 기술된 값(또는 값들의 범위)의 ±5%, 기술된 값(또는 값들의 범위)의 ±10% 등인 값을 가질 수 있다. 또한, 본원에 주어진 임의의 수치 값은 문맥상 달리 지시되지 않는 한, 약 또는 대략의 해당 값을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 값 "10"이 개시되어 있으면, "약 10"도 또한 개시되어 있는 것이다. 본원에 언급된 임의의 수치 범위는 그 안에 포함된 모든 하위 범위를 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 값이 개시되어 있는 경우, 당업자에 의해 적절하게 이해되는 바와 같이, "값 이하", "값 이상", 및 값들의 가능한 범위들도 또한 개시되어 있는 것으로 이해된다. 예를 들어, 값 "X"가 개시되어 있으면, "X 이하"뿐만 아니라 "X 이상"(예를 들어, 여기서 X는 수치 값임)도 개시되어 있는 것이다. 또한, 본 출원 전체에 걸쳐, 데이터가 다수의 상이한 포맷들(formats)로 제공되고, 이러한 데이터는 종점들 및 시점들과, 데이터 점들의 임의의 조합에 대한 범위들을 나타내는 것으로 이해된다. 예를 들어, 특정 데이터 점 "10" 및 특정 데이터 점 "15"가 개시되어 있으면, 10 내지 15뿐만 아니라, 10 및 15에 대한 초과, 이상, 미만, 이하 및 동일한 것이 개시된 것으로 간주된다는 것이 이해된다. 또한, 2 개의 특정 단위들(units) 사이의 각 단위가 또한 개시된 것으로 이해된다. 예를 들어, 10 및 15가 개시되어 있으면, 11, 12, 13 및 14도 또한 개시되어 있는 것이다.
[00199] 다양한 예시적인 실시예들이 상기에서 설명되었지만, 청구범위에 의해 설명된 바와 같은 본 발명의 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 실시예들에 대해 임의의 다수의 변경들이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 다양한 설명된 방법 단계들이 수행되는 순서는 대안적인 실시예들에서 종종 변경될 수 있으며, 다른 대안적인 실시예들에서는, 하나 이상의 방법 단계들이 모두 생략될 수 있다. 다양한 장치 및 시스템 실시예들의 선택적인 특징들이 일부 실시예들에는 포함될 수 있고, 다른 실시예들에는 포함되지 않을 수 있다. 따라서, 전술한 설명은 주로 예시적인 목적으로 제공되며, 청구범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
[00200] 본원에 포함된 예들 및 예시들은, 주제가 실시될 수 있는 특정 실시예들을, 제한이 아닌 예시로서 나타낸다. 언급된 바와 같이, 다른 실시예들이 이용되고 그로부터 유도될 수 있으며, 그에 따라 본 개시의 범위로부터 벗어남이 없이 구조적 및 논리적 대체들 및 변경들이 이루어질 수 있다. 본 발명의 주제의 그러한 실시예들은, 단지 편의를 위해, 그리고 사실상 하나 초과가 개시되어 있는 경우, 본 출원의 범위를 임의의 단일 발명 또는 발명 개념에 자발적으로 제한하려는 의도 없이, 용어 "발명"에 의해 개별적으로 또는 집합적으로 지칭될 수 있다. 따라서, 특정 실시예들이 본원에 도시 및 설명되었지만, 동일한 목적을 달성하도록 계산된 임의의 배열이 도시된 특정 실시예들을 대체할 수 있다. 본 개시는 다양한 실시예들의 임의의 및 모든 적응예들 또는 변형예들을 커버하도록 의도된다. 상기 실시예들의 조합들 및 본원에서 구체적으로 설명되지 않은 다른 실시예들은 상기 설명을 검토할 때 당업자에게 명백할 것이다.
