微型阀和多向阀设备的制作方法

1.本发明涉及一种微型阀和由其形成的多向阀设备，其中该阀也可能被称为常闭阀，因为它们通常默认为关闭状态。该设备还可以是多端口、多掷的互连器或开关，用于将一个或多个输入馈送选择性地连接到一个或多个输出馈送。设备中提供有用于在输入与输出之间进行连接的通道。
2.本发明寻求为适当的相应通道提供一种坚固且可重复的密封，以允许设备进行重复和连续的操作，例如，通过驱动头的旋转来触发多个微型阀中的每一个的相应的致动序列，以在设备内提供一系列不同的连接。


背景技术：

3.布置在环中的微型阀通过驱动头的旋转来顺序激活，即，将释放机构从一个阀旋转到另一个阀，以通过多个微型阀中的每一个的一系列致动来触发，从而提供一系列不同的连接，是已知的。在这些现有技术的阀(图14和图15中提供了这些阀的示意性表示)中，需要弹性基部50以能够在其上密封流体通道46。当用于该通道46的滚珠承载件18偏转流体通道46的近侧壁52(即，与滚珠承载件18接触的壁52)而使近侧壁52与通道46的远侧壁50相遇并使远侧壁50偏转54时，产生相应通道46的密封，而由此形成挤压部56并且形成密封部。这是常闭位置，即，滚珠承载件凭借由驱动头20提供的偏置力而倾向于处于该位置。参见图14。当滚珠承载件18改为下弹到驱动头20中的凹槽58(已经旋转到滚珠承载件18之下的位置)中时，流体通道反而是非阻塞的(即，挤压部56或密封部以及因此用于该通道46的阀是打开的)。参见图15。图14中还示出了旋转到用于设备的特定阀的阀打开位置之前的凹槽58。
4.这种类型的阀的缺点在于，它们难以相对于紧邻通道独立操作，因为基部50的弹性性质允许弹力通过基部50传递，损害紧邻的微型阀(未示出)中的阀密封性能。在流体通道的近侧壁抵抗(以确保密封)滚珠承载件对该通道施加的力而变形时，这种弹力会自然地产生。因此，需要采取措施来减轻这种影响，通常通过将阀进一步间隔开，由此使设备更大，或者通过对安装有驱动头的轴环进行位置调节来仔细校准施加到每个滚珠承载件的力。这将暂时确保每个微型阀可以在驱动头旋转时有效地打开和关闭。然而，在驱动头反复旋转和随后致动微型阀时(例如，驱动头长时间运行或每分钟的高转数)，仍然可以观察到密封性能的漂移，导致流体漏到名义上封闭的流体通道中，这种泄漏可能导致成有问题的流体污染、不希望的流体分布和实验失败。
5.由于滚珠承载件的圆度，由弹性体材料制成的基部或通道的构造
‑‑‑
允许在通道的宽度上产生全挤压效应
‑‑‑
在以下情况下也可能是不利的：通道内流体中存在的可溶性因素易于吸附或吸收到弹性体中或从弹性体中吸出，导致流体组成发生不受控制的变化和/或导致吸附物/吸收物浸出到后续经过通道的流体中。本发明还寻求减少这种效应，这种效应被认为在使用柔性材料时难以完全消除。


技术实现要素：

6.根据本发明，提供一种微型阀，包括硬基部、夹板、入口端口、出口端口、膜、滚珠承载件和驱动头；其中，
7.硬基部包括凹部，膜被夹板夹持在凹部上，凹部限定具有大体上球形的帽状表面和周边的杯，入口端口和出口端口两者均在凹部中，并且入口端口和出口端口中的至少一个位于大体上球形的帽状表面中；
8.膜延伸横跨凹部并且超过周边，膜在周边处被夹持，并且膜是柔性的以使膜的未夹持部分能够弯曲进入凹部中；并且
9.滚珠承载件相对凹部布置，在膜的与凹部相对的另一侧的夹板中；以及
10.驱动头位于滚珠承载件的后面，用于选择性地驱动滚珠承载件抵靠膜以在膜围绕滚珠承载件的一部分弯曲时使膜弯曲进入凹部中，以使膜从两个端口均打开的状态移动到一个端口关闭的状态，端口关闭状态是膜已经被弯曲而在输入端口和输出端口中的任一者或可替代地在输入端口和输出端口两者上延伸并且被滚珠承载件抵靠夹持在其上。
11.优选地，大体上球形的帽状表面具有大于滚珠承载件的半径的半径，以允许滚珠承载件将膜压到杯的基部。
12.优选地，杯的基部具有端口中的一个。
13.优选地，关闭的端口是出口端口。然而，流过微型阀的流体可以反向运行以使被关闭的端口是输入端口。因此，除了由于存在多个可选择的端口和杯而是多向的之外，微型阀还可以是双向的，允许在任一方向流动穿过其通道和端口。
14.由于杯具有大体上球形的表面，因此滚珠承载件的类似球形的表面将在关闭的端口上方与柔性膜形成环形密封。
15.在从驱动头释放压力时，如果微型阀被适当地定向，则滚珠承载件的重量或流体的压力将造成滚珠承载件通过压靠膜以释放端口上的密封，而使微型密封件返回到端口打开状态。在其他实施例中，驱动头可以具有磁体以将滚珠承载件拉入端口打开状态，从而使阀能够在任何方向上工作，而不管流体的压力如何。
