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Title:
FLUIDIC ROTATIONAL VALVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/130120
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a fluid valve (90), in particular for a sample separation device (10) for separating at least one sample component of a fluid sample. The fluid valve (90) has: a plurality of external connections (96) for fluidically connecting each fluidic component part (20, 30, 40); a rotor (94) and a stator (92), wherein by rotating the rotor (94) about a rotational axis (299), different fluidic coupling or decoupling states can be set between fluidic component parts (20, 30, 40) connected to the fluid valve; a plurality of ports (100), each of which is fluidically connected or can be fluidically connected to at least one of the external connections (96), a first port (100A) of the plurality of ports (100) being located on a first circular path (300) about the rotational axis (299) of the rotor (94) and a second port (100B) of the plurality of ports (100) being located on a second circular path (310) about the rotational axis (299) of the rotor (94); a first channel (320) which is formed at least partly along the first circular path (300); and a second channel (330) which has or can have a first coupling point (330A) and a second coupling point (330B). The first coupling point (330A) lies on the first circular path (300), and the second coupling point (330B) lies on the second circular path (310). By rotating the rotor (94) relative to the stator (92), a fluidic coupling can be established between the first port (100A) and the second port (100B) in that the first channel (320) is connected to the first port (100A) and to the second channel (330) at least via the first coupling point (330A), and the second channel (330) is connected to the second port (100B) at least via the second coupling point (330B).

Inventors:
SHOYKHET KONSTANTIN (DE)
ORTMANN THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/IB2021/061396
Publication Date:
June 23, 2022
Filing Date:
December 07, 2021
Export Citation:
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Assignee:
AGILENT TECHNOLOGIES INC (US)
International Classes:
F16K11/00; G01N30/20
Foreign References:
US20170321813A12017-11-09
US4625569A1986-12-02
US10261056B22019-04-16
EP0309596B11993-03-31
US4939943A1990-07-10
US3916692A1975-11-04
US3376694A1968-04-09
DE102013215065A12015-02-05
Other References:
"Split closed groove in fluidic valves preventing fluid stagnation sections ED - Darl Kuhn", IP.COM, IP.COM INC., WEST HENRIETTA, NY, US, 16 January 2021 (2021-01-16), XP013188729, ISSN: 1533-0001
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE Fluidventil (90), insbesondere für ein Probenseparationsgerät (10) zum Separieren mindestens einer Probenkomponente einer fluidischen Probe, wobei das Fluidventil (90) aufweist: eine Vielzahl von externen Anschlüssen (96) zum fluidischen Anschließen einer jeweiligen fluidischen Bauteilkomponente (20, 30, 40), einen Rotor (94) und einen Stator (92), wobei durch Rotieren des Rotors (94) um eine Rotationsachse (299) unterschiedliche fluidische Kopplungs- bzw. Entkopplungszustände zwischen an das Fluidventil angeschlossene fluidische Bauteilkomponenten (20, 30, 40) einstellbar sind, eine Vielzahl von Ports (100), die jeweils fluidisch mit zumindest einem der externen Anschlüsse (96) verbunden sind oder sein können, wobei ein erster Port (100A) der Vielzahl von Ports (100) sich auf einer ersten Kreisbahn (300) um die Rotationsachse (299) des Rotors (94) und ein zweiter Port (100B) der Vielzahl von Ports (100) sich auf einer zweiten Kreisbahn (310) um die Rotationsachse (299) des Rotors (94) befindet, einen ersten Kanal (320), der zumindest abschnittsweise entlang der ersten Kreisbahn (300) ausgebildet ist, und einen zweiten Kanal (330), der einen ersten Koppelpunkt (330A) und einen zweiten Koppelpunkt (330B) aufweist oder aufweisen kann, wobei der erste Koppelpunkt (330A) auf der ersten Kreisbahn (300) und der zweite Koppelpunkt (330B) auf der zweiten Kreisbahn (310) liegt, wobei der erste Kanal (320) durch den Stator (92) und der zweite Kanal (330) durch den Rotor (94) gebildet wird, oder umgekehrt, und durch Rotieren des Rotors (94) gegenüber dem Stator (92) eine fluidische Kopplung zwischen dem ersten Port (100A) und dem zweiten Port (100B) hergestellt werden kann, indem der erste Kanal (320) mit dem ersten Port (100A) und zumindest über den ersten Koppelpunkt (330A) mit dem zweiten Kanal (330) verbunden ist, und der zweiter Kanal (330) zumindest über den

- 32 - zweiten Koppelpunkt (330B) mit dem zweiten Port (100B) verbunden ist. Das Fluidventil (90) nach dem vorangegangenen Anspruch, mit zumindest einem der folgenden Merkmale: der erste Koppelpunkt (330A) stellt ein erstes Ende des zweiten Kanals (330) dar; der erste Koppelpunkt (330A) stellt einen Punkt oder Bereich dar, über den der zweiter Kanal (330) fluidisch mit dem ersten Kanal (320) verbunden ist. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei: der zweite Koppelpunkt (330B) einen Punkt oder Bereich darstellt, über den der zweiter Kanal (330) fluidisch mit dem zweiten Port (100B) verbunden ist. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei: der zweiter Kanal (330) einen dritten Koppelpunkt (330C) aufweist, der auf einer dritten Kreisbahn um die Rotationsachse (299) des Rotors (94) liegt, wobei die dritte Kreisbahn und die erste Kreisbahn (300) vorzugsweise den gleichen Radius um die Rotationsachse (299) haben. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, worin: der zweiter Kanal (330) einen ersten Abschnitt aufweist, der auf der ersten Kreisbahn (300) liegt, wobei der erste Koppelpunkt (330A) sich in dem ersten Abschnitt befindet. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit zumindest einem der folgenden Merkmale: der zweiter Kanal (330) weist einen zweiten Abschnitt auf, der auf der zweiten Kreisbahn (310) liegt, wobei der zweite Abschnitt sich zumindest zwischen zweier auf der zweiten Kreisbahn (310) befindlichen Ports (100) erstreckt; der zweiter Kanal (330) weist einen vierten Koppelpunkt auf, der auf der zweiten Kreisbahn (310) liegt, sowie einen zweiten Abschnitt, der sich zwischen dem zweiten Koppelpunkt (330B) und dem vierten Koppelpunkt erstreckt, wobei der

- 33 - zweite Koppelpunkt (330B) mit dem zweiten Port (100B) verbunden ist und der vierte Koppelpunkt mit einem dritten Port verbunden ist, der sich auf der zweiten Kreisbahn (310) befindet; der vierte Koppelpunkt stellt einen Punkt oder Bereich dar, über den der zweiter Kanal (330) fluidisch mit dem dritten Port verbunden ist.

7. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 4-6, mit zumindest einem der folgenden Merkmale: der dritte Koppelpunkt stellt ein zweites Ende des zweiten Kanals (330) dar; der dritte Koppelpunkt stellt einen Punkt oder Bereich dar, über den der zweiter Kanal (330) fluidisch mit dem ersten Kanal (320) verbunden ist; der dritte Koppelpunkt und der erste Koppelpunkt (330A) fallen zusammen; der dritte Koppelpunkt und der erste Koppelpunkt (330A) überlappen sich; der dritte Koppelpunkt und der erste Koppelpunkt (330A) befinden sich an unterschiedlichen Stellen des zweiten Kanals (330).

8. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 4-7, worin: der zweiter Kanal (330) einen dritten Abschnitt aufweist, der auf der dritten Kreisbahn liegt, wobei der dritte Koppelpunkt sich in dem dritten Abschnitt befindet.

9. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei: in der durch Rotieren des Rotors (94) gegenüber dem Stator (92) hergestellten fluidischen Kopplung zwischen dem ersten Port (100A) und dem zweiten Port (100B) der erste Port mit dem ersten Kanal (320) verbunden ist, der erste Kanal (320) zumindest über den ersten Koppelpunkt (330A) mit dem zweiten Kanal (330) verbunden ist, und der zweiter Kanal (330) zumindest über den zweiten Koppelpunkt (330B) mit dem zweiten Port (100B) verbunden ist.

10. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 4-9, worin: in der durch Rotieren des Rotors (94) gegenüber dem Stator (92) hergestellten fluidischen Kopplung zwischen dem ersten Port (100A) und dem zweiten Port (100B) der erste Port mit dem ersten Kanal (320) verbunden ist, der erste Kanal (320) zumindest über den ersten Koppelpunkt (330A) sowie zumindest über den dritten Koppelpunkt (330C) mit dem zweiten Kanal (330) verbunden ist, und der zweiter Kanal (330) zumindest über den zweiten Koppelpunkt (330B) mit dem zweiten Port (100B) verbunden ist. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei: die durch Rotieren des Rotors (94) gegenüber dem Stator (92) hergestellten fluidischen Kopplung zwischen dem ersten Port (100A) einen ringförmig geschlossenen Kanal aufweist. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei: in der durch Rotieren des Rotors (94) gegenüber dem Stator (92) hergestellten fluidischen Kopplung zwischen dem ersten Port (100A) und dem zweiten Port (100B) der erste Port und der zweite Port durch einen ringförmig geschlossenen Kanal verbunden sind, sodass der erste Port mit dem zweiten Port (100B) sowohl über einen ersten fluidischen Pfad als auch über einen zweiten fluidischen Pfad des ringförmig geschlossenen Kanals verbunden ist. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei: in der durch Rotieren des Rotors (94) gegenüber dem Stator (92) hergestellten fluidischen Kopplung zwischen dem ersten Port (100A) und dem zweiten Port (100B) der erste Port mit dem zweiten Port (100B) sowohl über einen ersten fluidischen Pfad als auch über einen zweiten fluidischen Pfad verbunden ist. Das Fluidventil (90) nach dem vorangegangenen Anspruch, worin: der erste fluidische Pfad durch einen ersten Teilbereich des ersten Kanals (320) und einen ersten Teilbereich des zweiten Kanals (330) dargestellt wird, der erste Teilbereich des ersten Kanals (320) sich zwischen dem ersten Port (100A) und dem ersten Koppelpunkt (330A) erstreckt, und der erste Teilbereich des zweiten Kanals (330) sich zwischen dem ersten Koppelpunkt (330A) und dem zweiten Port (100B) erstreckt. Das Fluidventil (90) nach den vorangegangenen Ansprüchen 12-13, insoweit bezogen auf die Ansprüche 4-1 1 , worin: der zweite fluidische Pfad durch einen zweiten Teilbereich des ersten Kanals (320) und einen zweiten Teilbereich des zweiten Kanals (330) dargestellt wird, der zweite Teilbereich des ersten Kanals (320) sich zwischen dem ersten Port (100A) und dem dritten Koppelpunkt (330C) erstreckt, und der zweite Teilbereich des zweiten Kanals (330) sich zwischen dem dritten Koppelpunkt (330C) und dem zweiten Port (100B) erstreckt. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, nach einem der vorangegangenen Ansprüche, mit zumindest einem der Merkmale: das Fluidventil ist ein Scherventil; der erste Kanal (320) wird durch den Stator (92) gebildet, vorzugsweise durch eine Vertiefung in einer dem Rotor (94) gegenüberliegenden Fläche des Stators (92); der zweite Kanal (330) wird durch den Rotor (94) gebildet, vorzugsweise durch eine Vertiefung in einer dem Stator (92) gegenüberliegenden Fläche des Rotors (94); der Stator (92) weist die Vielzahl von externen Anschlüssen (96) auf; der Stator (92) weist die Vielzahl von Ports (100) auf, vorzugsweise jeweils als eine Vertiefung in einer dem Rotor (94) gegenüberliegenden Fläche des Stators (92); der Stator (92) weist eine Vielzahl von fluidischen Verbindungen auf, um einen oder mehrere der Vielzahl von externen Anschlüssen (96) jeweils mit einem oder mehreren der Vielzahl von Ports (100) zu verbinden. Fluidventil (90), insbesondere für ein Probenseparationsgerät (10) zum

