CN1149333A

CN1149333A - 可清洁消毒的滑移隔板式阀门

Info

Publication number: CN1149333A
Application number: CN95193270A
Authority: CN
Inventors: 威廉·鲍尔斯
Original assignee: Millipore Corp
Current assignee: EMD Millipore Corp
Priority date: 1994-05-24
Filing date: 1995-05-23
Publication date: 1997-05-07
Also published as: EP0760919A1; DE69503246D1; DE69503246T2; EP0760919B1; US5465748A; JPH10501045A; WO1995032379A1

Abstract

说明了一种清洁滑阀，具体展示为转盘隔板式阀，它具有热塑性弹胶隔板(230)，该隔板被整体模压以形成转子/定子交界面的多个密封端口。模压在弹胶性隔板中的端口或凹槽放置成可密封地啮合定子面上的凹槽或端口，并形成清洁弹胶性管状管道，它引导通过转子或定子的主体，而以弹胶性凸缘而终止。这些凸缘得以直接连接至转盘内的引向或来自多个吸附柱或其它固相层分段的清洁扩张管凸缘，或直接连接至将定子连接至多个转盘吸附柱相互连接管及外部供给和收集线路的清洁扩张管凸缘。清洁运行是由于加强的弹性隔板擦抹唇密封(222)而成为可行的，甚至在转子(201)离开定子(300)升高得足够远，使清洁流体能进行横越端口密封面时，这些唇密封仍与相对的面保持流体密封啮合。该阀得以进行包括模拟移动层色谱层析法在内的，生物药品的先进色谱层析分离的清洁运行。

Description

可清洁消毒的滑移隔板式阀门

背景

技术领域

本发明一般涉及流体处理和液体的色谱层析法领域。特别，本发明指向一种新型的可清洁消毒的旋转阀，它结合液体色谱层析吸附柱和液体清洁消毒处理系统可用于分离和/或纯化对制药工业至关重要的生物大分子。

现状说明

旋转阀曾在许多不同方案中用于多种流体的分配。例如，美国专利No.4808317(Berry等)针对一种方法和装置，它包括一种旋转阀，用于使流体连续地和固体粒子接触。这种流体分配阀的结构也得以进行模拟移动层(“SMB”)的逆流运行。通常，该装置运行如下。若干进口管道设置在进给箱的顶部以便将流体流引入装置进行处理，相应的若干出口管道设置在排放箱的底部以便卸走处理过的流体流。分离器分室布置成它们旋转通过流体口。在通常运行中，分离器分室包含树脂或其它吸附剂颗粒层，然后，它通过上和下定时的轮缘定子口依次与每一流体流接触。这种旋转阀的运行细节示于′317专利的图5和7至9中。从这些图可见，为了清洗，转子和定子必须完全拆开，且没有采取措施对于转子和定子表面的接触面进行清洗消毒。

美国专利No.2985589(D.B.Broughton等)指向一种用于进行相对固体吸附剂层进出的若干进、出口流的连续模拟逆流流动的工艺和装置。描述了一种旋转阀，用于将进出口流体流与吸附剂层吸附柱进行连通。该工艺和装置通过将正常和异己烷的混合物分离成相对纯的N-己烷的异己烷流而加以展示。该装置包含由含有分子吸附剂的12个层组成的串联系统。所用的旋转阀是不可清洁消毒的，此处也没表明有使阀面成为可清洁消毒的打算。

美国专利No.3268604(D.M.Boyd，Jr.)指向用于进行模拟移动层过程的流体流动控制系统，它包括一种旋转阀。在图1中展示了一种多口旋转分配阀，它能与24条流体输送线路连通。该阀没有任何清洁消毒零件。

美国专利No.4409033(LeRoy)指向用于高容量进给流的模拟移动层分离工艺，并包含一个包括旋转阀在内的流体分配装置。在这里再一次没有公布可清洁消毒的意图。

已知的非旋转可清洁消毒阀有Mieth，美国专利No.4757834和No.4687015；t Dolling 4191213。还有的已知旋转阀是授权于Ringo，美国专利No.2706532和Pruett，美国专利No.3451428。后两个专利在说明中没有清洁可冲洗结构。

美国专利No.4921015(Sedy)指向一种旋转真空阀，它具有两个成形于转子被密封表面的环形连续加压室。在每个室中有一对环状U形弹胶性特氟隆(Teflon^TM)密封件，它们被同轴地置于密封件开口侧之内的膨胀弹簧所扩张。这些密封组件作为弹簧激励TFE唇状密封件而为人们知晓。当高压施加于定子时，定子和转子稍加分开而移动，该升高足以使弹簧加载的TFE唇状密封件轻微地接触环的顶部，使密封件面进行干运行。这样，这种装置代表了两件阀门零件之间的干燥低摩擦密封件。没有设置可清洁消毒和可冲洗的装置。

美国专利No.4625763(Shidk等)指向一种圆盘式轴向多口阀，用于完成多个导管的同时相互连接。该阀由定子和转子构成，其中的每一个都包括两个部分，一个是圆柱形的，而另一个是圆盘状的。图1公布了一种周边密封零件94，它被夹持在转子盘形零件的凹槽中，并被诸如93的弹簧推向定子传输面。来自横向体积的任何流体泄漏都将被该障碍所挡住。此外，为阻止相互连接的导管间交叉污染，可通过该横向体积流过冲洗流体。再参考图1，冲洗流体可通过导管95被供应至横向体积90。但是，没有设置可将转子和定子的拉开以进行消毒冲洗表面的装置。

在现有技术中，已知无菌隔板阀结构，或者清洁消毒阀。这些阀门被用于含或能含微生物的含水流体，或用于处理食品，饮料，或处理将进入药品或类似物的材料。例如，Hoobyar等的美国专利No.5152500公布了一种泄水阀，其中轴向上或向下移动，并被薄膜波纹管所覆盖，从而与圆形进口孔啮合或脱开，进而关闭或打开围绕进口的阀孔。该阀的无菌特性在于通过双重轴向密封件与污垢物隔绝，也在于其自泄水性。但是该隔板阀不具有多口功能。