16.优选地，驱动头允许滚珠承载件充分缩回，以允许膜横跨凹部不弯曲而到平坦状态，从而允许流体在两个端口之间不受限制地流动。
17.可以在杯中提供多于一个的输入端口或输出端口，但是通常仅有一个输入和一个输出。
18.在一个示例中，存在两个或更多个输入和至少一个输出。这种布置中的阀可以被布置为在打开时用作用于两种或更多种或多种输入流体的小体积混合室，从而在打开的阀处提供流体的混合，以在所选的输出处供应混合流体。这允许有效的混合和节省空间，并且有可能比在阀之后进行混合更快地添加和混合流体。
19.优选地，膜夹紧在夹板与硬基部之间是在膜位于硬基部与夹板之间的情况下通过将夹板螺纹连接或螺栓连接到硬基部
‑‑‑
夹板的膜接合面将围绕周边。而将膜夹持在硬基部与夹持基部之间。另一种配置可以是使膜结合到硬基部和夹持基部中的任一者或两者(优选地结合到夹持基部，并且更优选地结合到两者)。
20.优选地，硬基部还具有凹入其面对膜的表面中的至少一个通道，膜还延伸横跨这些通道，因此夹板的膜接合面还抵靠这些通道的侧面接合膜，由此，沿着这些侧面压缩膜以
限定一个或多个流体通道。优选地，这些通道中的至少一个通向入口端口或出口端口中的一个。甚至可以形成端口中的一个的侧面的一部分。
21.优选地，驱动头具有前表面，前表面在原本的平坦表面上带有凹槽，驱动头的前表面可以相对于滚珠承载件移动。凹槽允许滚珠承载件缩回从而实现阀的端口打开状态，而平坦表面使之处于端口关闭状态。
22.根据本发明的另一方面，提供一种多向阀设备，多向阀设备包括多个如上所限定的具有公共的驱动头的微型阀，但是在每个微型阀中具有单独的滚珠承载件和杯，以及围绕并连接到所有微型阀的流体管线，微型阀被布置为通过移动驱动头而顺序激活，以选择性地缩回微型阀的一个或多个滚珠承载件用来选择性地打开微型阀的端口。
23.优选地，流体管线形成为通过主通道的分支分别地连接到每个微型阀。在优选实施例中，分支是径向延伸的通道。
24.优选地，主通道由延伸横跨所有阀的公共膜形成，并且膜密封在公共硬基部中的凹槽上以创建流体管线。对于每个微型阀可以替代地存在单独的膜，尽管为了组装简单，优选单个公共膜。
25.阀设备可以包括具有凹槽的驱动头，凹槽从一个滚珠承载件移动到另一个滚珠承载件以选择打开哪个阀，而平坦表面保持其他阀关闭。
26.驱动头可以具有多于一个的凹槽，以允许打开多于一个的阀。
27.凹槽可以使得其能够打开多于一个的阀。
28.多向阀设备可以在公共硬基部中具有多个杯。
29.优选地，杯都被布置在一个或多个环中。这些杯的环面向驱动头的“向前”接触面，向前的接触面在其边缘部分上具有凹槽，使得在驱动头旋转时，各个滚珠承载件可以选择性地从其默认的端口关闭状态缩回到其端口打开状态，因为它从其端口关闭状态落入或缩回到凹槽中，从而打开与滚珠承载件的相关联的杯中的端口。然后，在进一步旋转驱动头时，打开的端口将通过被推回到其端口关闭状态的滚珠承载件而再次关闭，从而关闭端口，并且凹槽将转而摆动到序列中的下一个滚珠承载件以打开相应的相关联的杯中的端口。因此，微型阀被布置为通过驱动头的旋转从而通过凹槽的旋转来顺序地激活其各个端口(在杯中)。
30.替代地，杯可以布置成一条或多条线。线可以是平行线。替代地，然后驱动头在线性方向上移动以顺序地打开和关闭微型阀。
31.优选地，杯布置成一个或多个环。环可以是同心的。环可以是c形的而不是全封闭的环。优选地，阀设备的流入将在至少一个c形环的间隙处或附近，并且提供多个流出端口，每个杯中一个。
32.通过本发明，通过将阀中的弹性体组分的量减少到仅在膜中，吸附或吸收进入弹性体或从弹性体吸收出所引起流体组分的不受控制的变化和/或吸附物/吸收物的浸出进入随后经过通道的流体的效果被减少。该膜仅形成通过阀的流体路径的一个表面，并且当膜也形成通道的一部分时，该效果进一步增强。在图14和图15的现有技术中，通道是由膜和弹性基部形成的管，因为基部需要弯曲以产生适当的密封。
33.通过为膜选择不太倾向于吸附/吸收的弹性体或聚合物材料，该益处甚至可以被进一步增强。例如，优选的材料包括但不限于聚氨酯(pu)、环烯烃共聚物(coc)、热塑性聚氨
酯(tpu)、硅酮、聚二甲基硅氧烷(pdms)，也称为二甲基聚硅氧烷或聚二甲基硅氧烷，或flexdym(rtm)。
34.为了有助于避免膜无意中粘附到硬基部，特别是在继续使用微型阀之后，或者由于膜的过度压缩，硬基部或膜可以涂覆有常规的不粘涂层或润滑涂层，诸如ptfe。这可以延长微型阀的寿命。