- 36 - Separieren mindestens einer Probenkomponente einer fluidischen Probe, wobei das Fluidventil (90) aufweist: eine Vielzahl von externen Anschlüssen (96) zum fluidischen Anschließen einer jeweiligen fluidischen Bauteilkomponente (20, 30, 40), einen Rotor (94) und einen Stator (92), wobei durch Rotieren des Rotors (94) um eine Rotationsachse (299) unterschiedliche fluidische Kopplungs- bzw. Entkopplungszustände zwischen an das Fluidventil angeschlossene fluidische Bauteilkomponente (20, 30, 40) einstellbar sind, eine Vielzahl von Ports (100), die jeweils fluidisch mit zumindest einem der externen Anschlüsse (96) verbunden sind, wobei ein erster Port (100A) der Vielzahl von Ports (100) sich auf einer ersten Kreisbahn (300) um die Rotationsachse (299) des Rotors (94) und ein zweiter Port (100B) der Vielzahl von Ports (100) sich auf einer zweiten Kreisbahn (310) um die Rotationsachse

(299) des Rotors (94) befindet, einen ersten Kanal (320), der ringförmig entlang der ersten Kreisbahn (300) ausgebildet ist, und einen zweiten Kanal (330), der einen ersten Koppelpunkt (330A), einen zweiten Koppelpunkt (330B) sowie einen dritten Koppelpunkt (330C) aufweist, wobei der erste Koppelpunkt (330A) und der dritte Koppelpunkt auf der ersten Kreisbahn

(300) liegen, und der zweite Koppelpunkt (330B) auf der zweiten Kreisbahn (310) liegt, sodass der zweiter Kanal (330) zusammen mit dem zwischen dem ersten Koppelpunkt (330A) und dem dritten Koppelpunkt (330C) befindlichen Bereich des ersten Kanals (320) einen ringförmig geschlossenen Kanal darstellt, wobei durch Rotieren des Rotors (94) gegenüber dem Stator (92) eine fluidische Kopplung zwischen dem ersten Port (100A) und dem zweiten Port (100B) hergestellt werden kann, indem der erste Kanal (320) mit dem ersten Port (100A) verbunden ist, der erste Kanal (320) über den ersten Koppelpunkt (330A) sowie über den dritten Koppelpunkt (330C) mit dem zweiten Kanal (330) verbunden ist, und der zweiter Kanal (330) zumindest über den zweiten Koppelpunkt (330B) mit dem zweiten Port (100B) verbunden ist.

- 37 - Fluidventil (90), insbesondere für ein Probenseparationsgerät (10) zum Separieren mindestens einer Probenkomponente einer fluidischen Probe, wobei das Fluidventil (90) aufweist: eine Vielzahl von externen Anschlüssen (96) zum fluidischen Anschließen einer jeweiligen fluidischen Bauteilkomponente (20, 30, 40), einen Rotor (94) und einen Stator (92), wobei durch Rotieren des Rotors (94) unterschiedliche fluidische Kopplungs- bzw. Entkopplungszustände zwischen an das Fluidventil angeschlossene fluidische Bauteilkomponente (20, 30, 40) einstellbar sind, einen ersten Port (100A) und einen zweiten Port (100B), die jeweils fluidisch mit zumindest einem der externen Anschlüsse (96) verbunden sind, einen ersten Kanal (320), der durch den Stator (92) gebildet wird, vorzugsweise durch eine Vertiefung in einer dem Rotor (94) gegenüberliegenden Fläche des Stators (92), und einen zweiten Kanal (330), der durch den Rotor (94) gebildet wird, vorzugsweise durch eine Vertiefung in einer dem Stator (92) gegenüberliegenden Fläche des Rotors (94); wobei durch Rotieren des Rotors (94) gegenüber dem Stator (92) der erste Kanal (320) mit dem zweiten Kanal (330) fluidisch gekoppelt werden kann, sodass ein ringförmig geschlossener Kanal dem ersten Port (100A) und dem zweiten Port (100B) hergestellt wird, und der erste Kanal (320) mit dem ersten Port (100A) und der zweiter Kanal (330) mit dem zweiten Port (100B) verbunden ist. Das Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, soweit bezogen auf die Ansprüche 1 1 , 16 und 17, mit zumindest einem der folgenden Merkmale: der ringförmig geschlossene Kanal befindet sich nicht vollständig auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse (299) des Rotors (94); der ringförmig geschlossene Kanal weist unterschiedliche radiale Abstände zu - 38 - der Rotationsachse (299) des Rotors (94) auf; der ringförmig geschlossene Kanal befindet sich nicht vollständig in gleicher Ebenen, vorzugsweise befinden sich Teile des ringförmig geschlossenen Kanals auf unterschiedlichen Seiten einer Grenzebene (K) zwischen dem Rotor (94) und dem Stator (92). Proben Separationsgerät (10) zum Separieren mindestens einer

Probenkomponente einer fluidischen Probe, wobei das Probenseparationsgerät (10) ein Fluidventil (90) nach einem der vorangegangenen Ansprüche aufweist. Proben Separationsgerät (10) nach dem vorangegangenen Anspruch, aufweisend einen Probeninjektor (40) zur Injektion der Probe in eine mobile Phase in einem Trennpfad zwischen einer Pumpe (20) zum Bewegen der mobilen Phase und einer Trennsäule (30) zum Trennen unterschiedlicher Fraktionen der Probe in der mobilen Phase, wobei mittels Bewegens des ersten Ventilkörpers (92) und des zweiten Ventilkörpers (94) relativ zueinander das Fluidventil (90) schaltbar ist, um die Probe aus dem Probeninjektor (40) in den Trennpfad zu injizieren. Verfahren zum Schalten eines Fluidventils (90), insbesondere für ein Probenseparationsgerät (10) zum Separieren mindestens einer Probenkomponente einer fluidischen Probe, wobei das Fluidventil (90) aufweist: eine Vielzahl von externen Anschlüssen (96) zum fluidischen Anschließen einer jeweiligen fluidischen Bauteilkomponente (20, 30, 40), einen Rotor (94) und einen Stator (92), wobei durch Rotieren des Rotors (94) unterschiedliche fluidische Kopplungs- bzw. Entkopplungszustände zwischen an das Fluidventil angeschlossene fluidische Bauteilkomponente (20, 30, 40) einstellbar sind, einen ersten Port (100A) und einen zweiten Port (100B), die jeweils fluidisch mit zumindest einem der externen Anschlüsse (96) verbunden sind, einen ersten Kanal (320), der durch den Stator (92) gebildet wird, vorzugsweise durch eine Vertiefung in einer dem Rotor (94) gegenüberliegenden Fläche des

- 39 - Stators (92), und einen zweiten Kanal (330), der durch den Rotor (94) gebildet wird, vorzugsweise durch eine Vertiefung in einer dem Stator (92) gegenüberliegenden Fläche des Rotors (94); wobei das Verfahren aufweist:

Rotieren des Rotors (94) gegenüber dem Stator (92) um den ersten Kanal (320) mit dem zweiten Kanal (330) fluidisch zu koppeln, sodass ein ringförmig geschlossener Kanal zwischen dem ersten Port (100A) und dem zweiten Port (100B) hergestellt wird, und der erste Kanal (320) mit dem ersten Port (100A) und der zweiter Kanal (330) mit dem zweiten Port (100B) verbunden ist.

- 40 -

Description:
BESCHREIBUNG

FLUIDISCHES ROTATIONSVENTIL

HINTERGRUND

[0001 ] Die vorliegende Erfindung betrifft ein fluidisches Rotationsventil, insbesondere für ein Proben Separationsgerät zum Separieren von Probenkomponenten einer fluidischen Probe.

[0002] In der Flüssigkeitschromatografie, insbesondere der Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (High Performance Liquid Chromatography - HPLC) wird typischerweise eine Flüssigkeit (mobile Phase) bei einer sehr genau kontrollierten Flussrate (zum Beispiel im Bereich von Mikrolitern bis Millilitern pro Minute) und bei einem hohen Druck (typischerweise 20 bis 1000 bar und darüber hinausgehend, derzeit bis zu 2000 bar), bei dem die Kompressibilität der Flüssigkeit spürbar ist, durch eine stationäre Phase (zum Beispiel eine chromatographische Säule) bewegt, um einzelne Komponenten einer in die mobile Phase eingebrachten Probenflüssigkeit voneinander zu trennen. Ein solches HPLC-System ist zum Beispiel aus der EP309596B1 derselben Anmelderin bekannt.

[0003] Für Flüssigkeitschromatographie ist es erforderlich, eine zu untersuchende Fluid-Probe in das System einzuleiten. Solche Systeme zum Einleiten (auch bezeichnet als Injizieren oder Einführen) einer Fluid-Probe sind aus US 4,939,943, US 3,916,692 oder US 3,376,694 bekannt.

[0004] In solchen und anderen Messgeräten kann somit ein, eine Injektionsschleife beinhaltender Injektor zum Einleiten einer Fluid-Probe in einen Pfad zwischen einer Hochdruckpumpe und einer Trennsäule vorgesehen sein. In einer solchen Injektorschleife kann eine Nadel in einem Sitz angeordnet sein, wobei zur Aufnahme der Fluid-Probe die Nadel aus dem Sitz heraus fährt, in ein Probengefäß zum Einsaugen der Fluid-Probe eintaucht und anschließend in den Sitz zurückfährt. Nach Umschalten eines als Injektionsventils konfigurierten Fluidventils wird die so aufgenommene Fluid-Probe in den Hochdruckpfad zwischen Hochdruckpumpe und Trennsäule gebracht. Auch an anderen Stellen eines solchen Messgeräts werden Fluidventile eingesetzt. [0005] In solchen und anderen Systemen kann ein Fluidfluss somit mittels eines oder mehrerer Fluidventile gesteuert werden, das oder die mit einer oder mehreren Trennsäulen in Fluidverbindung stehen kann und zum Beispiel die Flüssigkeitszufuhr zu der oder den Trennsäulen steuern bzw. schalten kann. Solche Fluidventile können einen Stator mit Anschlussports und einen Rotor mit Kanälen aufweisen, wobei die Anschlussports statisch an Fluidleitungen angeschlossen sein können und die Kanäle mit dem Rotor gedreht werden können, um so in unterschiedlichen Schaltstellungen verschiedene der Anschlussports mittels eines jeweiligen Kanals fluidisch zu koppeln und andere der Anschlussports fluidisch zu entkoppeln.

[0006] In solchen rotatorischen Fluidventilen haben die Kanäle eine Länge, die den erforderlichen Winkelbereich zum Ausbilden eines verbundenen Zustands zwischen zwei Anschlussports überbrückt. Die Enden eines solchen Kanals können Sacklöcher bilden, in denen sich Stagnationszonen bilden können, die mit stehender Flüssigkeit gefüllt sein können. Bei sich änderndem Fluss oder bei der Untersuchung unterschiedlicher Proben kann dies zu einem unerwünschten Übertrag (Carryover) von historischem Lösungsmittel- und/oder Probenmaterial führen.

[0007] In solchen und anderen fluidischen Systemen kann ein Betrieb eines Fluidventils mit den beschriebenen Kanälen somit die Gefahr bergen, dass ungespülte Kanalbereiche in dem fluidischen System einen Verbleib von Fluid über einen langen Zeitraum in dem fluidischen System verursachen und dadurch den fehlerfreien Betrieb des fluidischen Systems beeinträchtigen.

[0008] Aus der DE102013215065A1 derselben Anmelderin ist ein Fluidventil bekannt, das durch eine ringförmige Kanalstruktur eine verbesserte Durchführbarkeit erreicht.

OFFENBARUNG

[0009] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Fluidventil für ein fluidisches System bereitzustellen, bei dem stehende oder ungespülte Fluidbereiche vermieden sind. Die Aufgabe wird mittels der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere Ausführungsbeispiele sind in den abhängigen Ansprüchen gezeigt.

