液体クロマトグラフィにおけるサンプル注入のための方法および装置
【課題】クロマトグラフィカラムの効率および耐用年数を劣化させる可能性がある圧力または流量の破壊的な過渡現象を実質上除去するための方法および装置を提供する。
【解決手段】複数のステータポートを有し、ステータポートのうちの少なくとも１つがポンプと流体的に連通しているステータ、およびステータと回転自在に当接するロータであって、ロータが、ステータポートのうちの少なくとも２つを流体的に接続する複数のチャネルを備え、少なくとも１つのチャネルが、バルブ移行中、ポンプからカラムへの連続的な流路を維持するために十分な長さを有するロータを備える、ロータリシェアシール注入バルブ。
【解決手段】複数のステータポートを有し、ステータポートのうちの少なくとも１つがポンプと流体的に連通しているステータ、およびステータと回転自在に当接するロータであって、ロータが、ステータポートのうちの少なくとも２つを流体的に接続する複数のチャネルを備え、少なくとも１つのチャネルが、バルブ移行中、ポンプからカラムへの連続的な流路を維持するために十分な長さを有するロータを備える、ロータリシェアシール注入バルブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年１月３１日に提出された米国特許仮出願第６０／６４８，５４０号（代理人整理番号１９９２１／８０）に対する優先権を主張する。前述の出願のそれぞれの内容が、ここで特にその全体において参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、高圧液体クロマトグラフィ、特に、高圧液体クロマトグラフィシステムによる分析のためのサンプルを導入するために使用されるサンプル注入サブシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
高圧液体クロマトグラフィ（「ＨＰＬＣ」）分析システム内へのサンプルの導入は、移動相移送ポンプの下流かつ分析カラムの上流の、ＨＰＬＣシステム流体回路内に介在されるサンプルインジェクタと称される装置の動作を通じて通常行われている。この構成は、分析カラムのヘッドすなわち取入端部へのサンプルの実質上直接の導入を達成する。この単純な構成の変形形態は、当技術分野で知られており、例は、サンプルインジェクタが、補助ポンプと専用のサンプル捕捉カラムの間に存在でき、かつサンプル捕捉流体回路が、トラップ装填区間中、分析カラム流体回路から隔離される「サンプル捕捉」構成である。トラップ装填プロセスが完了すると、捕捉カラムが次に、１つまたは複数の切替バルブの動作によって分析カラム流体回路へ切り替えられる。切替ステップに続いて、サンプルが、分析移動相によって捕捉カラムから分析カラム上へ溶出され、それによって、実質上直接導入モードとして分析カラム上の検体分離が行われることを可能にする。サンプル捕捉移動相が、当技術分野で知られているように、分析移動相と成分および流量で区別するために選択されてもよい。同様に、サンプル捕捉カラムで使用される固定相が、これも当技術分野で知られているように、分析カラム内で使用されるものと区別するために選択されてもよい。
【０００４】
いずれの場合でも、サンプルインジェクタの通常動作は、大気圧と実質上等しい圧力で最初に存在するある液体容積を、流れている、比較的高い圧力で、かつ通常数千ポンドフォース毎平方インチ（ＰＳＩ）（数十メガパスカル（ＭＰａ））の範囲である移動相流内に導入させる。導入される液体容積は通常、１つまたは複数のサンプル検体がその中に溶解されるサンプル溶液の規定された容積である。いくつかの実施例では、サンプル容積は、サンプルが、サンプルバイアルから流体導管内を注入点の方へ、または注入点へ移送されるとき、サンプルゾーンの拡張を最小化するために使用される小さいエアギャップだけ張り出している。
【０００５】
液体サンプル容積を高圧移動相移送流内へ導入する実際の注入動作は、移動相流を再方向付けすることを可能にする１つまたは複数のバルブの動作によって通常実施される。サンプルインジェクタ実施例への２つの一般的なアプローチは、過去数十年間にわたって広く利用されている。１つのアプローチは、Ｖａｌｃｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｉｎｃ．（ＶＩＣＩ，ヒューストン、テキサス州）、Ｕｐｃｈｕｒｃｈ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｓｃｉｖｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（オークハーバー、ワシントン）およびＲｈｅｏｄｙｎｅ ＬＬＣ（ローナートパーク、カリフォルニア）を含むいくつかの供給メーカーから市販されている、マルチポートロータリシェアシールバルブである。他の一般的なアプローチは、手動および自動形態の両方での抵抗バイパスインジェクタ構成である。
【０００６】
外部サンプルループを備える６ポートロータリシェアシールバルブが、従来型のＨＰＬＣ内でサンプル注入を行うために使用される一般的な構成である。このようなバルブの使用は、その比較的小さな全体サイズ、妥当なコスト、および比較的簡単な動作によって促進されている。他の多くのマルチポートシェアシールバルブと共通して、従来型の６ポートロータリシェアシールバルブは、複数の流れ切替要素を統合して単一のロータステータ組立体にし、それによって電動モータなどの単一の作動機構による複数のバルブ要素の協働した作動を可能にする。
【０００７】
６ポート、外部ループシェアシールバルブに関連して、別の一般的な変形形態、４ポート、内部ループバルブがあり、これは、小さいサイズ、妥当なコストおよび操作の単純性という望ましい特性を６ポートバルブと共有している。６から４への外部ポートの数の減少は、サンプルループがバルブの内部に実装されることの結果であり、それによって、外部サンプルループの取付のために使用される２つの外部ポートの必要性がなくなる。
【０００８】
４ポートおよび６ポートバルブタイプの両方は、サンプル注入バルブとして使用されるとき、本質的に二状態デバイスである。ＬＯＡＤ状態では、サンプルループがサンプル吸入経路と流体的に連通に維持されながら、移動相ポンプとカラムの間の流体的な連通が有効化される。ＩＮＪＥＣＴ状態では、ポンプとカラムの間の流体的な連通が、サンプルループを通じて確立され、カラムへ向かうループ内容物の移動を可能にする。従来型のロータリシェアシール注入バルブによって共有される望ましくない特性は、ＬＯＡＤ状態とＩＮＪＥＣＴ状態の間、またはＩＮＪＥＣＴ状態とＬＯＡＳ状態の間の移行中、ポンプとカラムの間の流路が一時的に遮断されることである。この挙動はしばしば、「ブレイクビフォアメイク」タイプの切替として記述される。
【０００９】
従来型のＨＰＬＣ流量および圧力のときさえも、サンプル注入バルブの内部の流路のブレイクビフォアメイクの切替は、移動相流内の極めて顕著な流れおよび圧力の過渡現象を生じさせる。流れの遮断および復帰から生じるこれらの過渡現象は、ＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤへおよびＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴへのバルブ状態移行の両方の間に生じる。ポンプからカラムへの流れが遮断される時間区間の間、ポンプが移動相を新しい行き止まりの流路へ供給し続け、障害物の上流の流体回路内の液体圧力を上昇させる。それと同時に、カラムが、カラムを横切って賦与される圧力差、およびカラムによって呈される流れへの抵抗に従って、遮蔽物の下流の流体回路から移動相を吸い込み続ける。流れに対するかなりの追加の抵抗がカラム排出口と最終的な液体排出点（通常検知器の下流の大気へ排出する）の間で存在する状況では、吸込み流量が、カラムと追加の直列抵抗、およびその集約抵抗にされる圧力差の合計によって決定されることになる。典型的な電動アクチュエータを備える従来型のロータリシェアシール注入バルブに対して、上流および下流流体回路が隔離されている間の時間枠は、約百から数百ミリ秒の範囲に容易にある。
【００１０】
液体の相対的な剛性のため、約百から数百ミリ秒の範囲の時間区間の流れの遮断は、注入バルブを横切って賦与される顕著な圧力差に至る可能性がある。特に、流体回路の上流および下流が、数万ＰＳＩ毎秒（数百ＭＰａ毎秒）に相当するレートで内部圧力が互いに遠ざかるかもしれない。バルブがその移行の完了に近いとき、前に隔離された上流および下流の流体回路が、流体的な連通状態へ復元される。バルブ内での流体的な連通の復帰のすぐ後で、高圧側回路から低圧側回路への液体の積極的な交換が行われる。圧力の最初の収束中にカラムヘッドの近くで観測される圧力の変化レートは、１から数ミリ秒の間隔に対して、百万ＰＳＩ毎秒（７０００ＭＰａ毎秒）を超えることがある。最初の圧力過渡現象が、流体イナータンス、流体容量、および流体流に対する抵抗の組み合わせされた影響に貢献する、過渡減衰（ｄａｍｐｅｄ ｒｉｎｇｉｎｇ）される１つまたは複数のサイクルによって追従されるかもしれない。
【００１１】
これらの過渡現象は通常、システム動作圧力が増加する、またはプリカラムシステム容積が減少するにつれて（後者は、影響を和らげるために使用可能な寄生流体容量を減少させる傾向がある）、より厳しくなる。より高い分離効率およびより短い分析時間を達成することにおけるＨＰＬＣ社会の現在の関心は、平均直径約１．５マイクロメートルの小ささのカラムパッキング粒子の開発および商業上の適用に至っている。このような小さい粒子でパックされた分析カラムの効果的な使用は通常、極高圧液体クロマトグラフィ（「ＶＨＰＬＣ」）と一般に称される、従来型のＨＰＬＣを超える圧力体制でのシステム動作を必要とする。１００００ＰＳＩＧ（７０ＭＰａ）以上の移動相移送圧力、および極めて低いプリカラムシステム容積を含む、ＶＨＰＬＣシステム動作に関連する状態は実質上、過渡現象を増幅させる条件である。
【００１２】
カラムヘッドの近傍での液体流量および液体圧力の急激な過渡現象は、ＨＰＬＣカラムに対して極端に破壊的になる可能性がある。カラムへの破壊の影響は、繰り返し行われる所定の分離に対する達成可能な分離効率の損失として、または規定の移動相組成、流量、およびカラム温度に対応する所定の動作状態に対する、カラムによって呈される流れに対する抵抗の変化（通常増加）として、最も容易に観察される。
【００１３】
知られているロータリシェアシール注入バルブに対する修正は、バルブ状態移行中の流れ遮断の持続時間を減少させるように意図された特徴を含む。これらのバルブでは、溝またはチャネルが、バルブステータ上のポンプポートからカラムポートへ向かって延びており、それによってポンプとカラムの間の接続時間が、未修正のバルブが経験する状態移行に関連する接続時間よりも延伸または延長される。ある商業的な実施形態では、約５０ミリ秒の典型的な流れの遮断持続時間が、達成される。不運なことに、ＶＨＰＬＣシステム動作では、５０ミリ秒の流れの遮断でさえも、劇的なカラム欠陥に至ることがある。断続的な流れの遮断から生じる過渡現象は、１から数ミリ秒の範囲で測定される特徴的な時間枠での通常急激な事象であり、また、同様に短い持続時間の流れの遮断によって作成されることがある。その点では、５０ミリ秒のブレイクビフォアメイク切替挙動がかなり顕著であり、かつ完全な流れ遮断のその持続時間を呈するバルブは、カラム劣化問題に対処するには実質上不十分である。
【００１４】
ＡｂｒａｈａｍおよびＨｕｔｃｈｉｎｓの抵抗バイパスサンプル注入技術は、バルブ作動によって遮断されることのないポンプとカラムの間の平行なる流体通路を提供することによって、サンプル注入中の流れの直接の遮断を回避する。抵抗バイパスインジェクタのＬＯＡＤ状態では、ポンプからカラムへの流れが、完全にバイパス経路を通って移送される。この状態では、サンプルループが、膜またはその他のタイプのバルブ要素によってシステム圧力から隔離され、サンプルループが実質上大気圧で存在するサンブルを装填されることを可能にする。ＩＮＪＥＣＴ状態への移行中、前にサンプルループを隔離していたバルブが開放され、サンプルループ内容物をシステム圧力へ露出させる。ＩＮＪＥＣＴ状態では、サンプルループを包含する流路が、常に有効化されているバイパス経路と平行して存在する。バルブ実施例の重要な態様は、これら２つの平行な流路の流れに対する相対抵抗の選択である。ある実施例では、配管の内径および長さが、バイパス経路が、サンプルループ経路の抵抗の約３２倍の流れに対する抵抗を有するように選択される。この構成では、バルブがＩＮＪＥＣＴ状態にあるとき、ポンプ流の約９７パーセントがサンプルループを通って減衰され、残りの３パーセントがサンプルループを迂回する。ループからサンプルを移送するためにポンプ流の１００パーセント未満を使用することが、注入されたサンプルを、より長い時間間隔にわたってループから出現させ、バイパス流によって希釈させる。上記の例では、サンプルバンドが、バイパス流がないときに得られる容積よりもおよそ１．０３倍大きい容積でインジェクタから出現することになる。注入インパルスの特徴的なピーク幅がＨＰＬＣサンプルインジェクタの重要な性能係数であるため、他のデザインを考慮して、バイパス割合をできる限り低く保持しようとする試みが期待される。これらの考慮の中に、サンプルおよびバイパス経路が新鮮な移動相で清浄される相対レートがある。クロマトグラフィの勾配モードでは、移動相の組成勾配が、通常サンプルインジェクタを通過することになり、したがって、バルブがＩＮＪＥＣＴ状態であるとき、サンプルおよびバイパス経路の両方を処理する。これら２つの平行な経路の清浄レートの不調和が、勾配プロファイルの変容に至る。
【００１５】
抵抗バイパス注入技術での別の考慮は、バルブがＬＯＡＤ状態である（すなわち、ポンプ流の１００パーセントがバイパス経路を通って方向付けられている）とき、バイパス経路の抵抗が、カラムおよびその他のシステム抵抗と直列に追加されることである。バルブがＩＮＪＥＣＴ状態に移行するとき、その経路が、通常３０倍ほど小さい抵抗を有するサンプルループ経路と平行に配置されるため、バイパス経路の抵抗が大きく迂回される。したがって、流れに対する全体システム抵抗は、それぞれサンプルインジェクタのＬＯＡＤおよびＩＮＪＥＣＴ状態に対応する２つの値の間を移動するように観測されることができる。これらの移動は、システム全体の水力的な時定数によって支配される時間枠にわたって行われる。
【００１６】
上記の考慮に加えて、ＡｂｒａｈａｍおよびＨｕｔｃｈｉｎｓによって実施された抵抗バイパスインジェクタは一般に、従来型のマルチポートロータリシェアシールバルブよりも複雑であり、かつ製造するのにより費用がかかる。
【００１７】
上記で議論された過渡現象は、インジェクタ作動の結果としてＨＰＬＣまたはＶＨＰＬＣシステム内の流れの一時的な遮断から生じる過渡現象である。サンプル注入の追加の態様は、サンプルループ流体容量の充填に対応する、サンプルループ内容物の加圧に関連する過渡現象挙動である。過渡現象の大きさは、サンプルループ容積、エアギャップ容積（使用される場合）、システム動作圧力、およびサンプル希釈および移動相の組成の関数である。その時間的経過は、サンプルインジェクタの上流および下流の流体導管の構成によって影響される。流れの遮断に関連する移動相流または圧力の過渡現象は、サンプルインジェクタの両方の状態移行（ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴおよびＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ）について実質上類似であり、ループ充填過渡現象が、ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴへの移行で認められる。挙動は、通常１から数ミリ秒の時間枠で、大気圧からシステム動作圧力へサンプルループ内容物を加圧する流れの流入から生じる。
【００１８】
上流および下流の流体導管の構成に応じて、流入流が、カラムヘッドおよびポンプ容量の両方から一瞬で供給される。サンプルループが、ＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ移行の間オフラインでとられるとき、加圧されたループ内容物の急激な減圧が生じるが、この排出流は、他のシステム構成要素に向かって方向付けられ、カラムには実質上視認されない。抵抗バイパスインジェクタ構成は、流れ遮断過渡現象の問題を実質上回避するが、これは、未加圧のサンプルがシステム圧力に曝露されるとき、ループ充填過渡現象を生じさせる望ましくない特徴を、シェアシール注入バルブと共有する。ＶＨＰＬＣシステムでは、ループ充填過渡現象が、サンプル注入に関連する支配的な過渡現象であるかもしれず、エアギャップが存在する大きなサンプルループの最悪の場合の状態は、カラムへの破壊的な衝撃を伴う、カラムヘッドのほぼ瞬時かつ実質上完全な減圧の結果となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、サンプルインジェクタの動作から生じる破壊的な圧力過渡現象を実質上除去するための方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の例示的な実施形態は、ポンプとカラムの間の流体回路の一部分の中の移動相液体の流れを方向付けるためにロータリシェアシールバルブを使用する。円弧形状のロータチャネルが、サンプルチャネル、ループチャネル、およびカラムチャネルを備えて、バルブロータ内に画定される。これらのロータチャネルは、バルブステータ内にある流体ポートおよびポートチャネル延長部と協働して相互作用する。これらのステータポートは、バルブステータ外部のシステム構成要素との各接続性に基づいて独自に識別される。これらのシステム構成要素は、移動相移送ポンプ、クロマトグラフィカラム、サンプルニードル、サンプル吸入シリンジ組立体、および、それぞれ上流および下流端部を有するサンプルループを備える。バルブのＬＯＡＤ位置に対応するロータ位置では、ロータサンプルチャネルが、サンプルニードルポートを下流サンプルループポートと接続する。ロータループチャネルが、上流サンプルループポートをシリンジポートと接続する。ロータカラムチャネルが、ポンプポートとカラムポートを接続する。このロータ位置では、移動相がポンプからカラムへ移送されながら、サンプルがサンプルループ内へ吸入される。サンプルループの上流および下流端部が、バルブがＩＮＪＥＣＴ状態にあるとき、ループからカラムへサンプルを移送する流れ方向に対して画定される。
【００２１】
バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応するロータ位置では、ロータチャネルが、それらのＬＯＡＤ状態位置から約６０度転換され、異なるポート間の連絡を確立する。ＩＮＪＥＣＴ状態では、ロータループチャネルが、ポンプポートを上流ループポートと接続し、カラムチャネルが、下流ループポートをカラムポートと接続し、かつサンプルチャネルが、シリンジポートをサンプルニードルポートと接続する。このロータ位置では、サンプルループ内容物が、ポンプから移送される移動相流によってカラムに向かって洗い流される。この例示的な実施形態は、従来のロータリシェアシール注入バルブのバルブロータおよびステータ内のある流路の修正を含む。通常、ロータチャネルは、それに対して流体的な連通が意図されているステータ上の２つのポートの遠位の縁部を取り囲むのに十分な円弧のみにわたる。ロータカラムチャネルのループチャネルに向かう延長部は、ポンプからカラムへの流れがバルブの状態移行全体にわたって減衰され、それによって従来技術のシェアシールバルブで得られるポンプからカラムへの流れの断続的な遮蔽から生じる破壊的な過渡現象を実質的に除去することを確実にするために、ステータポンプポートの延長と協働して相互作用する。
【００２２】
ステータ上のポンプポートは、この例示的な実施形態では、ポンプポートから、カラムポートに向かって反時計方向に延びる第１の追加のチャネル形状を有する。ポンプポート自体と常に流体的に連通しているこのチャネルは、ポンプからカラムへの流れがバルブの状態移行全体にわたって有効化されることを確実にするために、ロータカラムチャネルと協働して相互作用する。特に、ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴ状態へのバルブの移行の際、ポンプポートとカラムポートの間の直接の流体的な連通が、サンプルループによるポンプポートとカラムポートの間の流体的な連通が確立された後にのみ、終了される。それに対応して、ＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ状態へのバルブの移行の際、サンプルループによる、ポンプポートとカラムポートの間流体的な連通が、ポンプポートとカラムポートの間の直接の流体的な連通が確立された後にのみ、終了される。このようにして、ポンプポートとカラムポートを相互接続する少なくとも１つの流路が、バルブ状態と独立して存在し、バルブロータが運動中であるか、２つの最終状態ＬＯＡＤとＩＮＪＥＣＴの間で移行を停止されるかのいずれかである中間状態を含む。流れの遮断の回避は、流れ遮断過渡現象の源を除去し、カラムの耐用年数の延長に顕著に貢献する。