[00201]
번호 구조체
00 로터리 밸브
02 로터-스테이터 계면
04 개스킷-스테이터 계면
10 로터
11 로터 본체
12 로터 밸브면
13 로터 외부면
14 로터 외벽
15 로터 중앙 개구(액슬)
16 로터 회전축
17 추진 결합 개구들
18 압축 제한기
20 변위 가능한 스페이서 계면
21 립
22 주변 립
23 내부 립
24 캠
25 내부 캠들
26 주변 캠
28 디스플레이서 슬롯들
30 로터 캡
32 로터 정합 요소들
34 캡 유동 채널 표면
36 캡 중앙 개구
38 캡 스플라인 액세스
40 유동 채널
41 유동 채널 입구
42 유동 채널 출구
43 제1 도관
44 제2 도관
45 고체 지지체
46 고체 지지체 챔버
47 고체 지지체 챔버로의 입구
48 고체 지지체 챔버로부터의 출구
49 유동 채널 스페이서
50 스테이터
51 스테이터 본체
52 스테이터면
53 스테이터 포트
54 통로
55 통로 오리피스
56 스테이터 중앙 돌출부(액슬)
57 커플링 돌출부(보유 요소 포스트)
60 변위 가능한 스페이서
61 탭
62 주변 탭
63 내부 탭
70 아크 레일
71 근위 레일
72 원위 레일
80 개스킷
81 개스킷(밀봉)면
82 개스킷 돌출부/벽
83 개스킷 구멍
84 개스킷 입구(개스킷 포트 참조)
85 개스킷 출구(개스킷 포트 참조)
86 커넥터 홈
87 선택기 홈
90 보유 요소
91 보유 링
92 보유 링 본체
93 보유 링 립
94 보유 링 부착 요소들
96 바이어싱 요소
98 리테이너(푸시 너트)
99 반경방향 커넥터 홈
110 로터 나사형 부분
112 노치들
114 경사진 특징부
116 홈들(보유 링)
118 리지들(로터)
171 로터-스테이터 계면(전개 상태)
172 포트를 지지할 수 있는 위치들
173 포트 위치
180 스페이서
191 나사형 부분(보유 링)
194 나사산(보유 링)
195 상보적인 리지
197 클립
198 제1 프롱
199 제2 프롱
번호 구조체
00 로터리 밸브
02 로터-스테이터 계면
04 개스킷-스테이터 계면
10 로터
11 로터 본체
12 로터 밸브면
13 로터 외부면
14 로터 외벽
15 로터 중앙 개구(액슬)
16 로터 회전축
17 추진 결합 개구들
18 압축 제한기
20 변위 가능한 스페이서 계면
21 립
22 주변 립
23 내부 립
24 캠
25 내부 캠들
26 주변 캠
28 디스플레이서 슬롯들
30 로터 캡
32 로터 정합 요소들
34 캡 유동 채널 표면
36 캡 중앙 개구
38 캡 스플라인 액세스
40 유동 채널
41 유동 채널 입구
42 유동 채널 출구
43 제1 도관
44 제2 도관
45 고체 지지체
46 고체 지지체 챔버
47 고체 지지체 챔버로의 입구
48 고체 지지체 챔버로부터의 출구
49 유동 채널 스페이서
50 스테이터
51 스테이터 본체
52 스테이터면
53 스테이터 포트
54 통로
55 통로 오리피스
56 스테이터 중앙 돌출부(액슬)
57 커플링 돌출부(보유 요소 포스트)
60 변위 가능한 스페이서
61 탭
62 주변 탭
63 내부 탭
70 아크 레일
71 근위 레일
72 원위 레일
80 개스킷
81 개스킷(밀봉)면
82 개스킷 돌출부/벽
83 개스킷 구멍
84 개스킷 입구(개스킷 포트 참조)
85 개스킷 출구(개스킷 포트 참조)
86 커넥터 홈
87 선택기 홈
90 보유 요소
91 보유 링
92 보유 링 본체
93 보유 링 립
94 보유 링 부착 요소들
96 바이어싱 요소
98 리테이너(푸시 너트)
99 반경방향 커넥터 홈
110 로터 나사형 부분
112 노치들
114 경사진 특징부
116 홈들(보유 링)
118 리지들(로터)
171 로터-스테이터 계면(전개 상태)
172 포트를 지지할 수 있는 위치들
173 포트 위치
180 스페이서
191 나사형 부분(보유 링)
194 나사산(보유 링)
195 상보적인 리지
197 클립
198 제1 프롱
199 제2 프롱
