一种五位八通阀及一种基于五位八通阀的层析系统

摘要

本发明一种五位八通阀及一种基于五位八通阀的层析系统涉及一种流路控制阀及一种具有多种上样模式的层析系统或液相色谱系统。其目的是为了提供一种操作简便、功能多样的一种五位八通阀及一种基于五位八通阀的层析系统。本发明五位八通阀包括阀芯和阀体，其中阀体上开设有八个接口，阀芯内开设有三条通道，阀芯位于阀体内具有五个工位。本发明层析系统包括系统泵、上样阀、上样环、层析柱、检测器和样品泵，其中上样阀为五位八通阀，五位八通阀的阀体上八个接口的其中五个接口分别与系统泵的出口端、上样环的两端、层析柱的进口端和样品泵的出口端相连通，八个接口中的一个接口为样品注射器向上样环装载接口，八个接口中的两个接口为排废液口。

说明书

技术领域

本发明涉及一种流路控制阀及一种利用层析法将材料分离成各个组分，来制备纯化或测 试分析材料的系统，特别是涉及一种五位八通阀及一种具有多种上样模式的层析系统或液相 色谱系统。

背景技术

目前，基于三位七通阀进行上样的层析系统，仅能实现上样环(超级上样杯)或样品泵 的各自单独连接上样。如图1a所示，现有的层析系统包括系统泵1’、上样阀2’、上样环3’、 层析柱4’和检测器5’，上样阀2’为三位七通阀，上样阀2’的阀体上开设有七个接口，分 别为接口一至接口七，系统泵1’与接口二相连接，上样环3’的两端与接口一和接口四相连 接，层析柱4’的进口端与接口三相连接，检测器5’与层析柱4’的出口端相连接，上样阀 2’的接口六和接口七为废液接口，上样阀2’的接口五为样品装载接口。上样阀2’的阀芯 内开设有三条通道，分别为通道A、B、C。上样阀2’设置有三个工位，如图1a所示，在工 位一状态下，接口二与接口三通过第二阀芯通道B相连通，接口四与接口五通过第三阀芯通 道C相连通，接口一与接口六通过第一阀芯通道A相连通，此状态上样阀为样品装载位；如 图1b所示，在工位二状态下，接口一与接口二通过第二阀芯通道B相连通，接口三与接口 四通过第三阀芯通道C相连通，此状态上样阀为样品注入位；如图1c所示，在工位三状态下， 接口二与接口七通过第二阀芯通道B相连通，此状态上样阀为样品清洗位。在需要向上样环 3’装载样品时，上样阀2’处于工位一状态下，系统泵1’通过上样阀2’的第二阀芯通道B 直接与层析柱4’连通，样品用注射器将样品通过上样阀2’的接口五载入上样环3’中，多 余的样品将从接口六排出系统；样品装载完成后，通过运行自动化软件程序或者手动软件控 制使上样阀2’从工位一状态转变为工位二状态，工位二状态为上样阀2’的样品注入状态， 系统泵1’通过上样阀2’内的第二阀芯通道B向上样环3’内注入缓冲液，推动上样环3’ 内的样品通过上样阀2’内的第三阀芯通道C进入层析柱4’内。在工位三状态下，系统泵1’ 和上样阀前流路系统的清洗可以通过上样阀2’内的第二阀芯通道B将废液排出系统。如果 样品上样量比较大时，我们多会采用系统泵或者单独配置样品泵上样，系统泵上样一般通过 流路图中的A2位置上样，这里上样有两个不足之处：1、A2是缓冲液入口，缓冲液入口被 挤占影响缓冲液的操作方便性；2、系统泵成本高，经常用于上样容易受污染，降低其寿命。 所以通常我们会采用一个经济、专一的样品泵来解决大体积样品上样的问题。但是从上面操 作过程可以看到，如果一旦接了上样环，上样阀就不再有接口能接样品泵，所以原有的解决 方案是：拆掉上样环，将样品泵直接接到上样阀的接口四，上样的时候需要在软件中手动操 作：将阀转入工位二样品注入状态，启动样品泵，或者通过自动化程序运行时同时启动这两 个命令。这种操作模式带来的问题是：上样环和样品泵只能二选一，上样量少的时候接上样 环，上样量大的时候接样品泵，如果一天多个实验，而且样品量大小不一，就需要不断的拆 卸和接入，带来了操作的不方便性和繁琐性，并且对上样阀的寿命也会带来不利的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简便、功能多样的一种五位八通阀及一种基于 五位八通阀的层析系统。