【００２３】
別の例示的な実施形態では、ステータ上のポンプポートは、ポンプポートから上流サンプルループポートへ時計方向に延びる第２の追加のチャネル形状を有する。ポンプポート自体と常に流体的に連通しているこのチャネルは、サンプルループが、上流ループポートの方向から決定的に加圧されるようにバルブタイミングをバイアスさせるために、ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴ状態へのバルブの移行の際ロータループチャネルと協働して相互作用する。サンプルループとの後入れ先出し（ＬＩＦＯ）のサンプル移送のために構成された注入バルブでは、比較的大きいサンプルループ内へ短い距離しか移動されず、エアギャップ容積がオプションで取り付けられている小さいサンプル容積は、サンプルループ加圧のこの方向が採用されるとき、より小さいゾーン拡大を受ける。
【００２４】
別の例示的な実施形態は、前の実施形態の同じ延長されたロータカラムチャネルおよび第１の追加のステータポンプポートチャネルを使用し、かつ延長されたロータループチャネルを追加で有する。ロータループチャネルの延長部は、バルブがＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ状態へ移行されたとき、サンプルループ下流ポートとサンプルニードルポートの間の流体的な連通の確立の前にサンプルループ上流ポートとシリンジポートの間で流体的な連通が確立されるように、バルブタイミングをバイアスさせるために使用される。このバイアスは、サンプルループ減圧に付随する流体流が、サンプルニードルに向かって方向付けられるのとは逆に、またはシリンジ組立体およびサンプルニードルの流体回路との間で共有されるのとは逆に、シリンジ組立体に向かって方向付けられることを可能にする。サンプルニードル流体回路内での液体の制御されない変位は、サンプルインジェクタのあるモードでは有害である。ロータループチャネルの延長によって達成されるタイミングのバイアスは、サンプルループ流体容量が、シリンジ組立体に向かって最初に排出され、その流体回路の部分的な充填または加圧を結果として生じさせることを可能にする。本発明によると、バルブ幾何形状は、ポンプからカラムへの流れを遮蔽せず、バルブロータの運動が、サンプルループとシリンジ組立体の間の流体連続性が有効化されるこの位置で停止される。このロータ方向では、シリンジ組立体が、シリンジおよびサンプルループを、実質上大気圧（０ＰＳＩＧ）である圧力に戻すように作動されることができる。バルブルータが次に、バルブのＬＯＡＤ状態に対応する位置へのその移行を完了するように作動されることができる。この一連の事象は、流体的な連通が、サンプルループ下流ポートとサンプルニードルの間で、二者の間で実質上圧力差が存在しない条件下で再確立されることを可能にし、サンプルニードル内の液体の意図されない変位が実質上除去される結果となる。
【００２５】
サンプル注入に付随する流量および圧力過渡現象の減少は、カラムの耐用年数を強化することができ、カラム交換が必要とされるまでカラム性能が劣化する前に分離されることができるサンプル数を増加させる。
【００２６】
本発明によると、サンプルループ内容物をライン上に導入する前に、サンプルループの内容物をシステム動作圧力まで加圧することが望ましいであろう。ポンプからカラムへの流れを遮断することのないバルブと相俟って、本質的に過渡現象のないサンプル注入が達成されることになる。実用的な立場から、分離加圧サブシステムを回避することがさらに望ましいであろう。本明細書に記載されている本発明のサンプル加圧アプローチは、システム動作の規定された区間中、カラムへの移動相移送と平行してサンプルループ容量を加圧または充填するために移動相ポンプを使用することによって、上記のことを達成する。このサンプル予備圧縮の時間枠は、ポンプコントローラバンド内に容易に収容されるように選択され、かつ、流体流制限抵抗によって、通常は隔離されるサンプルループの上流端部をポンプと結合することによって達成される。このことは、ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴへの移行の中間点の近くでバルブロータを停止することによって、および上流サンプルループポートとポンプポートに隣接する中間挿入された（第７の）ステータポートの間の流体的に連通を確立するためにロータループチャネルを使用することによって、公称６ポート注入バルブ構成内で達成される。
【００２７】
下流サンプルループポートは、他のいかなるステータポートからも流体的に隔離されたままである。追加の、中間挿入されたポートは、ポンプとのその接続が、移動相流に対して選択された抵抗を有する流体導管によって達成されるという点で、ポンプポートと異なる。したがって、ループ加圧流量の大きさは、カラム流量と比較して小さくされることができ、カラム流量を実質上一定に維持するためにポンプからの小幅の移送増分しか必要としない。別法として、ループ充填流量は、カラム劣化を防止するためにポンプによる補償作用が必要とされないように十分小さくされることができる。一実施形態では、予備圧縮区間の継続時間が固定され、かつ、現実的に予想される最大のループ容量の満足な加圧を達成し、それより小さい容量のすべてに自動的に対処するように選択される。
【００２８】
この固定された予備圧縮間隔が完了すると、バルブロータが、ＩＮＪＥＣＴ状態へ移行され、サンプル注入が行われる。バルブのＰＲＥＣＯＭＰＲＥＳＳ状態に対応するループ圧縮区間全体を通じて、カラムへの移動相流が、バルブのロータおよびステータ内のフローチャネルの適切な形状によって維持される。カラムへの流れが遮断されることがないため、バルブが、サンプルループ内容物の予備圧縮が行われるためにいかなる時間枠が適しているまたは必要であると判断されても、ＰＲＥＣＯＭＰＲＥＳＳ状態に維持されることができる。本発明によるさらに別の例示的な実施形態は、ロータリシェアシール注入バルブと相俟っての、ポンプとカラムの間のバイパスチャネルの使用に関する。
【００２９】
バイパスチャネルは、ロータリシェアシールバルブの状態とは独立して、ポンプとカラムの間の流体的な連通を維持する。上記の第１の実施形態に記載されたバイパスチャネルの存在は、ロータカラムチャネル延長部に対する必要性、および協働するポンプステータポートの第１の追加チャネルに対する必要性を実質上除去する。本実施形態は、ロータリシェアシールバルブの、相対的な単純性および小さいサイズを利用し、かつサンプルループがそこから加圧される方向を決定的に制御することに対する可能性、好ましい経路を通るサンプルループ内容物の制御された減圧を達成することに対する可能性、およびサンプル注入シークエンス中のサンプルループ内容物のレートを制限された予備圧縮を達成することに対する可能性を含む、上記の実施形態に記載された追加の本発明の特徴を利用することができる。
【００３０】
バイパスチャネル実施形態は、少量のサンプル希釈がバルブのバイパスの結果として生じる点で、他の本発明のシェアシールサンプルインジェクタ実施形態とは異なる。しかし、この希釈の大きさは、バイパス経路およびサンプルループ経路の相対抵抗の適切な選択によって、約３パーセントの希釈率など管理可能な値に保持される。ロータリシェアシールバルブは、内部流路が、全体容積が小さいように、および比較的きれいに掃査される幾何形状であるように構成されるため、効率的なサンプルインジェクタの実装に貢献する。バルブ内の全体的な液体容積の減少は、勾配プロファイルがサンプルインジェクタを通って伝搬されるとき、勾配組成プロファイルの摂動が生じる程度を最小化する傾向がある。
【００３１】
本発明の例示的な実施形態は、サンプルループ圧縮過渡現象と同様に、ＨＰＬＣまたはＶＨＰＬＣシステム内へのサンプル注入に付随する移動相流量または圧力の破壊的な過渡現象を、減少させるまたは実質上除去する。これらの２つの分類の過渡現象の実質上の除去は、ＨＰＬＣおよびＶＨＰＬＣクロマトグラフィカラムの耐用年数をかなり改善する。
【００３２】
本発明の別の利点は、ロータチャネルおよびステータポートおよびポートチャネルの構成の十分性である。ロータ内の延長されたチャネルおよびステータ内の拡張または延長されたポートの様々な構成が、流量および圧力の破壊的な過渡現象を同様にして実質上除去する。
【００３３】
本発明のさらなる利点は、ループが高圧移動相流から取り外され、かつその内容物が次のサンプルの吸入の前に減圧されるとき、サンプルループ内容物の減圧の方向を制御することに加えて、高圧移動相流内へのサンプル注入に至る一連の事象中、サンプルループ内容物の圧縮方向を制御することに対する可能性である。
【００３４】
本発明の以下のおよびその他の特徴および利点は、添付の図面と相俟って得られる例示的な実施形態についての以下の詳細な説明からより完全に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術による高圧液体クロマトグラフィシステムのブロック図である。
【図２】インジェクタ作動中、従来技術によるインジェクタの上流および下流で測定された移動相圧力の例である。
【図３Ａ】ＬＯＡＤ状態での本発明の実施形態によるバルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による１５度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態による３０度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｄ】本発明の実施形態による４５度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｅ】本発明の実施形態による５０度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｆ】本発明の実施形態による５５度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｇ】バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応する本発明の実施形態による６０度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図４Ａ】バルブのＬＯＡＤ状態に対応する０度の反時計方向回転で示された、本発明によるバルブの別の例示的な実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図４Ｂ】１５度の反時計方向回転で示された、本発明によるバルブの実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図４Ｃ】バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応する６０度の反時計方向回転で示された、本発明によるバルブの実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図５Ａ】バルブのＬＯＡＤ状態に対応する０度の反時計方向回転で示された、本発明による、第７のポートを有するループ予備圧縮バルブの例示的な実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図５Ｂ】３０度の反時計方向回転で示された、本発明による、第７のポートを有するループ予備圧縮バルブの例示的な実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図５Ｃ】バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応する６０度の反時計方向回転で示された、本発明による、第７のポートを有するループ予備圧縮バルブの例示的な実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図５Ｄ】バルブがＬＯＡＤ状態へ戻るときのループ予備圧縮で示された、本発明による、第７のポートを有するループ予備圧縮バルブの例示的な実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図６Ａ】バルブのＬＯＡＤ状態に対応する流路を示す、従来技術によるバルブの例示的な実施形態の概略図である。
【図６Ｂ】バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応する流路を示す、従来技術によるバルブの例示的な実施形態の概略図である。
【図７Ａ】バルブのＬＯＡＤ状態に対応する流路を示す、本発明によるバイパスチャネルを組み込んだバルブの例示的な実施形態の概略図である。
【図７Ｂ】バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応する流路を示す、本発明によるバイパスチャネルを組み込んだバルブの例示的な実施形態の概略図である。
【図８】初期上昇圧力まで充填された特定のポンプ流体容量が、定義された長さの流体導管を通じて排出されたときに達成される圧力減衰のそれぞれのプロファイルを示すグラフである、ここで、導管は、選択された各内径の１０分の１としてさらに特定される。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の詳細な実施形態がここに開示されるが、開示された実施形態は、様々な形態で具現化されることができる本発明の例示に過ぎないことを理解されたい。したがって、本明細書で開示された特定の機能的詳細は、限定としてではなく、単に特許請求の範囲に対する基礎として、およびいずれかの適切に詳細に説明された実施形態に本発明を様々な形で採用することを当業者に教示するための代表的な基礎として企図されている。
【００３７】
図１を参照すると、ロータリシェアシール注入バルブ１０２を使用したＨＰＬＣシステム１００の標準的な構成の簡略化されたブロック図が示されている。ロータリシェアシール注入バルブ１０２が、移動相ポンプ１０４と接続されている。ポンプ１０４は、ロータリシェアシール注入バルブ１０２の選択された内部流体通路を通って移動相液体を移送する。分離カラム１０６もまた、ロータリシェアシール注入バルブと接続されている。分離カラム１０６は、ＨＰＬＣシステム１００の移動相流内に導入された様々なサンプル構成成分の分離を行うために、移動相と協調して作用する。サンプルニードル１０８が、ロータリシェアシール注入バルブ１０２と接続されている。サンプルニードル１０８は、バイアル内に含まれるサンプル溶液の部分標本を取り入れるためにサンプルバイアル（図示せず）内に挿入されてもよい。サンプルニードル１０８は、注入バルブ１０２の外部サンプルループ１１２に至るサンプル取入または吸入経路内へのサンプル溶液の入力点である。
【００３８】
シリンジ組立体１１０が、ロータリシェアシール注入バルブ１０２と接続されている。シリンジ組立体１１０は、通常サンプルニードル１０８内の液体の規定の容積変位を生じさせることによって、サンプルニードル１０８を通じた取入または吸入を制御するために、注入バルブ１０２と協働して相互作用する。ロータリシェアシール注入バルブ１０２と流体的に連通している外部サンプルループ１１２は、上流ループ端部１１４および下流ループ端部１１６を有する。注入バルブ１０２のＬＯＡＤ状態では、シリンジ組立体１１０が、外部サンプルループ１１２の上流ループ端部１１４と流体的に連通しているが、一方サンプルニードル１０８は、下流ループ端部１１６と流体的に連通している。この例示的な構成では、サンプルは、シリンジ組立体１１０の動作を通じて、サンプルバイアルからサンプルループ１１２内へ吸入されてもよい。ＬＯＡＤ状態での注入バルブでは、移動相流体がカラム内に供給されることができるように、ポンプ１０４とカラム１０６の間の流体的な連通が存在する。
【００３９】
ロータリシェアシール注入バルブ１０２がＩＮＪＥＣＴ状態へ移行したとき、バルブ内部の流体的な連通のパターンが変化し、流体の流れを再方向付けする。ＩＮＪＥＣＴ状態での注入バルブ１０２では、ポンプ１０４が、外部サンプルループ１１２の上流ループ端部１１４と流体的に連通しているが、一方カラム１０６は、サンプルループ１１２の下流ループ端部１１６と流体的に連通している。この構成では、ポンプ１０４から供給される移動相流が、外部サンプルループ１１２内に含まれるいずれのサンプル溶液も分離カラム１０６に向かって進行させる。注入バルブ１０２のＩＮＪＥＣＴ状態では、シリンジ組立体１１０が、サンプルニードル１０８と流体的に連通している。
【００４０】
当技術分野で知られているような自動サンプルインジェクタは、次の注入のための準備でのサンプルニードルの洗浄およびシリンジピストンの再配置を実施するために、シリンジ組立体１１０をさらに使用する。シリンジ組立体１１０内で必要とされる内部源（図示せず）は通常、電動アクチュエータに応答する対応するピストンとそれぞれ協働する１つまたは複数のシリンジシリンダと、シリンジが作動流体で補充されることまたは作動流体の選択を可能にするシリンジマニホルドおよびセレクタバルビングと、シリンジマニホルドまたは特定のシリンジシリンダの内部の圧力を監視することが可能である圧力トランスデューサと、シリンジ組立体流体回路から大気中へまたは指定された流体流シンクへ圧力を逃がすように構成された、オプションでの１つまたは複数の安全弁または通気弁とを備える。
【００４１】
図２は、バルブ状態移行中に従来技術のロータリシェアシール注入バルブの作動によって生じる測定された圧力過渡現象を示している。上流圧力軌跡２００が、ポンプと注入バルブの間のクロマトグラフィ流体回路内に配置された低容積圧力トランスデューサから得られる。下流圧力軌跡２０２が、注入バルブとカラムの間の流体回路内に配置された第２の低容積圧力トランスデューサから得られる。上流圧力軌跡２００は、明瞭化のために約２５０ＰＳＩ（１．７２ＭＰａ）だけ上向きにオフセットされている。約−０．１９５秒から約−０．１４５秒までの時間間隔が、使用中の注入バルブの流れ遮断区間に対応している。この流れ遮断区間中、２つの圧力軌跡が互いに遠ざかることが観測され、上流圧力軌跡２００は上昇するが、一方下流圧力軌跡２０２は下降する。
【００４２】
この約５０ミリ秒の区間にわたる離脱の平均レートは、約６０，０００ＰＳＩ（４１４ＭＰａ）毎秒である。流体的な連通が上流および下流流体回路の間で復帰されるとき、この圧力離脱の区間が終了する。次の数ミリ秒にわたって、２つの圧力軌跡が、急速に収束することが観察される。この収束は、ポンプをインジェクタおよびカラムと接続している流体回路内での流体流に対する、流体イナータンス、流体容量、および抵抗の組合せの影響の結果である過渡減衰の区間によって追従される。圧力収束区間中に下流圧力トランスデューサで測定される圧力の変化の最大レートは、約１２０万ＰＳＩ（８２７０ＭＰａ）毎秒である。
【００４３】
図３Ａ〜Ｇでは、本発明によるサンプルインジェクタの例示的な実施形態が、サンプルインジェクタがＬＯＡＤ状態からＩＮＪＥＣＴ状態へ移行するとき、順を追って示されている。図３Ａ〜Ｇのすべてに共通して、図面は、ロータステータ密封面の法線方向すなわち軸方向の図であり、このことは、ステータポートおよびステータポートチャネルが、そのそれぞれの位置関係が観察されることができるようにロータチャネルの輪郭と同時に視認されることを許す。ステータ上でのロータの密封範囲が、このような連通がロータチャネルのステータポートまたはステータポートチャネルとの協働作用によって特に可能にされている場所以外のすべての位置でのステータ面すなわち密封平面領域の間の流体的な連通を実質的に不可能にすることを理解されよう。
【００４４】
図３Ａは、本発明の実施形態での平面状のロータリシェアシール注入バルブ３０２を示している。バルブロータ３０１が、ＬＯＡＤ状態で流路を作成するためにバルブステータ３０３と位置合わせされている。ステータは、ロータステータ密封平面でロータの形状と接合する６個のポートを含む。これら６個のステータポートは、バルブステータ外部の構成要素との各接続性に基づいて独自に識別される。ロータサンプルチャネル３１８が、サンプルニードルポート３０８と外部サンプルループの下流ループポート３１６の間の接続性を確立する。外部サンプルループの上流ループポート３１４は、ロータループチャネル３２０を通じて、シリンジポート３１０と接続されている。ロータループチャネル３２０は、シリンジポート３１０を越えてサンプルチャネル３１８へ向かって延びている。