[0010] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fluidventil, insbesondere für ein Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Probenkomponente einer fluidischen Probe. Das Fluidventil weist auf eine Vielzahl von externen Anschlüssen zum fluidischen Anschließen einer jeweiligen fluidischen Bauteilkomponente sowie einen Rotor und einen Stator, wobei durch Rotieren des Rotors um eine Rotationsachse unterschiedliche fluidische Kopplungs- bzw. Entkopplungszustände zwischen an das Fluidventil angeschlossene fluidische Bauteilkomponenten einstellbar sind. Vorzugsweise befinden sich eine oder mehrere der Vielzahl von externen Anschlüssen am oder im Stator. Das Fluidventil weist eine Vielzahl von Ports auf, die jeweils fluidisch mit zumindest einem der externen Anschlüsse verbunden sind oder sein können, wobei ein erster Port der Vielzahl von Ports sich auf einer ersten Kreisbahn um die Rotationsachse des Rotors und ein zweiter Port der Vielzahl von Ports sich auf einer zweiten Kreisbahn um die Rotationsachse des Rotors befindet. Das Fluidventil weist ferner einen ersten Kanal, der zumindest abschnittsweise entlang der ersten Kreisbahn ausgebildet ist, und einen zweiten Kanal, der einen ersten Koppelpunkt und einen zweiten Koppelpunkt aufweist oder aufweisen kann, wobei der erste Koppelpunkt auf der ersten Kreisbahn und der zweite Koppelpunkt auf der zweiten Kreisbahn liegt, auf. Der erste Kanal wir durch den Stator und der zweite Kanal durch den Rotor gebildet, oder umgekehrt. Durch Rotieren des Rotors gegenüber dem Stator kann eine fluidische Kopplung zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port hergestellt werden, indem der erste Kanal mit dem ersten Port und zumindest über den ersten Koppelpunkt mit dem zweiten Kanal verbunden ist, und der zweite Kanal zumindest über den zweiten Koppelpunkt mit dem zweiten Port verbunden ist. Mit solchen Fluidventilen können stehende oder ungespülte Fluidbereiche vermieden werden.

[001 1 ] In einem Ausführungsbeispiel stellt der erste Koppelpunkt ein erstes Ende des zweiten Kanals dar. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der erste Koppelpunkt einen Punkt oder Bereich darstellen, über den der zweite Kanal fluidisch mit dem ersten Kanal verbunden ist.

[0012] In einem Ausführungsbeispiel stellt der zweite Koppelpunkt einen Punkt oder Bereich dar, über den der zweite Kanal fluidisch mit dem zweiten Port verbunden ist. [0013] Es ist zu verstehen, dass die im Vorangegangenen und im Weiteren dargestellten Koppelpunkte keine feste Position relativ zu bzw. keine feste Ausdehnung entlang einer bestimmten Kreisbahn haben bzw. haben müssen, sondern eine durch eine relative Position bzw. Positionierung zwischen Kanälen und/oder Ports entstehende fluidische Kopplung darstellen. So kann beispielsweise der ersten Koppelpunkt zwischen dem ersten Kanal und dem zweiten Kanal in einer Position einen (mehr oder minder räumlich ausgeprägten) Punkt darstellen, in dem sich die jeweiligen Enden des ersten und zweiten Kanals berühren bzw. (leicht) überlappen. In einer weiteren Position kann dann beispielsweise der erste Koppelpunkt zwischen dem ersten und zweiten Kanal jeweils einen Abschnitt sowohl auf dem ersten als auch auf dem zweiten Kanal darstellen, in dem sich die beiden Kanäle überlappen. Anders ausgedrückt stellen diese "Merkmale", z.B. dass ein Kanal einen bestimmten Abschnitt und/oder ein Kanal einen bestimmten Koppelpunkt aufweist, vorzugsweise die Fähigkeit sind, die beschriebenen Zustände zu erreichen, sind aber nicht oder nicht zwingend permanent existierende Merkmale.

[0014] In einem Ausführungsbeispiel weist der zweite Kanal einen dritten Koppelpunkt auf, der auf einer dritten Kreisbahn um die Rotationsachse des Rotors liegt, wobei die dritte Kreisbahn und die zweite erste Kreisbahn vorzugsweise den gleichen Radius um die Rotationsachse haben. Alternativ kann die dritte Kreisbahn den gleichen Radius wie die zweite Kreisbahn haben oder einen Radius haben, der sich von den Radien der ersten und zweiten Kreisbahnen unterscheidet.

[0015] In einem Ausführungsbeispiel weist der zweite Kanal einen ersten Abschnitt auf, der auf der ersten Kreisbahn liegt, wobei der erste Koppelpunkt sich in dem ersten Abschnitt befindet.

[0016] In einem Ausführungsbeispiel weist der zweite Kanal einen zweiten Abschnitt auf, der auf der zweiten Kreisbahn liegt, wobei der zweite Abschnitt sich zumindest zwischen zweier auf der zweiten Kreisbahn befindlichen Ports erstreckt. Dies erlaubt eine Kopplung im Sinne eines „Make before Break“, also das für einen Übergangszeitraum die beiden auf der zweiten Kreisbahn befindlichen Ports miteinander fluidisch verbunden werden, wobei vor und nach dem Übergangszeitraum jeweils nur einer der beiden Ports fluidisch gekoppelt ist. [0017] In einem Ausführungsbeispiel weist der zweite Kanal einen vierten Koppelpunkt auf, der auf der zweiten Kreisbahn liegt, sowie einen zweiten Abschnitt, der sich zwischen dem zweiten Koppelpunkt und dem vierten Koppelpunkt erstreckt, wobei der zweite Koppelpunkt mit dem zweiten Port verbunden ist und der vierte Koppelpunkt mit einem dritten Port verbunden ist, der sich auf der zweiten Kreisbahn befindet.

[0018] In einem Ausführungsbeispiel stellt der vierte Koppelpunkt einen Punkt oder Bereich dar, über den der zweite Kanal fluidisch mit dem dritten Port verbunden ist.

[0019] In einem Ausführungsbeispiel stellt der dritte Koppelpunkt ein zweites Ende des zweiten Kanals dar.

[0020] In einem Ausführungsbeispiel stellt der dritte Koppelpunkt einen Punkt oder Bereich dar, über den der zweite Kanal fluidisch mit dem ersten Kanal verbunden ist.

[0021 ] In einem Ausführungsbeispiel fallen der dritte Koppelpunkt und der erste Koppelpunkt zusammen.

[0022] In einem Ausführungsbeispiel überlappen sich der dritte Koppelpunkt und der erste Koppelpunkt.

[0023] In einem Ausführungsbeispiel befinden sich der dritte Koppelpunkt und der erste Koppelpunkt an unterschiedlichen Stellen des zweiten Kanals.

[0024] In einem Ausführungsbeispiel weist der zweite Kanal einen dritten Abschnitt auf, der auf der dritten Kreisbahn liegt, wobei der dritte Koppelpunkt sich in dem dritten Abschnitt befindet.

[0025] In einem Ausführungsbeispiel ist, in der durch Rotieren des Rotors gegenüber dem Stator hergestellten fluidischen Kopplung zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port, der erste Port mit dem ersten Kanal verbunden, wobei der erste Kanal zumindest über den ersten Koppelpunkt mit dem zweiten Kanal verbunden ist, und der zweite Kanal zumindest über den zweiten Koppelpunkt mit dem zweiten Port verbunden ist. [0026] In einem Ausführungsbeispiel ist, in der durch Rotieren des Rotors gegenüber dem Stator hergestellten fluidischen Kopplung zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port, der erste Port mit dem ersten Kanal verbunden, wobei der erste Kanal zumindest über den ersten Koppelpunkt sowie zumindest über den dritten Koppelpunkt mit dem zweiten Kanal verbunden ist, und der zweite Kanal zumindest über den zweiten Koppelpunkt mit dem zweiten Port verbunden ist.

[0027] In einem Ausführungsbeispiel weist die durch Rotieren des Rotors gegenüber dem Stator hergestellten fluidischen Kopplung zwischen dem ersten Port einen ringförmig geschlossenen Kanal auf, d. h die fluidische Kopplung kann den ringförmig geschlossenen Kanal beinhalten. In einem solchen Ausführungsbeispiel kann es ausreichen, dass eine Teilstrecke als ringförmiger Kanal ausgebildet werden kann.

[0028] In einem Ausführungsbeispiel sind, in der durch Rotieren des Rotors gegenüber dem Stator hergestellten fluidischen Kopplung zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port, der erste Port und der zweite Port durch einen ringförmig geschlossenen Kanal verbunden, sodass der erste Port mit dem zweiten Port sowohl über einen ersten fluidischen Pfad als auch über einen zweiten fluidischen Pfad des ringförmig geschlossenen Kanals verbunden ist.

[0029] In einem Ausführungsbeispiel ist, in der durch Rotieren des Rotors gegenüber dem Stator hergestellten fluidischen Kopplung zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port, der erste Port mit dem zweiten Port sowohl über einen ersten fluidischen Pfad als auch über einen zweiten fluidischen Pfad verbunden.

[0030] In einem Ausführungsbeispiel wird der erste fluidische Pfad durch einen ersten Teilbereich des ersten Kanals und einen ersten Teilbereich des zweiten Kanals dargestellt. Der erste Teilbereich des ersten Kanals erstreckt sich zwischen dem ersten Port und dem ersten Koppelpunkt, und der erste Teilbereich des zweiten Kanals erstreckt sich zwischen dem ersten Koppelpunkt und dem zweiten Port,

[0031 ] In einem Ausführungsbeispiel wird der zweite fluidische Pfad durch einen zweiten Teilbereich des ersten Kanals und einen zweiten Teilbereich des zweiten Kanals dargestellt. Der zweite Teilbereich des ersten Kanals erstreckt sich zwischen dem ersten Port und dem dritten Koppelpunkt erstreckt, und der zweite Teilbereich des zweiten Kanals erstreckt sich zwischen dem dritten Koppelpunkt und dem zweiten Port.

[0032] In einem Ausführungsbeispiel ist das Fluidventil ein Scherventil.

[0033] In einem Ausführungsbeispiel wird der erste Kanal durch den Stator gebildet, vorzugsweise durch eine Vertiefung (wie z.B. eine Nut) in einer dem Rotor gegenüberliegenden Fläche des Stators.

[0034] In einem Ausführungsbeispiel wird der zweite Kanal durch den Rotor gebildet, vorzugsweise durch eine Vertiefung (wie z.B. eine Nut) in einer dem Stator gegenüberliegenden Fläche des Rotors.

[0035] In einem Ausführungsbeispiel weist der Stator die Vielzahl von externen Anschlüssen auf.

[0036] In einem Ausführungsbeispiel weist der Stator die Vielzahl von Ports auf, vorzugsweise jeweils als eine Vertiefung in einer dem Rotor gegenüberliegenden Fläche des Stators.

[0037] In einem Ausführungsbeispiel weist der Stator eine Vielzahl von fluidischen Verbindungen auf, um einen oder mehrere der Vielzahl von externen Anschlüssen jeweils mit einem oder mehreren der Vielzahl von Ports zu verbinden.