本发明一种五位八通阀包括阀芯和阀体，其中所述阀体上开设有八个接口，分别为接口 一至接口八，所述阀芯内开设有三条通道，分别为第一阀芯通道、第二阀芯通道和第三阀芯 通道，所述阀芯位于阀体内具有五个工位，在工位一时，阀体上的接口一与接口二通过第一 阀芯通道相连通，接口三与接口七通过第二阀芯通道相连通，接口四与接口六通过第三阀芯 通道相连通；在工位二时，阀体上的接口一与接口三通过第三阀芯通道相连通，接口四与接 口八通过第二阀芯通道相连通，接口六与接口七通过第一阀芯通道相连通；在工位三时，阀 体上的接口一与接口五通过第二阀芯通道相连通，接口三与接口四通过第一阀芯通道相连通， 接口六与接口八通过第三阀芯通道相连通；在工位四时，阀体上的接口二与接口三通过第一 阀芯通道相连通，接口四与接口八通过第二阀芯通道相连通，接口五与接口七通过第三阀芯 通道相连通；在工位五时，阀体上的接口一与接口七通过第三阀芯通道相连通，接口二与接 口六通过第二阀芯通道相连通，接口四与接口五通过第一阀芯通道相连通。

本发明一种五位八通阀，其中所述阀芯为圆柱形，所述阀体上的八个接口沿着阀体圆周 方向依次均匀分布，其中工位二时的阀芯相对工位一时的阀芯旋转+135°；工位三时的阀芯 相对工位一时的阀芯旋转-90°；工位四时的阀芯相对于工位一时的阀芯旋转+45°；工位五 时的阀芯相对于工位一时的阀芯旋转-135°。

本发明一种基于五位八通阀的层析系统，包括系统泵、上样阀、上样环、层析柱、检测 器和样品泵，所述检测器与层析柱的出口端相连通，其中所述上样阀为五位八通阀，所述五 位八通阀的阀体上开设有八个接口，分别为接口一至接口八，所述八个接口的其中五个接口 分别与系统泵的出口端、上样环的两端、层析柱的进口端和样品泵的出口端相连通，八个接 口中的一个接口为样品注射器向上样环装载接口，八个接口中的两个接口为排废液口，所述 阀芯内开设有三条通道，分别为第一阀芯通道、第二阀芯通道和第三阀芯通道，所述阀芯位 于阀体内具有五个工位，在工位一时，阀体上的接口一与接口二通过第一阀芯通道相连通， 接口三与接口七通过第二阀芯通道相连通，接口四与接口六通过第三阀芯通道相连通；在工 位二时，阀体上的接口一与接口三通过第三阀芯通道相连通，接口四与接口八通过第二阀芯 通道相连通，接口六与接口七通过第一阀芯通道相连通；在工位三时，阀体上的接口一与接 口五通过第二阀芯通道相连通，接口三与接口四通过第一阀芯通道相连通，接口六与接口八 通过第三阀芯通道相连通；在工位四时，阀体上的接口二与接口三通过第一阀芯通道相连通， 接口四与接口八通过第二阀芯通道相连通，接口五与接口七通过第三阀芯通道相连通；在工 位五时，阀体上的接口一与接口七通过第三阀芯通道相连通，接口二与接口六通过第二阀芯 通道相连通，接口四与接口五通过第一阀芯通道相连通；

所述上样阀的五个工位分别使层析系统处于以下六种工作状态中的一种：

手动装载状态：上样阀阀体上用于连接样品注射器的接口通过阀芯通道与上样环的其中 一个端口相连通，上样环的另一个端口通过阀芯通道与阀体上其中一个排废液口相连通；

上样环样品注入状态：系统泵的出口端通过阀芯通道与上样环的其中一个端口相连通， 上样环的另一个端口通过阀芯通道与层析柱的进口端相连通；

系统泵清洗状态：系统泵的出口端通过阀芯通道与阀体上其中一个排废液口相连通；

样品泵上样状态：样品泵的出口端通过阀芯通道与层析柱的进口端相连通；

样品泵装载上样环状态：样品泵的出口端通过阀芯通道与上样环的其中一个端口相连通， 上样环的另一个端口通过阀芯通道与阀体上其中一个排废液口相连通；

样品泵清洗状态：样品泵的出口端通过阀芯通道与阀体上其中一个排废液口相连通；

上样阀的其中一个工位对应上述两种工作状态。

本发明一种基于五位八通阀的层析系统，其中所述上样阀的阀体上的接口五与样品泵的 出口端相连通，接口三与系统泵的出口端相连通，接口一和接口六与上样环的两端口相连通， 接口七与层析柱的进口端相连通，接口二为样品注射器向上样环装载接口，接口四和接口八 为排废液口；当上样阀在工位一时，层析系统处于手动装载状态，当上样阀在工位二时，层 析系统处于上样环样品注入状态，当上样阀在工位三时，层析系统处于系统泵清洗状态或样 品泵装载上样环状态，当上样阀在工位四时，层析系统处于样品泵上样状态，当上样阀在工 位五时，层析系统处于样品泵清洗状态。