35.本发明还能够更方便地制造、组装和设置多个输入通道和输出通道的多端口多掷互连件，并且在驱动头的重复旋转以及随后的微型阀致动时提供更坚固且可重复的密封，与具有其中基部的偏转旨在形成密封的阀的互连件(诸如图14和图15中的互连件)相比，由于硬基部的硬度抵抗现有技术中存在的变形，由此，它也有效地密封抵靠膜，而没有显著的偏转。因此，滚珠承载件不需要如此用力地压靠在膜上以在其另一侧上的端口上形成密封。此外，由于基部不弯曲，基部的形状随时间变化的趋势较低。因此，本发明中描述的微型阀代表了对微型阀技术的改进。
36.用于硬基部的材料的优选硬度值为使用硬度计测量的至少50d肖氏硬度，更优选为至少80d，或大于95a。最优选的硬度为肖氏硬度标度上的至少70d，或甚至大于100d。
37.硬基部可以由任何这样的硬质材料制成，诸如hdpe、pvc、聚砜、coc、聚碳酸酯、聚苯乙烯或abs。
38.或者，它是至少与锌一样硬的材料，即，具有2.5或更大的莫氏值。驱动头通常同样如此坚硬。
39.本发明的阀设备经由成角度的常闭微型阀对彼此流体连通的多个流体通道实现牢固的可重复的密封。在以下例示的示例中，该角度与膜的平面成90度。然而，该角度可以变化。当滚珠承载件处于其默认关闭位置时，它优选地相对于其阀的滚珠承载件的径向中心以45
°
至135
°
之间(包括端值)的角度居中，并且更优选地以70
°
至110
°
之间或甚至80
°
至100
°
之间(包括端值)的角度居中。进一步超过45至135度是可能的，但不太优选，因为膜的有限厚度很薄，通常在1mm至0.001mm(1000μm至1μm)之间，可能高达约2mm厚，但更优选在0.05mm至0.1mm之间，或理想地在0.05mm至0.3mm之间，合适的膜的原料厚度通常为0.05mm、0.1mm、0.125mm、0.15mm、0.2mm、0.25mm或0.3mm厚，使得这种角度难以通过滚珠承载件抵靠该膜的运动来密封，但是加深杯可以解决这一问题。然而，在优选实施例中，滚珠承载件直径大于杯的周边的直径(尽管杯的曲率半径
‑‑‑
如果是部分球形的
‑‑‑
大于球形滚珠承载件的半径)。这使得滚珠承载件不会完全插入杯中，只有滚珠承载件的前部插入杯中。
40.杯(也称为阀座)的深度通常高达滚珠承载件半径的80％，但更优选地不超过滚珠承载件半径的50％，更优选地不超过滚珠承载件半径的35％。在一些实施例中，该深度可以在滚珠承载件的半径的10％至30％之间。
41.径向延伸的通道可以比主通道46浅。优选地，主通道具有与杯相同的深度或具有小于杯的深度的深度。
42.在膜径直地横跨周边时，也可能测量端口相对于由膜限定的路径的位置，即膜的平坦下侧。理想地，端口将仍然成90度的角度，但是与该中心成高达50度的角度当然是可能的，其中，较宽的角度也是更难以密封。优选地，该角度在70度至110度之间。
43.在杯的相对的一侧向上调整角度到径向延伸的通道通常更容易在较低位置密封，但是将角度调整为零(即，提供横跨阀的线性流体通道，类似于现有技术)将不太可能利用
本发明的设计完全密封，因为弹性膜可能在杯的下部周围留下开口或间隙
‑‑‑
参见图6。在插入滚珠承载件时该间隙是优选的，因此杯的球形帽部分优选地具有比滚珠承载件更大的直径。在设备的快速使用(即，驱动头的快速旋转)期间，使得滚珠承载件能够从阀打开位置更快地安置在杯中，并且使膜抵靠杯边缘的挤压切割最小化，该边缘可以被倒圆以进一步最小化该风险。
44.密封端口相对于由部分地被膜形成的流体通道限定的(非密封)端口以一定角度定位的要求解决了当弹性膜具有有限的厚度和弹性时在该密封端口中产生牢固密封的问题。这防止了滚珠承载件在周边处以零间隙精确地匹配杯的形状的可能性。
45.端口尺寸通常在3mm至0.1mm之间。周边直径通常在5mm至0.1mm之间，优选地为2.5mm。滚珠承载件通常具有在7mm至0.2mm之间的直径。
46.夹板、硬基部和驱动头可以全部注塑成型，但是它们或它们中的一些可以以其他方式制造，诸如通过机械加工或冲压。
47.本发明具有许多可能的用途，包括用于微型配制器或用于单器官芯片和多器官芯片的灌注控制器。
48.优选地，通过位于成环的或成管线的杯的两侧上的螺栓来提供夹板到硬基部的夹持，并且理想地使夹板和硬基部的距离为杯的直径的0.4倍至20倍，或者为螺栓的直径的1倍至5倍之内。因此，以提供膜的弯曲定位的方式，通过夹板围绕杯和杯处提供的通道将膜钉到硬基部。由于膜需要弯曲，因此它将是弹性材料。用这种局部夹紧来定位弹力确保了流体路径和密封是精确且受控的。