[0038] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fluidventil, insbesondere für ein Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Probenkomponente einer fluidischen Probe. Das Fluidventil weist eine Vielzahl von externen Anschlüssen zum fluidischen Anschließen einer jeweiligen fluidischen Bauteilkomponente sowie einen Rotor und einen Stator. Durch Rotieren des Rotors um eine Rotationsachse sind unterschiedliche fluidische Kopplungs- bzw. Entkopplungszustände zwischen an das Fluidventil angeschlossene fluidische Bauteilkomponenten einstellbar. Vorzugsweise befinden sich eine oder mehrere der Vielzahl von externen Anschlüssen am oder im Stator. Das Fluidventil weist eine Vielzahl von Ports auf, die jeweils fluidisch mit zumindest einem der externen Anschlüsse verbunden sind, wobei ein erster Port der Vielzahl von Ports sich auf einer ersten Kreisbahn um die Rotationsachse des Rotors und ein zweiter Port der Vielzahl von Ports sich auf einer zweiten Kreisbahn um die Rotationsachse des Rotors befindet. Das Fluidventil weist einen ersten Kanal, der ringförmig entlang der ersten Kreisbahn ausgebildet ist, und einen zweiten Kanal auf. Der zweite Kanal weist einen ersten Koppelpunkt, einen zweiten Koppelpunkt sowie einen dritten Koppelpunkt auf. Der erste Koppelpunkt und der dritte Koppelpunkt liegen auf der ersten Kreisbahn, und der zweite Koppelpunkt liegt auf der zweiten Kreisbahn, sodass der zweite Kanal zusammen mit dem zwischen dem ersten Koppelpunkt und dem dritten Koppelpunkt befindlichen Bereich des ersten Kanals einen ringförmig geschlossenen Kanal darstellt. Durch Rotieren des Rotors gegenüber dem Stator kann eine fluidische Kopplung zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port hergestellt werden, indem der erste Kanal mit dem ersten Port verbunden ist, der erste Kanal über den ersten Koppelpunkt sowie über den dritten Koppelpunkt mit dem zweiten Kanal verbunden ist, und der zweite Kanal zumindest über den zweiten Koppelpunkt mit dem zweiten Port verbunden ist. Mit solchen Fluidventilen können stehende oder ungespülte Fluidbereiche vermieden werden, insbesondere durch den ringförmig geschlossenen Kanal.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft ein Fluidventil, insbesondere für ein Proben Separationsgerät zum Separieren mindestens einer Probenkomponente einer fluidischen Probe. Das Fluidventil weist auf eine Vielzahl von externen Anschlüssen zum fluidischen Anschließen einer jeweiligen fluidischen Bauteilkomponente sowie einen Rotor und einen Stator, wobei durch Rotieren des Rotors um eine Rotationsachse unterschiedliche fluidische Kopplungs- bzw. Entkopplungszustände zwischen an das Fluidventil angeschlossene fluidische Bauteilkomponenten einstellbar sind. Vorzugsweise befinden sich eine oder mehrere der Vielzahl von externen Anschlüssen am oder im Stator. Das Fluidventil weist einen ersten Port und einen zweiten Port auf, die jeweils fluidisch mit zumindest einem der externen Anschlüsse verbunden sind. Das Fluidventil weist ferner einen ersten Kanal, der durch den Stator gebildet wird, vorzugsweise durch eine Vertiefung in einer dem Rotor gegenüberliegenden Fläche des Stators, und einen zweiten Kanal, der durch den Rotor gebildet wird, vorzugsweise durch eine Vertiefung in einer dem Stator gegenüberliegenden Fläche des Rotors, auf. Durch Rotieren des Rotors gegenüber dem Stator der erste Kanal mit dem zweiten Kanal fluidisch gekoppelt werden kann, sodass ein ringförmig geschlossener Kanal dem ersten Port und dem zweiten Port hergestellt wird, und der erste Kanal mit dem ersten Port und der zweite Kanal mit dem zweiten Port verbunden ist. Mit solchen Fluidventilen können stehende oder ungespülte Fluidbereiche vermieden werden, insbesondere durch den ringförmig geschlossenen Kanal.

[0039] In einem Ausführungsbeispiel befindet sich der ringförmig geschlossene Kanal nicht vollständig auf einer Kreisbahn um die Rotationsachse des Rotors.

[0040] In einem Ausführungsbeispiel weist der ringförmig geschlossene Kanal unterschiedliche radiale Abstände zu der Rotationsachse des Rotors auf.

[0041 ] In einem Ausführungsbeispiel befindet sich der ringförmig geschlossene Kanal nicht vollständig in gleicher Ebenen, vorzugsweise befinden sich Teile des ringförmig geschlossenen Kanals auf unterschiedlichen Seiten einer Grenzebene zwischen dem Rotor und dem Stator.

[0042] In einem Ausführungsbeispiel ist das Fluidventil dafür ausgebildet einen ersten Anschluss aus einer ersten Untermenge der Anschlüsse mit einem Port aus der zweiten Untermenge der Anschlüsse zu verbinden. Vorzugsweise ist das Fluidventil dafür ausgebildet einen zweiten Anschluss aus einer ersten Untermenge der Anschlüsse mit einem weiteren Port aus der zweiten Untermenge der Anschlüsse zu verbinden.

[0043] In einem Ausführungsbeispiel ist das Fluidventil ausgebildet, um aus einer Vielzahl von Elementen eines der Elemente auszuwählen. Vorzugsweise ist das Fluidventil ausgebildet zum Umschalten zwischen mehreren chromatografischen Säulen um z.B. eine dieser Säulen auszuwählen und damit fluidisch zu koppeln. Alternativ kann das Fluidventil zum Umschalten zwischen mehreren Probenspeicher ausgeführt sein, um z.B. mit einem der Probenspeicher fluidisch zu koppeln. Ein solcher Probenspeicher kann beispielsweise eine Probenschleife, eine Trap Column oder jedes beliebige andere Volumen sein, das geeignet ist eine fluidische Probe temporär zu speichern, um diese beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt in dem Probenseparationsgerät zu injizieren, damit die Probe chromatografisch separiert werden kann. Dies kann sowohl in einer eindimensionalen als auch einer mehrdimensionalen chromatografischen Anordnung eingesetzt werden. [0044] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel betrifft ein Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Probenkomponente einer fluidischen Probe, wobei das Probenseparationsgerät ein Fluidventil nach einem der vorgenannten Ausführungsbeispiele aufweist.

[0045] In einem Ausführungsbeispiel weist das Probenseparationsgerät einen Probeninjektor zur Injektion der Probe in eine mobile Phase in einem Trennpfad zwischen einer Pumpe, zum Bewegen der mobilen Phase, und einer Trennsäule zum Trennen unterschiedlicher Fraktionen der Probe in der mobilen Phase auf. Mittels Bewegens des ersten Ventilkörpers und des zweiten Ventilkörpers relativ zueinander ist das Fluidventil schaltbar, um die Probe aus dem Probeninjektor in den Trennpfad zu injizieren.

[0046] Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schalten eines Fluidventils, insbesondere für ein Probenseparationsgerät zum Separieren mindestens einer Probenkomponente einer fluidischen Probe. Das Fluidventil weist auf eine Vielzahl von externen Anschlüssen zum fluidischen Anschließen einer jeweiligen fluidischen Bauteilkomponente sowie einen Rotor und einen Stator, wobei durch Rotieren des Rotors um eine Rotationsachse unterschiedliche fluidische Kopplungs- bzw. Entkopplungszustände zwischen an das Fluidventil angeschlossene fluidische Bauteilkomponenten einstellbar sind. Vorzugsweise befinden sich eine oder mehrere der Vielzahl von externen Anschlüssen am oder im Stator. Das Fluidventil weist einen ersten Port und einen zweiten Port auf, die jeweils fluidisch mit zumindest einem der externen Anschlüsse verbunden sind. Das Fluidventil weist ferner einen ersten Kanal, der durch den Stator gebildet wird, vorzugsweise durch eine Vertiefung in einer dem Rotor gegenüberliegenden Fläche des Stators, und einen zweiten Kanal, der durch den Rotor gebildet wird, vorzugsweise durch eine Vertiefung in einer dem Stator gegenüberliegenden Fläche des Rotors, auf. Durch Rotieren des Rotors gegenüber dem Stator wird der erste Kanal mit dem zweiten Kanal fluidisch gekoppelt, sodass ein ringförmig geschlossener Kanal zwischen dem ersten Port und dem zweiten Port hergestellt wird, und der erste Kanal mit dem ersten Port und der zweite Kanal mit dem zweiten Port verbunden ist.

[0047] Erfindungsgemäß kann durch das Ausbilden von einem oder mehreren Kanälen mit ringförmig geschlossener Kanalstruktur in einem Ventilkörper eines Fluidventils vermieden werden, dass zwischen zwei oder mehr Anschlussports (das heißt fluidischen Anschlüssen) des Kanals fließendes Fluid (das heißt Flüssigkeit und/oder Gas, optional aufweisend feste Bestandteile) in vom Durchfluss fluidisch abgekoppelten oder nur schwach angekoppelten Bereichen (wie zum Beispiel Sacklöchern des Fluidventils) verbleiben, in denen das Fluid mit stark verminderter Geschwindigkeit befördert wird oder gar über einen längeren Zeitraum zum Stehen kommt.

[0048] Durch das Sicherstellen eines kontinuierlichen Durchspülens aller Abschnitte des ringförmig geschlossen ausgebildeten Kanals kann somit vermieden werden, dass historisches Probenfluid und/oder Lösungsmittelfluid in anschlussfreien Enden des Kanals vom Fluidfluss unberührt bleibt. Solches historisches Fluid, das einer gegenwärtigen Sollzusammensetzung des zwischen den Anschlussports fließenden Fluids dann nicht mehr oder nicht notwendigerweise mehr entspricht, kann zu einer unerwünschten Verschleppung von Fluid und somit zu einer Störung eines fluidischen Prozesses (zum Beispiel eines Probentrennprozesses) führen. Wenn das Fluid eine Probenflüssigkeit ist, kann diese zum Beispiel eine in einem vorhergehenden Proben separationsverfahren getrennte Probe sein, welche eine andere, gegenwärtig zu trennende Probe verunreinigt. Im Falle einer Lösungsmittelzusammensetzung kann zum Beispiel im Rahmen eines Gradientenlaufs eines flüssigkeitschromatographischen Probentrennens eine gegenwärtige Lösungsmittelzusammensetzung nicht mehr mit einer aktuell gewünschten Lösungsmittelzusammensetzung übereinstimmen, sondern sich von dieser unterscheiden. Beides führt zu einer Verschlechterung der Trennleistung. Indem Kanalstrukturen ringförmig geschlossen ausgebildet werden und somit von ungespülten Bereichen frei bleiben, kann sichergestellt werden, dass zu jedem Zeitpunkt der gesamte Kanal von zu handhabendem Fluid durchströmt bzw. durchspült wird, womit tote Eckbereiche vermieden sind.

[0049] In den fluidischen Blind-Enden eines Fluid-Ventilkanals kann somit herkömmlich Fluid aus einem vorangehenden Verarbeitungszyklus verbleiben (zum Beispiel fluidische Probe, Lösungsmittel, etc.), oder es kann im fluidischen Betrieb ein Teil solchen Fluids bis in ein solches Blindende eindiffundieren. Dann kann über eine längere Zeit in einem derartigen ungespülten Eckbereich Fluid verbleiben und sich langsam in das strömende Fluid einmischen. Dies kann bei einer chromatographischen Anwendung zu einer unerwünschten Peakverbreiterung oder sogar dem Ausbilden artifizieller Peaks führen. Ein entsprechendes Nachschmieren verschlechtert die chromatographischen Trennergebnisse („tailing“). Dieser Effekt kann durch einen oder mehrere ringförmig geschlossene Kanäle erfindungsgemäß vermieden werden.

[0050] Im Weiteren werden weitere Ausführungsbeispiele des Fluidventils, des Probenseparationsgeräts und des Verfahrens beschrieben.

[0051 ] Beispielsweise kann das Fluidventil als Probeninjektionsventil, als Modulationsventil für zweidimensionale Flüssigkeitschromatographie, als Trennsäulenauswahlventil oder als Lösungsmittelauswahlventil ausgebildet sein. Es sind jedoch viele andere fluidische Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Fluidventils möglich.