本发明一种基于五位八通阀的层析系统，其中所述上样环为超级上样杯。

本发明一种基于五位八通阀的层析系统，其中所述系统泵为单泵或由并联或串联的第一 系统泵和第二系统泵组成的双泵泵组。

本发明一种基于五位八通阀的层析系统，其中所述检测器包括紫外可见光检测器、电导 检测器和pH检测器。

本发明一种五位八通阀及一种基于五位八通阀的层析系统与现有技术不同之处在于本发 明的层析系统采用一种五位八通阀作为上样阀，该上样阀比普通的三位七通柱阀多了两个工 位和一个接口，同时将样品泵直接接入上样阀的接口五上，利用上样阀增加的两个工位配合 样品泵使本发明的层析系统既保持原有上样环的少量样品上样模式，又可以通过样品泵进行 大量样品上样，或通过样品泵向上样环进行重复多次少量样品装载。本发明的层析系统可以 在不反复拆装上样环和样品泵连接的情况下，具备了多种上样量的上样模式，使操作者的操 作更简便，提高了工作效率，且保证了系统中各部件的使用寿命。

下面结合附图对本发明的一种五位八通阀及一种基于五位八通阀的层析系统作进一步说 明。

附图说明

图1a为现有技术中层析系统处于装载(Load)状态时的结构示意图；

图1b为现有技术中层析系统处于上样(Inject)状态时的结构示意图；

图1c为现有技术中层析系统处于排废液(Waste)状态时的结构示意图；

图2a为本发明五位八通阀的阀芯处于工位一时的阀位状态图；

图2b为本发明五位八通阀的阀芯处于工位二时的阀位状态图；

图2c为本发明五位八通阀的阀芯处于工位三时的阀位状态图；

图2d为本发明五位八通阀的阀芯处于工位四时的阀位状态图；

图2e为本发明五位八通阀的阀芯处于工位五时的阀位状态图；

图3a为本发明层析系统处于上样环装载样品(工位一)的结构示意图；

图3b为本发明层析系统处于上样环上样(工位二)的结构示意图；

图3c为本发明层析系统处于系统泵排废液(工位三)的结构示意图；

图3d为本发明层析系统处于样品泵上样(工位四)的结构示意图；

图3e为本发明层析系统处于样品泵向上样环装载样品(工位三)的结构示意图；

图3f为本发明层析系统处于样品泵排废液(工位五)的结构示意图。

具体实施方式

如图2a所示，本发明一种五位八通阀包括阀芯和阀体，阀体上开设有八个接口，分别为 接口一至接口八，阀体上的八个接口沿着阀体圆周方向依次均匀分布，阀芯内开设有三条通 道，分别为第一阀芯通道A、第二阀芯通道B和第三阀芯通道C。阀芯位于阀体内具有五个 工位，在工位一时，阀体上的接口一与接口二通过第一阀芯通道A相连通，接口三与接口七 通过第二阀芯通道B相连通，接口四与接口六通过第三阀芯通道C相连通。如图2b所示， 相对工位一时的阀芯顺时针旋转135°使阀芯处于工位二，阀体上的接口一与接口三通过第 三阀芯通道C相连通，接口四与接口八通过第二阀芯通道B相连通，接口六与接口七通过第 一阀芯通道A相连通。如图2c所示，相对工位一时的阀芯逆时针旋转90°使阀芯处于工位 三，阀体上的接口一与接口五通过第二阀芯通道B相连通，接口三与接口四通过第一阀芯通 道A相连通，接口六与接口八通过第三阀芯通道C相连通。如图2d所示，相对于工位一时 的阀芯顺时针旋转45°使阀芯处于工位四，阀体上的接口二与接口三通过第一阀芯通道A相 连通，接口四与接口八通过第二阀芯通道B相连通，接口五与接口七通过第三阀芯通道C相 连通。如图2e所示，相对于工位一时的阀芯逆时针旋转135°处于工位五，阀体上的接口一 与接口七通过第三阀芯通道C相连通，接口二与接口六通过第二阀芯通道B相连通，接口四 与接口五通过第一阀芯通道A相连通。