49.优选地，螺栓的位置通常是对称的，以向板提供平衡的力。
50.优选地，驱动头通过位于驱动头后面的弹簧保持在其前进位置，弹簧向滚珠承载件施加力。优选地，弹簧围绕驱动头的杆，杆使得致动器能够旋转驱动头。利用环形弹簧，将基本上均匀的力施加到处于其前进位置(端口关闭状态)的每个滚珠承载件，从而消除了对轴环/驱动头的位置调节的需要，否则可能需要校准密封性能，例如像现有技术那样。为了防止现有技术微型阀的流体导管上的早期磨损，这种校准可能非常耗时，因为在现有技术中需要对多个阀中的每一个单独进行。
51.本发明公开内容中描述的微型阀代表了对us9,618,129中描述的阀的改进，因为它们能够更方便地制造和组装具有多个输入和输出通道的多端口多掷的互连件，并且在驱动头重复旋转并随后致动微型阀时提供牢固的可重复的密封。
52.在使用中，多个这些微型阀或多个这些多向阀设备可以以阵列以及并联或串联或两者组合的方式组装在一起，以允许提供复杂且可选择的流体路径，可能具有用于每个微型阀或设备的计算机控制的、可独立驱动且可控的驱动头。
附图说明
53.现在将参照附图仅通过示例的方式更详细地描述本发明，在附图中：
54.图1示出根据本发明的微型阀的分解视图；
55.图2提供主要阀元件的分解视图的特写；
56.图3提供图2的主要阀元件的替代的透视分解视图；
57.图4提供了提供有通道以及输入端口和出口端口的硬板的平面视图；
58.图5提供通过组装的阀的截面，示出处于关闭状态的阀；
59.图6更详细地示出关闭的阀；
60.图7示出通过设备中的打开的阀的不同截面；
61.图8示出相对于图7的打开的阀的垂直截面，仍然穿过设备中的打开的阀；
62.图9示出具有两个单独的但可操作地连接的可导向的流体回路的变型设备，每个流体回路具有一个输入线路和八个输出线路；
63.图10示意性地示出本发明的阀的替代布置；
64.图11示出设备的类似实施例，示出了夹板内的驱动头；
65.图12更详细地示出图11的滚珠承载件和凹槽；
66.图13示出图12的阀处于其打开配置，其中滚珠承载件位于旋转的凹槽中；
67.图14示意性地示出处于其关闭状态的现有技术中的微型阀；
68.图15示意性地示出图14的微型阀处于打开状态；
69.图16示出具有进入杯的两个输入的替代布置，一边一个；
70.图17和图18分别示出图16的杯处于打开状态和关闭状态的示例；以及
71.图19示出一系列这样的微型阀。
具体实施方式
72.首先参照图1，以分解透视图公开了本发明的第一实施例。根据本发明的一方面，该实施例涉及包含25个微型阀的设备，每个微型阀是同样的。
73.该设备提供用于控制从输入然后穿过并流出多个流出端口的流量的流量开关。这种产品可以具有许多用途，包括临床前药物测试。
74.如在图1中可以看到的，设备10包括主歧管12。主歧管12包括大致矩形的主体，在端部区域中具有圆角和螺栓孔64。螺栓孔能够接纳螺栓36以将设备10安装到其他装备上。
75.歧管还在其中心具有凹入区域，该凹入区域限定夹板12的一部分用于硬基部14。用于硬基部14的夹板的其余部分是歧管12
‑‑‑
在面对硬基部14的一侧上
‑‑‑
围绕凹入区域62的部分。如在图3中可以看到的，该夹板具有由八个螺栓孔组成的内环66、由九个螺栓孔组成的中间环80(未示出所有螺栓孔以避免图像过度拥挤)，所有这些螺栓孔与凹入区域对齐，并且外环78的八个螺栓孔叠加在歧管的主体。这些是对于螺栓连接在一起的产品的优选数量，但是其他数量也是允许的。
76.此外，参照图1和图3，存在两个对齐销孔68，用于容纳相应的对齐销22。
77.所有这些孔与硬基部中的对应孔对齐，尽管用于内环和中间环的孔是盲孔，但它们的开口面对歧管12以接纳经由凹入区域插入到硬基部的通道螺栓72。如在图7中可以看到的，当设备被正确组装时，这些通道螺栓72凹入到夹板12的背面中以与其齐平。
78.螺栓孔的外环通过插入到硬基部并拧入歧管中的螺栓而附接到歧管。对齐销确保所有东西都正确对齐。
79.在硬基部14与歧管或夹板12之间还提供有薄膜16，该薄膜16通过通道螺栓而被紧紧地保持抵靠硬基部14的通道区域74，以限定关闭通道。该薄膜16具有对应于螺栓孔内环、中间环和外环的孔，并且该孔用于对齐销。
80.下面将进一步描述通道。
81.如图3所示，除了螺栓孔的内环66、中间环80和外环78之外，在夹板12中还提供有部分交错的通孔76的环，通孔76的环也叠加在凹入区域62上。通孔76用于接纳滚珠承载件18。这些滚珠承载件18与薄膜16一起形成各个微型阀的部件，也将在下面进一步描述。为此，薄膜不具有对应于这些通孔的孔。