[0052] Gemäß einem Ausführungsbeispiel können der erste Ventilkörper und der zweite Ventilkörper relativ zueinander rotatorisch verdrehbar sein. In einer solchen Ausgestaltung kann der erste Ventilkörper gegenüber dem zweiten Ventilkörper gedreht werden, um zwischen unterschiedlichen fluidischen Kopplungs- bzw. Entkopplungszuständen zu schalten. Da bei einem rotatorischen Fluidventil durch Einstellung unterschiedlicher Winkelzustände sehr viele Schaltzustände möglich sind, ist die Leistungsfähigkeit eines rotatorisch betriebenen Schaltventils besonders hoch. Insbesondere kann bei einer solchen Ausgestaltung der die Anschlussports aufweisende erste Ventilkörper als Stator ausgebildet sein, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn Bauteilkomponenten wie zum Beispiel Kapillaren, ein Probendetektor, ein Probeninjektor, eine Pumpe oder eine Trennsäule an die jeweiligen Anschlussports angeschlossen sind, da durch ein Rotieren dieses Ventilkörpers dann die entsprechenden Bauteilkomponenten nicht bewegt werden müssen. In entsprechender Weise kann vorteilhaft der zweite Ventilkörper mit den Kanälen als Rotor ausgebildet werden, welcher von einem Benutzer oder maschinengesteuert bewegt werden kann, wohingegen der als Stator ausgebildete Ventilkörper ortsfest ruhen kann.

[0053] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der mindestens eine Kanal als Nut in einer Oberfläche des Ventilkörpers, als im Inneren des Ventilkörpers integriert verlaufendes Lumen und/oder als mehrere in unterschiedlichen Ebenen des zweiten Ventilkörpers verlaufende und miteinander verbundene Kanalabschnitte ausgebildet sein. Als Nut wird in diesem Zusammenhang eine in eine Oberfläche des zweiten Ventilkörpers eingebrachte oberflächliche Vertiefung verstanden, die langgestreckt ist, das heißt eine größere Länge als Tiefe und Breite aufweist. Durch das bloße Bilden einer Oberflächenvertiefung, was mit geringem Aufwand möglich ist, können somit beliebig geformte Ringkanäle ausgebildet werden, zum Beispiel mittels Bohrens, Fräsens, etc. Alternativ oder ergänzend kann der Kanal aber zumindest abschnittsweise als vollumfänglich in dem zweiten Ventilkörper integriertes Lumen oder Flüssigkeitsleitung ausgebildet sein, was hinsichtlich der Dichtanforderungen zwischen den beiden Ventilkörpern vorteilhaft ist. Es ist alternativ oder ergänzend auch möglich, unterschiedliche Kanalabschnitte in unterschiedlichen Abständen von der an den ersten Ventilkörper angrenzenden Oberfläche des zweiten Ventilkörpers anzuordnen und dadurch komplexe dreidimensionale Kanalstrukturen auszubilden. Ferner ist es möglich, dass auch an dem ersten Ventilkörper ein oder mehrere Kanäle und/oder an dem zweiten Ventilkörper ein oder mehrere Anschlussports gebildet sind.

[0054] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann eine Erstreckungsrichtung der Mehrzahl von Anschlussports durch den ersten Ventilkörper im Wesentlichen senkrecht (oder angekippt, d.h. unter einem von 90° dann verschiedenen, spitzen Winkel) zu einer Erstreckungsebene des mindestens einen Kanals des zweiten Ventilkörpers orientiert sein. Anschaulich werden die Bauteilkomponenten fluidisch durch an die Anschlussports angestückte Kapillarstücke oder direkt an die Anschlussports angeschlossen, wobei sich die Anschlussports senkrecht zu einer Grenzfläche zwischen erstem Ventilkörper und zweitem Ventilkörper erstrecken. Die Ringkanäle hingegen können sich in dieser Verbindungsebene oder parallel dazu erstrecken. Dadurch ist an den Grenzstellen eine Fluidumleitung bewirkt, die das zu transportierende Fluid in seiner Bewegungsrichtung abändert und das Fluid von einer senkrecht zu den Ventilkörpern erstreckenden Bewegungsrichtung in den Ringfluss umleitet. Die an der Grenzfläche entstehenden Verwirbelungen fördern das vollständige Durchspülen des Ringkanals.

[0055] Vorzugsweise sind die Flüsse durch das Fluidventil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel kleiner als 100 ml/min, insbesondere kleiner als 5 ml/min, weiter insbesondere kleiner als 50 pl/min. Besonders vorteilhaft äußert sich die Ausgestaltung von exemplarischen Ausführungsbeispielen bei kleinen Flüssen, kleinen Probenmengen, eng beieinander liegenden Peaks und/oder kurzen Retentionszeiten einer chromatographischen Messung. Je kleiner die fluidischen Dimensionen, umso stärker können sich ungespülte Kanalabschnitte negativ auf die fluidische Verarbeitungsperformance auswirken.

[0056] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Fluid zwischen den mit dem zumindest abschnittsweise ringförmig geschlossenen Kanal fluidisch gekoppelten Anschlussports derart geführt werden, dass sich zumindest zwei geteilte (bzw. parallele, wobei parallel im Sinne einer fluidischen Entkopplung und nicht notwendigerweise im geometrischen Sinne zu verstehen ist) Fluidströme zwischen diesen Anschlussports durch den zumindest einen ringförmig geschlossenen Kanal ergeben. Das Erzeugen von mehreren (zwei, drei, vier oder einer höheren Anzahl) von zueinander parallelen fluidischen Flüssen durch unterschiedliche Ringabschnitte des geschlossenen Ringkanals kann als besonders effiziente Methode angesehen werden, stehende Fluidbereiche in den Kanalstrukturen zu vermeiden oder zu unterdrücken. Das parallele Durchströmenlassen solcher Ringstrukturen kann während des normalen Betriebs des Fluidventils bzw. Probenseparationsgeräts (das heißt während eines Trennvorgangs) oder in einem davon separierten Spülmodus zum Spülen der ringförmig geschlossenen Kanäle erfolgen.

[0057] Gemäß einem Ausführungsbeispiel können den einzelnen geteilten bzw. parallelen Fluidströmen zugeordnete Teilabschnitte des zumindest einen ringförmig geschlossenen Kanals derart konfiguriert werden, dass unterschiedliche Fließzeiten der Fluidströme in den Teilabschnitten zumindest teilweise kompensiert werden. Solch unterschiedliche Fließzeiten können sich aus unterschiedlichen Längen der Teilabschnitte ergeben. Insbesondere kann zum zumindest teilweisen Ausgleichen solch unterschiedlicher Fließzeiten der fluidische Widerstand der einzelnen Teilpfade so eingestellt werden (insbesondere unterschiedlich eingestellt werden), dass die aufgespaltenen Flüsse an einem Vereinigungspunkt wieder an der richtigen Stelle zusammenfließen (insbesondere so, dass an einem Verzweigungspunkt getrennte Fluidabschnitte an dem Vereinigungspunkt wieder zusammengeführt werden, ohne dass es zu einem Durchmischen unterschiedlicher Fluidabschnitte kommt). Dies kann zum Beispiel durch Einstellen der Querschnittsfläche, der Länge, des Fließwiderstands und anderer geometrischer und physikalischer Eigenschaften der Teilabschnitte erfolgen.

[0058] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probenseparationsgerät als mikrofluidisches Messgerät, Flüssigkeitschromatographiegerät oder HPLC eingerichtet sein. Das Probenseparationsgerät kann also insbesondere als ein HPLC-Gerät (High Performance Liquid Chromatography oder Hochleistungs- Flüssigkeitschromatographie), ein Life Science-Gerät oder ein SFC-Gerät (Supercritical Fluid Chromatography) ausgebildet sein. Allerdings sind andere Anwendungen möglich.

[0059] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probenseparationsgerät druckfest eingerichtet sein zum Betrieb bei einem Druck von bis zu ungefähr 100 bar, insbesondere zum Betrieb bei einem Druck von bis zu ungefähr 500 bar, weiter insbesondere zum Betrieb bei einem Druck von bis zu ungefähr 2000 bar.

[0060] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probenseparationsgerät einen Probeninjektor zur Injektion der fluidischen Probe in eine mobile Phase in einem Trennpfad zwischen einer Pumpe zum Bewegen der mobilen Phase und einer Trennsäule zum Trennen unterschiedlicher Fraktionen der Probe in der mobilen Phase aufweisen. Mittels Bewegens des ersten Ventilkörpers und des zweiten Ventilkörpers relativ zueinander kann das Fluidventil schaltbar sein, um die Probe aus dem Probeninjektor in den Trennpfad zu injizieren. Ein solches Fluidventil zwischen einem Probeninjektor einerseits und einem Trennpfad zwischen Mobilphasenpumpe und Probentrennelement andererseits weist eine Mehrzahl von Kanälen und Anschlussports auf, die einerseits das Probenfluid handhaben müssen, andererseits mobile Phase (wie zum Beispiel eine konstante oder variable Lösungsmittelzusammensetzung) handhaben müssen. Dies erfolgt hinsichtlich der Probenflüssigkeit in einem Niedrigdruckpfad, wohingegen im Bereich der gepumpten mobilen Phase ein hoher Druck herrscht. Solche Druckunterschiede erhöhen herkömmlich die Gefahr des Hineinpressens von Fluid in Blindlöcher von Koppelkanälen, was durch das erfindungsgemäße Vorsehen von zumindest abschnittsweise vollständig geschlossenen Ringkanälen unterdrückt bzw. eliminiert ist. [0061 ] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probenseparationsgerät eine Trennsäule zum Trennen unterschiedlicher Fraktionen der injizierten Fluid-Probe aufweisen. Eine solche Trennsäule kann mit einem Adsorptionsmedium gefüllt sein, zum Beispiel poröse Beads aus Silikagel oder Aktivkohle. Durch chemische Wechselwirkung mit diesen porösen Beads kann dann die fluidische Probe an der Trennsäule zeitweilig immobilisiert oder adsorbiert werden. Zum Beispiel durch Einstellung eines Gradienten einer Lösungsmittelzusammensetzung können dann die einzelnen Fraktionen von dem Adsorptionsmedium einzeln abgelöst bzw. desorbiert und nachfolgend detektiert werden.

[0062] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probentrenngerät eine Pumpe zum Befördern der injizierten Fluid-Probe gemeinsam mit einer mobilen Phase aufweisen. Die mobile Phase kann eine Lösungsmittelzusammensetzung sein, die zeitlich konstant sein kann oder sich einstellbar ändern kann und die nach dem Einführen der Fluid-Probe durch das Injektionsventil in den Probentrennpfad mit der Fluid-Probe gemischt wird. Das Gemisch aus mobiler Phase und Fluid-Probe kann dann durch eine Hochdruckpumpe durch den chromatographischen Trennpfad gepumpt werden. Das Proben Separationsgerät kann also eine oder mehrere Pumpen zum Befördern der injizierten Fluid-Probe gemeinsam mit einer mobilen Phase durch zumindest einen Teil des Probenseparationsgeräts aufweisen. Eine solche Pumpe kann zum Beispiel dazu eingerichtet sein, die mobile Phase mit einem hohen Druck, zum Beispiel einige 100 bar bis hin zu 1000 bar und mehr durch das System hindurch zu pumpen.

[0063] Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das Probenseparationsgerät einen Probendetektor zur Detektieren von getrennten Probenkomponenten der Fluid- Probe aufweisen. Ein solcher Probendetektor kann auf einem Detektionsprinzip basieren, das elektromagnetische Strahlung (zum Beispiel im UV-Bereich oder im sichtbaren Bereich) detektiert, die von bestimmten Probenkomponenten der Fluid- Probe stammt.

[0064] Alternativ oder ergänzend kann das Messgerät einen Probenfraktionierer zum Fraktionieren der getrennten Probenkomponenten aufweisen. Ein solcher Fraktionierer kann die verschiedenen Probenkomponenten zum Beispiel in verschiedene Flüssigkeitsbehälter führen. Die analysierte Fluid-Probe kann aber auch einen Waste-Container zugeführt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0065] Andere Ziele und viele der begleitenden Vorteile von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung werden leicht wahrnehmbar werden und besser verständlich werden unter Bezugnahme auf die folgende detailliertere Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen. Merkmale, die im Wesentlichen oder funktionell gleich oder ähnlich sind, werden mit denselben Bezugszeichen versehen.