【００４５】
ポンプポート３２６は、ＬＯＡＤ状態で、ロータカラムチャネル３２４を通じて分離カラムポート３０６と直接連通している。ロータカラムチャネル３２４はポンプポート３２６と重なり、また、ロータループチャネル３２０に向かって時計方向に延びるロータカラムチャネル延長部３３２を有する。ステータ上に、ポンプポート３２６は、カラムポート３０６に向かう円弧に沿って反時計方向に延びるポンプポートチャネル３３０を有する。
【００４６】
ＬＯＡＤ状態からＩＮＪＥＣＴ状態へのバルブの作動中、ロータが、図３Ｂ〜Ｆに示されているように約１５度回転される。図３Ｂは、反時計方向に約１５度回転されたバルブロータ３０１を示している。ポンプポート３２６は、ロータカラムチャネル３２４を通じた分離カラムポート３０６との流体的な連通状態のままである。サンプルループは、他のいかなるステータポートからも下流ループポート３１６で完全に隔離されているが、サンプルループは、シリンジポート３１０から上流ループポート３１４で隔離を今達成した。バルブが、ＬＯＡＤ状態へ最終的に戻されるとき、そのプロセスの間、バルブロータ３０１が、図３Ａに示されている方向へ時計方向に戻るように作動され、このロータチャネル構成は、サンプルループ内の加圧された移動相が、サンプルニードルポート３０８に向かってではなく、シリンジポート３１０に向かって方向付けられた排出流とともに減圧されることを許す。ポンプからカラムへの流体的な連通がカラムチャネル３２４を通じて維持されるため、バルブロータがこの位置に停止されることができ、シリンジ組立体が過度の圧力を能動的に減圧するすなわち排気するための時間を許す。
【００４７】
図３Ｃは、ＬＯＡＤ状態方向に対して反時計方向に約３０度の移行でのロータを備える本発明の実施形態を示している。ポンプポート３２６は、ポンプステータチャネル３３０およびロータカラムチャネル３２４を通じた分離カラムポート３０６との直接の連通状態のままである。サンプルループは、上流ループポート３１４および下流ループポート３１６の両方で、完全に隔離される。シリンジポート３１０およびサンプルニードルポート３０８もまた隔離される。
【００４８】
図３Ｄは、ＬＯＡＤ状態方向に対して約４５度の反時計方向回転の移行でのロータを備える本発明の実施形態を示している。ポンプポート３２６は、ポンプステータチャネル３３０およびロータカラムチャネル３２４を通じた分離カラムポート３０６との直接の連通状態のままである。サンプルループは、上流ループポート３１４および下流ループポート３１６の両方で、完全に隔離されたままである。シリンジポート３１０およびサンプルニードルポート３０８もまた隔離されたままである。
【００４９】
図３Ｅ〜Ｆは、ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴへの状態移行の完了に近いときの本発明の例示的な実施形態を示している。約５０度の反時計方向のロータ回転では、図３Ｅに示されているように、ポンプポート３２６は、ポンプステータチャネル３３０およびロータカラムチャネル３２４を通じた分離カラムポート３０６との直接の連通状態のままである。また、ポンプポート３２６が、上流ループポート３１４および下流ループポート３１６との流体的な連通を確立する。ポンプポート３２６が、ロータループチャネル３２０を通じて上流ループポート３１４と接続し、ロータカラムチャネル３２４を通じて下流ループポート３１６と実質上同時に接続する。図３Ｅのロータ方向では、流体的な連通が、シリンジポート３１０とサンプルニードルポート３０８の間で確立されることにも注意されたい。
【００５０】
サンプルループが、上流ループポート３１４の方向から決定的に加圧されることを確実にすることが、さらなるオプションである。このことを達成するために、ポンプポート３２６に向かって反時計方向に方向付けられたロータループチャネル３２０の小さな延長部の組込みを通じて、タイミングのバイアスが導入される。別法として、ステータポンプポート３２６が、上流ループポート３１４に向かって時計方向に方向付けられた小さなステータチャネル延長部を備えてもよい。上記の延長部のいずれかの目的は、ポンプポート３２６と下流ループポート３１６の間の流体的な連通の確立に対して少なくとも数ミリ秒のタイミング先行で、ポンプポート３２６と上流ループポート３１４の間で流体的な連通が確立されることを可能にすることである。数ミリ秒のタイミング先行が、ロータループチャネル３２０またはステータポンプポート３２６の極めて微妙な（延長部による）修正によって、または二者の修正の組合せによって得られることができることを理解されよう。
【００５１】
バルブロータ３０１がＩＮＪＥＣＴ状態に到達すると、約５５度の反時計方向回転での図３Ｆで示されているように、バルブロータ３０１が、カラムチャネル３２４を通じたポンプポート３２６と分離カラムポート３０６の間の直接の接続を終了する。ポンプポート３２６と分離カラムポート３０６の間の流体的な連通は、ポンプポート３２６の上流ループポート３１４との各接続、および下流ループポートのカラムポート３０６との接続によって、サンプルループを通じて得られる。バルブロータ３０１は、サンプルループを通じた流路の確立の後にのみ、カラムチャネル３２４を通じた、ポンプポート３２６と分離カラムポート３０６の間の直接の流体的な連通を終了する。ポンプポート３２６は、ロータループチャネル３２０を通じて上流ループポート３１４と流体的に連通している。分離カラムポート３０６は、ロータカラムチャネル３２４を通じてサンプルループの下流ループポート３１６と流体的に連通している。シリンジポート３１０は、ロータサンプルチャネル３１８を通じてサンプルニードルポート３０８と流体的に連通したままである。
【００５２】
図３Ｇは、バルブロータがＬＯＡＤ状態に対応する方向から反時計方向に約６０度回転された、ＩＮＪＥＣＴ状態での本発明の例示的な実施形態を示している。ポンプポート３２６と分離カラムポート３０６の間の流体的な連通は、排他的にサンプルループを通る。ポンプポート３２６は、ロータループチャネル３２０を通じてサンプルループの上流ループポート３１４と流体的に連通している。分離カラムポート３０６は、ロータカラムチャネル３２４を通じて下流ループポート３１６と流体的に連通している。シリンジポート３１０は、ロータサンプルチャネル３１８を通じてサンプルニードルポート３０８と流体的に連通したままである。
【００５３】
ロータカラムチャネル延長部３２２およびステータポンプチャネル３３０は、実質上バルブ動作全体を通じて移動相によって掃査され、サンプル溶液がバルブの幾何学的な延長部に保持される可能性を最小化する。ポンプステータチャネル３３０とカラムポート３０６の間の小さい隔離距離が、ポンプポート３２６およびカラムポート３０６が、事実上同じ圧力で存在する、すなわちサンプルループを横切る圧力降下が無視できるものであるという事実に照らして許容可能である。
【００５４】
ポンプポート３２６と分離カラムポート３０６の間で維持される接続性が、ポンプからカラムへのＨＰＬＣシステムを通る移動相液体の実質上一定の流れを許し、バルブロータ３０１の作動中の流れ遮断区間をなくし、それによって、クロマトグラフィカラムへの破壊的な衝撃を有する可能性がある流れ遮断過渡現象の源をなくす。
【００５５】
図４Ａ〜Ｃは、バルブがＩＮＪＥＣＴ状態からＬＯＡＤ状態へ移行されたとき、所望のバルブタイミングのバイアスを達成するために、ロータループチャネル４２０に対する修正と協働して相互作用するシリンジポートに対する修正によって、サンプルループ減圧が、シリンジポート４１０に向かってバイアスされる、すなわち優勢に方向付けられる、本発明による別の例示的な実施形態を示している。図４Ａ〜Ｃは、ＬＯＡＤ状態からＩＮＪＥＣＴ状態への移行を受けるときの例示的な実施形態を順を追って示している。図４Ａ〜ｃのすべてに共通して、図面は、ロータステータ密封面の法線方向すなわち軸方向図であり、このことは、ステータポートおよびステータポートチャネルが、そのそれぞれの位置関係が観察されることができるように、ロータチャネルの輪郭と同時に視認されることを許す。
【００５６】
ステータ上でのロータの密封範囲が、このような連通がロータチャネルのステータポートまたはステータポートチャネルとの協働作用によって特に可能にされている場所以外のすべての位置でのステータ面すなわち密封平面領域の間の流体的な連通を実質的に不可能にすることを理解されよう。
【００５７】
図４Ａは、ＬＯＡＤ状態で流路を作成するためにバルブステータ４０３と位置合わせされたバルブロータ４０１を示している。ステータは、ロータステータ密封平面でロータの形状と接合する６個のポートを含む。これら６個のステータポートは、バルブステータ外部のシステム構成要素との各接続性に基づいて独自に識別される。ロータサンプルチャネル４１８が、サンプルニードルポート４０８と下流ループポート４１６の間の接続性を確立する。上流ループポート４１４は、ロータループチャネル４２０を通じて、シリンジポート４１０と接続されている。ロータループチャネル４２０は、シリンジポート４１０を越えてサンプルチャネル４１８へ向かって延びている。シリンジポート４１０は、上流ループポート４１４に向かって反時計方向に延びるステータ内にシリンジポートチャネル４３８を有する。ステータポンプポート４２６は、ＬＯＡＤ状態のバルブによって、ロータカラムチャネル４２４を通じて分離カラムポート４０６と流体的に連通している。ロータカラムチャネル４２４はポンプポート４２６と重なり、また、ロータループチャネル４２０に向かって時計方向に延びる延長部４３２を有する。ポンプポート４２６は、カラムポート４０６に向かって反時計方向に延びるポンプステータチャネル４３０を有する。図４Ａのロータ方向では、ポンプがカラムへの移動相液体の移送を維持しながら、サンプル溶液がサンプルループ内に吸入される。
【００５８】
図４Ｂは、約１５度のＬＯＡＤ状態から反時計方向への回転でのバルブロータ４０３を有する例示的な実施形態を示している。ポンプポート４２６は、ロータカラムチャネル４２４を通じた分離カラムポート４０６との直接の連通状態のままである。サンプルループは、下流ループポート４１６で隔離されているが、上流ループポート４１４によるシリンジポート４１０との流体的な連通状態のままである。バルブが、ＩＮＪＥＣＴ状態からＬＯＡＤ状態へ最終的に戻されるとき、上流ループポート４１４とシリンジポート４１０の間の流体的な連通が、下流ループポート４１６とサンプルニードルポート４０８の間の流体的に連通の確立の前に確立される。このタイミングのバイアスは、ロータループチャネル４２０の、ステータ内のシリンジポートチャネル４３８との相互作用を通じて達成され、かつサンプルループ内容物の減圧に付随する流体流をシリンジポート４１０に向かって方向付ける。
【００５９】
この構成では、サンプルループの減圧が、シリンジ組立体に付随する流体容量の加圧または部分的な充填を通常生じさせる。ポンプからカラムへの流れが、この中間位置のバルブロータによって有効化されたままであるため、ロータ運動が、この位置で一時的に停止されることができ、シリンジポート４１０と接続されたシリンジ組立体が、実質上大気圧（０ＰＳＩＧ）の内部圧力を達成するためにサンプルループを能動的に減圧すなわち排気することを可能にする。バルブロータ４０３が、ＬＯＡＤ状態へのバルブの移行を完了するために次に作動されたとき、下流ループポート４１６とサンプルニードルポート４０８の間の流体的な連通が復帰される。下流ループポート４１６とサンプルニードルポート４０８の間に流体的な連通が達成されているとき、二者の間に実質上圧力差が存在しないため、サンプルニードル内の液体の望ましくない変位が回避される。
【００６０】
図４Ｃは、ＩＮＪＥＣＴ状態での本発明のバルブを示している。ポンプポート４２６が、ロータループチャネル４２０を通じて上流ループポート４１４と流体的に連通している。分離カラムポート４０６が、ロータカラムチャネル４２４を通じて下流ループポート４１６と流体的に連通している。図４Ａおよび４Ｂでのロータカラムチャネル４２４およびステータポンプポートチャネル４３０によって存在していたポンプポート４２６とカラムポート４０６の間の直接の流体的な連通は今、遮断されている。このようにして、ポンプとカラムの間の流体的な連通が、サンプルループを排他的に通り、サンプルループ内のいかなるサンプル溶液もカラムに向かって洗い流される、または掃査されるようにする。シリンジポート４１０が、ロータサンプルチャネル４１８を通じてサンプルニードルポート４０８と流体的に連通している。
【００６１】
ロータカラムチャネル延長部４３２およびステータポンプポートチャネル４３０が、バルブの作動中ポンプ流によって掃査され、サンプル溶液がバルブの幾何学的な延長部内に保持される可能性を最小化する。ポンプポートチャネル４３０とロータカラムチャネル延長部４３２の間の小さい隔離距離が、ポンプポート４２６およびカラムポート４０６が、事実上同じ圧力で存在する、すなわちサンプルループを横切る圧力降下が無視できるものであるという事実に照らして許容可能である。
【００６２】
バルブ作動中にポンプポート４２６と分離カラムポート４０６の間で維持される接続性が、移動相液体の実質上一定の流れが、ポンプからカラムへのＨＰＬＣシステムを通して維持されることを許し、バルブロータ４０１の作動中の流れ遮断区間をなくし、それによってクロマトグラフィカラムへの破壊的な衝撃を有することがある流れ遮断過渡現象の源をなくす。
【００６３】
図５Ａ〜Ｄは、追加のステータポート（すなわち、第７のポート）が、バルブがＩＮＪＥＣＴ状態へ完全に移行する前にサンプルループの内容物をシステム動作圧力に予備圧縮するために使用される本発明による実施形態を示している。図５Ａ〜Ｄに共通して、図面は、ロータステータ密封面の法線方向すなわち軸方向図であり、このことは、ステータポートおよびステータポートチャネルが、そのそれぞれの位置関係が観察されることができるように、ロータチャネルの輪郭と同時に視認されることを許す。ステータ上でのロータの密封範囲が、このような連通がロータチャネルのステータポートまたはステータポートチャネルとの協働作用によって特に可能にされている場所以外のすべての位置でのステータ面すなわち密封平面領域の間の流体的に連通を実質的に不可能にすることを理解されよう。
【００６４】
図５Ａは、ＬＯＡＤ状態で流路を作成するためにバルブステータ５０３と位置合わせされたバルブロータ５０１を示している。ステータは、ロータステータ密封平面でロータの形状と接合する７個のポートを含む。これら７個のステータポートは、バルブステータ外部の構成要素との各接続性に基づいて識別される。ロータサンプルチャネル５１８が、サンプルニードルポート５０８と下流ループポート５１６の間の流体的な連通を確立する。上流ループポート５１４は、ロータループチャネル５２０を通じて、シリンジポート５１０と流体的に連通している。シリンジポート５１０は、上流ループポート５１４に向かって反時計方向に延びるステータ内にシリンジポートチャネル５３８を有する。ロータループチャネル５２０は、シリンジポート５１０を越えてロータサンプルチャネル５１８へ向かって時計方向に延びている。
【００６５】
バルブのＬＯＡＤ状態で、ステータポンプポート５２６が、ロータカラムチャネル５２４を通って分離カラムポート５０６と流体的に連通している。ロータカラムチャネル５２４はポンプポート５２６と重なり、また、ループチャネル５２０に向かって時計方向に延びるロータカラムチャネル延長部５３２を有する。ポンプポート５２６は、カラムポート５０６に向かって延びるステータポンプポートチャネル５３０を有する。
【００６６】
追加のステータポート５３４が、上流ループポート５１４とポンプポート５２６の間のステータ内に介在されている。追加のステータポート５３４は、流体流に対する選択された抵抗を有する流体導管を通じてポンプと連通している。このような流れ抵抗は、追加のステータポート５３４をポンプと接続するために使用される導管の内径および長さの選択によって操作されることができる。ステータポンプポート５２６をポンプと接続する流体導管は通常、流れに対する抵抗を最小化するような寸法にされているが、一方、追加のステータポート５３４をポンプと接続する流体導管は、以下でさらに議論されるような量での流れに対する抵抗を供給するような寸法に意図的にされている。
【００６７】
バルブのＬＯＡＤ状態では、ポンプポート５２６および追加のステータポート５３４が実質上同じ圧力で存在し、小さい隔離距離が、バルブの全体的な密封特性を損なうことなく、ロータカラムチャネル延長部５３２と追加のステータポート５３４の間に存在することを許す。バルブのＬＯＡＤ状態では、ポンプからの移動相液体流が、排他的にポンプポート５２６を通ってカラムへ移送される。
【００６８】
図５Ｂは、バルブロータ５０１の３０度の反時計方向の回転での例示的な実施形態を示している。ポンプポート５２６は、ステータポンプポートチャネル５３０のロータカラムチャネル５２４およびロータカラムチャネル延長部５３２との協働した相互作用を通じて、分離カラムポート５０６と直接流体的に連通している。シリンジポート５１０およびサンプルニードルポート５０８は流体的に隔離されている、下流ループポート５１６も同様である。ポンプからカラムへの流れが、バルブロータ５１０のこの方向で有効化されたままであるため、ロータが、すぐ下で議論されるサンプルループ予備圧縮の文脈で必要であると判断されるいずれかの時間区間でこの方向で停止されることができる。
【００６９】
図５Ｂのバルブロータ方向では、ロータループチャネル５２０が、上流ループポート５１４を追加のステータポート５３４と流体的に連通させる。この構成は、ポンプを追加のステータポート５３４と接続する流路内に介在された流体流に対する選択された抵抗により、サンプルループ内容物がレートを制御された方式で加圧されることを可能にする。特に、上流ループポート５１４と追加のステータポート５３４の間の流体的な連通の確立が、サンプルループ加圧流体回路を、ポンプからカラムへの移動相流を維持している流体回路と一時的に平行に配置させる。
【００７０】
図５Ａ〜Ｄの本発明のサンプルインジェクタでは、ループ流体容量のループ加圧すなわち充填が、進行中のカラムへの移動相の移送と平行して、レートを制御された方式で行われる。ループ充填流の大きさは、ポンプと追加のステータポート５３４の間に介在される抵抗の選択によって制御されることができ、それによってループ充填流が、進行中のカラムへの移動相の移送に対して小さくされることができる。それに対応して、ループ充填が行われる時間枠が延長され、かつ有用な補償動作がポンプによって行われることができるのに十分長く（たとえば、約１から数秒）されることができる。
【００７１】
このような補償動作の例は、カラムに移送される流量が実質上撹乱されないような、サンプルループ充填区間中のポンプ移送流量のわずかな上昇であろう。小幅なループ充填流の時間変動する大きさの補償は、用途に適するような閉ループまたは開ループの方式のいずれかで達成されることができる。ポンプからカラムへの流れを遮断しないバルブ実装とレートを制限されたサンプルループ予備圧縮との組合せが、比較的大きなループ容量でのシステム動作に対する注入過渡現象の最小化を結果として生じさせる。
【００７２】
図５Ｃは、バルブロータ５０１の反時計方向の回転の約６０度でのＩＮＪＥＣＴ状態での例示的なバルブ実施形態を示している。ポンプポート５２６は、ロータループチャネル５２０を通じて上流ループポート５１４と流体的に連通している。上流ループポート５１４もまた、ロータループチャネル５２０を通じて追加のステータポート５３４と流体的に連通している。分離カラムポート５０６は、ロータカラムチャネル５２４を通じて下流ループポート５１６と流体的に連通している。シリンジポートは、ロータサンプルチャネル５１８を通じてサンプルニードルポート５０８と流体的に連通している。ロータカラムチャネル延長部５３２およびステータポンプポートチャネル５３０が、バルブの作動中ポンプ流によって洗い流されまたは掃査され、サンプル溶液がバルブの幾何学的な延長部内に保持される可能性を最小化する。
【００７３】