82.在图3中，示出了滚珠承载件18在夹板与薄膜之间，而在图1中，滚珠承载件18在歧管的另一侧。这是因为在组装之前通孔76将允许滚珠承载件18穿过。
83.在组装时，每个滚珠承载件18通过驱动头20保持在其相应的通孔76中。为此目的，如在图1中可以看到的，驱动头20被布置为被插入到凹入区域62中。驱动头20的面对滚珠承载件的面中具有径向凹槽82，径向凹槽82的尺寸被设计为允许滚珠承载件18略微落入其中。径向凹槽82还具有倾斜侧84(参见图8)以允许驱动头20旋转，从而允许滚珠承载件18从凹槽82升起。
84.在凹槽的区域中，磁体60可选地提供在驱动头20中。例如，如图7所示，磁体可以被插入并胶粘到提供在驱动头20中的平底孔86中。可以替代地使用其他形式的附接，诸如螺纹连接。
85.可以提供v形凹槽，但也可以替代地提供圆底凹槽。
86.在该实施例中，驱动头是圆形的，具有圆柱形杆88和围绕圆柱形杆88的最靠近滚珠承载件18的端部延伸的圆形凸缘90，以提供接合滚珠承载件18的表面。优选地，除了凹槽82之外，驱动头20的面基本上是平坦的，但是可以存在多于一个的凹槽，特别是在设备内有两个流体回路的情况下，例如，如图9的实施例中那样。
87.圆柱形杆具有自由端，该自由端具有扭矩接合构件，在图2中，扭矩接合构件是方形端部。替代地(或附加地)，其他布置是可能的。该端部用于被控制设备的马达接合。本发明的该方面在本领域中是已知的，因此不需要进一步讨论。
88.为了保持驱动头20抵靠滚珠承载件18的力，环形弹簧24围绕杆。环形弹簧24支承抵靠承载件30(优选地为滚柱承载件)，承载件30反过来支承抵靠刻度盘28，该刻度盘可以通过在其中心具有较小直径的孔而固定到杆。因此，刻度盘28附接到杆88的肩部92，该肩部可以在图3中看到。
89.然后，盖26通过具有用于松散地围绕肩部92的孔来完成组装，该孔具有围绕孔的用于观察刻度盘的透视环94。因此，可以看到驱动头20的旋转状态。
90.最后，该盖还通过螺栓(在本案中为4个螺栓32)连接到歧管。也是为了对齐，盖26具有用于对齐销的孔，一旦设备被完全螺栓连接在一起，就可以将对齐销移除或留在组件中。
91.接下来参照图4，将讨论通道区域74的进一步细节。如可以看到的，在该实施例中，通道区域是用槽口衔接(rebated)到面对硬基部14的表面的滚珠承载件的板。通道区域形成有硬工作表面以提供长期使用。在该表面中，提供有曲折通道46，用于绕通道区域74分配流体。该流体通道46具有输入端40，该输入端40用于使流体输入到通道46中并沿着通道46流动，该输入端40连接到的锯齿形元件或之字形元件，该锯齿形元件或之字形元件以基本上精确的通道长度绕通道区域的大部分(在此为通道区域74的245度至280度之间)弯折。在之字形部分中，向外的齿与径向向外延伸的通道110相关联，该通道110通向第一组阀杯38，并且锯齿的向内的槽同样与径向向外延伸的通道110相关联，通道110通向相对于第一组阀
杯38径向向内交错的额外的一组阀杯38。由于阀杯38的这种交错，围绕通道区域的大部分，通道区域74包括25个阀杯38，具有外组的13个杯和内组的12个杯。如果优选，则线性的杯串也是可能的，尽管杯应该与主通道分开，为此目的，提供径向向外延伸的通道110。由此，杯38全都能够流体地连接到入口40，即使在前面的杯被阻塞时。
92.关于这种阻塞，这些杯38中的每个都是本发明的一个方面的阀的一部分。每个杯38被定尺寸为接纳其相应的滚珠承载件18的一部分，以将薄膜16的叠加部分夹在杯38内。在每个杯的中心(或基部或底部)处(但是在大多数使用中在最上部区域处)端口100连接到出口管96，如图3所示。因此，将滚珠承载件和薄膜压入杯中关闭该端口100，从而使杯100、薄膜16和滚珠承载件18一起作为阀(“微型阀”)工作，将端口与绕通道区域74延伸的流体通道46封闭密封。如其他地方所描述的，滚珠承载件还能够利用膜封闭密封非居中布置的端口，但在该实施例中端口居中地布置在杯中。
93.图3中还示出了另一输入管98。输入管98连接到通道46的输入端40。因此，从硬基部14的外侧，输送管可以连接到那些输入管98和出口管96，以允许设备控制通过输入管进入的流体通过哪个出口管流出。
94.由于仅存在单个凹槽82，因此仅有一个滚珠承载件18不会被迫抵靠薄膜16及其相应的杯38。因此，流体流过那一个非密封的杯和其中的端口100，以通过其出口管96输送到别处。