[0066] Figur 1 zeigt ein HPLC-Messgerät gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0067] Figur 2 zeigt ein Probenseparationsgerät mit einer Probeninjektionsvorrichtung mit einem Probeninjektionsventil gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

[0068] Die Figuren 3-6 stellen exemplarisch verschiedene Ausführungsbeispiele eines Fluidventils 90 dar.

[0069] Die Darstellung in der Zeichnung ist schematisch.

[0070] Bevor unter Bezugnahme auf die Figuren exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben werden, sollen noch allgemein einige grundlegende Überlegungen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, auf deren Basis exemplarische Ausführungsbeispiele der Erfindung entwickelt worden sind.

[0071] In einem Flüssigkeitstrenngerät sind Flusspfade durch kleindimensionierte bzw. kleinvolumige Geometrien definiert, die unter Verwendung von Kanälen, Anschlussports und Kapillaren implementiert sind. Diese bilden die Verbindungselemente zwischen den funktionellen Elementen oder Bauteilkomponenten, wie zum Beispiel Pumpen, Injektoren, Säulen und Detektoren. Mit der Reduktion der Gesamtvolumina bei der Probentrennung kann die Empfindlichkeit einer Probentrennvorrichtung erhöht werden. Dadurch werden allerdings auch Randeffekte als Folge dünner bzw. enger Fluidstrukturen ausgeprägter. In der modernen HPLC, insbesondere UHPLC, ist es daher wichtig, Dispersionseffekte (die zu Peakverbreiterung führen können) zu unterdrücken und Fluidverschleppung (zur Vermeidung von Artefakten in dem Chromatogramm durch Reste einer zuvor untersuchten Probe in dem Trennpfad) möglichst gering zu halten. Trenntechniken vollführen mittels eines insbesondere rotatorischen Fluidventils eine Probeninjektion. Als Fluidventil kann ein schaltbares Ventil mit eine Fluidverbindung herstellenden Kanälen (zum Beispiel Nuten in einem Ventilkörper) und zugehörigen Anschlussports (in einem damit zusammenwirkenden anderen Ventilkörper) eingesetzt werden. Ein Schalten der Kanäle kann die Verbindungszustände der Anschlussports beeinflussen. Oft ist es notwendig, bestimmte fluidische Verbindungen nicht nur in einer einzelnen Ventilposition aufrechtzuerhalten, sondern in einem erstreckten Winkelpositionsbereich des Ventilrotors. Dies kann z.B. notwendig sein, wenn beim Umschalten aus einer Ausgangsposition in eine Endposition die Reihenfolge von Bedeutung ist, in der einzelne Fluidverbindungen aufgebaut werden oder wenn mindestens zwei Ventilpositionen definiert sind, in denen der Zustand einer ersten Verbindung unterschiedlich ist (geschlossen bzw. geöffnet), während eine zweite Verbindung ohne Unterbrechung bestehen soll. Herkömmlich wird diese Aufgabe mittels Implementierens langgestreckter Kanäle (die auch Nuten genannt werden können) in den Teilen solch eines Schaltelements realisiert werden, zum Beispiel in dem Rotor und/oder in dem Stator eines rotatorischen Fluidventils, so dass Kanäle den erforderlichen Winkelbereich für den verbundenen Zustand überbrücken. Der Nachteil solch eines herkömmlichen Ansatzes ist, dass solche Kanäle ungespülte Enden haben können, die dem Fluid eine Stagnationszone bieten.

[0072] Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist ein Fluidventil zum Schalten zwischen unterschiedlichen Flusspfaden ohne ungespülte Kanalenden bzw. mit der Möglichkeit des Vorsehens von weniger Kanalenden bereitgestellt. Insbesondere ist eine Geometrie ermöglicht, mit der Blind-Enden in einem Flusspfad vermieden werden können. Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel wird ein Übergang zwischen Kanälen und Anschlussports von Fluidventilen bewerkstelligt, mit denen ungespülte Kanalabschnitte vermieden werden können. Um an einem Übergang zwischen Anschlussport und Kanal Kanalabschnitte mit fluidischen Stagnationszonen zu vermeiden, wird gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ein Kanal (zum Beispiel eine Nut in einem Ventilkörper) mit einem potentiell ungespülten Ende zu einer geschlossenen Ringstruktur umgebildet bzw. ergänzt (d.h. dessen herkömmlich freie Enden können erfindungsgemäß miteinander verbunden oder kurzgeschlossen werden). Dadurch können die fluidisch zu verbindenden Punkte mittels zumindest zwei paralleler oder getrennter Flusspfade verbunden werden, welche jeweils den Abstand zwischen den Anschlussports überbrücken. Daher wird der Fluss aufgespalten, so dass separate Teilflüsse zusammen die gesamte Nut spülen, so dass im verbundenen Zustand keine oder nur weniger Stagnationszonen auftreten.

[0073] Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines HPLC-Systems 10 als Beispiel für ein Probenseparationsgerät, wie es zum Beispiel zur Flüssigkeitschromatografie verwendet werden kann. Eine Pumpe 20 treibt eine mobile Phase, die von einem Lösungsmittelbehälter 25 bereitgestellt und mittels eines Entgasers 27 entgast werden kann, durch ein Separationsgerät 30 (wie zum Beispiel eine chromatographische Säule), das eine stationäre Phase beinhaltet. Eine Probenaufgabeeinheit 40 (auch Probeninjektor genannt) ist zwischen der Pumpe 20 und dem Separationsgerät 30 angeordnet, um mittels eines Fluidventils 90 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung eine fluidische Probe in die mobile Phase einzubringen. Die stationäre Phase des Separationsgerätes 30 ist dazu vorgesehen, Probenkomponenten der Probenflüssigkeit zu separieren. Ein Detektor 50 detektiert separierte Probenkomponenten der Probe, und ein Fraktionierungsgerät 60 kann dazu vorgesehen werden, separierte Probenkomponenten der Probenflüssigkeit auszugeben, zum Beispiel in dafür vorgesehene Behälter oder einen Abfluss. Eine Steuereinheit 70 steuert die Komponenten des HPLC-Systems 10.

[0074] Während ein Flüssigkeitspfad zwischen der Pumpe 20 und dem Separationsgerät 30 typischerweise unter Hochdruck steht, wird die

Probenflüssigkeit unter Normaldruck zunächst in einen vom Flüssigkeitspfad getrennten Bereich, eine so genannten Probenschleife (englisch: Sample Loop), der Probenaufgabeeinheit 40 eingegeben, die dann wiederum die Probenflüssigkeit in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad einbringt. Beim Zuschalten der zunächst unter Normaldruck stehenden Probenflüssigkeit in der Probenschleife in den unter Hochdruck stehenden Flüssigkeitspfad wird der Inhalt der Probenschleife schlagartig (typischerweise im Bereich von Millisekunden) auf den Systemdruck des HPLC-Systems 10 gebracht. Das Fluidventil 90 ist dazu ausgebildet, eine fluidische Probe aus dem Probeninjektor/der Probenaufgabeeinheit 40 in den analytischen Pfad zwischen der Pumpe 20 und der Trennsäule 30 einzubringen.

[0075] Figur 2 stellt den Probeninjektor 40 des Probenseparationssystems 10 gemäß Figur 1 zum Trennen von Probenkomponenten einer fluidischen Probe in einer mobilen Phase gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der Erfindung genauer dar.

[0076] Der Probeninjektor 40 ist über das - in Fig. 2 nur schematisch dargestellte - schaltbare Fluidventil 90 mit der Pumpe 20 und dem Separationsgerät 30 sowie dem stromabwärts angeschlossenen Fraktionierer 60 fluidisch gekoppelt. Der Probeninjektor 40 enthält eine Probenschleife 204, die in Fluidkommunikation mit dem Fluidventil 90 steht. Die Probenschleife 204 dient zum zwischenzeitlichen Aufnehmen einer einzusaugenden fluidischen Probe aus einem Probenbehälter 214 (zum Beispiel einem Vial oder einer Mikrotiterplatte). Eine schematisch dargestellte Dosierpumpe 210 ist in Fluidkommunikation mit der Probenschleife 204 und ist konfiguriert, eine dosierte Menge der fluidischen Probe in eine Nadel 202 einzusaugen, die über eine Nadelkapillare 260 mit der Probenschleife 204 gekoppelt ist.

[0077] Das schaltbare Fluidventil 90 weist zwei Ventilelemente oder Ventilkörper 92, 94 auf, die in einer Querschnittsansicht als Detail in Figur 2 gezeigt und relativ zueinander rotierbar sind. Mittels Rotierens dieser beiden Ventilkörper 92, 94 relativ zueinander um eine Rotationsachse 299 können eine Mehrzahl von Anschlussports 96 und Kanäle 98, die in den Ventilkörpern 92, 94 gebildet sind, selektiv in Fluidkommunikation miteinander gebracht werden, oder es kann Fluidkommunikation dadurch verhindert werden. Da die verschiedenen Anschlussports 96 mit bestimmten der fluidischen Kanäle 98 des fluidischen Systems gemäß Figur 2 gekoppelt sind, führt ein Schalten des Fluidventils 90 zum Betreiben des fluidischen Systems 10 in unterschiedlichen Fluidkommunikationskonfigurationen.

[0078] Das Fluidventil 90 ist in der Darstellung der Figur 2 nur schematisch gezeigt, d. h. insbesondere die gezeigten Anschlussports 96, Ports 100 sowie Kanal bzw. Kanäle 98 sind fluidisch nicht miteinander gekoppelt und/oder in einer für eine Probeninjektion angepassten Schaltstellung dargestellt. Spezielle Ausführungsformen des Fluidventils 90 werden im Folgenden anhand der Figuren 3- 6 näher illustriert.

[0079] Eine Fluidkommunikation zwischen der Hochdruckpumpe 20 und der Trennsäule bzw. dem Separationsgerät 30 kann mittels eines zugehörigen Schaltzustands des Fluidventils 90 bewirkt werden. In solch einem fluidischen Pfad kann ein hoher Druck von zum Beispiel 100 MPa vorliegen, der von der Hochdruckpumpe 20 erzeugt werden kann. Im Gegensatz dazu kann der Druck in der Probenschleife 204 kleiner als 0.1 MPa sein, wenn eine Probe in die Probenschleife 204 eingesaugt wird. Wenn die Probe, die in die Probenschleife 204 eingeführt worden ist, auf das Separationsgerät 30 geladen wird, ist der Druck in der Probenschleife 204 ebenfalls hoch, zum Beispiel 100 MPa.

[0080] Um die Probe zu laden, kann die Nadel 202 aus einem entsprechend gestalteten Sitz 208 herausgefahren werden, so dass die Nadel 202 in den Probenbehälter 214 eingetaucht werden kann, der eine fluidische Probe enthält, die in die Nadel 202 aufgenommen werden soll. Hat die Dosierpumpe 210 bei in den Probenbehälter 214 eintauchender Nadel 202 mittels Zurückziehens eines Kolbens die Flüssigkeit in die Nadel 202 und einen angrenzenden Bereich der Probenschleife 204 eingesaugt, so wird die Nadel 202 in den Sitz 208 zurückgefahren, das Fluidventil 90 entsprechend geschaltet und somit die eingesaugte Probe durch eine Sitzkapillare 216 und das Fluidventil 90 in den Pfad zwischen Pumpe 20 und Separationsgerät 30 injiziert. Figur 2 zeigt darüber hinaus eine optionale Spülpumpe 212 und einem optionalen Spülsitz 223.

[0081 ] In Figur 2 ist, wie bereits oben erwähnt, zudem schematisch der Aufbau des Fluidventils 90 gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei zeigt Figur 2 das Fluidventil 90 in dem in dem Probeninjektor 40 verschalteten Zustand in einer Draufsicht, und darüber hinaus in einer Querschnittsansicht.