ポンプステータチャネル５３０とロータカラムチャネル延長部５３２の間の小さい隔離距離が、ポンプポート５２６および隔離カラムポート５０６が、事実上同じ圧力で存在する、すなわちサンプルループを横切る圧力降下が無視できるものであるという事実に照らして許容可能である。追加のステータポート５３４が、ポンプポート５２６および追加のステータポート５３４をポンプと接続している各流路の抵抗の比に一致する低いレートでシステム流によって洗い流される。これら２つの平行な経路の抵抗および容積が、二者の洗浄または浄化時間が実質上適合し、それによって、合成勾配プロファイルの崩壊に対する可能性を減少させるように選択されてもよい。
【００７４】
図５Ｄは、ＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ状態へのバルブの復帰中のある点での例示的な実施形態を示している。ポンプポート５２６が、ロータカラムチャネル５２４を通じて分離カラムポート５０６と流体的に連通している。下流ループポート５１６は、サンプルニードルポート５０８とまだ流体的に連通していないが、一方上流ループポート５１４は、ロータループチャネル５２０のステータ内のシリンジポートチャネル５３８との相互作用により、シリンジポート５１０と今、流体的に連通している。ロータループチャネル５２０のシリンジポートチャネル５３８との相互作用によって導入されるタイミングのバイアスが、サンプルループの内圧が、サンプルニードルポート５０８に向かってではなく、シリンジポート５１０に向かって排出されることを可能にする。
【００７５】
追加のステータポート５３４の存在は、ＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ状態へのバルブの復帰中、シリンジポート５１０に向かうサンプルループの減圧を達成するための可能性に干渉しない。
【００７６】
図６Ａおよび６Ｂは、従来技術のロータリシェアシール注入バルブの概略図を示しており、かつロータリシェアシール注入バルブが本発明の実施形態によるポンプからカラムへのバイパスを有して議論される図７Ａおよび７Ｂと比較するために意図されている。図６Ａ〜Ｂおよび７Ａ〜Ｂのすべてに共通して、ステータポートが、バルブステータ外部の構成要素との各接続性に基づいて独自に識別される。
【００７７】
図６Ａを参照すると、標準的なロータリシェアシール注入バルブ６０２が、ＬＯＡＤ状態で示されている。ロータサンプルチャネル６１８が、サンプルニードルポート６０８とサンプルループ６１２の下流ループポート６１６の間の接続性を確立する。サンプルループ６１２の上流ループポート６１４は、ロータループチャネル６２０を通じて、シリンジポート６１０と接続されている。ステータポンプポート６２６は、バルブのＬＯＡＤ状態で、ロータカラムチャネル６２４を通じて分離カラムポート６０６と流体的に連通している。このロータ方向では、カラムへの移動相流の移送が維持されながら、サンプルが、サンプルループ６１２内に吸入される。
【００７８】
図６Ｂは、ＩＮＪＥＣＴ状態での同じ従来技術のロータリシェアシール注入バルブ６０２を示している。ポンプポート６２６は、ロータループチャネル６２０を通じてサンプルループ６１２の上流ループポート６１４と流体的に連通している。分離カラムポート６０６は、ロータカラムチャネル６２４を通じてサンプルループ６１２の下流ループポート６１６と流体的に連通している。このようにして、ポンプポート６２６と分離カラムポート６０６の間の流体的な連通が、サンプルループ６１２によって得られる。このロータ方向では、バルブがＬＯＡＤ状態である間にサンプルループ６１２内に吸入されたサンプルが、ポンプの移動相移送によってカラムに向かって洗い流される、または掃査される。シリンジポート６１０が、ロータサンプルチャネル６１８を通じてサンプルニードルポート６０８と流体的に連通している。
【００７９】
図７Ａでは、本発明によるサンプルインジェクタの概略図が、ポンプポート７２６と分離カラムポート７０６の間の流体的な連通のための追加の経路を提供するバイパスチャネル７３６と相俟ってのロータリシェアシール注入バルブ７０２を示している。ロータリシェアシール注入バルブ実施形態は、図３Ａ〜３Ｇ、４Ａ〜４Ｃまたは５Ａ〜Ｄに関して上記で説明されたようなロータチャネルの修正形態およびステータポートまたはステータポートチャネル修正形態をさらに組み込んでいる。図７Ａに示されているようなバルブのＬＯＡＤ状態では、ロータサンプルチャネル７１８が、サンプルニードルポート７０８とサンプルループ７１２の下流ループポート７１６の間の流体的な連通を確立する。
【００８０】
サンプルループ７１２の上流ループポート７１４は、ロータループチャネル７２０を通じて、シリンジポート７１０と接続されている。ポンプポート７２６は、ＬＯＡＤ状態で、ロータカラムチャネル７２４を通じて分離カラムポート７０６と直接連通している。バイパスチャネル７３６が、ポンプ配管７３８を通じてポンプポート７２６と、およびカラム配管７４０を通じて分離カラムポート７０６と接続されている。このバルブロータ方向では、移動相流の移送がカラムへ維持されながら、サンプルが、サンプルループ７１２内に吸入されることができる。この例示的な実施形態では、バイパスチャネル７３６が、その内径および長さの関数として、移動送流に対する抵抗を生成する。バルブのＬＯＡＤ状態で、バイパスチャネル７３６は、ロータカラムチャネル７２４、ポンプ配管７３８、およびカラム配管７４０を備える第２の流体回路と平行である。
【００８１】
後者の流体回路は、バイパスチャネル７３６の抵抗に対して低い流れに対する抵抗を有するような寸法にされている。バルブがＬＯＡＤ状態にあるときバイパスチャネル７３６と平行な、この第２の、低い抵抗の流体回路の存在が、ＡｂｒａｈａｍおよびＨｕｔｃｈｉｎｓの抵抗バイパス実施例とは異なる挙動をもたらす。図７Ａの本発明のサンプルインジェクタでは、バイパス経路は、バルブがＬＯＡＤ状態である間は移動相流の１００パーセントを搬送しない。逆に、移動相流の大部分がこのバルブ状態で前のバイパスチャネル７３６を分流する。結果として、流れに対する全体的なシステム抵抗が、注入バルブがＬＯＡＤ状態にあるとき、顕著には増加されない。
【００８２】
図７Ｂは、シェアシールバルブがＩＮＪＥＣＴ状態にある図７Ａの実施形態を示している。ポンプポート７２６は、ロータループチャネル７２０を通じてサンプルループ７１２の上流ループポート７１４と流体的に連通している。分離カラムポート７０６は、ロータカラムチャネル７２４を通じてサンプルループ７１２の下流ループポート７１６と流体的に連通している。シリンジポート７１０は、ロータサンプルチャネル７１８を通じてサンプルニードルポート７０８と流体的に連通している。このようにして、バルブのＩＮＪＥＣＴ状態で、バイパスチャネル７２６が、ポンプ配管７３８、ロータループチャネル７２０、サンプルループ７１２、、ロータカラムチャネル７２４、およびカラム配管７４０を備える第２の流体回路と平行である。後者の流体回路は、バイパスチャネル７３６の抵抗に対して低い流れに対する抵抗を有するような寸法にされている。本発明のある例示的な実施形態では、バイパスチャネルの流れに対する抵抗は、サンプルループ流体回路によって呈される流れに対する抵抗の約３２倍である。２つの流体回路の対する抵抗のこの比率は、移動相流の大部分が、ＩＮＪＥＣＴ状態のバルブによってサンプルループ経路を通って移送されることを確実にする。
【００８３】
バイパスチャネル７３６の存在は、バルブ状態移行中に移動相流の遮断を生じさせることなくサンプル注入が行われることを可能にする。注入バルブによる移動相流遮断に付随する破壊的な圧力および流量の過渡現象がそれによって回避される。サンプルインジェクタのＬＯＡＤおよびＩＮＪＥＣＴ状態の両方でバイパス７３６と平行なかなり低い抵抗の経路の存在が、システムがＬＯＡＤ状態であるかＩＮＪＥＣＴ状態であるかに基づいて異なる抵抗を呈する挙動を実質的に除去する。また、図７Ａ〜Ｂの６ポートバルブ構成は、高いシステム圧力でまたは大きなサンプルループ容量で動作しているときに、顕著になることがある、サンプルループ充填から生じる過渡現象を追加的に除外するために、図５Ａ〜Ｄで詳細に説明されたような介在された第７のポートによって議論されることができる。図７Ａ〜Ｂのバイパスチャネルが、ポンプ配管とカラム配管の間を再びバイパスすることによって、４つのポート構成の内部ループ注入バルブに付加されることができる。
【００８４】
バルブ本体の外部の個別の構成要素（チューブおよび取付具）内にバイパスチャネルおよびそれに付随する接合部を実装すること、またはバルブの本体内に一体化された流体回路としてチャネルおよびその接合部を実装すること、または２つのアプローチの組合せを使用することがオプションであることを理解されたい。
【００８５】
損傷を与える過渡現象へのクロマトグラフィカラムの露出の最小化が、サンプル注入バルブの上流および下流の流体回路の特性を管理することによってさらに確実にされることができる。特に、流体容量の一時的な充填に付随する流体流が、カラムによって供給されることとは逆に、ポンプによって供給されることをできる限り確実にすることが望ましい。このバイアスを達成するために、システム設計者は、サンプル注入バルブの上流および下流の流体導管の流体流に対する抵抗を使用し、カラムを保護するために抵抗の有用な比率が得られるように、これらの流体導管を構成することができる。例示的な実施形態では、インジェクタとカラムを相互接続する流体導管によって示される流れに対する抵抗が、ポンプとインジェクタを相互接続する流体導管によって示される流れに対する抵抗の少なくとも３倍であるように構成される。上流（ポンプからインジェクタ）および下流（インジェクタからカラム）の通路の両方にかかるいかなる移動相についても、抵抗比が、それぞれの配管長さ、配管内径または両方の操作によって達成されることができる。図８は、配管内径が１０分の１の値として選択された、所定の長さの配管を通じたポンプ容量の排出を示している。図８の軌跡８４１は、公称０．００１“（２５．４マイクロメートル）の内径の使用に対応し、連続する軌跡８４２から８５０は、０．００２”から０．０１０“（５０．８から２５４．０マイクロメートル）までのそれぞれの配管内径値の選択に対応している。個々の軌跡は、特徴的な水力時定数が、主に抵抗項の操作によって操作されるところの支配的Ｒ−Ｃシステムのそれぞれのステップ応答を表している。
【００８６】
直径範囲（たとえば、軌跡８４１から８４４）の下端部の配管直径での、時定数が満足な短期間の一次応答を提供するために長すぎることに注意されるであろう。すなわち、ポンプ容量は、インジェクタでの一時的な充填要求を満足するために有用ではない。本実施形態での配管内径は、０．００９“（２２８．６マイクロメートル）（軌跡８４９）または０．０１０”（２５４．０マイクロメートル）（軌跡８５０）へ増加されるとき、ポンプは今、数ミリ秒の時間枠内で有用な応答を移送することができる。支配的な過渡応答への同様のアプローチがインジェクタからカラム流体回路に適用されることができるが、実用的な程度に長い水力的な時定数を作成するという意図に反し、それによって一時的な充填要求が、カラムの上流の流体回路内の至る所に存在するとき、カラム容量が排出される程度を制限する。
【００８７】
本明細書で議論される実施形態は、ポンプからカラムへの接続性を延長するために分離カラムポートに向かうポンプポートからの単一のステータチャネル延長部を記載しているが、このようなポンプからカラムへの接続性が、ポートからの追加のチャネル延長部、たとえば、ポンプとカラムの間の延長された接続を確立する、ポンプポートから反対方向に延びる２つの延長部によって達成されてもよいことを当業者なら理解されよう。
【００８８】
本明細書で議論された実施形態は、バルブを通じた流路を作成する２つの延長されたチャネル、または別法として、細長いステータポートと組み合わせた１つの延長されたロータチャネルを有するロータを記載しているが、このようなバイアスが、他のステータポートまたはロータチャネルに対する修正形態を使用する本発明によって達成されることができることを当業者なら理解されよう。
【００８９】
例示的な実施形態が、特定されたバルブ状態移行を達成するための「反時計方向の」ロータ回転に関して本明細書で説明されているが、このような状態移行が、代替となる構成でのバルブの時計方向の回転によって行われることができることを理解されよう。
【００９０】
本明細書で議論された実施形態は、平面状のロータリシェアシールバルブの組込みに関して記述されたが、本発明のサンプルインジェクタが、円錐形または円筒形の形状を有するロータリシェアシールバルブ（ロータリスプールタイプのバルブとしばしば称される）によって、または直線状などの形状を有するシェアシールバルブによって実現化されることができることを当業者なら理解されよう。同様に、一般にシェアシールバルブアプローチは、有用な程度のバルブ要素の一体化を容易にし、比較的簡単な作動要求を有するコンパクトなサンプルインジェクタを可能にするが、本発明のサンプルインジェクタが、複数のダイヤフラム、ピン、またはその他のタイプのバルブ要素によって、または用途に適するようなバルブ要素のタイプの組合せによって実現化されることを当業者なら理解されよう。
【００９１】
本明細書に記載された例示的な実施形態での流れの拘束の実施例は、配管内径および配管長さの選択によって達成されるが、代替となる内部幾何形状、内部被覆、個別のフローリストリクタなどの流れの拘束を実施する他の手段が使用可能であることを理解されたい。
【００９２】
ポンプからカラムへの移動相流内へのサンプルの実際の注入の前のサンプルループ内容物の予備圧縮が、予備圧縮のために使用される流体流の発生源としてクロマトグラフィポンプを使用する本明細書に記載された例示的な実施形態に記載されているが、補助ポンプなどの代替となる圧力発生源が、この流体流を供給するために使用されてもよいことを当業者なら理解されよう。
【００９３】
本明細書で議論された例示的な実施形態は、分析カラム上へのサンプルの実質上直接の注入を行うという状況で記載されているが、本発明のサプルインジェクタは、サンプル捕捉用途で、またはサンプル注入が、サンプルインジェクタの下流の捕捉カラム、カートリッジ、またはその他の受容デバイス上で行われるクロマトグラフィの他の態様で使用されることができることを当業者なら理解されよう。
【００９４】
本発明は、例示的な実施形態を参照にして記載されているが、他の様々な変更、省略および／または追加が行われてもよく、かつ実質上の等価物が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくその要素に代替してもよいことを当業者なら理解されよう。また、多くの修正が、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の教示に対して、特定の状況または材料に適応するように行われてもよい。したがって、本発明は、本発明を実施するために開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は特許請求の範囲内にあるすべての実施形態を含むことが意図されている。さらに、第１、第２などの用語の使用が特に述べられているが、順序または重要性を示すものではなく、第１、第２などの用語は、１つの要素を別の要素と区別するために使用されている。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００５年１月３１日に提出された米国特許仮出願第６０／６４８，５４０号（代理人整理番号１９９２１／８０）に対する優先権を主張する。前述の出願のそれぞれの内容が、ここで特にその全体において参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、高圧液体クロマトグラフィ、特に、高圧液体クロマトグラフィシステムによる分析のためのサンプルを導入するために使用されるサンプル注入サブシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
高圧液体クロマトグラフィ（「ＨＰＬＣ」）分析システム内へのサンプルの導入は、移動相移送ポンプの下流かつ分析カラムの上流の、ＨＰＬＣシステム流体回路内に介在されるサンプルインジェクタと称される装置の動作を通じて通常行われている。この構成は、分析カラムのヘッドすなわち取入端部へのサンプルの実質上直接の導入を達成する。この単純な構成の変形形態は、当技術分野で知られており、例は、サンプルインジェクタが、補助ポンプと専用のサンプル捕捉カラムの間に存在でき、かつサンプル捕捉流体回路が、トラップ装填区間中、分析カラム流体回路から隔離される「サンプル捕捉」構成である。トラップ装填プロセスが完了すると、捕捉カラムが次に、１つまたは複数の切替バルブの動作によって分析カラム流体回路へ切り替えられる。切替ステップに続いて、サンプルが、分析移動相によって捕捉カラムから分析カラム上へ溶出され、それによって、実質上直接導入モードとして分析カラム上の検体分離が行われることを可能にする。サンプル捕捉移動相が、当技術分野で知られているように、分析移動相と成分および流量で区別するために選択されてもよい。同様に、サンプル捕捉カラムで使用される固定相が、これも当技術分野で知られているように、分析カラム内で使用されるものと区別するために選択されてもよい。
【０００４】
いずれの場合でも、サンプルインジェクタの通常動作は、大気圧と実質上等しい圧力で最初に存在するある液体容積を、流れている、比較的高い圧力で、かつ通常数千ポンドフォース毎平方インチ（ＰＳＩ）（数十メガパスカル（ＭＰａ））の範囲である移動相流内に導入させる。導入される液体容積は通常、１つまたは複数のサンプル検体がその中に溶解されるサンプル溶液の規定された容積である。いくつかの実施例では、サンプル容積は、サンプルが、サンプルバイアルから流体導管内を注入点の方へ、または注入点へ移送されるとき、サンプルゾーンの拡張を最小化するために使用される小さいエアギャップだけ張り出している。
【０００５】
液体サンプル容積を高圧移動相移送流内へ導入する実際の注入動作は、移動相流を再方向付けすることを可能にする１つまたは複数のバルブの動作によって通常実施される。サンプルインジェクタ実施例への２つの一般的なアプローチは、過去数十年間にわたって広く利用されている。１つのアプローチは、Ｖａｌｃｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｉｎｃ．（ＶＩＣＩ，ヒューストン、テキサス州）、Ｕｐｃｈｕｒｃｈ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｓｃｉｖｅｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（オークハーバー、ワシントン）およびＲｈｅｏｄｙｎｅ ＬＬＣ（ローナートパーク、カリフォルニア）を含むいくつかの供給メーカーから市販されている、マルチポートロータリシェアシールバルブである。他の一般的なアプローチは、手動および自動形態の両方での抵抗バイパスインジェクタ構成である。
【０００６】
外部サンプルループを備える６ポートロータリシェアシールバルブが、従来型のＨＰＬＣ内でサンプル注入を行うために使用される一般的な構成である。このようなバルブの使用は、その比較的小さな全体サイズ、妥当なコスト、および比較的簡単な動作によって促進されている。他の多くのマルチポートシェアシールバルブと共通して、従来型の６ポートロータリシェアシールバルブは、複数の流れ切替要素を統合して単一のロータステータ組立体にし、それによって電動モータなどの単一の作動機構による複数のバルブ要素の協働した作動を可能にする。
【０００７】
６ポート、外部ループシェアシールバルブに関連して、別の一般的な変形形態、４ポート、内部ループバルブがあり、これは、小さいサイズ、妥当なコストおよび操作の単純性という望ましい特性を６ポートバルブと共有している。６から４への外部ポートの数の減少は、サンプルループがバルブの内部に実装されることの結果であり、それによって、外部サンプルループの取付のために使用される２つの外部ポートの必要性がなくなる。
【０００８】
４ポートおよび６ポートバルブタイプの両方は、サンプル注入バルブとして使用されるとき、本質的に二状態デバイスである。ＬＯＡＤ状態では、サンプルループがサンプル吸入経路と流体的に連通に維持されながら、移動相ポンプとカラムの間の流体的な連通が有効化される。ＩＮＪＥＣＴ状態では、ポンプとカラムの間の流体的な連通が、サンプルループを通じて確立され、カラムへ向かうループ内容物の移動を可能にする。従来型のロータリシェアシール注入バルブによって共有される望ましくない特性は、ＬＯＡＤ状態とＩＮＪＥＣＴ状態の間、またはＩＮＪＥＣＴ状態とＬＯＡＳ状態の間の移行中、ポンプとカラムの間の流路が一時的に遮断されることである。この挙動はしばしば、「ブレイクビフォアメイク」タイプの切替として記述される。