95.在图4中示出，可以看到对应于内环66、中间环80和外环78的对应的内孔102、中间孔104和外孔106。同样地，可以看到用于对齐销70的两个孔108，同样与盖26、歧管12和薄膜16中的对应销孔对齐。对应的内孔102相对于通道区域74径向布置在内部，而九个对应的中间孔104几乎全部在通道区域74的外部。然而，这些螺栓孔中的一个定位在通道区域74的两端之间。不过，其他布置也是允许的
‑‑‑
以匹配其他组件的布置。
96.进一步向外间隔开的是对应的外孔，外孔更大以适应大的螺栓尺寸，加上两个对齐销孔，其位于靠近矩形硬基部的短端的中心。
97.对于盖、歧管、薄膜和硬基部中的每一个都可能具有矩形之外的其他形状。
98.通道区域可以是结合到背板中或背板上的单独部件，但是在该实施例中，通道区域作为硬基部的整体部分，仅仅是定位为突出于(proud)硬基部的其余部分的区域。当然，通道区域不需要突出于基部的其余部分，通道区域可以是齐平的，或者甚至是凹入的，只要膜和驱动头适当地抵靠它以产生用于实现本文所描述的功能的必要密封即可。
99.通道区域74的外部形状是大致圆形的，尽管是不完整的圆，其中凹陷区域绕大部分圆周大致等距地间隔开，凹陷位置对应于与中间螺栓孔环80的孔对应的一些孔。凹陷允许内环的孔和中间环的孔两者布置为靠近阀的杯38，从而允许螺栓在拧紧时在歧管12的夹板与硬基部(即，其通道区域74)之间提供抵靠薄膜16的强夹持力。因此，薄膜16紧紧地夹持在杯的周围边缘上，并且同样地夹持在通道区域上的主通道46和从主通道46延伸到杯的径向延伸的通道110的上边缘上。通过这样压紧，薄膜保持抵靠那些边缘以及通道区域的周围区域，从而在那些通道46、110和杯38的整个范围上提供紧密密封，从而由那些通道和杯形成限定的流体管道，那些通道和杯从入口端口40一直引导到每个杯38，并且通过其中一个杯38中的端口100出来，当杯的阀(通过进一步压缩杯38中的薄膜16以关闭杯38的端口100所形成)通过滚珠承载件18与驱动头20的凹槽82对齐而释放时。
100.由于驱动头20仅具有一个凹槽82，在本文中是径向凹槽，但可能仅是壁成角度的凹部，如上，其他杯38中的所有其他端口100保持关闭，直到凹槽环绕移动到它们，即每个端口可以单独打开，而其他端口随后关闭。
101.在该实施例中，杯有效地提供两个同心环的杯，每个杯是稍微关闭的c形(在该示例中约275度)。流入口在c形的“打开部分”中。环的其它角度是允许的，包括关闭的(例如，图9的实施例，如稍后将讨论的)，或180度，如在图9的实施例的一半中看到的，或任何角度。
102.圆形也不是必需的，杯可以有许多不同的布置，无论是单独打开，还是使用细长凹槽(以及用于旋转驱动头设计的径向对齐的杯)一次打开多于一个，还是多于一个的凹槽，后者在图9中示出。
103.接下来参照图5至图8，更详细地示出第一实施例的阀的布置及其通过凹槽的操作模式。
104.如在图5中可以看到的，驱动头20保持滚珠承载件18，滚珠承载件18位于夹板12的滚珠承载件孔48中，处于滚珠承载件18延伸到硬基部14的通道区域74中的杯38中的状态。在该状态下，在阀关闭状态下，防止流过通道46并进入径向延伸通道110的流体到达杯38的端口100，由此该流体不能通过出口管96向上离开设备。
105.然后参照图6，提供阀的更近的视图。可以看出，薄膜16被夹持在通道区域74与夹板12之间，从而封闭通道46的基部和径向延伸通道110。然而，由于滚珠承载件18插入到杯38中，因此柔性膜16向上延伸到杯中以至少在端口100的区域中挤压杯38，从而关闭端口100。因此，径向延伸通道110中的流体不能到达端口100上方的先导管112而进入出口管96从而离开设备。因此，阀的这种关闭是由支承抵靠驱动头20的平坦部分的滚珠承载件18产生，而不是由驱动头20中的凹槽82中的滚珠承载件18产生。
106.接下来参照图7，这仍然是通过阀的截面，但这次该截面通过径向凹槽82，同时凹槽82与滚珠承载件重合。该滚珠承载件仍然位于夹板12中的滚珠承载件孔48中。然而，当滚珠承载件与凹槽对齐时，滚珠承载件可以在重力的影响下落到凹槽中以搁置在该凹槽82的倾斜侧壁中的一个或两个上。由于凹槽的形状，在该实施例中，滚珠承载件不会一直下降到凹槽82中。
107.设备的这种取向(滚珠承载件在驱动头的上方并且在杯的下方)最佳地确保滚珠承载件落入凹槽中。然而，应当理解，膜的弹性力和通道中的流体压力无论如何都应当通过将滚珠承载件推入凹槽中(通过作用在薄膜上的压力)和膜的弹性来推动打开阀，即使设备不同地取向，即使设备侧躺或倒置。