[0082] Das Fluidventil 90 dient hier als Injektorventil zum Injizieren einer fluidischen Probe von dem Probeninjektor 40 in einen Trennpfad zwischen der Pumpe 20 und der chromatographischen Trennsäule als Separationsgerät 30. Das Fluidventil 90 weist den ersten scheibenförmigen Ventilkörper 92 auf, der im gezeigten Ausführungsbeispiel neun Anschlussports 96 enthält. Diese sind an die einzelnen Bauteilkomponenten 20, 30, 40 des Probenseparationsgeräts 10 angeschlossen, wie in Figur 2 gezeigt. Der erste Ventilkörper 92 ist als Stator des als rotatorisches Ventil ausgebildeten Fluidventils 90 konfiguriert und schließt fluiddicht an Kapillaren 99 an, die dann mit den einzelnen Bauteilkomponenten 20, 30, 40, etc., fluidverbunden sind.

[0083] Der zweite scheibenförmige Ventilkörper 94 ist als drehfähiger Rotor des Fluidventils 90 ausgebildet und weist in diesem Fall einen linearen radialen Kanal 98 und drei ringförmig geschlossene Kanäle 98 in Form von Nuten auf, die als umlaufende Vertiefungen in einer planaren Oberfläche des scheibenförmigen zweiten Ventilkörpers 94 ausgebildet sind. Wenn die Kanäle 98 zwischen dem ersten Ventilkörper 92 und dem damit fluiddicht gekoppelten zweiten Ventilkörper 94 angeordnet sind, wird dazwischen eine ringförmig geschlossene Fluidleitung gebildet, durch die eine fluidische Probe bzw. eine mobile Phase durchgeführt werden kann.

[0084] Der rotierfähig gelagerte zweite Ventilkörper 94 kann relativ zu dem statisch gelagerten ersten Ventilkörper 92 um die Rotationsachse 299 gedreht werden, um unterschiedliche fluidische Kopplungs- bzw. Entkopplungszustände zwischen den einzelnen Anschlussports 96, vermittelt durch die jeweils dazwischen oder überbrückend angeordneten ringförmig geschlossenen Kanalstrukturen 98, auszubilden.

[0085] Der erste Ventilkörper 92 und der zweite Ventilkörper 94 weisen jeweils gegenüberliegende Flächen auf, die miteinander eine Wirkfläche bilden und in der unten gezeigten Querschnittsansichten des Fluidventils 90 in Figur 2 schematisch als Koppelfläche K dargestellt sind. In diese Koppelfläche K münden eine Vielzahl von Ports 100, die jeweils fluidisch mit zumindest einem der Anschlussports 96 verbunden sind.

[0086] Die Querschnittsansicht des Fluidventils 90 in Figur 2 stellt ein Ausführungsbeispiel dar, in dem eine Flussrichtung des Fluids durch die Anschlussports 96 in vertikaler Richtung erfolgt, wohingegen in der Querschnittsansicht eine Flussrichtung des Fluids durch den Ringkanal 98 in einer horizontalen Ebene erfolgt. Dies erlaubt eine Reduzierung von Totvolumina bzw. eine gute Durchführbarkeit. Andere Konfigurationen sind entsprechend möglich.

[0087] Figur 3 zeigt exemplarisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines Fluidventils 90. Die Ansicht ist schematisch in Draufsicht auf die in Figur 2 dargestellte Koppelfläche K zwischen dem ersten Ventilkörper 92 (z.B. ein Stator) und dem zweiten Ventilkörper 94 (z.B. ein Rotor). In der hier gewählten Darstellung sind nur die in diese Koppelfläche K hineinwirkenden Elemente dargestellt. Die Vielzahl von externen Anschlussports 96 sind in dieser Ansicht nicht zu entnehmen.

[0088] Das Fluidventil 90 weist eine Vielzahl von Ports 100 auf, die jeweils mit den externen Anschlussports 96 verbunden sein können (hier nicht dargestellt). Ein erster Port 100A liegt auf einer ersten Kreisbahn 300 um die in der Mitte liegende und schematisch als Punkt dargestellte Rotationsachse 299. Ein zweiter Ports 100B befindet sich mit weiteren Ports 100C-100M auf einer zweiten Kreisbahn 310 um die Rotationsachse 299. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist die zweite Kreisbahn 310 nicht explizit dargestellt, sondern ergibt sich aus der Zusammenschau der Ports 100B-100M.

[0089] Das Fluidventil 90 weist ferner einen ersten Kanal 320 sowie einen zweiten Kanal 330 auf. Die Kanäle 320 und 330 entsprechen den in Figur 2 dargestellten Kanälen 98, sollen jedoch der Übersichtlichkeit halber und zum besseren Verständnis im Weiteren mit unterschiedlichen Bezugszeichen gekennzeichnet werden.

[0090] Der erste Kanal 320 ist ein Ringkanal entlang der ersten Kreisbahn 300 und kann beispielsweise als eine ringförmige Nut oder anderweitige Vertiefung in der zur Koppelfläche K wirkenden Oberfläche des ersten Ventilkörpers 92 ausgeprägt sein.

[0091 ] Der zweite Kanal 330 ist in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 3 mit einer U-Form dargestellt, die mit den Endpunkten ihrer Schenkel jeweils auf der ersten Kreisbahn 300 liegen. Der zweite Kanal 330 bildet einen ersten (fluidischen) Koppelpunkt 330A auf der ersten Kreisbahn 300 und somit mit dem ersten Kanal 320, einen zweiten (fluidischen) Koppelpunkt 330B auf der zweiten Kreisbahn 310 und somit mit dem Port 100B sowie einen dritten (fluidischen) Koppelpunkt 330C wiederum auf der ersten Kreisbahn 300 und somit mit dem ersten Kanal 320.

[0092] In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bereich des zweiten Kanals 330, der mit dem zweiten Koppelpunkt 330B fluidisch koppeln soll, als ein auf der zweiten Kreisbahn 310 liegendes Kreissegment 330D ausgebildet. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel der Figur 3 ist die Länge des Kreissegments 300D entlang der zweiten Kreisbahn 310 so gewählt, wie der Abstand zwischen zwei benachbarten Ports 100, sodass das Kreissegment 300D gleichzeitig zwei benachbarte Ports 100 überschreiben und mit diesen fluidisch koppeln kann. Je nach Ausführungsform und Applikation kann die Länge des Kreissegments 300D auch kleiner als der Abstand zwischen zwei benachbarten Ports 100 gewählt werden, sodass immer nur ein Port 100 fluidisch mit dem Kreissegment 300D und damit mit dem zweiten Kanal 300 fluidisch koppeln kann. Alternativ kann die Länge des Kreissegments 300D aber auch so gewählt werden, dass mehr als zwei benachbarte Ports fluidisch durch das Kreissegment 300D miteinander gekoppelt werden können.

[0093] Der zweite Kanal 330 kann durch eine Nut oder anderweitige Vertiefung in der zur Koppelfläche K wirkenden Oberfläche des zweiten Ventilkörpers 94 ausgeprägt sein.

[0094] Durch Rotieren des ersten Ventilkörpers 92 gegenüber dem zweiten Ventilkörpers 94, also beispielsweise durch Rotieren des Rotors 94 gegenüber dem Stator 92, kann nun eine fluidische Kopplung zwischen dem ersten Port 100A (auf der ersten Kreisbahn 300) und entweder einem Port oder zweier benachbarter Ports der Vielzahl von Ports 100B-100M auf der zweiten Kreisbahn hergestellt werden.

[0095] In dem in Figur 3 gezeigten Beispiel erfolgt eine fluidische Kopplung zwischen dem ersten Port 100A und dem zweiten Port 100B. Dies erfolgt über die fluidische Kopplung des Ports 100A mit dem ersten Kanal 320, an den wiederum der zweite Kanal 330 über ersten Koppelpunkt 330A und dritten Koppelpunkt 330C fluidisch angekoppelt. Der zweite Port 100B schließlich koppelt fluidisch mit dem zweiten Kanal 330. [0096] Wie aus Figur 3 zu entnehmen ist, bildet der zweite Kanal 330 zusammen mit einem Segment 320A (zwischen dem ersten Koppelpunkt 330A und dem dritten Koppelpunkt 330C) des ersten Kanals 320 einen ringförmig geschlossenen Kanal 340. Im Gegensatz zu dem hier als Ringkanal ausgeführten ersten Kanal 320, der ausschließlich entweder in dem ersten Ventilkörpers 92 oder dem zweiten Ventilkörpers 94 ausgeprägt ist, wird der ringförmig geschlossene Kanal 340 gebildet durch zumindest ein Kanalsegment 320A, das in dem ersten Ventilkörper 92 liegt, und zumindest ein Kanalsegment 330, das in dem zweiten Ventilkörper 94 liegt. Anders ausgedrückt wird der ringförmig geschlossene Kanal 340 durch eine Kanalstruktur 320A des Stators 92 und eine Kanalstruktur 330 des Rotors 94 gebildet. Dieses Zusammenwirken von Kanalstrukturen sowohl des Stators als auch des Rotors zu einem ringförmig geschlossenen Kanal 340 erlauben (gegenüber einem ausschließlich in Rotor oder Stator sich befindlichen Ringkanals) einen zusätzlichen Freiheitsgrad in der Gestaltung der fluidischen Verbindungen und insbesondere in einer Gestaltung einer Ausspülbarkeit solcher fluidischen Verbindungen.

[0097] Es ist klar, dass die genannten Koppelpunkte jeweils keine feste Position oder eine definierte Ausdehnung haben, sondern dass diese repräsentativ für eine fluidische Kopplung stehen, die sich aus einer geometrischen Kopplung der jeweiligen Kanäle und Ports zueinander ergeben. Entsprechend definiert auch die jeweilige geometrische Kopplung die räumliche Ausdehnung eines jeweiligen Koppelpunktes. In dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel resultiert der erste Koppelpunkt 330A aus der geometrischen Zusammenführung des ersten Kanals 320 und einem Ende des zweiten Kanals 330. Entsprechend resultiert der dritte Koppelpunkt 330C ebenfalls aus der geometrischen Zusammenführung des ersten Kanals 320 mit dem anderen Ende des zweiten Kanals 330. Der zweite Koppelpunkt 330B wiederum resultiert aus der geometrischen Zusammenführung des auf der zweiten Kreisbahn liegenden Segments des zweiten Kanals 330 mit dem zweiten Port 100B. Während die in Figur 3 dargestellten Koppelpunkte im Wesentlichen punktförmig sind mit einer Ausdehnung entsprechend der jeweiligen Kanalbreite, werden im Weiteren werden andere Ausführungsbeispiele gezeigt, in denen die Koppelpunkte auch als flächige Bereiche z.B. durch sich überlappende Kanalstrukturen ausgeprägt sein können. [0098] Durch Drehen des zweiten Ventilkörpers 94 gegenüber dem ersten Ventilkörpers 92 können nun andere Schaltzustände des Fluidventils 90 erreicht werden. Beispielsweise kann durch Drehen im oder entgegen dem Uhrzeigersinn der erste Port 100A mit jedem anderen der Ports 100B-100M einzeln verbunden werden.

[0099] Ferner ist in dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel das auf der zweiten Kreisbahn 310 liegende Segment 330D des zweiten Kanals 330 so ausgeführt, dass damit auch zwei benachbarte Ports der Ports100B-100M miteinander und gleichzeitig mit dem ersten Port 100A verbunden werden können (in Figur 3 nicht extra dargestellt). Ausgehend von der in Figur 3 dargestellten Position, in der der zweite Kanal 330 fluidisch mit dem zweiten Port 100B koppelt, wird bei einem Rotieren des zweiten Ventilkörpers 94 (beispielsweise entgegen dem Uhrzeigersinn) das auf der zweiten Kreisbahn 310 liegende Segment 330D des zweiten Kanals 330 zu einem Zeitpunkt den Port 100C erreichen und somit eine fluidische Kopplung zu diesem Port 100C herstellen, d. h der Port 100C stellt dann einen vierten Koppelpunkt dar.