【０００９】
従来型のＨＰＬＣ流量および圧力のときさえも、サンプル注入バルブの内部の流路のブレイクビフォアメイクの切替は、移動相流内の極めて顕著な流れおよび圧力の過渡現象を生じさせる。流れの遮断および復帰から生じるこれらの過渡現象は、ＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤへおよびＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴへのバルブ状態移行の両方の間に生じる。ポンプからカラムへの流れが遮断される時間区間の間、ポンプが移動相を新しい行き止まりの流路へ供給し続け、障害物の上流の流体回路内の液体圧力を上昇させる。それと同時に、カラムが、カラムを横切って賦与される圧力差、およびカラムによって呈される流れへの抵抗に従って、遮蔽物の下流の流体回路から移動相を吸い込み続ける。流れに対するかなりの追加の抵抗がカラム排出口と最終的な液体排出点（通常検知器の下流の大気へ排出する）の間で存在する状況では、吸込み流量が、カラムと追加の直列抵抗、およびその集約抵抗にされる圧力差の合計によって決定されることになる。典型的な電動アクチュエータを備える従来型のロータリシェアシール注入バルブに対して、上流および下流流体回路が隔離されている間の時間枠は、約百から数百ミリ秒の範囲に容易にある。
【００１０】
液体の相対的な剛性のため、約百から数百ミリ秒の範囲の時間区間の流れの遮断は、注入バルブを横切って賦与される顕著な圧力差に至る可能性がある。特に、流体回路の上流および下流が、数万ＰＳＩ毎秒（数百ＭＰａ毎秒）に相当するレートで内部圧力が互いに遠ざかるかもしれない。バルブがその移行の完了に近いとき、前に隔離された上流および下流の流体回路が、流体的な連通状態へ復元される。バルブ内での流体的な連通の復帰のすぐ後で、高圧側回路から低圧側回路への液体の積極的な交換が行われる。圧力の最初の収束中にカラムヘッドの近くで観測される圧力の変化レートは、１から数ミリ秒の間隔に対して、百万ＰＳＩ毎秒（７０００ＭＰａ毎秒）を超えることがある。最初の圧力過渡現象が、流体イナータンス、流体容量、および流体流に対する抵抗の組み合わせされた影響に貢献する、過渡減衰（ｄａｍｐｅｄ ｒｉｎｇｉｎｇ）される１つまたは複数のサイクルによって追従されるかもしれない。
【００１１】
これらの過渡現象は通常、システム動作圧力が増加する、またはプリカラムシステム容積が減少するにつれて（後者は、影響を和らげるために使用可能な寄生流体容量を減少させる傾向がある）、より厳しくなる。より高い分離効率およびより短い分析時間を達成することにおけるＨＰＬＣ社会の現在の関心は、平均直径約１．５マイクロメートルの小ささのカラムパッキング粒子の開発および商業上の適用に至っている。このような小さい粒子でパックされた分析カラムの効果的な使用は通常、極高圧液体クロマトグラフィ（「ＶＨＰＬＣ」）と一般に称される、従来型のＨＰＬＣを超える圧力体制でのシステム動作を必要とする。１００００ＰＳＩＧ（７０ＭＰａ）以上の移動相移送圧力、および極めて低いプリカラムシステム容積を含む、ＶＨＰＬＣシステム動作に関連する状態は実質上、過渡現象を増幅させる条件である。
【００１２】
カラムヘッドの近傍での液体流量および液体圧力の急激な過渡現象は、ＨＰＬＣカラムに対して極端に破壊的になる可能性がある。カラムへの破壊の影響は、繰り返し行われる所定の分離に対する達成可能な分離効率の損失として、または規定の移動相組成、流量、およびカラム温度に対応する所定の動作状態に対する、カラムによって呈される流れに対する抵抗の変化（通常増加）として、最も容易に観察される。
【００１３】
知られているロータリシェアシール注入バルブに対する修正は、バルブ状態移行中の流れ遮断の持続時間を減少させるように意図された特徴を含む。これらのバルブでは、溝またはチャネルが、バルブステータ上のポンプポートからカラムポートへ向かって延びており、それによってポンプとカラムの間の接続時間が、未修正のバルブが経験する状態移行に関連する接続時間よりも延伸または延長される。ある商業的な実施形態では、約５０ミリ秒の典型的な流れの遮断持続時間が、達成される。不運なことに、ＶＨＰＬＣシステム動作では、５０ミリ秒の流れの遮断でさえも、劇的なカラム欠陥に至ることがある。断続的な流れの遮断から生じる過渡現象は、１から数ミリ秒の範囲で測定される特徴的な時間枠での通常急激な事象であり、また、同様に短い持続時間の流れの遮断によって作成されることがある。その点では、５０ミリ秒のブレイクビフォアメイク切替挙動がかなり顕著であり、かつ完全な流れ遮断のその持続時間を呈するバルブは、カラム劣化問題に対処するには実質上不十分である。
【００１４】
ＡｂｒａｈａｍおよびＨｕｔｃｈｉｎｓの抵抗バイパスサンプル注入技術は、バルブ作動によって遮断されることのないポンプとカラムの間の平行なる流体通路を提供することによって、サンプル注入中の流れの直接の遮断を回避する。抵抗バイパスインジェクタのＬＯＡＤ状態では、ポンプからカラムへの流れが、完全にバイパス経路を通って移送される。この状態では、サンプルループが、膜またはその他のタイプのバルブ要素によってシステム圧力から隔離され、サンプルループが実質上大気圧で存在するサンブルを装填されることを可能にする。ＩＮＪＥＣＴ状態への移行中、前にサンプルループを隔離していたバルブが開放され、サンプルループ内容物をシステム圧力へ露出させる。ＩＮＪＥＣＴ状態では、サンプルループを包含する流路が、常に有効化されているバイパス経路と平行して存在する。バルブ実施例の重要な態様は、これら２つの平行な流路の流れに対する相対抵抗の選択である。ある実施例では、配管の内径および長さが、バイパス経路が、サンプルループ経路の抵抗の約３２倍の流れに対する抵抗を有するように選択される。この構成では、バルブがＩＮＪＥＣＴ状態にあるとき、ポンプ流の約９７パーセントがサンプルループを通って減衰され、残りの３パーセントがサンプルループを迂回する。ループからサンプルを移送するためにポンプ流の１００パーセント未満を使用することが、注入されたサンプルを、より長い時間間隔にわたってループから出現させ、バイパス流によって希釈させる。上記の例では、サンプルバンドが、バイパス流がないときに得られる容積よりもおよそ１．０３倍大きい容積でインジェクタから出現することになる。注入インパルスの特徴的なピーク幅がＨＰＬＣサンプルインジェクタの重要な性能係数であるため、他のデザインを考慮して、バイパス割合をできる限り低く保持しようとする試みが期待される。これらの考慮の中に、サンプルおよびバイパス経路が新鮮な移動相で清浄される相対レートがある。クロマトグラフィの勾配モードでは、移動相の組成勾配が、通常サンプルインジェクタを通過することになり、したがって、バルブがＩＮＪＥＣＴ状態であるとき、サンプルおよびバイパス経路の両方を処理する。これら２つの平行な経路の清浄レートの不調和が、勾配プロファイルの変容に至る。
【００１５】
抵抗バイパス注入技術での別の考慮は、バルブがＬＯＡＤ状態である（すなわち、ポンプ流の１００パーセントがバイパス経路を通って方向付けられている）とき、バイパス経路の抵抗が、カラムおよびその他のシステム抵抗と直列に追加されることである。バルブがＩＮＪＥＣＴ状態に移行するとき、その経路が、通常３０倍ほど小さい抵抗を有するサンプルループ経路と平行に配置されるため、バイパス経路の抵抗が大きく迂回される。したがって、流れに対する全体システム抵抗は、それぞれサンプルインジェクタのＬＯＡＤおよびＩＮＪＥＣＴ状態に対応する２つの値の間を移動するように観測されることができる。これらの移動は、システム全体の水力的な時定数によって支配される時間枠にわたって行われる。
【００１６】
上記の考慮に加えて、ＡｂｒａｈａｍおよびＨｕｔｃｈｉｎｓによって実施された抵抗バイパスインジェクタは一般に、従来型のマルチポートロータリシェアシールバルブよりも複雑であり、かつ製造するのにより費用がかかる。
【００１７】
上記で議論された過渡現象は、インジェクタ作動の結果としてＨＰＬＣまたはＶＨＰＬＣシステム内の流れの一時的な遮断から生じる過渡現象である。サンプル注入の追加の態様は、サンプルループ流体容量の充填に対応する、サンプルループ内容物の加圧に関連する過渡現象挙動である。過渡現象の大きさは、サンプルループ容積、エアギャップ容積（使用される場合）、システム動作圧力、およびサンプル希釈および移動相の組成の関数である。その時間的経過は、サンプルインジェクタの上流および下流の流体導管の構成によって影響される。流れの遮断に関連する移動相流または圧力の過渡現象は、サンプルインジェクタの両方の状態移行（ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴおよびＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ）について実質上類似であり、ループ充填過渡現象が、ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴへの移行で認められる。挙動は、通常１から数ミリ秒の時間枠で、大気圧からシステム動作圧力へサンプルループ内容物を加圧する流れの流入から生じる。
【００１８】
上流および下流の流体導管の構成に応じて、流入流が、カラムヘッドおよびポンプ容量の両方から一瞬で供給される。サンプルループが、ＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ移行の間オフラインでとられるとき、加圧されたループ内容物の急激な減圧が生じるが、この排出流は、他のシステム構成要素に向かって方向付けられ、カラムには実質上視認されない。抵抗バイパスインジェクタ構成は、流れ遮断過渡現象の問題を実質上回避するが、これは、未加圧のサンプルがシステム圧力に曝露されるとき、ループ充填過渡現象を生じさせる望ましくない特徴を、シェアシール注入バルブと共有する。ＶＨＰＬＣシステムでは、ループ充填過渡現象が、サンプル注入に関連する支配的な過渡現象であるかもしれず、エアギャップが存在する大きなサンプルループの最悪の場合の状態は、カラムへの破壊的な衝撃を伴う、カラムヘッドのほぼ瞬時かつ実質上完全な減圧の結果となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明は、サンプルインジェクタの動作から生じる破壊的な圧力過渡現象を実質上除去するための方法および装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の例示的な実施形態は、ポンプとカラムの間の流体回路の一部分の中の移動相液体の流れを方向付けるためにロータリシェアシールバルブを使用する。円弧形状のロータチャネルが、サンプルチャネル、ループチャネル、およびカラムチャネルを備えて、バルブロータ内に画定される。これらのロータチャネルは、バルブステータ内にある流体ポートおよびポートチャネル延長部と協働して相互作用する。これらのステータポートは、バルブステータ外部のシステム構成要素との各接続性に基づいて独自に識別される。これらのシステム構成要素は、移動相移送ポンプ、クロマトグラフィカラム、サンプルニードル、サンプル吸入シリンジ組立体、および、それぞれ上流および下流端部を有するサンプルループを備える。バルブのＬＯＡＤ位置に対応するロータ位置では、ロータサンプルチャネルが、サンプルニードルポートを下流サンプルループポートと接続する。ロータループチャネルが、上流サンプルループポートをシリンジポートと接続する。ロータカラムチャネルが、ポンプポートとカラムポートを接続する。このロータ位置では、移動相がポンプからカラムへ移送されながら、サンプルがサンプルループ内へ吸入される。サンプルループの上流および下流端部が、バルブがＩＮＪＥＣＴ状態にあるとき、ループからカラムへサンプルを移送する流れ方向に対して画定される。
【００２１】
バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応するロータ位置では、ロータチャネルが、それらのＬＯＡＤ状態位置から約６０度転換され、異なるポート間の連絡を確立する。ＩＮＪＥＣＴ状態では、ロータループチャネルが、ポンプポートを上流ループポートと接続し、カラムチャネルが、下流ループポートをカラムポートと接続し、かつサンプルチャネルが、シリンジポートをサンプルニードルポートと接続する。このロータ位置では、サンプルループ内容物が、ポンプから移送される移動相流によってカラムに向かって洗い流される。この例示的な実施形態は、従来のロータリシェアシール注入バルブのバルブロータおよびステータ内のある流路の修正を含む。通常、ロータチャネルは、それに対して流体的な連通が意図されているステータ上の２つのポートの遠位の縁部を取り囲むのに十分な円弧のみにわたる。ロータカラムチャネルのループチャネルに向かう延長部は、ポンプからカラムへの流れがバルブの状態移行全体にわたって減衰され、それによって従来技術のシェアシールバルブで得られるポンプからカラムへの流れの断続的な遮蔽から生じる破壊的な過渡現象を実質的に除去することを確実にするために、ステータポンプポートの延長と協働して相互作用する。
【００２２】
ステータ上のポンプポートは、この例示的な実施形態では、ポンプポートから、カラムポートに向かって反時計方向に延びる第１の追加のチャネル形状を有する。ポンプポート自体と常に流体的に連通しているこのチャネルは、ポンプからカラムへの流れがバルブの状態移行全体にわたって有効化されることを確実にするために、ロータカラムチャネルと協働して相互作用する。特に、ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴ状態へのバルブの移行の際、ポンプポートとカラムポートの間の直接の流体的な連通が、サンプルループによるポンプポートとカラムポートの間の流体的な連通が確立された後にのみ、終了される。それに対応して、ＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ状態へのバルブの移行の際、サンプルループによる、ポンプポートとカラムポートの間流体的な連通が、ポンプポートとカラムポートの間の直接の流体的な連通が確立された後にのみ、終了される。このようにして、ポンプポートとカラムポートを相互接続する少なくとも１つの流路が、バルブ状態と独立して存在し、バルブロータが運動中であるか、２つの最終状態ＬＯＡＤとＩＮＪＥＣＴの間で移行を停止されるかのいずれかである中間状態を含む。流れの遮断の回避は、流れ遮断過渡現象の源を除去し、カラムの耐用年数の延長に顕著に貢献する。
【００２３】
別の例示的な実施形態では、ステータ上のポンプポートは、ポンプポートから上流サンプルループポートへ時計方向に延びる第２の追加のチャネル形状を有する。ポンプポート自体と常に流体的に連通しているこのチャネルは、サンプルループが、上流ループポートの方向から決定的に加圧されるようにバルブタイミングをバイアスさせるために、ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴ状態へのバルブの移行の際ロータループチャネルと協働して相互作用する。サンプルループとの後入れ先出し（ＬＩＦＯ）のサンプル移送のために構成された注入バルブでは、比較的大きいサンプルループ内へ短い距離しか移動されず、エアギャップ容積がオプションで取り付けられている小さいサンプル容積は、サンプルループ加圧のこの方向が採用されるとき、より小さいゾーン拡大を受ける。
【００２４】
別の例示的な実施形態は、前の実施形態の同じ延長されたロータカラムチャネルおよび第１の追加のステータポンプポートチャネルを使用し、かつ延長されたロータループチャネルを追加で有する。ロータループチャネルの延長部は、バルブがＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ状態へ移行されたとき、サンプルループ下流ポートとサンプルニードルポートの間の流体的な連通の確立の前にサンプルループ上流ポートとシリンジポートの間で流体的な連通が確立されるように、バルブタイミングをバイアスさせるために使用される。このバイアスは、サンプルループ減圧に付随する流体流が、サンプルニードルに向かって方向付けられるのとは逆に、またはシリンジ組立体およびサンプルニードルの流体回路との間で共有されるのとは逆に、シリンジ組立体に向かって方向付けられることを可能にする。サンプルニードル流体回路内での液体の制御されない変位は、サンプルインジェクタのあるモードでは有害である。ロータループチャネルの延長によって達成されるタイミングのバイアスは、サンプルループ流体容量が、シリンジ組立体に向かって最初に排出され、その流体回路の部分的な充填または加圧を結果として生じさせることを可能にする。本発明によると、バルブ幾何形状は、ポンプからカラムへの流れを遮蔽せず、バルブロータの運動が、サンプルループとシリンジ組立体の間の流体連続性が有効化されるこの位置で停止される。このロータ方向では、シリンジ組立体が、シリンジおよびサンプルループを、実質上大気圧（０ＰＳＩＧ）である圧力に戻すように作動されることができる。バルブルータが次に、バルブのＬＯＡＤ状態に対応する位置へのその移行を完了するように作動されることができる。この一連の事象は、流体的な連通が、サンプルループ下流ポートとサンプルニードルの間で、二者の間で実質上圧力差が存在しない条件下で再確立されることを可能にし、サンプルニードル内の液体の意図されない変位が実質上除去される結果となる。
【００２５】
サンプル注入に付随する流量および圧力過渡現象の減少は、カラムの耐用年数を強化することができ、カラム交換が必要とされるまでカラム性能が劣化する前に分離されることができるサンプル数を増加させる。
【００２６】
本発明によると、サンプルループ内容物をライン上に導入する前に、サンプルループの内容物をシステム動作圧力まで加圧することが望ましいであろう。ポンプからカラムへの流れを遮断することのないバルブと相俟って、本質的に過渡現象のないサンプル注入が達成されることになる。実用的な立場から、分離加圧サブシステムを回避することがさらに望ましいであろう。本明細書に記載されている本発明のサンプル加圧アプローチは、システム動作の規定された区間中、カラムへの移動相移送と平行してサンプルループ容量を加圧または充填するために移動相ポンプを使用することによって、上記のことを達成する。このサンプル予備圧縮の時間枠は、ポンプコントローラバンド内に容易に収容されるように選択され、かつ、流体流制限抵抗によって、通常は隔離されるサンプルループの上流端部をポンプと結合することによって達成される。このことは、ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴへの移行の中間点の近くでバルブロータを停止することによって、および上流サンプルループポートとポンプポートに隣接する中間挿入された（第７の）ステータポートの間の流体的に連通を確立するためにロータループチャネルを使用することによって、公称６ポート注入バルブ構成内で達成される。
【００２７】
下流サンプルループポートは、他のいかなるステータポートからも流体的に隔離されたままである。追加の、中間挿入されたポートは、ポンプとのその接続が、移動相流に対して選択された抵抗を有する流体導管によって達成されるという点で、ポンプポートと異なる。したがって、ループ加圧流量の大きさは、カラム流量と比較して小さくされることができ、カラム流量を実質上一定に維持するためにポンプからの小幅の移送増分しか必要としない。別法として、ループ充填流量は、カラム劣化を防止するためにポンプによる補償作用が必要とされないように十分小さくされることができる。一実施形態では、予備圧縮区間の継続時間が固定され、かつ、現実的に予想される最大のループ容量の満足な加圧を達成し、それより小さい容量のすべてに自動的に対処するように選択される。
【００２８】
この固定された予備圧縮間隔が完了すると、バルブロータが、ＩＮＪＥＣＴ状態へ移行され、サンプル注入が行われる。バルブのＰＲＥＣＯＭＰＲＥＳＳ状態に対応するループ圧縮区間全体を通じて、カラムへの移動相流が、バルブのロータおよびステータ内のフローチャネルの適切な形状によって維持される。カラムへの流れが遮断されることがないため、バルブが、サンプルループ内容物の予備圧縮が行われるためにいかなる時間枠が適しているまたは必要であると判断されても、ＰＲＥＣＯＭＰＲＥＳＳ状態に維持されることができる。本発明によるさらに別の例示的な実施形態は、ロータリシェアシール注入バルブと相俟っての、ポンプとカラムの間のバイパスチャネルの使用に関する。
【００２９】