108.如在其他地方所讨论的，在该实施例中，在驱动头中还提供有磁体，以帮助促使滚珠承载件离开杯。
109.考虑到截面图的角度的变化，我们现在能够看到螺栓的内环66中的螺栓72中的一个和螺栓的中间环80中的螺栓72中的一个。可以看出，这些螺栓72相对于杯位于两侧。这确保薄膜在整个杯上的固定。
110.还应当注意，螺栓的头部是埋头的，以相对于夹板12的下侧齐平，以确保螺栓的头部不干扰驱动头20的旋转。
111.由于滚珠承载件18已经落入凹槽82中，因此其已经从杯38中掉出，从而允许薄膜16弯曲回到其平坦配置，由此打开端口100。当端口100打开时，流过通道46并因此然后流过
径向延伸通道110的流体可以进入杯38并且通过端口100向上离开并向上通过出口管96。其他端口(没有凹槽82)将保持在(或返回到)图5和图6的状态。
112.然后参照图8，从垂直截面示出了图7的布置，使得磁体60现在在驱动头20的该视图中基本上居于中心位置，而不是如图7所示朝向其边缘定位。同样，可以看到凹槽82的v形，并且因此注意到两个成角度的侧面84。通过具有成角度的侧面，在驱动头20旋转时，滚珠承载件18将倾向于从凹槽中提升出来。在该提升时，滚珠承载件18通过使薄膜向上弯曲抵靠杯38的端口100而再次关闭杯38的阀，从而关闭径向延伸通道110通向端口100的通路。
113.尽管杯中的端口100被示出为相对于硬基部的平坦表面以90度(即，给定图5至图8的取向的最上面位置)居中，但是端口可以远离该最上面位置定位。当滚珠承载件处于其默认关闭位置时，端口优选地相对于滚珠承载件的径向中心以45
°
至135
°
之间(包括端值)的角度居中，并且更优选地以70
°
至110
°
之间或者甚至80
°
至100
°
之间(包括端值)的角度居中。进一步超过45度至135度是可能的，但是不太优选，因为薄膜的有限厚度使得这种角度难以用滚珠承载件抵靠该膜的移动进行密封，但是加深杯将解决这一问题。
114.在该实施例中，当从滚珠承载件的相同中心测量时，径向延伸的流体通道以30度至50度之间的角度进入杯，但是这也可以或多或少地取决于膜的厚度和径向延伸的通道的深度。
115.在该实施例中，径向延伸的通道比主通道46浅，尽管这不是必需的。同样地，可以提供除了径向延伸之外的其他通道。
116.还可以相对于由通道46、110的下壁限定的路径(即，薄膜的平坦下侧)进行测量。理想情况下，端口将仍然成90度的角度，但是与该中心成高达50度的角度当然是可能的，较宽的角度也是更难以密封。在杯的相对的一侧向上调整角度到径向延伸的通道110通常更容易在较低位置密封，但是将角度调整为零(即，提供横跨阀的线性流体通道，如现有技术)将不会利用本发明的设计完全密封，因为弹性膜可能在杯的下部周围留下开口或间隙114
‑‑‑
参见图6。这是为了在设备的快速使用(即，驱动头的快速旋转)期间，使滚珠承载件能够从阀打开位置更好地安置在杯中，并且使薄膜抵靠杯边缘的挤压切割(pinch
‑
cutting)最小化。
117.接下来参照图9，示出杯38的替代布置。在该实施例中，为了简单起见，仅示意性地示出，如我们仅看到用于通道46的线和用于杯38的灰点，以及用于进管和出管的进一步的线。在该实施例中只有16个杯。此外，存在两个单独的通道系统，而不是如前一实施例那样仅有一个。第一通道系统由第一进料口40馈送，第二通道系统由第二进料口44馈送。然后，单独的通道和杯容纳设备的相对半部。利用这种布置，通过使用具有两个凹槽82的公共驱动头20，可以选择两个输出线路，一个输出线路用于两个通道系统中的一个输入。因此，每个通道系统在两个弧中具有8个杯，每个杯可以与另一通道系统的在直径上相对的杯一起被选择，(由于凹槽82横跨驱动头20的中心对齐)。
118.由于总共仅存在16个杯，因此与第一实施例的25个杯相比，该第二设备的驱动头的尺寸理论上可以比前一实施例的驱动头的尺寸更小(在这种情况下驱动头的直径更小)。然而，驱动头20的实际尺寸取决于杯之间的间隔和杯的尺寸。
119.与前面的实施例一样，通道46绕环之间交替的杯以之字形图案延伸，由此和以前一样仍然存在杯的内环和外环。然而，在该第二实施例中，径向布置的通道短得多，或者由
于之字形的峰和谷接近杯而基本上不存在径向布置的通道。
120.在该实施例中，每个单独通道的两个之字形分配通道大致彼此镜像。
121.其他布置当然也是可能的。
122.接下来参照图10，示出了替代的阀布置。薄膜在阀中的附接略微不同。在该实施例中，单独的夹板122提供在歧管与硬基部14之间。因此，螺钉或螺栓124可以更直接地与每个杯38相关联。在该实施例中，螺钉124经由单独的夹板将薄膜16附接并夹持到基部14的通道区域。