[00100] Ist die Länge des Segments 330D dabei so gewählt, dass bei Erreichen des Ports 100C auch noch eine Kopplung mit dem zweiten Port 100B besteht, werden zu diesem Zeitpunkt (und solange die Länge des Segments 330D ausreicht um beide Ports 100B und 100C zu überschreiben und fluidisch zu kontaktieren) beide Ports 100B und 100C fluidisch mit dem Segment 330D und damit mit dem zweiten Kanal 330 gekoppelt. Dies kann beispielsweise im Sinne einer „Make before Break“ Kopplung erfolgen, also dass beispielsweise bei einem Übergang einer fluidischen Kopplung des zweiten Kanals 330 von dem zweiten Port 100B zu dem benachbarten Port 100C in einem Übergangszeitraum beide Ports 100B und 100C gleichzeitig mit dem zweiten Kanal 330 gekoppelt werden, sodass in diesem Übergangszeitraum die fluidische Kopplung mit dem Port 100C bereits hergestellt während die fluidische Kopplung mit dem Port 100B noch gehalten wird. Umgekehrt kann durch so eine Konfiguration vermieden werden, dass zu einem Zeitpunkt der zweite Kanal 330 mit keinem der Ports 100 fluidisch in Verbindung ist und damit ein fluidische Abschluss resultieren kann.

[00101 ] Die Figuren 4A-4D stellen zwei weitere Ausführungsform eines Fluidventils 90 dar, wobei die Figuren 4A und 4B sowie die Figuren 4C und 4D jeweils dieselbe Ausführungsform aber in unterschiedlichen Schaltzuständen zeigen.

[00102] In der Ausführungsform der Figuren 4A und 4B weist das Fluidventil 90 neben dem ersten Kanal 320 und dem zweiten Kanal 330 einen dritten Kanal 400 auf. Ähnlich wie in Figur 3 gezeigt, koppelt der zweite Kanal 330 mit dem ersten Koppelpunkt 330A und dem zweiten Koppelpunkt 330B, die jeweils auf der ersten Kreisbahn 300 liegen, fluidisch an den ersten Kanal 320 an, der ebenfalls auf der ersten Kreisbahn 300 liegt. Neben dem auf der ersten Kreisbahn 300 liegenden ersten Port 100A, weist das Fluidventil 90 weitere Ports 100B-100G auf, die auf der zweiten Kreisbahn 310 liegen, sowie einen zentralen Port 100H in der Rotationsachse 299 und Ports 1001-100N in einer dritten Kreisbahn auf. Die dritte Kreisbahn soll hier zwischen der ersten Kreisbahn 300 und der Rotationsachse 299 liegen.

[00103] Der dritte Kanal 400 soll sich im selben Ventilkörper befinden wie der zweite Kanal 330, also entweder im ersten Ventilkörpers 92 oder im zweiten Ventilkörpers 94, sodass der dritte Kanal 400 zusammen mit dem zweiten Kanal 330 gegenüber den Ports 100 sowie dem ersten Kanal 320 rotierend um die Rotationsachse 290 bewegbar ist.

[00104] Der dritte Kanal 400 ist fest mit dem zentralen Port 100H fluidisch gekoppelt und weist ferner zwei radiale Kanalsegmente 400A und 400B sowie ein auf der dritten Kreisbahn liegendes Kanalsegment 400C auf, wobei die Kanalsegmente 400A-400C einen kreisförmig geschlossenen Kanal darstellen. Das Kanalsegment 400C erlaubt einen oder 2 benachbarte, auf der dritten Kreisbahn liegende Ports der Ports 1001-100N fluidisch zu koppeln.

[00105] Entsprechend der in Figur 3 gezeigten Ausführungsformen ist auch in der Ausführungsform der Figuren 4A-4B das auf der zweiten Kreisbahn 310 liegende Kreissegment 330D des zweiten Kanals 330 so dimensioniert, dass damit entweder ein oder zwei benachbarte, auf der zweiten Kreisbahn liegende Ports der Ports 100B-100G fluidisch gekoppelt werden können. Figur 4A zeigt dabei einen Schaltzustand, in dem der zweite Kanal 330 die Ports 100B und 100C fluidisch miteinander koppelt, während Figur 4B einen Schaltzustand darstellt, in dem der zweite Kanal 330 nur mit dem Port 100C koppelt.

[00106] In dem in den Figuren 4A und 4B gezeigten Ausführungsbeispiel sind der zweite Kanal 330 sowie der dritte Kanal 400 so gegeneinander positioniert, dass beide entweder mit einem oder mit zwei Ports 100 fluidisch koppeln. Durch entsprechende Winkelausrichtung gegeneinander können aber auch andere Kopplungsmodi erreicht werden, also z.B., dass einer der Kanäle 330 und 400 mit einem Port 100 fluidisch koppelt, während der andere der Kanäle 330 und 400 mit zwei Ports 100 koppelt.

[00107] Figur 4C und 4D zeigen ein Ausführungsbeispiel entsprechend der Figuren 4A und 4B, wobei das Kreissegment 330D des zweiten Kanals 330 länger ist als der Abstand benachbarter Ports 100 auf der zweiten Kreisbahn 310. Je nach gewählter Überlängung können so 3 oder mehr Ports miteinander verbunden werden, z.B. in einem Übergangsbereich.

[00108] Die Figuren 5A bis 5D stellen ein weiteres Ausführungsbeispiel des Fluidventils 90 in unterschiedlichen Schaltpositionen, in denen der zweite Ventilkörpers 94 gegenüber dem ersten Ventilkörpers 92 um die Rotationsachse 299 gedreht wird, dar.

[00109] Der erste Kanal 320 ist nicht wie in den Ausführungsformen der Figuren 3 und 4 eingeschlossene Ringkanal, sondern weist ein erstes Kanalsegment 320A sowie ein zweites Kanalsegment 320B auf, die jeweils auf der ersten Kreisbahn 300 liegen bzw. sich darauf erstrecken.

[001 10] In der ersten Kreisbahn 300 befindet sich der erste Port 100A sowie ein Port 100F, wobei der erste Port auf dem ersten Kanalsegment 320A und der Port 100F auf dem zweiten Kanalsegment 320B liegt. In der zweiten Kreisbahn 310 liegen die Ports 100B- 100E.

[001 1 1 ] Die Ports 100A und 100F können durch eine geeignete fluidische Verbindung 500 miteinander verbunden werden, wie dies in den Figuren 5 schematisch dargestellt ist. Die Verbindung 500 kann beispielsweise durch eine entsprechende Kanalstruktur, z.B. innerhalb des ersten Ventilkörpers 92, oder durch eine externe Beschaltung entsprechender Anschlussports 96 implementiert werden. [001 12] Der zweite Kanal 330 ist der besseren Übersichtlichkeit halber in den Figuren 5 mit dem Bezugszeichen 530 dargestellt. Der zweite Kanal 530 weist fünf miteinander verbundene Segmente 530A-530E auf. Ein erstes Segment 530A erstreckt sich entlang der ersten Kreisbahn 300. Ein zweites Segment 530B erstreckt sich radial zwischen der ersten Kreisbahn 300 und der zweiten Kreisbahn 310. Ein drittes Segment 530C erstreckt sich entlang der zweiten Kreisbahn 310. Ein viertes Segment 530D erstreckt sich radial zwischen der zweiten Kreisbahn 310 und der ersten Kreisbahn 300. Ein fünftes Segment 530E erstreckt sich entlang der ersten Kreisbahn 300.

[001 13] Wie aus den Figuren 5 zu entnehmen ist, kann das Fluidventil 90 so betrieben werden, dass das erste Segment 530A mit dem ersten Kanalsegment 320A und das fünftes Segment 530E mit dem zweiten Kanalsegment 320B zumindest teilweise überlappt. Dies wird im Folgenden näher erläutert.

[001 14] In dem in Figur 5A Art dargestellten Schaltzustand ist der erste Port 100A über das erste Kanalsegment 320A und das damit leicht sich überlappende erste Segment 530A sowie das zweite Segment 530B mit dem Port 100C verbunden. Entsprechend ist der Port 100F über das zweite Kanalsegment 320B und das damit sich leicht überlappende fünfte Segment 530E sowie das vierte Segment 530D mit dem Port 100B verbunden. Gleichzeitig sind die Ports 100F und 100B über das dritte Segment 530C miteinander verbunden.

[001 15] Wird über die Verbindung 500 eine fluidische Kopplung zwischen den Ports 100A und 100F dargestellt, lässt sich hiermit ebenfalls eine ringförmig geschlossene fluidische Kopplung zwischen den Ports 100A, 100C, 100B und 100F erreichen. Dies erlaubt eine verbesserte Ausspülbarkeit dieser fluidischen Verbindungen.

[001 16] In dem in Figur 5B dargestellten Schaltzustand ist der zweite Kanal 530 gegenüber dem Schaltzustand in Figur 5A leicht entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, sodass nur noch Port 100C mit den Ports 100A und 100F verbunden sind.

[001 17] In Figur 5C ist der zweite Kanal 530 wieder leicht entgegen dem Uhrzeigersinn weitergedreht, sodass Ports 100A und 100F nun mit den Ports 100C und 100D verbunden sind. [001 18] In Figur 5D ist der zweite Kanal 530 wiederum leicht entgegen dem Uhrzeigersinn weitergedreht, sodass die Ports 100A und 100F nun nur noch mit dem Port 100E gekoppelt sind.

[001 19] Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Fluidventils 90. Der erste Kanal 320 weist drei Segmente 320A-320C auf, die jeweils auf einer Kreisbahn 600 um die Rotationsachse 299 liegen. In dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 fallen die in den vorangegangenen Beispielen gezeigten erste und zweite Kreisbahnen 300 und 310 in dieser Kreisbahn 600 zusammen, auf der eine Vielzahl von Ports 100, nämlich der erste Port 100A, der zweite Port 100B sowie die Ports 100C-100H liegen. Der Port 100D ist ferner über einen Radialkanal 610 mit einem Zentralport 1001 verbunden.

[00120] Der zweite Kanal 330 ist ähnlich wie in der Ausführungsform nach Figur 3 gezeigt aufgebaut, wobei der erste Koppelpunkt 330A sowie der zweite Koppelpunkt 330B auf der Kreisbahn 600 liegen.

[00121 ] In der in Figur 6 dargestellten exemplarischen Schaltposition des Fluidventils 90 werden die Ports 100A und 100B über das Segment 320A miteinander fluidisch gekoppelt, wobei ferner der zweite Kanal 330 durch die auf dem Segment 320A liegenden Ankoppelpunkte 330A und 330B einen geschlossenen Ringkanal mit dem zwischen den Ankoppelpunkten 330A und 330B liegenden Abschnitt des Segment 320A bilden.

[00122] Auch wenn die im Vorangegangenen dargestellten Ausführungsbeispiele des Fluidventils 90 mit Hinblick auf ein Probenseparationsgerät 10 dargestellt und erläutert wurden, ist ersichtlich, dass das Fluidventil 90 auch in anderen Applikationen und Anwendungsgebieten eingesetzt werden kann. So können erfindungsgemäße Ausführungsformen des Fluidventils 90 auch in anderen Ventilanwendungen als zur Probeninjektion und Probenseparation angewandt werden, z.B. in denen eine gute Durchspülbarkeit erforderlich ist. Auch innerhalb eines Probenseparationsgerät 10 können erfindungsgemäße Fluidventile auch in anderen Positionen und zu anderen Zwecken als zur Probeninjektion eingesetzt werden.

[00123] Es sollte angemerkt werden, dass der Begriff „aufweisen“ nicht andere Elemente ausschließt, und dass das „ein“ nicht eine Mehrzahl ausschließt. Auch können Elemente, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben sind, kombiniert werden. Es sollte auch angemerkt werden, dass Bezugszeichen in den Ansprüchen nicht als den Schutzbereich der Ansprüche beschränkend ausgelegt werden sollen.