バイパスチャネルは、ロータリシェアシールバルブの状態とは独立して、ポンプとカラムの間の流体的な連通を維持する。上記の第１の実施形態に記載されたバイパスチャネルの存在は、ロータカラムチャネル延長部に対する必要性、および協働するポンプステータポートの第１の追加チャネルに対する必要性を実質上除去する。本実施形態は、ロータリシェアシールバルブの、相対的な単純性および小さいサイズを利用し、かつサンプルループがそこから加圧される方向を決定的に制御することに対する可能性、好ましい経路を通るサンプルループ内容物の制御された減圧を達成することに対する可能性、およびサンプル注入シークエンス中のサンプルループ内容物のレートを制限された予備圧縮を達成することに対する可能性を含む、上記の実施形態に記載された追加の本発明の特徴を利用することができる。
【００３０】
バイパスチャネル実施形態は、少量のサンプル希釈がバルブのバイパスの結果として生じる点で、他の本発明のシェアシールサンプルインジェクタ実施形態とは異なる。しかし、この希釈の大きさは、バイパス経路およびサンプルループ経路の相対抵抗の適切な選択によって、約３パーセントの希釈率など管理可能な値に保持される。ロータリシェアシールバルブは、内部流路が、全体容積が小さいように、および比較的きれいに掃査される幾何形状であるように構成されるため、効率的なサンプルインジェクタの実装に貢献する。バルブ内の全体的な液体容積の減少は、勾配プロファイルがサンプルインジェクタを通って伝搬されるとき、勾配組成プロファイルの摂動が生じる程度を最小化する傾向がある。
【００３１】
本発明の例示的な実施形態は、サンプルループ圧縮過渡現象と同様に、ＨＰＬＣまたはＶＨＰＬＣシステム内へのサンプル注入に付随する移動相流量または圧力の破壊的な過渡現象を、減少させるまたは実質上除去する。これらの２つの分類の過渡現象の実質上の除去は、ＨＰＬＣおよびＶＨＰＬＣクロマトグラフィカラムの耐用年数をかなり改善する。
【００３２】
本発明の別の利点は、ロータチャネルおよびステータポートおよびポートチャネルの構成の十分性である。ロータ内の延長されたチャネルおよびステータ内の拡張または延長されたポートの様々な構成が、流量および圧力の破壊的な過渡現象を同様にして実質上除去する。
【００３３】
本発明のさらなる利点は、ループが高圧移動相流から取り外され、かつその内容物が次のサンプルの吸入の前に減圧されるとき、サンプルループ内容物の減圧の方向を制御することに加えて、高圧移動相流内へのサンプル注入に至る一連の事象中、サンプルループ内容物の圧縮方向を制御することに対する可能性である。
【００３４】
本発明の以下のおよびその他の特徴および利点は、添付の図面と相俟って得られる例示的な実施形態についての以下の詳細な説明からより完全に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来技術による高圧液体クロマトグラフィシステムのブロック図である。
【図２】インジェクタ作動中、従来技術によるインジェクタの上流および下流で測定された移動相圧力の例である。
【図３Ａ】ＬＯＡＤ状態での本発明の実施形態によるバルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による１５度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態による３０度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｄ】本発明の実施形態による４５度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｅ】本発明の実施形態による５０度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｆ】本発明の実施形態による５５度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図３Ｇ】バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応する本発明の実施形態による６０度の反時計方向回転で示された、バルブのロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図４Ａ】バルブのＬＯＡＤ状態に対応する０度の反時計方向回転で示された、本発明によるバルブの別の例示的な実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図４Ｂ】１５度の反時計方向回転で示された、本発明によるバルブの実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図４Ｃ】バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応する６０度の反時計方向回転で示された、本発明によるバルブの実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図５Ａ】バルブのＬＯＡＤ状態に対応する０度の反時計方向回転で示された、本発明による、第７のポートを有するループ予備圧縮バルブの例示的な実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図５Ｂ】３０度の反時計方向回転で示された、本発明による、第７のポートを有するループ予備圧縮バルブの例示的な実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図５Ｃ】バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応する６０度の反時計方向回転で示された、本発明による、第７のポートを有するループ予備圧縮バルブの例示的な実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図５Ｄ】バルブがＬＯＡＤ状態へ戻るときのループ予備圧縮で示された、本発明による、第７のポートを有するループ予備圧縮バルブの例示的な実施形態のロータステータ位置合わせの軸方向図である。
【図６Ａ】バルブのＬＯＡＤ状態に対応する流路を示す、従来技術によるバルブの例示的な実施形態の概略図である。
【図６Ｂ】バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応する流路を示す、従来技術によるバルブの例示的な実施形態の概略図である。
【図７Ａ】バルブのＬＯＡＤ状態に対応する流路を示す、本発明によるバイパスチャネルを組み込んだバルブの例示的な実施形態の概略図である。
【図７Ｂ】バルブのＩＮＪＥＣＴ状態に対応する流路を示す、本発明によるバイパスチャネルを組み込んだバルブの例示的な実施形態の概略図である。
【図８】初期上昇圧力まで充填された特定のポンプ流体容量が、定義された長さの流体導管を通じて排出されたときに達成される圧力減衰のそれぞれのプロファイルを示すグラフである、ここで、導管は、選択された各内径の１０分の１としてさらに特定される。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
本発明の詳細な実施形態がここに開示されるが、開示された実施形態は、様々な形態で具現化されることができる本発明の例示に過ぎないことを理解されたい。したがって、本明細書で開示された特定の機能的詳細は、限定としてではなく、単に特許請求の範囲に対する基礎として、およびいずれかの適切に詳細に説明された実施形態に本発明を様々な形で採用することを当業者に教示するための代表的な基礎として企図されている。
【００３７】
図１を参照すると、ロータリシェアシール注入バルブ１０２を使用したＨＰＬＣシステム１００の標準的な構成の簡略化されたブロック図が示されている。ロータリシェアシール注入バルブ１０２が、移動相ポンプ１０４と接続されている。ポンプ１０４は、ロータリシェアシール注入バルブ１０２の選択された内部流体通路を通って移動相液体を移送する。分離カラム１０６もまた、ロータリシェアシール注入バルブと接続されている。分離カラム１０６は、ＨＰＬＣシステム１００の移動相流内に導入された様々なサンプル構成成分の分離を行うために、移動相と協調して作用する。サンプルニードル１０８が、ロータリシェアシール注入バルブ１０２と接続されている。サンプルニードル１０８は、バイアル内に含まれるサンプル溶液の部分標本を取り入れるためにサンプルバイアル（図示せず）内に挿入されてもよい。サンプルニードル１０８は、注入バルブ１０２の外部サンプルループ１１２に至るサンプル取入または吸入経路内へのサンプル溶液の入力点である。
【００３８】
シリンジ組立体１１０が、ロータリシェアシール注入バルブ１０２と接続されている。シリンジ組立体１１０は、通常サンプルニードル１０８内の液体の規定の容積変位を生じさせることによって、サンプルニードル１０８を通じた取入または吸入を制御するために、注入バルブ１０２と協働して相互作用する。ロータリシェアシール注入バルブ１０２と流体的に連通している外部サンプルループ１１２は、上流ループ端部１１４および下流ループ端部１１６を有する。注入バルブ１０２のＬＯＡＤ状態では、シリンジ組立体１１０が、外部サンプルループ１１２の上流ループ端部１１４と流体的に連通しているが、一方サンプルニードル１０８は、下流ループ端部１１６と流体的に連通している。この例示的な構成では、サンプルは、シリンジ組立体１１０の動作を通じて、サンプルバイアルからサンプルループ１１２内へ吸入されてもよい。ＬＯＡＤ状態での注入バルブでは、移動相流体がカラム内に供給されることができるように、ポンプ１０４とカラム１０６の間の流体的な連通が存在する。
【００３９】
ロータリシェアシール注入バルブ１０２がＩＮＪＥＣＴ状態へ移行したとき、バルブ内部の流体的な連通のパターンが変化し、流体の流れを再方向付けする。ＩＮＪＥＣＴ状態での注入バルブ１０２では、ポンプ１０４が、外部サンプルループ１１２の上流ループ端部１１４と流体的に連通しているが、一方カラム１０６は、サンプルループ１１２の下流ループ端部１１６と流体的に連通している。この構成では、ポンプ１０４から供給される移動相流が、外部サンプルループ１１２内に含まれるいずれのサンプル溶液も分離カラム１０６に向かって進行させる。注入バルブ１０２のＩＮＪＥＣＴ状態では、シリンジ組立体１１０が、サンプルニードル１０８と流体的に連通している。
【００４０】
当技術分野で知られているような自動サンプルインジェクタは、次の注入のための準備でのサンプルニードルの洗浄およびシリンジピストンの再配置を実施するために、シリンジ組立体１１０をさらに使用する。シリンジ組立体１１０内で必要とされる内部源（図示せず）は通常、電動アクチュエータに応答する対応するピストンとそれぞれ協働する１つまたは複数のシリンジシリンダと、シリンジが作動流体で補充されることまたは作動流体の選択を可能にするシリンジマニホルドおよびセレクタバルビングと、シリンジマニホルドまたは特定のシリンジシリンダの内部の圧力を監視することが可能である圧力トランスデューサと、シリンジ組立体流体回路から大気中へまたは指定された流体流シンクへ圧力を逃がすように構成された、オプションでの１つまたは複数の安全弁または通気弁とを備える。
【００４１】
図２は、バルブ状態移行中に従来技術のロータリシェアシール注入バルブの作動によって生じる測定された圧力過渡現象を示している。上流圧力軌跡２００が、ポンプと注入バルブの間のクロマトグラフィ流体回路内に配置された低容積圧力トランスデューサから得られる。下流圧力軌跡２０２が、注入バルブとカラムの間の流体回路内に配置された第２の低容積圧力トランスデューサから得られる。上流圧力軌跡２００は、明瞭化のために約２５０ＰＳＩ（１．７２ＭＰａ）だけ上向きにオフセットされている。約−０．１９５秒から約−０．１４５秒までの時間間隔が、使用中の注入バルブの流れ遮断区間に対応している。この流れ遮断区間中、２つの圧力軌跡が互いに遠ざかることが観測され、上流圧力軌跡２００は上昇するが、一方下流圧力軌跡２０２は下降する。
【００４２】
この約５０ミリ秒の区間にわたる離脱の平均レートは、約６０，０００ＰＳＩ（４１４ＭＰａ）毎秒である。流体的な連通が上流および下流流体回路の間で復帰されるとき、この圧力離脱の区間が終了する。次の数ミリ秒にわたって、２つの圧力軌跡が、急速に収束することが観察される。この収束は、ポンプをインジェクタおよびカラムと接続している流体回路内での流体流に対する、流体イナータンス、流体容量、および抵抗の組合せの影響の結果である過渡減衰の区間によって追従される。圧力収束区間中に下流圧力トランスデューサで測定される圧力の変化の最大レートは、約１２０万ＰＳＩ（８２７０ＭＰａ）毎秒である。
【００４３】
図３Ａ〜Ｇでは、本発明によるサンプルインジェクタの例示的な実施形態が、サンプルインジェクタがＬＯＡＤ状態からＩＮＪＥＣＴ状態へ移行するとき、順を追って示されている。図３Ａ〜Ｇのすべてに共通して、図面は、ロータステータ密封面の法線方向すなわち軸方向の図であり、このことは、ステータポートおよびステータポートチャネルが、そのそれぞれの位置関係が観察されることができるようにロータチャネルの輪郭と同時に視認されることを許す。ステータ上でのロータの密封範囲が、このような連通がロータチャネルのステータポートまたはステータポートチャネルとの協働作用によって特に可能にされている場所以外のすべての位置でのステータ面すなわち密封平面領域の間の流体的な連通を実質的に不可能にすることを理解されよう。
【００４４】
図３Ａは、本発明の実施形態での平面状のロータリシェアシール注入バルブ３０２を示している。バルブロータ３０１が、ＬＯＡＤ状態で流路を作成するためにバルブステータ３０３と位置合わせされている。ステータは、ロータステータ密封平面でロータの形状と接合する６個のポートを含む。これら６個のステータポートは、バルブステータ外部の構成要素との各接続性に基づいて独自に識別される。ロータサンプルチャネル３１８が、サンプルニードルポート３０８と外部サンプルループの下流ループポート３１６の間の接続性を確立する。外部サンプルループの上流ループポート３１４は、ロータループチャネル３２０を通じて、シリンジポート３１０と接続されている。ロータループチャネル３２０は、シリンジポート３１０を越えてサンプルチャネル３１８へ向かって延びている。
【００４５】
ポンプポート３２６は、ＬＯＡＤ状態で、ロータカラムチャネル３２４を通じて分離カラムポート３０６と直接連通している。ロータカラムチャネル３２４はポンプポート３２６と重なり、また、ロータループチャネル３２０に向かって時計方向に延びるロータカラムチャネル延長部３３２を有する。ステータ上に、ポンプポート３２６は、カラムポート３０６に向かう円弧に沿って反時計方向に延びるポンプポートチャネル３３０を有する。
【００４６】
ＬＯＡＤ状態からＩＮＪＥＣＴ状態へのバルブの作動中、ロータが、図３Ｂ〜Ｆに示されているように約１５度回転される。図３Ｂは、反時計方向に約１５度回転されたバルブロータ３０１を示している。ポンプポート３２６は、ロータカラムチャネル３２４を通じた分離カラムポート３０６との流体的な連通状態のままである。サンプルループは、他のいかなるステータポートからも下流ループポート３１６で完全に隔離されているが、サンプルループは、シリンジポート３１０から上流ループポート３１４で隔離を今達成した。バルブが、ＬＯＡＤ状態へ最終的に戻されるとき、そのプロセスの間、バルブロータ３０１が、図３Ａに示されている方向へ時計方向に戻るように作動され、このロータチャネル構成は、サンプルループ内の加圧された移動相が、サンプルニードルポート３０８に向かってではなく、シリンジポート３１０に向かって方向付けられた排出流とともに減圧されることを許す。ポンプからカラムへの流体的な連通がカラムチャネル３２４を通じて維持されるため、バルブロータがこの位置に停止されることができ、シリンジ組立体が過度の圧力を能動的に減圧するすなわち排気するための時間を許す。
【００４７】
図３Ｃは、ＬＯＡＤ状態方向に対して反時計方向に約３０度の移行でのロータを備える本発明の実施形態を示している。ポンプポート３２６は、ポンプステータチャネル３３０およびロータカラムチャネル３２４を通じた分離カラムポート３０６との直接の連通状態のままである。サンプルループは、上流ループポート３１４および下流ループポート３１６の両方で、完全に隔離される。シリンジポート３１０およびサンプルニードルポート３０８もまた隔離される。
【００４８】
図３Ｄは、ＬＯＡＤ状態方向に対して約４５度の反時計方向回転の移行でのロータを備える本発明の実施形態を示している。ポンプポート３２６は、ポンプステータチャネル３３０およびロータカラムチャネル３２４を通じた分離カラムポート３０６との直接の連通状態のままである。サンプルループは、上流ループポート３１４および下流ループポート３１６の両方で、完全に隔離されたままである。シリンジポート３１０およびサンプルニードルポート３０８もまた隔離されたままである。
【００４９】
図３Ｅ〜Ｆは、ＬＯＡＤからＩＮＪＥＣＴへの状態移行の完了に近いときの本発明の例示的な実施形態を示している。約５０度の反時計方向のロータ回転では、図３Ｅに示されているように、ポンプポート３２６は、ポンプステータチャネル３３０およびロータカラムチャネル３２４を通じた分離カラムポート３０６との直接の連通状態のままである。また、ポンプポート３２６が、上流ループポート３１４および下流ループポート３１６との流体的な連通を確立する。ポンプポート３２６が、ロータループチャネル３２０を通じて上流ループポート３１４と接続し、ロータカラムチャネル３２４を通じて下流ループポート３１６と実質上同時に接続する。図３Ｅのロータ方向では、流体的な連通が、シリンジポート３１０とサンプルニードルポート３０８の間で確立されることにも注意されたい。
【００５０】
サンプルループが、上流ループポート３１４の方向から決定的に加圧されることを確実にすることが、さらなるオプションである。このことを達成するために、ポンプポート３２６に向かって反時計方向に方向付けられたロータループチャネル３２０の小さな延長部の組込みを通じて、タイミングのバイアスが導入される。別法として、ステータポンプポート３２６が、上流ループポート３１４に向かって時計方向に方向付けられた小さなステータチャネル延長部を備えてもよい。上記の延長部のいずれかの目的は、ポンプポート３２６と下流ループポート３１６の間の流体的な連通の確立に対して少なくとも数ミリ秒のタイミング先行で、ポンプポート３２６と上流ループポート３１４の間で流体的な連通が確立されることを可能にすることである。数ミリ秒のタイミング先行が、ロータループチャネル３２０またはステータポンプポート３２６の極めて微妙な（延長部による）修正によって、または二者の修正の組合せによって得られることができることを理解されよう。
【００５１】
バルブロータ３０１がＩＮＪＥＣＴ状態に到達すると、約５５度の反時計方向回転での図３Ｆで示されているように、バルブロータ３０１が、カラムチャネル３２４を通じたポンプポート３２６と分離カラムポート３０６の間の直接の接続を終了する。ポンプポート３２６と分離カラムポート３０６の間の流体的な連通は、ポンプポート３２６の上流ループポート３１４との各接続、および下流ループポートのカラムポート３０６との接続によって、サンプルループを通じて得られる。バルブロータ３０１は、サンプルループを通じた流路の確立の後にのみ、カラムチャネル３２４を通じた、ポンプポート３２６と分離カラムポート３０６の間の直接の流体的な連通を終了する。ポンプポート３２６は、ロータループチャネル３２０を通じて上流ループポート３１４と流体的に連通している。分離カラムポート３０６は、ロータカラムチャネル３２４を通じてサンプルループの下流ループポート３１６と流体的に連通している。シリンジポート３１０は、ロータサンプルチャネル３１８を通じてサンプルニードルポート３０８と流体的に連通したままである。
【００５２】
図３Ｇは、バルブロータがＬＯＡＤ状態に対応する方向から反時計方向に約６０度回転された、ＩＮＪＥＣＴ状態での本発明の例示的な実施形態を示している。ポンプポート３２６と分離カラムポート３０６の間の流体的な連通は、排他的にサンプルループを通る。ポンプポート３２６は、ロータループチャネル３２０を通じてサンプルループの上流ループポート３１４と流体的に連通している。分離カラムポート３０６は、ロータカラムチャネル３２４を通じて下流ループポート３１６と流体的に連通している。シリンジポート３１０は、ロータサンプルチャネル３１８を通じてサンプルニードルポート３０８と流体的に連通したままである。
【００５３】