123.该设计中的端口100仍然在杯的顶部(在例示的实施例中，滚珠承载件在膜的下方)，尽管如前面所讨论，端口100可以放置在杯周围的其他位置。再次提供径向布置的通道110以将流体从输入40和主通道46馈送到杯38。
124.在该例示的实施例中，滚珠承载件被驱动头20推入其阀关闭状态。然而，驱动头的旋转可以将凹槽(在这种情况下是圆形凹槽182而不是v形凹槽)带到滚珠承载件18下方的位置，以允许打开阀，与前述非常类似。
125.还应注意，尽管驱动头20的旋转通常是用于在一系列阀中的阀之间切换的优选模式，但是由于保持旋转的能力，可以提供以线性方式布置杯以及具有用于驱动头的滑动布置。驱动头的这种线性运动甚至可以与如前述实施例的之字形杯或多行杯一起使用，只要杯沿着线性运动的大致方向延伸。
126.如在前面的实施例中，弹簧24将驱动头20偏压成与滚珠承载件18接合，以将薄膜向上推靠在端口100上以关闭端口100。
127.由于在滚珠承载件与杯之间存在薄膜，因此杯的半径将总体上具有至少比滚珠承载件的半径大出薄膜厚度的半径。通常，杯的半径至少比滚珠承载件的半径大薄膜厚度的1.1倍，以提供如前面讨论的间隙114。因此，承载件将能够将薄膜压靠在端口上，而不会在杯的边缘撕裂薄膜，如前一实施例中那样。
128.接下来参照图11至图13，示出进一步的实施例，其很大程度上类似于图1的实施例。在该实施例中，与第一实施例类似，驱动头20被驱动朝向薄膜，以通过环形弹簧24将驱动头20压靠在歧管12的夹板部分上，并且如图13所示，滚珠承载件18能够从阀关闭位置掉落到硬基部14中的凹槽82中以打开阀。在图13中，也可以看到第二滚珠承载件(仅是其底部)，在落下的滚珠承载件的右侧。从其基部可以认识到，它没有从其阀关闭位置落下(因为其底部仍然位于驱动头的平坦部分上，而不是在凹槽82中)。阀的该关闭位置在图12中示出。
129.在图13中，当阀打开时，径向延伸的凹槽110变得可见。因此，流体可以穿过阀并通过先导管112流出。
130.在图12中，由于剖面线，可以看到在可见的密封阀两侧的两个其他阀的径向延伸的凹槽110。左边的是图13中的打开的阀，这可以通过其下方的凹槽82的存在来确定。右边的悬停的一个也是关闭的阀。
131.在这些关闭的阀中，膜16绕滚珠承载件18的顶部弯曲并且压靠端口100以密封杯38的端口100。
132.提供该实施例以例示驱动头20插入歧管12的凹入区域62中，环形弹簧24在驱动头20后面，围绕杆88。此外，垫圈30位于环形垫圈24的后面，刻度盘28插入到垫圈30的凹部中，
使得盖26可以将其全部压在一起。参见图11。如图1所示，尽管未示出，但是杆可以与驱动设备接合，诸如通过用于马达与主轴的连接。
133.接下来参照图16至图18，提供了用于流入杯的替代布置，以实现附加的可选功能。在该实施例中，每个杯有两个输入和一个输出。如前所述，输出在杯18的中心，但不需要像以前那样，而在侧面有两个泵送的输入a、b，这也不是必须的。因此，该实施例中的通道不是围绕杯循环，而是提供在每个相应杯的局部，因此每个杯具有这三条管线进/出。因此，驱动头仍然可以在滚珠承载件的下方，其中膜像以前那样在滚珠承载件与杯之间。
134.当驱动头的旋转凹槽开始打开由输出提供的端口时，允许来自两个泵送的输入的流体填充杯的容积，从而在通过输出管线离开之前在杯中混合。因此，在该实施例中，在通过相应的输出馈送出去之前，可以在每个杯中发生选择性混合。
135.当然，可以只有一个杯在驱动头选择性地控制下，但是更通常地，将有多于一个的杯，每个杯具有其输入管线和其输出管线。
136.利用这种布置，甚至可能通过具有三个或更多个输入来混合多于两种液体，因此在打开阀时，三个输入全部将被混合。
137.最后参照图19，示出了串联和线性布置，而不是使单独的混合杯绕成一个环以通过驱动头的旋转进行控制。这里，每个杯具有公共的输入和输出，示出了三个杯，但是这可以持续更多，如由点表示的。每个杯还具有一个输出，用于从杯输送到不同目标(在此为井)。线性驱动头将顺序地移动以依次操作杯。
138.在该图中还可以预期，该布置还可以通过使该布置绕圆形弯曲来工作，从而被容纳在圆形布置中，非常类似于第一实施例，其中两个通道环围绕该布置，每个通道环用于每个输入a和b。
139.因此，上面仅通过示例的方式描述了本发明的这些和其他特征。在所附权利要求的范围内，对阀和装置以及本发明的其他方面进行了详细修改。