Claims (104)
- 로터리 밸브(rotary valve)(00)로서,
a. 스테이터면(stator face)(52) 및 복수의 통로들(54)을 포함하는 스테이터(stator)(50)―각각의 통로는 상기 스테이터면에 포트(port)(53)를 포함함―;
b. 상기 스테이터에 작동 가능하게 연결되고, 회전축(16), 로터 밸브면(rotor valving face)(12), 및 상기 로터 밸브면에 입구(41) 및 출구(42)를 갖는 유동 채널(flow channel)(40)을 포함하는 로터(rotor)(10)―상기 유동 채널은 다공성 고체 지지체(porous solid support)(45)를 포함함―; 및
c. 유밀 시일(fluid tight seal)을 형성하기 위해 로터-스테이터 계면(rotor-stator interface)(02)에서 상기 스테이터 및 상기 로터를 함께 바이어싱(biasing)시키는 보유 요소(retention element)(90)를 포함하는,
로터리 밸브. - 제1 항에 있어서,
상기 유동 채널(40)의 단면은 상기 회전축(16)과 동심이 아닌,
로터리 밸브. - 제1 항에 있어서,
상기 다공성 고체 지지체는 중합체인,
로터리 밸브. - 제1 항에 있어서,
상기 다공성 고체 지지체는 알루미나(alumina), 실리카(silica), 셀라이트(celite), 세라믹들, 금속 산화물들, 다공성 유리, 제어된 다공 유리(controlled pore glass), 탄수화물 중합체들, 다당류들, 아가로오스(agarose), Sepharose™, Sephadex™, 덱스트란(dextran), 셀룰로오스(cellulose), 전분, 키틴(chitin), 제올라이트들(zeolites), 합성 중합체들, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 나일론들(nylons), 폴리아크릴레이트들, 폴리메타크릴레이트들, 폴리아크릴아미드들, 폴리말레산 무수물(polymaleic anhydride), 멤브레인들(membranes), 중공 섬유들 및 섬유들, 또는 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는,
로터리 밸브. - 제1 항에 있어서,
상기 로터 밸브면(12)은 상기 로터-스테이터 계면(02)에 개재된 개스킷(gasket)(80)을 포함하는,
로터리 밸브. - 제5 항에 있어서,
상기 개스킷(80)은 관통하는 구멍(83)을 포함하고, 상기 스테이터는 상기 개스킷을 측방향으로 구속하기 위한 아크 레일(arcing rail)(70)을 포함하는,
로터리 밸브. - 제1 항에 있어서,
상기 로터 밸브면은 유체 커넥터(fluidic connector)(86)를 포함하며, 제1 로터 포지션에서, 상기 스테이터의 제1 포트(53a)는 상기 유체 커넥터(86)를 통해 상기 스테이터의 제2 포트(53b)에 유체적으로 연결되는,
로터리 밸브. - 제7 항에 있어서,
상기 제1 포트는 상기 회전축으로부터 제1 반경방향 거리에 위치되고, 상기 제2 포트는 상이한 제2 반경방향 거리에 위치되는,
로터리 밸브. - 제7 항에 있어서,
제2 로터 포지션에서, 제3 포트(53c)는 상기 유체 커넥터(86)를 통해 제4 포트(53d)에 유체적으로 연결되는,
로터리 밸브. - 제1 항에 있어서,
상기 로터 밸브면은 상기 회전축으로부터 등거리로 아크를 이루는 중심선을 갖는 아크 부분, 및 상기 아크 부분으로부터 상기 회전축을 향해 또는 상기 회전축으로부터 멀리 반경방향으로 연장되는 반경방향 부분을 갖는 유체 선택기(fluidic selector)(87)를 포함하는,
로터리 밸브. - 제10 항에 있어서,