ロータカラムチャネル延長部３２２およびステータポンプチャネル３３０は、実質上バルブ動作全体を通じて移動相によって掃査され、サンプル溶液がバルブの幾何学的な延長部に保持される可能性を最小化する。ポンプステータチャネル３３０とカラムポート３０６の間の小さい隔離距離が、ポンプポート３２６およびカラムポート３０６が、事実上同じ圧力で存在する、すなわちサンプルループを横切る圧力降下が無視できるものであるという事実に照らして許容可能である。
【００５４】
ポンプポート３２６と分離カラムポート３０６の間で維持される接続性が、ポンプからカラムへのＨＰＬＣシステムを通る移動相液体の実質上一定の流れを許し、バルブロータ３０１の作動中の流れ遮断区間をなくし、それによって、クロマトグラフィカラムへの破壊的な衝撃を有する可能性がある流れ遮断過渡現象の源をなくす。
【００５５】
図４Ａ〜Ｃは、バルブがＩＮＪＥＣＴ状態からＬＯＡＤ状態へ移行されたとき、所望のバルブタイミングのバイアスを達成するために、ロータループチャネル４２０に対する修正と協働して相互作用するシリンジポートに対する修正によって、サンプルループ減圧が、シリンジポート４１０に向かってバイアスされる、すなわち優勢に方向付けられる、本発明による別の例示的な実施形態を示している。図４Ａ〜Ｃは、ＬＯＡＤ状態からＩＮＪＥＣＴ状態への移行を受けるときの例示的な実施形態を順を追って示している。図４Ａ〜ｃのすべてに共通して、図面は、ロータステータ密封面の法線方向すなわち軸方向図であり、このことは、ステータポートおよびステータポートチャネルが、そのそれぞれの位置関係が観察されることができるように、ロータチャネルの輪郭と同時に視認されることを許す。
【００５６】
ステータ上でのロータの密封範囲が、このような連通がロータチャネルのステータポートまたはステータポートチャネルとの協働作用によって特に可能にされている場所以外のすべての位置でのステータ面すなわち密封平面領域の間の流体的な連通を実質的に不可能にすることを理解されよう。
【００５７】
図４Ａは、ＬＯＡＤ状態で流路を作成するためにバルブステータ４０３と位置合わせされたバルブロータ４０１を示している。ステータは、ロータステータ密封平面でロータの形状と接合する６個のポートを含む。これら６個のステータポートは、バルブステータ外部のシステム構成要素との各接続性に基づいて独自に識別される。ロータサンプルチャネル４１８が、サンプルニードルポート４０８と下流ループポート４１６の間の接続性を確立する。上流ループポート４１４は、ロータループチャネル４２０を通じて、シリンジポート４１０と接続されている。ロータループチャネル４２０は、シリンジポート４１０を越えてサンプルチャネル４１８へ向かって延びている。シリンジポート４１０は、上流ループポート４１４に向かって反時計方向に延びるステータ内にシリンジポートチャネル４３８を有する。ステータポンプポート４２６は、ＬＯＡＤ状態のバルブによって、ロータカラムチャネル４２４を通じて分離カラムポート４０６と流体的に連通している。ロータカラムチャネル４２４はポンプポート４２６と重なり、また、ロータループチャネル４２０に向かって時計方向に延びる延長部４３２を有する。ポンプポート４２６は、カラムポート４０６に向かって反時計方向に延びるポンプステータチャネル４３０を有する。図４Ａのロータ方向では、ポンプがカラムへの移動相液体の移送を維持しながら、サンプル溶液がサンプルループ内に吸入される。
【００５８】
図４Ｂは、約１５度のＬＯＡＤ状態から反時計方向への回転でのバルブロータ４０３を有する例示的な実施形態を示している。ポンプポート４２６は、ロータカラムチャネル４２４を通じた分離カラムポート４０６との直接の連通状態のままである。サンプルループは、下流ループポート４１６で隔離されているが、上流ループポート４１４によるシリンジポート４１０との流体的な連通状態のままである。バルブが、ＩＮＪＥＣＴ状態からＬＯＡＤ状態へ最終的に戻されるとき、上流ループポート４１４とシリンジポート４１０の間の流体的な連通が、下流ループポート４１６とサンプルニードルポート４０８の間の流体的に連通の確立の前に確立される。このタイミングのバイアスは、ロータループチャネル４２０の、ステータ内のシリンジポートチャネル４３８との相互作用を通じて達成され、かつサンプルループ内容物の減圧に付随する流体流をシリンジポート４１０に向かって方向付ける。
【００５９】
この構成では、サンプルループの減圧が、シリンジ組立体に付随する流体容量の加圧または部分的な充填を通常生じさせる。ポンプからカラムへの流れが、この中間位置のバルブロータによって有効化されたままであるため、ロータ運動が、この位置で一時的に停止されることができ、シリンジポート４１０と接続されたシリンジ組立体が、実質上大気圧（０ＰＳＩＧ）の内部圧力を達成するためにサンプルループを能動的に減圧すなわち排気することを可能にする。バルブロータ４０３が、ＬＯＡＤ状態へのバルブの移行を完了するために次に作動されたとき、下流ループポート４１６とサンプルニードルポート４０８の間の流体的な連通が復帰される。下流ループポート４１６とサンプルニードルポート４０８の間に流体的な連通が達成されているとき、二者の間に実質上圧力差が存在しないため、サンプルニードル内の液体の望ましくない変位が回避される。
【００６０】
図４Ｃは、ＩＮＪＥＣＴ状態での本発明のバルブを示している。ポンプポート４２６が、ロータループチャネル４２０を通じて上流ループポート４１４と流体的に連通している。分離カラムポート４０６が、ロータカラムチャネル４２４を通じて下流ループポート４１６と流体的に連通している。図４Ａおよび４Ｂでのロータカラムチャネル４２４およびステータポンプポートチャネル４３０によって存在していたポンプポート４２６とカラムポート４０６の間の直接の流体的な連通は今、遮断されている。このようにして、ポンプとカラムの間の流体的な連通が、サンプルループを排他的に通り、サンプルループ内のいかなるサンプル溶液もカラムに向かって洗い流される、または掃査されるようにする。シリンジポート４１０が、ロータサンプルチャネル４１８を通じてサンプルニードルポート４０８と流体的に連通している。
【００６１】
ロータカラムチャネル延長部４３２およびステータポンプポートチャネル４３０が、バルブの作動中ポンプ流によって掃査され、サンプル溶液がバルブの幾何学的な延長部内に保持される可能性を最小化する。ポンプポートチャネル４３０とロータカラムチャネル延長部４３２の間の小さい隔離距離が、ポンプポート４２６およびカラムポート４０６が、事実上同じ圧力で存在する、すなわちサンプルループを横切る圧力降下が無視できるものであるという事実に照らして許容可能である。
【００６２】
バルブ作動中にポンプポート４２６と分離カラムポート４０６の間で維持される接続性が、移動相液体の実質上一定の流れが、ポンプからカラムへのＨＰＬＣシステムを通して維持されることを許し、バルブロータ４０１の作動中の流れ遮断区間をなくし、それによってクロマトグラフィカラムへの破壊的な衝撃を有することがある流れ遮断過渡現象の源をなくす。
【００６３】
図５Ａ〜Ｄは、追加のステータポート（すなわち、第７のポート）が、バルブがＩＮＪＥＣＴ状態へ完全に移行する前にサンプルループの内容物をシステム動作圧力に予備圧縮するために使用される本発明による実施形態を示している。図５Ａ〜Ｄに共通して、図面は、ロータステータ密封面の法線方向すなわち軸方向図であり、このことは、ステータポートおよびステータポートチャネルが、そのそれぞれの位置関係が観察されることができるように、ロータチャネルの輪郭と同時に視認されることを許す。ステータ上でのロータの密封範囲が、このような連通がロータチャネルのステータポートまたはステータポートチャネルとの協働作用によって特に可能にされている場所以外のすべての位置でのステータ面すなわち密封平面領域の間の流体的に連通を実質的に不可能にすることを理解されよう。
【００６４】
図５Ａは、ＬＯＡＤ状態で流路を作成するためにバルブステータ５０３と位置合わせされたバルブロータ５０１を示している。ステータは、ロータステータ密封平面でロータの形状と接合する７個のポートを含む。これら７個のステータポートは、バルブステータ外部の構成要素との各接続性に基づいて識別される。ロータサンプルチャネル５１８が、サンプルニードルポート５０８と下流ループポート５１６の間の流体的な連通を確立する。上流ループポート５１４は、ロータループチャネル５２０を通じて、シリンジポート５１０と流体的に連通している。シリンジポート５１０は、上流ループポート５１４に向かって反時計方向に延びるステータ内にシリンジポートチャネル５３８を有する。ロータループチャネル５２０は、シリンジポート５１０を越えてロータサンプルチャネル５１８へ向かって時計方向に延びている。
【００６５】
バルブのＬＯＡＤ状態で、ステータポンプポート５２６が、ロータカラムチャネル５２４を通って分離カラムポート５０６と流体的に連通している。ロータカラムチャネル５２４はポンプポート５２６と重なり、また、ループチャネル５２０に向かって時計方向に延びるロータカラムチャネル延長部５３２を有する。ポンプポート５２６は、カラムポート５０６に向かって延びるステータポンプポートチャネル５３０を有する。
【００６６】
追加のステータポート５３４が、上流ループポート５１４とポンプポート５２６の間のステータ内に介在されている。追加のステータポート５３４は、流体流に対する選択された抵抗を有する流体導管を通じてポンプと連通している。このような流れ抵抗は、追加のステータポート５３４をポンプと接続するために使用される導管の内径および長さの選択によって操作されることができる。ステータポンプポート５２６をポンプと接続する流体導管は通常、流れに対する抵抗を最小化するような寸法にされているが、一方、追加のステータポート５３４をポンプと接続する流体導管は、以下でさらに議論されるような量での流れに対する抵抗を供給するような寸法に意図的にされている。
【００６７】
バルブのＬＯＡＤ状態では、ポンプポート５２６および追加のステータポート５３４が実質上同じ圧力で存在し、小さい隔離距離が、バルブの全体的な密封特性を損なうことなく、ロータカラムチャネル延長部５３２と追加のステータポート５３４の間に存在することを許す。バルブのＬＯＡＤ状態では、ポンプからの移動相液体流が、排他的にポンプポート５２６を通ってカラムへ移送される。
【００６８】
図５Ｂは、バルブロータ５０１の３０度の反時計方向の回転での例示的な実施形態を示している。ポンプポート５２６は、ステータポンプポートチャネル５３０のロータカラムチャネル５２４およびロータカラムチャネル延長部５３２との協働した相互作用を通じて、分離カラムポート５０６と直接流体的に連通している。シリンジポート５１０およびサンプルニードルポート５０８は流体的に隔離されている、下流ループポート５１６も同様である。ポンプからカラムへの流れが、バルブロータ５１０のこの方向で有効化されたままであるため、ロータが、すぐ下で議論されるサンプルループ予備圧縮の文脈で必要であると判断されるいずれかの時間区間でこの方向で停止されることができる。
【００６９】
図５Ｂのバルブロータ方向では、ロータループチャネル５２０が、上流ループポート５１４を追加のステータポート５３４と流体的に連通させる。この構成は、ポンプを追加のステータポート５３４と接続する流路内に介在された流体流に対する選択された抵抗により、サンプルループ内容物がレートを制御された方式で加圧されることを可能にする。特に、上流ループポート５１４と追加のステータポート５３４の間の流体的な連通の確立が、サンプルループ加圧流体回路を、ポンプからカラムへの移動相流を維持している流体回路と一時的に平行に配置させる。
【００７０】
図５Ａ〜Ｄの本発明のサンプルインジェクタでは、ループ流体容量のループ加圧すなわち充填が、進行中のカラムへの移動相の移送と平行して、レートを制御された方式で行われる。ループ充填流の大きさは、ポンプと追加のステータポート５３４の間に介在される抵抗の選択によって制御されることができ、それによってループ充填流が、進行中のカラムへの移動相の移送に対して小さくされることができる。それに対応して、ループ充填が行われる時間枠が延長され、かつ有用な補償動作がポンプによって行われることができるのに十分長く（たとえば、約１から数秒）されることができる。
【００７１】
このような補償動作の例は、カラムに移送される流量が実質上撹乱されないような、サンプルループ充填区間中のポンプ移送流量のわずかな上昇であろう。小幅なループ充填流の時間変動する大きさの補償は、用途に適するような閉ループまたは開ループの方式のいずれかで達成されることができる。ポンプからカラムへの流れを遮断しないバルブ実装とレートを制限されたサンプルループ予備圧縮との組合せが、比較的大きなループ容量でのシステム動作に対する注入過渡現象の最小化を結果として生じさせる。
【００７２】
図５Ｃは、バルブロータ５０１の反時計方向の回転の約６０度でのＩＮＪＥＣＴ状態での例示的なバルブ実施形態を示している。ポンプポート５２６は、ロータループチャネル５２０を通じて上流ループポート５１４と流体的に連通している。上流ループポート５１４もまた、ロータループチャネル５２０を通じて追加のステータポート５３４と流体的に連通している。分離カラムポート５０６は、ロータカラムチャネル５２４を通じて下流ループポート５１６と流体的に連通している。シリンジポートは、ロータサンプルチャネル５１８を通じてサンプルニードルポート５０８と流体的に連通している。ロータカラムチャネル延長部５３２およびステータポンプポートチャネル５３０が、バルブの作動中ポンプ流によって洗い流されまたは掃査され、サンプル溶液がバルブの幾何学的な延長部内に保持される可能性を最小化する。
【００７３】
ポンプステータチャネル５３０とロータカラムチャネル延長部５３２の間の小さい隔離距離が、ポンプポート５２６および隔離カラムポート５０６が、事実上同じ圧力で存在する、すなわちサンプルループを横切る圧力降下が無視できるものであるという事実に照らして許容可能である。追加のステータポート５３４が、ポンプポート５２６および追加のステータポート５３４をポンプと接続している各流路の抵抗の比に一致する低いレートでシステム流によって洗い流される。これら２つの平行な経路の抵抗および容積が、二者の洗浄または浄化時間が実質上適合し、それによって、合成勾配プロファイルの崩壊に対する可能性を減少させるように選択されてもよい。
【００７４】
図５Ｄは、ＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ状態へのバルブの復帰中のある点での例示的な実施形態を示している。ポンプポート５２６が、ロータカラムチャネル５２４を通じて分離カラムポート５０６と流体的に連通している。下流ループポート５１６は、サンプルニードルポート５０８とまだ流体的に連通していないが、一方上流ループポート５１４は、ロータループチャネル５２０のステータ内のシリンジポートチャネル５３８との相互作用により、シリンジポート５１０と今、流体的に連通している。ロータループチャネル５２０のシリンジポートチャネル５３８との相互作用によって導入されるタイミングのバイアスが、サンプルループの内圧が、サンプルニードルポート５０８に向かってではなく、シリンジポート５１０に向かって排出されることを可能にする。
【００７５】
追加のステータポート５３４の存在は、ＩＮＪＥＣＴからＬＯＡＤ状態へのバルブの復帰中、シリンジポート５１０に向かうサンプルループの減圧を達成するための可能性に干渉しない。
【００７６】
図６Ａおよび６Ｂは、従来技術のロータリシェアシール注入バルブの概略図を示しており、かつロータリシェアシール注入バルブが本発明の実施形態によるポンプからカラムへのバイパスを有して議論される図７Ａおよび７Ｂと比較するために意図されている。図６Ａ〜Ｂおよび７Ａ〜Ｂのすべてに共通して、ステータポートが、バルブステータ外部の構成要素との各接続性に基づいて独自に識別される。
【００７７】
図６Ａを参照すると、標準的なロータリシェアシール注入バルブ６０２が、ＬＯＡＤ状態で示されている。ロータサンプルチャネル６１８が、サンプルニードルポート６０８とサンプルループ６１２の下流ループポート６１６の間の接続性を確立する。サンプルループ６１２の上流ループポート６１４は、ロータループチャネル６２０を通じて、シリンジポート６１０と接続されている。ステータポンプポート６２６は、バルブのＬＯＡＤ状態で、ロータカラムチャネル６２４を通じて分離カラムポート６０６と流体的に連通している。このロータ方向では、カラムへの移動相流の移送が維持されながら、サンプルが、サンプルループ６１２内に吸入される。
【００７８】
図６Ｂは、ＩＮＪＥＣＴ状態での同じ従来技術のロータリシェアシール注入バルブ６０２を示している。ポンプポート６２６は、ロータループチャネル６２０を通じてサンプルループ６１２の上流ループポート６１４と流体的に連通している。分離カラムポート６０６は、ロータカラムチャネル６２４を通じてサンプルループ６１２の下流ループポート６１６と流体的に連通している。このようにして、ポンプポート６２６と分離カラムポート６０６の間の流体的な連通が、サンプルループ６１２によって得られる。このロータ方向では、バルブがＬＯＡＤ状態である間にサンプルループ６１２内に吸入されたサンプルが、ポンプの移動相移送によってカラムに向かって洗い流される、または掃査される。シリンジポート６１０が、ロータサンプルチャネル６１８を通じてサンプルニードルポート６０８と流体的に連通している。
【００７９】
図７Ａでは、本発明によるサンプルインジェクタの概略図が、ポンプポート７２６と分離カラムポート７０６の間の流体的な連通のための追加の経路を提供するバイパスチャネル７３６と相俟ってのロータリシェアシール注入バルブ７０２を示している。ロータリシェアシール注入バルブ実施形態は、図３Ａ〜３Ｇ、４Ａ〜４Ｃまたは５Ａ〜Ｄに関して上記で説明されたようなロータチャネルの修正形態およびステータポートまたはステータポートチャネル修正形態をさらに組み込んでいる。図７Ａに示されているようなバルブのＬＯＡＤ状態では、ロータサンプルチャネル７１８が、サンプルニードルポート７０８とサンプルループ７１２の下流ループポート７１６の間の流体的な連通を確立する。
【００８０】
サンプルループ７１２の上流ループポート７１４は、ロータループチャネル７２０を通じて、シリンジポート７１０と接続されている。ポンプポート７２６は、ＬＯＡＤ状態で、ロータカラムチャネル７２４を通じて分離カラムポート７０６と直接連通している。バイパスチャネル７３６が、ポンプ配管７３８を通じてポンプポート７２６と、およびカラム配管７４０を通じて分離カラムポート７０６と接続されている。このバルブロータ方向では、移動相流の移送がカラムへ維持されながら、サンプルが、サンプルループ７１２内に吸入されることができる。この例示的な実施形態では、バイパスチャネル７３６が、その内径および長さの関数として、移動送流に対する抵抗を生成する。バルブのＬＯＡＤ状態で、バイパスチャネル７３６は、ロータカラムチャネル７２４、ポンプ配管７３８、およびカラム配管７４０を備える第２の流体回路と平行である。
【００８１】
後者の流体回路は、バイパスチャネル７３６の抵抗に対して低い流れに対する抵抗を有するような寸法にされている。バルブがＬＯＡＤ状態にあるときバイパスチャネル７３６と平行な、この第２の、低い抵抗の流体回路の存在が、ＡｂｒａｈａｍおよびＨｕｔｃｈｉｎｓの抵抗バイパス実施例とは異なる挙動をもたらす。図７Ａの本発明のサンプルインジェクタでは、バイパス経路は、バルブがＬＯＡＤ状態である間は移動相流の１００パーセントを搬送しない。逆に、移動相流の大部分がこのバルブ状態で前のバイパスチャネル７３６を分流する。結果として、流れに対する全体的なシステム抵抗が、注入バルブがＬＯＡＤ状態にあるとき、顕著には増加されない。
【００８２】
図７Ｂは、シェアシールバルブがＩＮＪＥＣＴ状態にある図７Ａの実施形態を示している。ポンプポート７２６は、ロータループチャネル７２０を通じてサンプルループ７１２の上流ループポート７１４と流体的に連通している。分離カラムポート７０６は、ロータカラムチャネル７２４を通じてサンプルループ７１２の下流ループポート７１６と流体的に連通している。シリンジポート７１０は、ロータサンプルチャネル７１８を通じてサンプルニードルポート７０８と流体的に連通している。このようにして、バルブのＩＮＪＥＣＴ状態で、バイパスチャネル７２６が、ポンプ配管７３８、ロータループチャネル７２０、サンプルループ７１２、、ロータカラムチャネル７２４、およびカラム配管７４０を備える第２の流体回路と平行である。後者の流体回路は、バイパスチャネル７３６の抵抗に対して低い流れに対する抵抗を有するような寸法にされている。本発明のある例示的な実施形態では、バイパスチャネルの流れに対する抵抗は、サンプルループ流体回路によって呈される流れに対する抵抗の約３２倍である。２つの流体回路の対する抵抗のこの比率は、移動相流の大部分が、ＩＮＪＥＣＴ状態のバルブによってサンプルループ経路を通って移送されることを確実にする。