如图3a所示，本发明基于五位八通阀的实现多种自动上样模式的层析系统，包括系统泵 1、上样阀2、上样环3、层析柱4、检测器5和样品泵6，检测器5与层析柱4的出口端相连 通。系统泵1为并联的第一系统泵A和第二系统泵B，第一系统泵A和第二系统泵B的进液 口处分别连接有进液三通阀8，上样环3或为超级上样杯。上样阀2为五位八通阀，五位八 通阀的阀体上开设有八个接口，分别为接口一至接口八，上样阀2的阀体上的接口五与样品 泵6的出口端相连通，接口三与系统泵1的出口端相连通，接口一和接口六与上样环3的两 端口相连通，接口七与层析柱4的进口端相连通，接口二为样品注射器向上样环装载接口， 接口四和接口八为排废液口。检测器5与层析柱4的出口端相连接，检测器5包括紫外可见 光检测器UV、电导检测器C和pH检测器。

上样阀2的阀芯内开设有三条通道，分别为第一阀芯通道A、第二阀芯通道B和第三阀 芯通道C，阀芯位于阀体内具有五个工位，如图2a所示，在工位一时，阀体上的接口一与接 口二通过第一阀芯通道A相连通，接口三与接口七通过第二阀芯通道B相连通，接口四与接 口六通过第三阀芯通道C相连通。如图2b所示，相对工位一时的阀芯顺时针旋转135°使阀 芯处于工位二，阀体上的接口一与接口三通过第三阀芯通道C相连通，接口四与接口八通过 第二阀芯通道B相连通，接口六与接口七通过第一阀芯通道A相连通。如图2c所示，相对 工位一时的阀芯逆时针旋转90°使阀芯处于工位三，阀体上的接口一与接口五通过第二阀芯 通道B相连通，接口三与接口四通过第一阀芯通道A相连通，接口六与接口八通过第三阀芯 通道C相连通。如图2d所示，相对于工位一时的阀芯顺时针旋转45°使阀芯处于工位四， 阀体上的接口二与接口三通过第一阀芯通道A相连通，接口四与接口八通过第二阀芯通道B 相连通，接口五与接口七通过第三阀芯通道C相连通。如图2e所示，相对于工位一时的阀芯 逆时针旋转135°处于工位五，阀体上的接口一与接口七通过第三阀芯通道C相连通，接口 二与接口六通过第二阀芯通道B相连通，接口四与接口五通过第一阀芯通道A相连通。

上样阀2的五个工位分别使层析系统处于以下六种工作状态中的一种：

如图3a所示，在需要向上样环3装载样品时，上样阀2处于工位一情况下，系统泵1通 过上样阀2的第二阀芯通道B直接与层析柱4连通进行层析柱4的平衡，样品注射器将样品 通过上样阀2的接口二、第一阀芯通道A和接口一载入上样环3中，多余的样品从接口六、 第三阀芯通道C和接口四排出系统，完成样品的手动装载。

如图3b所示，样品装载完成后，通过自动运行化软件程序或者手动操作软件使上样阀2 从工位一转变为工位二，工位二为上样阀2的上样状态，系统泵1通过上样阀2内的第三阀 芯通道C向上样环3内注入缓冲液，推动上样环3内的样品通过上样阀2内的第一阀芯通道 A进入层析柱4内。

如图3c所示，在工位三情况下，清洗系统泵1可以通过上样阀2内的第一阀芯通道A和 接口四将废液排出系统，避免高流速的系统泵清洗液进入层析柱进而导致层析柱的损坏。

如图3d所示，在工位四情况下，样品泵6的出口端通过第三阀芯通道C与层析柱4的进 口端相连通，启动样品泵6，通过上样阀2内的第三阀芯通道C向层析柱4内进行大量样品 上样。上样完成后样品泵6停止工作，将上样阀2转入工位一，系统泵1启动，进行后面层 析步骤洗柱，此情况下可以通过样品泵进行大体积上样，避免采用系统泵长时间上样而导致 污染与严厉清洗的损害。

如图3e所示，在工位三情况下，样品泵6通过上样阀2内的第二阀芯通道B与上样环3 相连通，启动样品泵6，通过上样阀2内的第二阀芯通道B向上样环3内进行小量样品装载， 装载完成后控制上样阀2转换成工位二，将上样环3内的样品推入层析柱4内，重复此工位 三和工位二，可以实现在重复验证实验或工艺开发时的少量样品的连续多次反复向层析柱4 进行小量样品上样。

如图3f所示，在工位五情况下，启动样品泵6，可实现样品泵的清洗，通过上样阀2内 的第一阀芯通道A将废液排出系统。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行 限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的 各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。