제1 로터 포지션에서, 상기 회전축(16)으로부터 제1 반경방향 거리에 있는 제1 포트(53a)는 상기 유체 선택기(87)를 통해 상기 회전축으로부터 제2 반경방향 거리에 있는 제2 포트(53b)에 유체적으로 연결되고, 제2 로터 포지션에서, 상기 제1 포트는 상기 유체 선택기를 통해 상기 회전축으로부터 제2 반경방향 거리에 있는 제3 포트(53c)에 유체적으로 연결되며, 상기 제1 포트는 상기 로터가 상기 제1 로터 포지션과 상기 제2 로터 포지션 사이에서 회전되는 동안에 상기 유체 선택기와 유체적으로 연결된 상태로 유지되는,
로터리 밸브. - 제1 항에 있어서,
상기 로터는 복수의 유동 채널들(40)을 포함하고, 각각의 유동 채널은 입구(41), 출구(42) 및 다공성 고체 지지체(45)를 포함하는,
로터리 밸브. - 제1 항에 있어서,
상기 로터는 본체(11) 및 상기 본체에 작동 가능하게 연결된 캡(cap)(30)을 포함하며, 상기 유동 채널(40)의 하나의 벽은 상기 캡에 의해 규정되는,
로터리 밸브. - 제1 항에 있어서,
상기 스테이터면(52)과 상기 로터 밸브면(12) 사이에 개스킷(80)을 더 포함하며, 상기 스테이터는 상기 개스킷이 상기 로터(10) 및 상기 스테이터(50) 중 적어도 하나에 대해 밀봉하는 것을 방지하기 위한 변위 가능한 스페이서(displaceable spacer)(60)를 포함하고, 상기 스페이서가 변위될 때, 상기 개스킷은 유밀 방식으로 상기 로터와 상기 스테이터를 함께 밀봉하는,
로터리 밸브. - 제1 항에 있어서,
상기 보유 요소(90)는 보유 링(retention ring)(91) 및 바이어싱 요소(biasing element)(96)를 포함하는,
로터리 밸브. - 제15 항에 있어서,
상기 보유 링(91)은 상기 스테이터(50)에 고정적으로 커플링되고, 상기 바이어싱 요소(96)는 상기 로터 및 상기 스테이터를 함께 바이어싱시키는 스프링(spring)인,
로터리 밸브. - 로터리 밸브로서,
a. 외부면(13) 및 상기 외부면(13) 반대측의 로터 밸브면(12)과, 상기 로터 밸브면(12)을 관통하는 한 쌍의 구멍들(41, 42)을 포함하는 로터(10);
b. 스테이터면(52)을 갖는 스테이터(50)―상기 스테이터면(52)은 상기 스테이터면에 복수의 스테이터 포트들(stator ports)(53)을 가지며, 상기 복수의 스테이터 포트들(53) 각각은 유체 통로(54)와 연통하며, 상기 로터 밸브면(12)은 상기 로터리 밸브가 보관 상태에 있는 동안 상기 스테이터면(52)으로부터 이격됨―;
c. 보유 링(91) 및 바이어싱 요소(96)를 포함하는 보유 요소(90)를 포함하고,
상기 바이어싱 요소(96)는 상기 로터와 상기 스테이터를 서로를 향해 바이어싱시키며,
상기 로터리 밸브는 상기 보유 링의 일부가 상기 로터의 일부와 결합하는 동안 보관 상태에서 유지되는,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
상기 로터와 상기 스테이터 사이의 상대 운동은, 상기 로터 밸브면과 상기 스테이터면 사이에 유밀 배열을 생성하기 위해, 상기 로터의 일부와 결합된 상기 보유 링의 일부를 분리시키는,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
상기 로터의 회전축을 중심으로 한 회전은 상기 로터리 밸브를 보관 상태로부터 작동 상태로 전이(transition)시키는,
로터리 밸브. - 제19 항에 있어서,
상기 로터의 상기 회전축을 중심으로 한 회전은 1 회전 미만, 1/2 회전, 1/4 회전 또는 1/8 회전인,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
상기 로터가 상기 로터와 상기 스테이터 사이에 밀봉 관계를 가지면서 작동 상태에 있을 때, 상기 로터는 상기 보유 링에 대하여 자유롭게 회전하는,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