【００８３】
バイパスチャネル７３６の存在は、バルブ状態移行中に移動相流の遮断を生じさせることなくサンプル注入が行われることを可能にする。注入バルブによる移動相流遮断に付随する破壊的な圧力および流量の過渡現象がそれによって回避される。サンプルインジェクタのＬＯＡＤおよびＩＮＪＥＣＴ状態の両方でバイパス７３６と平行なかなり低い抵抗の経路の存在が、システムがＬＯＡＤ状態であるかＩＮＪＥＣＴ状態であるかに基づいて異なる抵抗を呈する挙動を実質的に除去する。また、図７Ａ〜Ｂの６ポートバルブ構成は、高いシステム圧力でまたは大きなサンプルループ容量で動作しているときに、顕著になることがある、サンプルループ充填から生じる過渡現象を追加的に除外するために、図５Ａ〜Ｄで詳細に説明されたような介在された第７のポートによって議論されることができる。図７Ａ〜Ｂのバイパスチャネルが、ポンプ配管とカラム配管の間を再びバイパスすることによって、４つのポート構成の内部ループ注入バルブに付加されることができる。
【００８４】
バルブ本体の外部の個別の構成要素（チューブおよび取付具）内にバイパスチャネルおよびそれに付随する接合部を実装すること、またはバルブの本体内に一体化された流体回路としてチャネルおよびその接合部を実装すること、または２つのアプローチの組合せを使用することがオプションであることを理解されたい。
【００８５】
損傷を与える過渡現象へのクロマトグラフィカラムの露出の最小化が、サンプル注入バルブの上流および下流の流体回路の特性を管理することによってさらに確実にされることができる。特に、流体容量の一時的な充填に付随する流体流が、カラムによって供給されることとは逆に、ポンプによって供給されることをできる限り確実にすることが望ましい。このバイアスを達成するために、システム設計者は、サンプル注入バルブの上流および下流の流体導管の流体流に対する抵抗を使用し、カラムを保護するために抵抗の有用な比率が得られるように、これらの流体導管を構成することができる。例示的な実施形態では、インジェクタとカラムを相互接続する流体導管によって示される流れに対する抵抗が、ポンプとインジェクタを相互接続する流体導管によって示される流れに対する抵抗の少なくとも３倍であるように構成される。上流（ポンプからインジェクタ）および下流（インジェクタからカラム）の通路の両方にかかるいかなる移動相についても、抵抗比が、それぞれの配管長さ、配管内径または両方の操作によって達成されることができる。図８は、配管内径が１０分の１の値として選択された、所定の長さの配管を通じたポンプ容量の排出を示している。図８の軌跡８４１は、公称０．００１“（２５．４マイクロメートル）の内径の使用に対応し、連続する軌跡８４２から８５０は、０．００２”から０．０１０“（５０．８から２５４．０マイクロメートル）までのそれぞれの配管内径値の選択に対応している。個々の軌跡は、特徴的な水力時定数が、主に抵抗項の操作によって操作されるところの支配的Ｒ−Ｃシステムのそれぞれのステップ応答を表している。
【００８６】
直径範囲（たとえば、軌跡８４１から８４４）の下端部の配管直径での、時定数が満足な短期間の一次応答を提供するために長すぎることに注意されるであろう。すなわち、ポンプ容量は、インジェクタでの一時的な充填要求を満足するために有用ではない。本実施形態での配管内径は、０．００９“（２２８．６マイクロメートル）（軌跡８４９）または０．０１０”（２５４．０マイクロメートル）（軌跡８５０）へ増加されるとき、ポンプは今、数ミリ秒の時間枠内で有用な応答を移送することができる。支配的な過渡応答への同様のアプローチがインジェクタからカラム流体回路に適用されることができるが、実用的な程度に長い水力的な時定数を作成するという意図に反し、それによって一時的な充填要求が、カラムの上流の流体回路内の至る所に存在するとき、カラム容量が排出される程度を制限する。
【００８７】
本明細書で議論される実施形態は、ポンプからカラムへの接続性を延長するために分離カラムポートに向かうポンプポートからの単一のステータチャネル延長部を記載しているが、このようなポンプからカラムへの接続性が、ポートからの追加のチャネル延長部、たとえば、ポンプとカラムの間の延長された接続を確立する、ポンプポートから反対方向に延びる２つの延長部によって達成されてもよいことを当業者なら理解されよう。
【００８８】
本明細書で議論された実施形態は、バルブを通じた流路を作成する２つの延長されたチャネル、または別法として、細長いステータポートと組み合わせた１つの延長されたロータチャネルを有するロータを記載しているが、このようなバイアスが、他のステータポートまたはロータチャネルに対する修正形態を使用する本発明によって達成されることができることを当業者なら理解されよう。
【００８９】
例示的な実施形態が、特定されたバルブ状態移行を達成するための「反時計方向の」ロータ回転に関して本明細書で説明されているが、このような状態移行が、代替となる構成でのバルブの時計方向の回転によって行われることができることを理解されよう。
【００９０】
本明細書で議論された実施形態は、平面状のロータリシェアシールバルブの組込みに関して記述されたが、本発明のサンプルインジェクタが、円錐形または円筒形の形状を有するロータリシェアシールバルブ（ロータリスプールタイプのバルブとしばしば称される）によって、または直線状などの形状を有するシェアシールバルブによって実現化されることができることを当業者なら理解されよう。同様に、一般にシェアシールバルブアプローチは、有用な程度のバルブ要素の一体化を容易にし、比較的簡単な作動要求を有するコンパクトなサンプルインジェクタを可能にするが、本発明のサンプルインジェクタが、複数のダイヤフラム、ピン、またはその他のタイプのバルブ要素によって、または用途に適するようなバルブ要素のタイプの組合せによって実現化されることを当業者なら理解されよう。
【００９１】
本明細書に記載された例示的な実施形態での流れの拘束の実施例は、配管内径および配管長さの選択によって達成されるが、代替となる内部幾何形状、内部被覆、個別のフローリストリクタなどの流れの拘束を実施する他の手段が使用可能であることを理解されたい。
【００９２】
ポンプからカラムへの移動相流内へのサンプルの実際の注入の前のサンプルループ内容物の予備圧縮が、予備圧縮のために使用される流体流の発生源としてクロマトグラフィポンプを使用する本明細書に記載された例示的な実施形態に記載されているが、補助ポンプなどの代替となる圧力発生源が、この流体流を供給するために使用されてもよいことを当業者なら理解されよう。
【００９３】
本明細書で議論された例示的な実施形態は、分析カラム上へのサンプルの実質上直接の注入を行うという状況で記載されているが、本発明のサプルインジェクタは、サンプル捕捉用途で、またはサンプル注入が、サンプルインジェクタの下流の捕捉カラム、カートリッジ、またはその他の受容デバイス上で行われるクロマトグラフィの他の態様で使用されることができることを当業者なら理解されよう。
【００９４】
本発明は、例示的な実施形態を参照にして記載されているが、他の様々な変更、省略および／または追加が行われてもよく、かつ実質上の等価物が、本発明の精神および範囲から逸脱することなくその要素に代替してもよいことを当業者なら理解されよう。また、多くの修正が、本発明の範囲から逸脱することなく本発明の教示に対して、特定の状況または材料に適応するように行われてもよい。したがって、本発明は、本発明を実施するために開示された特定の実施形態に限定されず、本発明は特許請求の範囲内にあるすべての実施形態を含むことが意図されている。さらに、第１、第２などの用語の使用が特に述べられているが、順序または重要性を示すものではなく、第１、第２などの用語は、１つの要素を別の要素と区別するために使用されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のステータポートを有し、前記ステータポートのうちの少なくとも１つがポンプと流体的に連通しているステータ、および
前記ステータと回転自在に当接するロータであって、前記ロータが、ステータポートのうちの少なくとも２つを流体的に接続する複数のチャネルを備え、少なくとも１つのチャネルが、バルブ移行中、ポンプからカラムへの連続的な流路を維持するために十分な長さを有するロータ
を備えるロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項２】
ポンプポートから延びる第１のステータ溝をさらに備える、請求項１に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項３】
ポンプポートから延びる第２のステータ溝
をさらに備える請求項２に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項４】
サンプルループ内の流体流が、バルブ反転中シリンジに向かって排出されることを確実にするために十分な長さを有する第２のチャネル
を備える請求項１に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項５】
サンプルループ内の流体流が、バルブ反転最中にシリンジに向かって排出されることを確実にするのに十分な長さを有するシリンジポート延長部
をさらに備える請求項１に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項６】
サンプルループ内の流体流が、バルブ反転最中にシリンジに向かって排出されることを確実にするのに十分な長さを有するシリンジポート延長部
をさらに備える請求項２に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項７】
サンプルループ内の流体流が、バルブ反転最中にシリンジに向かって排出されることを確実にするのに十分な長さを有するシリンジポート延長部
をさらに備える請求項３に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項８】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項１に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項９】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項２に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１０】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項３に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１１】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項４に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１２】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項５に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１３】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項６に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１４】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項７に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１５】
ステップが、バルブ移行中バルブを通じてのポンプからカラムへの流路を維持するステップ
を含むロータリシェアシール注入バルブの作動中、圧力過渡現象を除去するための方法。
【請求項１６】
バルブの反転の際、シリンジループに向かってサンプル溶液を排出するステップを
さらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ロータリシェアシール注入バルブを通じてカラムへ移動相溶液を汲み出すステップと、
ロータリシェアシール注入バルブを通じてサンプルループ内へサンプル溶液を導入するステップと、
ポンプとカラムの間の一定の流体接続を維持しているバルブを作動するステップとを含む
サンプルループの安定した内部圧力を維持するための方法。
【請求項１８】
バルブの反転の際、シリンジループに向かってサンプル溶液を排出するステップ
をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
バルブ移行中ポンプからサンプルループへの第１の流路を確立するステップと、
ポンプから、第１の流路に続くサンプルループへの第２の流路を確立するステップと
をさらに含むサンプルループを予備圧縮するための方法。
【請求項２０】
第１の流路が、第２の流路の確立の際、第２の流路を通るすべての流体流を実質上方向付ける流れを制限する抵抗流路である
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
第２の流路が、サンプルループのカラムへの接続と実質上同時に確立される請求項１９に記載の方法。
【請求項１】
複数のステータポートを有し、前記ステータポートのうちの少なくとも１つがポンプと流体的に連通しているステータ、および
前記ステータと回転自在に当接するロータであって、前記ロータが、ステータポートのうちの少なくとも２つを流体的に接続する複数のチャネルを備え、少なくとも１つのチャネルが、バルブ移行中、ポンプからカラムへの連続的な流路を維持するために十分な長さを有するロータ
を備えるロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項２】
ポンプポートから延びる第１のステータ溝をさらに備える、請求項１に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項３】
ポンプポートから延びる第２のステータ溝
をさらに備える請求項２に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項４】
サンプルループ内の流体流が、バルブ反転中シリンジに向かって排出されることを確実にするために十分な長さを有する第２のチャネル
を備える請求項１に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項５】
サンプルループ内の流体流が、バルブ反転最中にシリンジに向かって排出されることを確実にするのに十分な長さを有するシリンジポート延長部
をさらに備える請求項１に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項６】
サンプルループ内の流体流が、バルブ反転最中にシリンジに向かって排出されることを確実にするのに十分な長さを有するシリンジポート延長部
をさらに備える請求項２に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項７】
サンプルループ内の流体流が、バルブ反転最中にシリンジに向かって排出されることを確実にするのに十分な長さを有するシリンジポート延長部
をさらに備える請求項３に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項８】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項１に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項９】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項２に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１０】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項３に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１１】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項４に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１２】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項５に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１３】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項６に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１４】
予備圧縮ポート、
ポンプを予備圧縮ポートと流体的に接続する第１の導管であって、導管が予備圧縮ポートを通る流体流を最小化するような寸法にされた導管、および
ポンプをポンプポートと流体的に接続する第２の導管であって、導管がポンプからポンプポートへの実質上すべての流体流を方向付けるような寸法にされた導管
をさらに備える請求項７に記載のロータリシェアシール注入バルブ。
【請求項１５】
ステップが、バルブ移行中バルブを通じてのポンプからカラムへの流路を維持するステップ
を含むロータリシェアシール注入バルブの作動中、圧力過渡現象を除去するための方法。
【請求項１６】
バルブの反転の際、シリンジループに向かってサンプル溶液を排出するステップを
さらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
ロータリシェアシール注入バルブを通じてカラムへ移動相溶液を汲み出すステップと、
ロータリシェアシール注入バルブを通じてサンプルループ内へサンプル溶液を導入するステップと、
ポンプとカラムの間の一定の流体接続を維持しているバルブを作動するステップとを含む
サンプルループの安定した内部圧力を維持するための方法。
【請求項１８】
バルブの反転の際、シリンジループに向かってサンプル溶液を排出するステップ
をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
バルブ移行中ポンプからサンプルループへの第１の流路を確立するステップと、
ポンプから、第１の流路に続くサンプルループへの第２の流路を確立するステップと
をさらに含むサンプルループを予備圧縮するための方法。
【請求項２０】
第１の流路が、第２の流路の確立の際、第２の流路を通るすべての流体流を実質上方向付ける流れを制限する抵抗流路である
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
第２の流路が、サンプルループのカラムへの接続と実質上同時に確立される請求項１９に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図５Ｄ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２３０１１６（Ｐ２０１２−２３０１１６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１５３２３４（Ｐ２０１２−１５３２３４）
【出願日】平成２４年７月９日（２０１２．７．９）
【分割の表示】特願２００７−５５３３３０（Ｐ２００７−５５３３３０）の分割
【原出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（５０９１３１７６４）ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン (46)
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１５３２３４（Ｐ２０１２−１５３２３４）
【出願日】平成２４年７月９日（２０１２．７．９）
【分割の表示】特願２００７−５５３３３０（Ｐ２００７−５５３３３０）の分割
【原出願日】平成１８年１月３１日（２００６．１．３１）
【出願人】（５０９１３１７６４）ウオーターズ・テクノロジーズ・コーポレイシヨン (46)
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