美国专利No，5273075(Skaer)公布了一种以隔板为基底的分流阀，它具有单一进口和两个出口。隔板啮合排水孔以便打开或关闭流体路径。棒受压顶着隔板以便将它们贴着排水孔而关闭，或者被打开以便造成流体流动路径。该专利提出，在这种结构中死管路被消除。

由此很清楚，在现有技术中尚未公布一种阀的结构，它可对滑移板或旋转阀进行就地清洁消毒而无需拆卸。为使以旋转阀为基础的分离的优点能应用于药品生产的工艺规模，必须提出一种清洁消毒装置，以确保进行使用时，在阀的润湿的表面之内能去除污垢而不需折卸。因此，出现对可清洁消毒旋转阀的需求，它们可以被周期性地冲洗和清洁，同时保持工艺系统的卫生条件。

发明内容

发明人设计了一种完全新型的阀门，它结合若干在阀门技术中原先有的部分，但除此外还增加了独有的特点，即转子-定子工作面的局部(被密封的)分离，从而使冲洗得以横越加工流体接触表面。通常，局部分离会造成清洁消毒流体从阀门向外泄漏，从而造成非无菌操作，但发明了一种新型隔板似的弹胶性密封件，它既能在通常应用中起着将两个工作面密封在一起的作用，也能在工作面被局面分离以便清洗时，将清洁消毒加工流体保持住。这一结构，使得在这里公布的独特的阀门清洁消毒操作能就地进行清洁消毒(“SIP”)，而不需将阀门拆卸开。

该阀的独特操作是由新型的滑(或旋转)阀来完成的，具体表示为一种转盘隔板式阀，它具有整体模压成的热塑弹胶性隔板以形成转子工作面的多个密封端口。模压的弹胶性隔板中的口或凹槽被放置成与定子工作面上的凹槽或口可密封地相啮合，形成清洁消毒弹胶性管状通道，这些通道引导通过转子的主体，并以弹胶性凸缘而告终。这些凸缘得以直接与转盘内清洁消毒管道的凸缘连接，它们引向或来自多个吸附柱或其它固相层分段。

为使定子和转子的端口密封面能进行周期性的清洁消毒和清洗，弹胶性转子隔板的外边界被模压形成弹性擦抹唇状密封，甚至在转子垂直地移动离开定子足够远，以便能进行端口密封面的横越冲洗时，该唇状密封也能与定子工作面保持流体密封的密封啮合。

在最佳实施例中，通过或从定子表面，或从转子隔板铣去材料形成端口密封凸缘和邻接槽，使要求的密封力达到最小。这些槽可携带障碍流体流，它被用于收集或扫除任何从端口密封中泄出的加工流体。这一特点防止了可能损坏密封面的干燥物质的堆积，并确保可能对位于该区域的工人构成环境毒害的物质的密封。

本发明指向滑移多端口隔板式阀门，该阀门至少具有两个内表面，包括：转子，转子具有主体，其中内表面是面向定子的表面，转子主体至少具有一对第一和第二连接口，它们与位于面向定子表面上的转子端口具有流体上的连接，转子在面向定子表面上安装有包括隔板的密封装置，该隔板具有若干转子端口密封装置以及至少一个与隔板成整体的动态擦抹密封唇；定子，定子具有主体，其中内表面是面向转子的表面，定子主体至少具有一对第一和第二连接口，它们与位于面向转子表面上的定子端口具有流体上的连接，定子端口与它们相应的连接口进行流体的连接；装置，它至少为一个位于阀门内表面上的SIP/障碍槽；正交驱动装置，它用于递增地调节转子对其直接运动方向的垂直度；流体连接装置，用于将定子和转子连接口与位于外部的流体源，以及接受器和色谱层析分离装置进行流体上的连接；和驱动装置，用于移动转子主体，从而对口进行标记。SIP/障碍槽(一些槽)或位于隔板上，或位于定子工作面上。

该发明也指向具有直线滑移器类型的多端口滑阀，定子具有若干连接口以及相应的通道，它们与外部流体源以及分离装置处于液体的联通，其改进在于：密封装置，它包括隔板，而隔板至少具有一个滑移器口的密封装置；

至少一个连接口，它能与SIP流体源处于流体上的联通，而口包括通过定子主体与它们各自的连接口进行流体连接的通道；和

垂直分离装置，用于将滑移器主体与定子主体局部地分离，从而使清洁消毒流体得以横越定子工作面进行冲洗，而不会有流体向外侧的损失。

该发明还指向一种镶嵌造型工艺，它用于将转子阀门隔板密封件成形在位，其包括的步骤为：将模具主体固定至转子上，它提供所要求隔板表面的阴凹槽；将用于成形凸缘的插头覆盖转子的口，插头包含成形通道的芯体，而芯体通过连接口通道而延伸以密封模具主体中的孔；将注塑模压设备固定在所述已覆盖的转子上；用适宜成形隔板密封件的弹胶物注塑转子；固化隔板密封件；以及卸去模具和盖帽，从而露出模压在位，具有所要求的表面特性的隔板。

该发明的一个目的是提出一种可清洁消毒的滑阀，其中滑移器和定子的端口-密封面可周期地进行冲洗和清洁，同时保持加工系统的无菌条件。

该发明的另一目的是提出一种具有流体障碍流的滑阀，它不断地洗涤端口-密封面的外边界以阻止干燥物质的积聚以及被加工溶液向外部环境的泄漏，同时允许管道从滑移器面上的端口与安装在所附转盘上的多个固相层分段进行进和出的连接。

该发明的又一目的是提出一种简单可靠的弹胶性装置，以确保滑阀中所有端口的密封，它允许定子或滑移器密封面有不完善的平面度或平行度，它不会被加工溶液中的颗粒污垢物所损坏，而且在整个使用寿命期间它能保持可接受的密封完整性，其使用寿命至少等于用于药物生产纯化过程的普通色谱层析层的使用寿命。

该发明的再一目的是提出一种简单的装置，以便在清洁消毒密封状态下卸去和远程储存转子转盘，在清洁消毒密封状态下清洗和储存定子，以及允许不同的转子转盘在相同的定子转动器组件上进行序列操作。