상기 로터 밸브면(12)과 상기 스테이터면(52) 사이에 개재된 개스킷(gasket)(80)을 더 포함하고,
개스킷 입구(84) 및 개스킷 출구(85)는 상기 한 쌍의 구멍들(41, 42)과 정렬하고, 상기 개스킷은 보관 상태에 있는 동안 상기 스테이터면(52)으로부터 이격되는,
로터리 밸브. - 제22 항에 있어서,
상기 로터와 상기 스테이터 사이의 상대 운동은, 상기 로터 밸브면, 상기 스테이터면, 및 상기 개스킷 사이의 유밀 배열을 생성하기 위해, 상기 로터의 일부와 결합된 상기 보유 링의 일부를 분리시키는,
로터리 밸브. - 제22 항에 있어서,
상기 로터의 회전축을 중심으로 한 회전은 상기 로터리 밸브를 보관 상태로부터 작동 상태로 전이시키는,
로터리 밸브. - 제24 항에 있어서,
상기 로터의 상기 회전축을 중심으로 한 회전은 1 회전 미만, 1/2 회전, 1/4 회전 또는 1/8 회전인,
로터리 밸브. - 제22 항에 있어서,
상기 로터가 상기 로터와 상기 스테이터 사이에 밀봉 관계를 가지면서 작동 상태에 있을 때, 상기 로터는 상기 보유 링에 대하여 자유롭게 회전하는,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
상기 보유 링은 상기 로터에 인접한 표면을 따르는 한 쌍의 아치형 형상부들을 갖고, 상기 로터는 상기 보유 링의 한 쌍의 아치형 형상부들에 대응하는 한 쌍의 상보적인 아치형 형상부들을 가지며, 상기 한 쌍의 아치형 형상부들과 상기 한 쌍의 상보적인 아치형 형상부들의 결합은 상기 보관 상태로 상기 로터리 밸브를 유지하는,
로터리 밸브. - 제27 항에 있어서,
상기 로터리 밸브는 상기 로터에 인접한 표면을 따르는 상기 한 쌍의 아치형 형상부들을 상기 로터 상의 한 쌍의 상보적인 아치형 형상부들로부터 분리하기에 충분한 상기 로터와 상기 보유 링 사이의 상대적인 이동에 의해 상기 보관 상태로부터 해제되는,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
상기 보유 링은 상기 로터에 인접한 상기 보유 링의 일부 주위에 복수의 홈들을 갖고, 상기 로터는 상기 보유 링의 복수의 홈들에 정합 대응하는 복수의 상보적인 형상부들을 가지며, 상기 복수의 홈들과 상기 로터의 복수의 상보적인 형상부들의 결합은 상기 보관 상태로 상기 로터리 밸브를 유지하는,
로터리 밸브. - 제29 항에 있어서,
상기 로터리 밸브는 상기 보유 링의 일부 주위의 상기 복수의 홈들을 상기 로터 상의 정합 대응하는 상기 복수의 상보적인 형상부들로부터 분리하기에 충분한 상기 로터와 상기 보유 링 사이의 상대적인 이동에 의해 상기 보관 상태로부터 해제되는,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
상기 보유 링은 상기 로터에 인접한 표면을 따라 나사형 부분을 가지고, 상기 로터는 나사형 부분을 가지며, 상기 보유 링의 나사형 부분과 상기 로터의 나사형 부분의 결합은 상기 보관 상태로 상기 로터리 밸브를 유지하는,
로터리 밸브. - 제31 항에 있어서,
상기 로터리 밸브는 상기 보유 링의 나사형 부분을 상기 로터의 나사형 부분으로부터 분리하기에 충분한 상기 로터와 상기 보유 링 사이의 상대적인 이동에 의해 상기 보관 상태로부터 해제되는,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
상기 로터리 밸브가 상기 보관 상태로부터 해제될 때, 상기 로터리 밸브는 상기 보유 요소(90)에 의해 작동 상태로 유지되는,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
회전축(16)을 포함하고,
상기 바이어싱 요소(96)는, 상기 회전축에 대하여, 상기 로터와 상기 스테이터의 서로를 향한 실질적으로 대칭인 힘을 제공하는,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