发明的这些和其它目的和优点将从下列最佳实施例的详细说明，结合附图，变得更为明确。

附图概述

图1A是本发明的实验室规模实施例，图中转子未表示，它展示定子面的顶视图，该定子面具有以箭头指示的障碍流体流动路径。

图1B是沿通过图1A的阀和一对进口和出口接头的AA线的横向截面图，它表示正常运行期间转动时定子和转子端口恰好对准，右侧表示定子的贮槽排放口。

图2A是图1中实验室规模实施例的顶视图，表示正当定子端口密封凸缘的SIP状态，图中转子未表示。

图2B是沿通过图2A中内和外障碍/SIP定子口的BB线的横向截面图。

图3A-D是通过锥形面沿图1B中CC线的转子和定子的一系列截面细微投影，它们表示当转子转动时，转子端口的运动；作为发明的合断意图的说明，加工溶液的流动路径也给予表示。

图4中本发明最佳实施例的左半截面图，它表示中间规模的转子转盘和定子，所有槽的凹槽也都模压在弹胶性转子隔板的面之中。

图5是一个5分段转盘系统的流动示意图，它展示SMB吸附和分离的原理。

图6是用于SMB连续逆流分级的通用石油产品公司Sorbex串联系统(Universal Oil Products Sorbex Cascade System)的示意图。

图7是一个SMB尺寸排除分级分离系统的流动示意图，它与图6的相似，内部液体再循环在本发明提出的转盘阀系统上完成，并具有图示分析的零件。

图8是一个SMB离子交换分级分离系统的流动示意图，所具有的用于吸附，解吸附和萃取的分隔流动路径在本发明提出的转盘阀系统上完成，并具有图示分析的零件。

发明的详细说明定义

在说明书全文中使用的下列名词具有下述意义：

“隔板”用于指通常为弹性的密封表面，它被推着压在第二表面以产生密封。

“动态擦抹密封唇”用于指在隔板密封边缘使用的合成橡胶唇状密封的一种特殊整体结构。该唇状物称为动态的是在于它或由于弹簧插入物或由于本身固有而具有弹簧作用。

“合断”凹槽是或在滑移器或在定子密封表面上的区域，它将流体从位于滑移器或定子主体中的一条通道引导至另一条通道。它包括切割进入相应表面的凹槽或明沟，并终止于端口或孔的一端，该端口或孔与通过定子或滑移器主体的通道进行流体上的联接。通常，当在压力下流动的流体突然从一条导管通过打断流动连续性的阀门转向进入另一条导管时，合断凹槽是作为缓和压力波动而为人们所熟知的，不然的话，这可能对管道和泵加压力。

“SIP”是“就地清洗”的缩写，它描述将滑移器(转子)和定子的密封表面局部分离开，然后横越定子和隔板的密封表面应用清洁流体进行冲洗的操作。

A.发明的最佳实施例

图1-2是本发明实验室规模实施例的定子300的俯视图和定子及转子200的横截面图。定子300包含与定子主体301的底部分连接的驱动及流体联通装置，定子主体301可由陶瓷材料成型，或由不锈钢，最好为抗腐蚀的316L合金机加工而成，或由各种工程塑料，诸如KelF(聚三氟氯乙烯或PCTFE)，聚苯砜(PPSU)，聚苯撑硫(PPS)，polythalamide(PPA)，polyetheretherketone(PEEK)，或具有良好的抗磨损及耐通常用于清洗和SIP的氢氧化钠腐蚀的其它高性能材料制成。请参考图1B，该实施例的转子200包含12对(仅表示了一对)第一吸附柱连接头210和第二吸附柱连接接头212，它们分别啮合在转子主体201顶部面的第一转子连接口214和第二转子连接口215的配合螺纹中。转子主体201通常是不被弄湿的，这样，它可由铝机加工制成，或由任何一种高温工程热塑树脂机加工或模压而成，这种树脂在约120至约400°F下，短暂地暴露于二次镶嵌造型运行期间将保持完整性。合适的材料可包括聚砜类，PEEK或PPS。所示接头是通常可买到的，它们由诸如聚乙烯或聚丙烯的塑料制成，并具有机加工或模压于其上的1/4-28统一标准细牙螺纹。这些接头固定管213的凸缘端，而管213则由特氟隆(Tefoon^R)或Tefzel^R，或聚乙烯，或聚丙烯，或其它合适的热塑管成型而成，并用于提供与若干吸附柱进、出口有流体联接的清洁装置，吸附柱安装在设置于转子上的转盘上，在这些特写视图中转盘未予表示。

在实际中，可应用任何交换柱或固态相介质。例如，可应用功能离子交换柱，疏水物相互作用柱、亲和力柱、金属螯合物柱或尺度排除吸附柱来分离诸如蛋白质或肽的生物分子。药物可用离子交换、手性的或逆向相介质等加以分离。对所应用的吸附柱或介质的具体类型或要分离的分子未作限制。

该发明的主要目的是要有弹胶性隔板220存在，它是作为转子200底面的一个整体镶嵌造型部分成型而成的。隔板的合适材料有热塑性弹胶物，诸如苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯成块共聚物，例如像KRATON G2705的KRATON^TMG橡胶(壳牌化学公司，Houston，TX)。这是一种未填充的注塑可模压弹胶橡胶，由食品与药物管理局(FDA)规定为食品接触和药物应用而制造和出售，这种橡胶可用蒸汽消毒，对氢氧化钠不起化学反应，并已通过包括USP XIX，VI级(121℃)在内的急性毒素可提取试验和积累毒性指标。Marecki在“运输装置和液体化气罐”，WO93/22221中讨论了其它潜在合适用作药物阀门密封的材料，该内容已作为参考包含于此的全文之中。

隔板220具有与转子主体201的配合底表面接触的第一隔板表面225和与通过阀门的流体直接接触，并如下文将说明的，与定子300的一些部分有选择地进行密封接触的第二隔板表面226。如图1B所示，隔板220被模压成设置有中空套筒223，它们由第一隔板表面225向上通过转子主体201，终止于整体凸缘垫片224，以便与带凸缘吸附柱连接管213进行清洁密封流体连接。套筒223是中空的，每一套筒223包含套筒管227，它将带凸缘吸附柱连接管213的内孔与其相应的第一转子密封端口228或第二转子密封端口229进行流体的联接。

隔板220还包括第一和第二整体动态擦抹密封唇221和222，它们与整体凸缘垫片224一起，形成第一隔板表面225与第二隔板表面226之间的物理界限。动态擦抹密封唇具有弹性的V字形状，其尖端向内成角度，向着阀门的流体输运区域，在模压时，张开的V字的轴线与定子/转子密封的平面成约15至45度之间，最好为40度的角，而张开V字端点在模压时，当定子与转子滑移密封端口228和229产生流体密封啮合的情况，在定子配合表面之下延伸约0.02至0.035英寸，最好为0.028英寸。图1A中展示了当转子200与定子300密封，在唇状物221和222为最终完全张开的密封啮合下的相应作为第一和第二障碍密封区域361和365。

当采用镶嵌造型将隔板220作为转子主体201基底的整体配件而成形时，转子主体201被安装至模具底座上，其形状在第一隔板表面225的内和外周边范围内形成第二隔板表面226，并在第一和第二转子密封端口228和229的要求位置具有若干孔。端头成型成能形成整体凸缘垫片224，并包含直径为套筒管227直径的通道成型芯体的中空螺纹插头被拧入至每一转子连接口214和215中，使芯体啮合模具底座中的孔。接着，将融熔的热塑聚合物通过最好位于转子主体201的中心的浇口注入。当弹胶物冷却后，卸去螺纹插头和芯体丝，打开模具，切去中心浇口。

该发明的另一实施例是将弹胶性隔板密封放置在相对的方向，也即，不是将隔板装配并粘附于转子上，而是将其设计在定子表面上进行运行，这也将是相同的。这一实施例没有在图中表示，但给出一上述说明，本技术一个通常有经验之士就能将一个特定的实施例应用至相对方向上。

请参考图1B，转子200的中心具有用于与驱动器轴400相连接的装置。一条细长的转子驱动窄缝240通过转子200的中心而延伸，并松动地啮合在轴400侧之内机加工的匹配驱动器转动平板410。当轴400被气动或电动标记装置(未表示，但对本技术精通者是已知的)周期地转动时，引起第一和第二转子密封端口228和229移动，同时保持与相应的定子第一端口密封凸缘350和第二端口密封凸缘352的滑移密封啮合。请参考图3，所表示的这一动作次序是从图3A中的每一个第一转子密封端口228的初始标记位置在其相应的定子合断凹槽370的一端开始，通过图3B的横移位置，至图3C中所示的分流合断位置，在那里，流体一瞬间从每个定子第一连接口310流向两个邻接的转子密封端口228，或从两个邻接的转子密封端口228流向每一个定子第一连接口310，直至图3D中可见到的最终标记位置，在那里，每个转子密封端口228已经沿着定子第一端口的密封凸缘和区域350向右前进了一个位置。

请再参考图1B，驱动器紧固螺母420通过螺纹(未表示)被固定在驱动器轴400的顶部。螺母420具有圆形的紧固螺母啮合台肩425，它支承在进入转子200的顶部表面机加工而成的转子啮合锥体250。这些零件提供一种简单通用的旋转连接耦合，从而由图1B可见，作用于驱动器400的向下力均匀地作用着，这既为了使转子200对准中心，也为了推动第二隔板表面226进入与定子300的配合部分的密封啮合，而与轴400的严格垂直度，或与表面226或定子300的配合部分的平面度无关。用于使驱动器轴400垂直移动的装置(未表示)可有弹簧、气动或液压汽缸，或马达驱动齿轮传动装置。如由图2B可见，当驱动器轴400向上移动一个调节距离，例如0.02英寸时，整体动态擦抹密封唇221和222得以局部张开，并向下弹开，从而提升转子200，使第二隔板表面226中止转子密封端口228(在图2B中未表示)与定子300配合顶部表面之间的密封接触，同时通过唇状物221和222的尖端保持定子流体密封接触，如图2A中由阴形区示意表示的作为第一和第二SIP密封区域362和366。

在本发明中，驱动器轴400和转子200的垂直可调节性也得以使加工流体的微量损失和最大隔板寿命之间，在超过转盘式吸附柱层寿命的情况下，有最佳的平衡。驱动器轴400对第二隔板表面226施加的向下力越大，其与第一和第二端口密封凸缘350和352的密封足迹也将越大。该密封区域在图1A中示意地用阴形区350和352加以一表示。增加密封力将使加工流体从合断凹槽370进入邻接的障碍流体槽(下文将说明)的泄漏和损失达到最小或消除。但是，使用过度的密封力也将趋于减少隔板220的寿命，当由于第一和第二端口密封凸缘350和352的滑移磨损，在其中磨损成凹槽时，它最终将需要更换。根据加工泵给出的最大液压压力，在转动期间可安排松驰的密封力，它只允许例如不超过总流量0.1％的短暂润滑层损失由加工流束相应地进入第一，第二和中间障碍流体槽330，332和333，当转子在如图3A-D所示的那样地转动期间，通常为每1-5分钟有1-2秒，然后运行回复至最大的编程密封力，而转子仍处于静止标记位置。

再参考图1B，定子300对所有进入和离开阀门100的流体具有连接口和导管。若干对第一连接口310和第二连接口312可用于对通过若干转子转盘式层的流动次序，例如示意地示于图7和图8那样进行编程安排。在图1-3中所示的实施例中，每个定子连接口310与若干合断凹槽370的一端进行流体的连接，这些合断凹槽370等间隔地绕第一和第二密封端口凸缘350和352的顶部表面而设置。由图1和图3A和3D可见，转子密封端口228和229通常与凹槽370的另一端处于流体紧密的密封啮合。这确保正常运行时，在加工的流动路径中不会有未扫过的滞止流体，不然它会引起不利的混合和分离的损失。如图3C所示，邻接的凹槽370被限定器371所分离，该限定器371窄于转子密封端口228或229的直径，因此当密封端口从与一个凹槽的啮合通向与另一个凹槽的啮合时，不发生流动的中断。这样的合断特性使得阀门转动时，即使泵的流量很高也得以连续工作而没有损坏泵的激波。

在正常运行中，已知的所有滑阀都释放一层液体，润湿滑移密封的表面。在本发明的中，由于采用了整体障碍流体流动路径，向环境释放这种液体，或干燥盐类沉淀的破坏性积累被排除。如图1A所示，通常可能是用于注入的无菌水的障碍流体通过第一SIP/障碍连接口320进入阀门100，该连接口320安装在位于视野之外的定子300的壁上。障碍流体通过第一SIP/障碍槽330在两个方向沿周边流动，第一SIP/障碍槽330是第一SIP/障碍密封凸缘360，第一端口密封凸缘350与第二隔板表面226之间的定子导管。该流束清洁第一端口密封凸缘350的内侧，最好它被控制以供应层的进口，因为其承担较高压力负载的表面面积较小。如图1A所示，障碍流体藉助第一障碍槽连接323离开第一SIP/障碍槽330，进入中间障碍槽333。中间障碍槽33 3是第一和第二端口密封凸缘350和352与第二隔板表面226之间的定子导管。障碍流体通过该通道周向地流动，清洁第一端口密封凸缘350的外侧和第二端口密封凸缘352的内侧。障碍流束由此通过第二障碍槽连接324进入第二SIP/障碍槽332。这是第二端口密封凸缘352和第二SIP/障碍密封凸缘364与第二隔板表面226之间的定子导管。障碍流体清洁第二端口密封凸缘352的外侧，然后通过第二SI/障碍连接口322离开定子300被输送至沉淀槽或其它合适的沉积装置。所有障碍通道的尺寸有计划地大于加工通道的，而障碍流体流动则有计划地慢于加工通道中的流动以确保障碍通道中的流体压力永远低于加工流束凹槽370中的流体压力。这防止缓慢流动着的障碍流束中的溶质随后重新进入任一加工流束中。

本发明中，通过第一和第二贮槽342和344还设置了为任何由转子隔板整体动态擦抹密封唇221和222之下泄出的液体用的次级容器装置，唇状物221和222支承在第一和第二SIP/障碍密封凸缘360和364上。第一和第二贮槽342和344是位于定子表面，与贮槽排放口340连接的深通道，它们也可到达沉淀槽。

在图2B中展示了本发明的主要目的，它描述了阀门可藉助其进行无菌清洗和消毒的一种装置。正常运行中，在一个批量的连续SMB加工完成时，所有定子连接口310和312(图1B)可首先任选一种盐类或其它清洗缓冲溶液进行冲洗，该盐类或其它清洗缓冲溶液足够强烈以解吸附适度紧密粘合的污垢，然后将诸如1-5N NaOH的烈性消毒介质通过所有的转子转盘型层而循环以清洗和解吸附被粘合的物质和污物。紧随其后，将驱动器400和转子200如上述那样向上移动，使第一和第二端口密封SIP清洗路径351和353得以使用消毒介质进行横越冲洗，而消毒介质可由阀门进入障碍/SIP连接口320。然后，该循环可采用无菌贮罐缓冲溶液加以重复，将转子卸走或在升起位置或在松驰的转动压力位置以便贮存。这些位置对贮存是可取的，因为它们将阻止或使弹胶性隔板的压缩设定达到最小，不然，这会趋于使定子槽和凹槽的形状凸起进入第二隔板表面226，从而减少流动的有效截面积。

图4是本发明的第二实施例，这是半幅中间规模阀门600的横截面图。为方便起，只要有可能，阀门600的零件用与阀门100的零件的相同标号，但加上500。为简单起见，只对那些不同的零件加以注释。

第一和第二吸附柱连接接头710和712是标准和3/8英寸带夹子的Triclamp^TM清洁管连接器，它们轴向压缩凸缘造成压向整体隔板的弹胶性整体凸缘垫片724的密封。中空套筒723具有套筒管727，其内径大约为0.2英寸。

实施例100和600间的主要差别是，中间规模阀门600有较大的流动通道，针对隔板的实际厚度，使阀600的第一和第二SIP/障碍槽730和732以及中间障碍槽733，以及合断凹槽770都能全部直接模压在第二隔板表面726中。这节约了将这些零件在定子之中加工的费用，因为相信更精细的凹槽370以及槽330，332和334是必要的，这些凹槽和槽曾被设置在定子上以阻止由于隔板的磨损引起的随时间进展的有效截面积的损失。

实施例600包含的另一零件是提升弹簧930，为支承转子的转盘的更大的重量，它是重要的。当驱动器轴900停顿转动或为了SIP而提升时，弹簧930抬起转子700使第一和第二端口密封凸缘850和852得以卸载或清洗。采用弹簧以传送中间规模实施例600中驱动器轴900的向上位移保持了实验室规模阀门100中的说明的转子-与-驱动器轴连接的通用连接观点。

B.发明的最佳应用

液体色谱层析法是将溶解在流动或运动溶剂中的一种溶质与溶剂中的其它溶质分离的过程，而分离则是通过该特定溶质与填装在吸附柱构件内的同相层的差动相互作用而实现的。液相的溶液和溶质被输送流过或被泵送过固相层，按照它们与固层相互作用的程度，溶质被留住，从而被分离开。

在商业用生物技术分离系统中，某些用作吸附介质的树脂材料在每一分离阶段，每年的花费高达100万美元。这样，从树脂层获得尽可能最高的负载，最长的寿命以及最多的循环次数成为关键的经济考虑。因此，通过对粘合的污垢物进行解吸附，使吸附剂再生对过程在商业应用的胜利是非常重要的。

吸附-解吸附循环可由于采用流动换向而进一步复杂化。吸附是通过将进给溶液输送流过正处于临界点(这是脂层饱和，被吸附物开始通过吸附柱流动的时刻)之前的树脂层而进行的。再生可或在与吸附步骤中进给相同方向，或在进给的相反方向进行。当再生流体(或洗脱液)在相同方向流动时，它推动被吸附的物质(被吸附物)通过树脂层原先干净的端口部分。当再生是在再生液在与原先吸附流动相反的方向上流动时产生的话，则树脂层干净的端口仍保持干净。流动换向洗脱也是在吸附系统中常用的，因为被吸物将像十分浓缩的波峰一样离开吸附柱。这样，吸附柱可用作稀释流束的浓缩器，并可能是最便宜的浓缩方法。

普通小型洗脱吸附柱色谱层析法的生产率在实际中是相当低的，而液体消耗率则相当高。这些局限的出现是因为只有部分树脂层这被实际用于分离，并因为由于在显露的的质量传输区域(MTZ)中的高浓度前沿临界点引起，在不损失产品时，使树脂层的下部不可能充分加载。这些缺点可通过采用一种装置来加以克服，它引起固相介质相对流体的加入和卸取点，在与液相的逆流或相反方向移动。曾经对固相的重复循环进行过反复试验，但苦于树脂因破损而损失，因无用体积的增加而引起的效率损失，和更大的复杂性。

采用多个层以模拟逆流运行可追溯至1841年在英国引入的苏打灰淋洗用的Shanks转盘式系统。转盘式多层系统用于单个成分的吸附和离子交换已有多年了。如图5所示，串联的多个层分段被用于吸附。最末分段的MTZ中渐增浓度开始出现于产品流束之前，第一个分段中的被吸附浓度已上升接近饱和。转盘通过将所有连接口在吸附区域中的流体流动方向向上切换，这就模拟了吸附剂的向下移动。按照MTZ对切换率进行定时，以确保每个层分段的最大负载，以及最新再生的分段的连续供应以便从产品流束中得到最佳的最终分离。流体口的装有阀门的同向移动模拟了层的移动，因此称为模拟移动层(或SMB)。

模拟移动层色谱层析法用于分极的首次大型商业应用是如美国专利号No.2985589(Broughton等)说明的由通用石油制品公司(Universal Oil Products)进行的，它引入了Sorbex串接工艺对碳氢化合物进行分级，后来用于从葡萄糖中富集果糖以及在玉米浆中得到多糖。Sorbex系统应用了一个复杂的旋转阀以便将时进给和洗脱液的进口以及提余液和提炼液出口周期性地沿多分段柱移动，该柱在由阀的周期性转动(见图6)引起的树脂模拟运动的相反方向上进行动态相的继续重复循环。为保持纯度，需要有一个附加的冲洗回路以便如在美国专利号No.3268604(Boyd)中说明的那样，在阀和柱分段用于分离提炼慢速产品之前，卸去遗留在阀和柱分段间的线路中的进给物质。由于层分段的逆流运动(内部回流)引起的对给定接触速度所需的流量的减少造成洗脱液的节省。假如再采用外部回流(液体再循环)，则能进一步节省，因为再循环的液体相是与洗脱液掺合的，并在树脂层运动的相反方向流动以便有效地分离粘合较紧密的成分。粘合较弱(快速)的成分与液体相一起移动，并在提余液流束中取走。

请特别参考图7-8，这里描绘了一种采用多口滑(旋转)阀进行逆流模拟移动层液体色谱分析的特殊应用。该分离示意图是针对一个12层转动圆盘传送带装置来描述的，其中这些层由前述的可消毒旋转泵进行进给，并用于设置两个进口(洗脱液，进给液)和两个出口(提余液，提炼液)，且洗脱液的相当部分是再循环的。既包含慢速(用点表示)，又包含快速(大一些的圆圈)成分的进给液体在进给口引入，该进给口示意地位于I-II区(“差动迁移”区)的中间。洗脱液在与吸附柱移动的相反方向连续流动。慢速成分主要由层色谱柱，通常为尺寸排除型树脂所携带，而快速成分主要由洗脱液携带。这样，它们从进给口出发，在相反的方向移动。在区1和区IV的边界，提余液流(主要包含快速成分)通过提余液口而取出，并引向废料槽或溶剂回收槽。在区II和III的边界，提炼液(主要包含成品的慢速成分)通过相似的口被取出。输进量和输出量由泵相对层的切换率而加以控制，以便创造在每一区中所示的分离。

图8是典型的离子交换盐分梯度分离的示意图。这里，管道装置更为复杂，并要求有4个进口(洗脱液，洗涤，进给，萃取)和三个出口(提炼液，提余液，废液)。包含需要的产品和不需要的付产品以及工艺用人工制品的进给流通过位于区I和II中间的进给口引入，并立即被引导进入“慢速收集”区I。慢速成分在区I被吸附，而快速不粘合成分则与液体一起被冲走，作为提余液流束被分离。由于圆盘传送带转动吸附柱层通过进给口的上游进入洗涤缓中区II，该洗涤步骤将夹带的不粘合快速成分从粘合的慢速成分中冲洗走，使慢速和快速成分得以“整流”。粘合的慢速成品随着层继续移动，通过洗涤液进口，进入解吸附区III。这里，成品被较烈性的洗脱液解吸附，这种洗脱液可具有不同的离子强度和/或pH，并在区II和III的边界上，在提炼液流束中离去。然后可有选择地在区IV引入一种烈性要更强的洗脱液以便萃取吸附柱，并在下一个吸附循环之前，从层中解吸附牢固粘合的物质。随着圆盘传送带的转动，若干萃取溶液迁移进入区I，但是该物质被包含不粘合污垢物的提余液所稀释和洗涤走。本技术有经验之士能确定为优化特定步骤梯度所需的各种洗脱液的浓度。

虽然为清晰和理解起见，借助展示和举例对前述发明进行了说明，但在发明范围之内，某些变化和修正显然是可以实行的，因为只有以下所附的权利要求的范围才起限制作用。

Claims

1、一种滑移多端口隔板式阀门，该阀门至少具有两个内表面，并包括：

a.转子，该转子具有主体，其中所述内表面是面向定子的表面，转子主体至少具有一对第一和第二连接口，它们与位于面向定子的表面上的转子端口具有流体的连接，转子在面向定子的表面上安装有密封装置，该密封装置包括

隔板，该隔板具有若干转子端口密封装置以及至少一个与隔板成整体的动态擦抹密封唇外部密封装置；

b.定子，该定子具有主体，其中所述内表面是面向转子的表面，定子主体至少具有一对第一和第二连接口，它们与位于面向转子的表面上的定子端口具有流体的连接，定子端口与它们相应的连接口进行流体的连接；

c.装置，它至少为一个位于阀门内表面上的SIP/障碍槽；

d.正交驱动装置，它用于递增地调节转子对其平面运动方向的垂直度；

e.流体连接装置，它用于将定子和转子连接口与位于外部的流体源和流体接受器，以及与色谱层分析装置分别进行流体上的连接；以及

f.驱动装置，它用于移动转子主体，从而对口进行标记。

2、一种滑移多端口隔板式阀门，该阀门至少具有两个内表面，并包括：

a.定子，该定子具有主体，其中所述内表面是面向转子的表面，定子主体至少具有一对第一和第二连接口，它们与位于面向转子的表面上的定子端口具有流体的连接，定子在面向转子的表面上安装有密封装置，该密封装置包括

隔板，该隔板具有若干定子端口密封装置以及至少一个与隔板成整体的动态擦抹密封唇外部密封装置；

b.转子，该转子具有主体，其中所述内表面是面向定子的表面，转子主体至少具有一对第一和第二连接口，它们与位于面向定子的表面上的转子端口具有流体的连接，转子端口与它们相应的连接口进行流体的连接；

c.装置，它至少为一个位于阀门内表面上的SIP/障碍槽；

e.流体连接装置，它用于将定子和转子连接口与位于外部的流体源和流体接受器，以及与色谱层析分离装置分别进行流体上的连接；以及

f.驱动装置，它用于移动转子主体，从而对口进行标记。

3、如权利要求1所述的旋转多端口隔板式阀门，其中转子端口密封装置包括在隔板中的孔，该孔与转子端口重口，和中空套筒，它从该孔延伸进入转子端口，并确定流体通道，该中空套筒终止于整体凸缘垫片，隔板中的孔和套筒是同轴的，并形成流体密封的通道。

4、如权利要求2所述的旋转多端口隔板式阀门，其中定子端口密封装置包括在隔板中的孔，该孔与定子端口重合，和中空套筒，它从该孔延伸进入定子端口，并确定流体通道，该中空套筒终止于整体凸缘垫片，隔板中的孔和套筒是同轴的，并形成流体密封的通道。

5、如或为权利要求1或为要求2所述的旋转多端口隔板式阀门，其中该阀与驱动器轴相结合用以使转子绕轴旋转，该驱动器轴中心地啮合转子，并附加地可在基本与旋转方向垂直的方向上移动，该驱动器轴用于轴向啮合驱动器紧固螺母，该螺母用于在驱动器紧固螺母啮合台肩处啮合转子，这样，压缩和转动力能灵活地施加，而与驱动器轴与转子的严格垂直度无关。

6、如或为权利要求1或为权利要求2所述的旋转多端口隔板式阀门，其中隔板具有第一和第二与隔板成整体的动态擦抹密封唇，这些唇状物相应地位于隔板的内边界和外边界的边缘，这些唇状物通过从转子向定子和延伸，在定子的周边处形成流体密封的，基本为圆形的障碍，在运行中，当转子和定子处于第一压缩状态时，密封唇被推着压在定子表面，而在第二不压缩状态时，当转子和定子局部地轴向分离以便进行就地清洗(SIP)，密封唇向定子面张开，同时保持与定子面的接触。

7、如或为权利要求1或为权利要求2所述的旋转多端口隔板式阀门，该阀门具有第一和第二SIP/障碍槽，其中所述第一和第二SIP/障碍槽位于隔板上。

8、如或为权利要求1或为权利要求2所述的旋转多端口隔板式阀门，其中第一和第二SIP/障碍槽位于不具有隔板的内表面上。

9、一种旋转多端口隔板式阀门，包括：

a.转子，该转子具有带面向定子的表面的主体，该转子主体至少具有一对第一和第二连接口，它们与位于面向定子的表面上的转子端口具有流体的连接，转子在面向定子的表面上安装有密封装置；

b.定子，该定子具有带面向转子的表面的主体，该定子主体至少具有一对第一和第二连接口，它们与位于面向转子的表面上的定子端口具有流体的联通，定子端口与它们相应的连接口进行流体的连接，

所述定子具有合断凹槽，所述凹槽相对它们相应的各个转子端口而设置，当转子和定子的面对准时，在所述转子端口和定子的合断凹槽之间产生流体的联通，

所述定子还至少具有一个第一和一个第二SIP/障碍口，用于通过通道向所述定子面提供清洁或障碍流体，而这些通道在或靠近所述定子面而终止，

所述定子具有一个或多个沿圆周布置在所述定子面上的端口凸缘，所述凸缘或所述这些凸缘中的每一个包括具有若干所述合断凹槽的隆起的圆环形平台，每个凹槽能引导流体流至或从与单个进口或出口连接口处于流体上联通的一个单个孔流出，所述合断凹槽中的每一个被平台的一个称为限定器的部分所限定，所述凹槽被转子端口所啮合，因此，当转子转动时，每个所述转子端口啮合一个凹槽，或同时啮合两个邻接的凹槽，从而引导流体通过所述凹槽或这些凹槽，横越所述限定器，进入或由所述进口或出口连接口或这些进口或出口连接口流出，而没有流体的中断，

所述定子还至少具有一个第一和一个第二SIP/障碍槽，它们与所述进口和出口SIP/障碍口处于流体的联通，从而，当阀门处于口密封运行时，障碍流体串接地流过所述槽，

从而，当阀门不被加压时，就地清洗液体流入与转子/定子交界面接触，然后流出，所述第一槽接触所述内端口凸缘，而所述第二槽接触所述外端口凸缘，而每个槽邻接所述外部密封装置中的一个；

c.密封装置，所述密封装置包括：

i.外部密封装置，所述外部密封装置包括第一和第二与隔板成整体的动态擦抹密封唇，这些唇状物相应地位于隔板的内边界和外边界的边缘，这些唇状物通过从转子向定子的延伸，在定子的周边处形成流体密封的，基本为圆形的障碍，从而在运行中，当转子和定子处于第一压缩状态时，密封唇被推着压在定子表面，而在第二不压缩状态，当转子和定子被垂直地推开以进行就地清洗时，密封唇向着定子面张开，因而保持与定子面的接触；

ii.转子端口密封装置，所述转子端口密封装置包括第二隔板表面，整体隔板中空套筒和整体隔板清洁用凸缘垫片；

f.旋转装置，它包括与所述转子旋转地啮合的驱动器轴和动力装置，从而根据给予所述动力装置的指令旋转所述转子。

10、一种旋转多端口隔板式阀门，包括：

a.定子，该定子具有带面向转子的表面的主体，该定子主体至少具有一对第一和第二连接口，它们与位于面向转子的表面上的定子端口具有流体的联通，定子端口与它们相应的连接口进行流体的连接，所述定子至少具有一个进口和一个出口SIP/障碍口，用以通过通道向所述定子表面提供清洁或障碍流体，而过些通道在或靠近所述定子面而终止；

b.转子，该转子具带面向定子的表面的主体，该转子主体至少具有一对第一和第二连接口，它们与位于面向定子的表面上的转子端口具有流体的连接，转子在面向定子的表面上安装有密封装置，

所述转子具有合断凹槽，所述凹槽相对它们相应的各个定子端口而设置，当转子和定子的面对准时，在所述定子端口和转子的合断凹槽之间产生流体的联通，

所述转子还具有一个或多个沿圆周布置在所述转子面上的端口凸缘，所述凸缘或所述这些凸缘中的每一个包括具有若干所述合断凹槽的隆起的圆环形平台，每个凹槽能引导流体流至或从与单个转子连接口处于流体上联通的一个单个孔流出，所述合断凹槽中的每个被平台的一个称为限定器的部分所限定，所述凹槽被定子端口所啮合，因此，当转子转动时，每个所述定子端口啮合一个凹槽，或同时啮合两个邻接的凹槽，从而引导流体通过所述凹槽或这些凹槽，横越所述限定器，进入或由所述定子的进口或出口连接口或这些连接口流出，而没有流体的中断，

所述转子还至少具有一个第一和一个第二SIP/障碍槽，它们与所述定子的进口和出口SIP/障碍口处于流体的联通，从而当阀门处于口密封运行时，障碍流体串联地流过所述槽，当阀门不被加压时，就地清洁液体从而流入与转子/定子交界面接触，然后流出，所述第一槽接触所述内端口凸缘，而所述第二槽接触所述外端口凸缘，而每个槽邻接所述外部密封装置中的一个；

c.密封装置，所述密封装置包括

i.外部密封装置，所述外部密封装置包括第一和第二与隔板成整体的动态擦抹密封唇，这些唇状物相应地位于隔板的内边界和外边界的边缘，这些唇状物通过从转子向定子的延伸，在定子的周边处形成流体密封的，基本为圆形的障碍，从而在运行中，当转子和定子处于第一压缩状态时，密封唇被推着压在定子表面上，而在第二不压缩状态，当转子和定子被垂直地推开以进行就地清洗时，密封唇向着定子面张开，因而保持与定子面的接触；

11、如权利要求1，2，9中任一权利要求或权利要求10所述的装置，其中所述隔板是模压在位的。

12、如权利要求1，2，9中任一条或权利要求10所述的装置，其中所述密封唇包括与隔板成整体的可变形唇状密封，它结合与可变形唇接触的O形环，从而加强唇密封。

13、如权利要求9或10所述的装置，其中一条或每条中间障碍槽位于所述端口凸缘之间，并与其邻接，每条中间障碍槽至少与两个端口以及所述第一和第二SIP/障碍槽处于流体的联通，从而当所述阀门在运行时，障碍串联地流过这些槽。

14、如权利要求9或10所述的装置，其中所述定子面具有内帽盖凸缘和外帽盖凸缘，它们被用于与具有相同直径的内和外密封件的清洁贮存帽盖可密封地接触。

15、如权利要求9或10所述的装置，其中所述定子面具有与贮槽排口处于流体联通的第一和第二贮槽，从而从所述外部密封装置泄漏出的障碍或SIP流体被收集和贮存。

16、如权利要求9或10所述的装置，其中所述驱动器轴被驱动器紧固螺母所端接，该螺母具有台肩，用以在转子啮合锥体中啮合转子，因此压缩力可灵活地投出，而不管驱动器轴的轴心线与转子的垂直度是否严格，从而促进了良好的转子-定子接触和密封。

17、一种镶嵌成型工艺，用于将旋转阀的隔板密封件成形在位，该工艺包括的步骤为；

(a)将模具底座固定至转子或定子上，它提供所要求隔板表面的阴凹槽；

(b)将用于成形凸缘的插头覆盖转子或定子的口，插头包含成形通道的主体，而芯体通过连接口通道而延伸以便密封模具底座中的孔；

(c)将注塑模压设备固定在所述已覆盖的转子或定子上；

(d)用适宜成形隔板密封件的弹胶物注塑所述转子或定子；

(e)固化所述隔板密封件；以及

(f)卸去模具和盖帽，从而露出模压在位，具有所要求的表面特征的隔板。

18、一种多端口滑阀，在这类型阀中具有直线滑移器，定子具有若干连接口和相联的通道，它们与外部流体源和分离装置处于液体的联通，其改善包括：

a.密封装置包括：

隔板，该隔板至少具有一个滑移器端口密封装置；

b.至少一个连接口，它能与SIP流体源处于流体的联通，而端口包括通过定子主体，与它各自连接口连接的通道；以及

c.正交分离装置，用于将定子主体局部地与滑移器主体分离，从而使清洁流体得以横越定子面进行冲洗，而不会有将流体流向外部的损失。

19、如权利要求18所述的多端口滑阀，其中隔板具有整体的外部动态擦抹密封唇，它密封滑移器-定子交界面的周边。

20、如权利要求18所述的多端口滑阀，其中与隔板成整体的动态擦抹密封唇至少包括两个唇状物，这些唇状物相应地位于隔板的内边界和外边界的边缘，通过从滑移器向定子的延伸，这些唇状物在定子的周边形成流体密封的障碍，在运行中，当滑移器和定子处于第一压缩状态时，密封唇被推着压在定子表面上，而在第二不压缩状态，当滑移器和定子被局部地分离以进行就地清洗时，密封唇弯向定子面，同时保持与定子面的接触，从而为清洁流体确定封闭的流体流动路径以冲洗定子和滑移器的润湿的表面。