상기 바이어싱 요소(96)는 상기 로터의 원주부의 주위에서 연장하고, 압축(compression) 스프링, 인장(tension) 스프링, 리본(ribbon) 스프링, 및 웨이브(wave) 스프링 중 하나인,
로터리 밸브. - 제17 항에 있어서,
상기 로터 밸브면(12)을 통한 상기 한 쌍의 구멍들(41, 42)은 각각 다공성 고체 지지체(45)를 포함하는 유체 채널(40)의 입구 및 출구인,
로터리 밸브. - 제36 항에 있어서,
상기 다공성 고체 지지체(45)는 알루미나, 실리카, 셀라이트, 세라믹들, 금속 산화물들, 다공성 유리, 제어된 다공 유리, 탄수화물 중합체들, 다당류들, 아가로오스, Sepharose™, Sephadex™, 덱스트란, 셀룰로오스, 전분, 키틴(chitin), 제올라이트들, 합성 중합체들, 폴리비닐에테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 나일론들, 폴리아크릴레이트들, 폴리메타크릴레이트들, 폴리아크릴아미드들, 폴리말레산 무수물, 멤브레인들, 중공 섬유들 및 섬유들, 또는 이들의 임의의 조합으로 구성된 그룹으로부터 선택되는,
로터리 밸브. - 제17 항에 따른 로터리 밸브를 사용하여 로터리 밸브를 보관 상태로부터 회전시키는 방법으로서,
상기 보유 링의 일부가 상기 로터의 일부와 결합되어 있는 동안 상기 로터리 밸브를 상기 보관 상태에서 유지하는 단계;
상기 보유 링의 일부를 상기 로터의 일부로부터 분리하기 위해 상기 로터리 밸브를 회전축(16)을 중심으로 회전시키는 단계;
상기 로터 밸브면(12)과 상기 스테이터면(52) 사이의 간격을 감소시키는 단계; 및
상기 로터 밸브면(12)을 통한 상기 한 쌍의 구멍들(41, 42)을 상기 스테이터면(52)의 한 쌍의 스테이터 포트(53)들에 대해 밀봉하는 단계를 포함하는,
로터리 밸브를 보관 상태로부터 회전시키는 방법. - 제38 항에 있어서,
상기 로터리 밸브를 회전축(16)을 중심으로 회전시키는 단계 동안, 상기 로터리 밸브의 상기 회전축을 중심으로 한 회전은 1 회전 미만, 1/2 회전, 1/4 회전 또는 1/8 회전인,
로터리 밸브를 보관 상태로부터 회전시키는 방법. - 제38 항에 있어서,
상기 간격을 감소시키는 단계 동안, 상기 바이어싱 요소는 상기 로터와 상기 스테이터를 서로를 향해 이동시키는,
로터리 밸브를 보관 상태로부터 회전시키는 방법. - 제38 항에 있어서,
상기 한 쌍의 구멍들(41, 42)이 상기 로터 내에 다공성 고체 지지체(45)를 갖는 유체 채널과 정렬하도록 상기 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함하는,
로터리 밸브를 보관 상태로부터 회전시키는 방법. - 제41 항에 있어서,
공압 소스를 상기 다공성 고체 지지체(45)를 갖는 상기 유체 채널에 정렬하도록 상기 로터리 밸브를 위치결정하는 단계를 더 포함하는,
로터리 밸브를 보관 상태로부터 회전시키는 방법. - 제38 항에 있어서,
상기 밀봉하는 단계 이전에, 개스킷(80)의 개스킷 입구(84) 및 개스킷 출구(85)를 상기 한 쌍의 구멍들(41, 42)과 정렬하는 단계와, 상기 개스킷 입구(84) 및 개스킷 출구(85)를 상기 스테이터면(52) 내의 상기 한 쌍의 스테이터 포트(53)들과 정렬하는 단계를 포함하는,
로터리 밸브를 보관 상태로부터 회전시키는 방법. - 제43 항에 있어서,
상기 한 쌍의 구멍들(41, 42)을, 상기 개스킷(80) 내에 형성된 유체 채널(86)에 또는 상기 개스킷(80) 내에 형성된 유체 채널(87)을 통해 정렬하는 단계를 더 포함하는,
로터리 밸브를 보관 상태로부터 회전시키는 방법. - 삭제
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |