CN105116080B - 液体混合装置以及液相色谱仪 - Google Patents

液体混合装置以及液相色谱仪 Download PDF

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Abstract

提供减少了流动相的流动方向的浓度不均的液体混合装置以及使用了该液体混合装置的液相色谱仪。由流道单元构成，该流道单元由导入路、位于上述导入路的下游的分支部、从上述分支部分支的多条分支流道、上述多条分支流道合流的合流部、上述合流部的下游的导出路构成。上述多条分支流道的宽度、深度、长度等外形和填充到流道内部的构造物等的任意一个、或者几个条件分别不同，各自的液体通过时间不同。

Description

液体混合装置以及液相色谱仪
本发明专利申请是国际申请日为2011年05月18日、进入中国国家阶段日期为2012年12月13日、国家申请号为201180029186.8(国际申请号PCT/JP2011/002749)、发明名称为“液体混合装置以及液相色谱仪”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及混合液体的液体混合装置以及使用液体混合装置的液相色谱仪。
背景技术
液相色谱仪的梯度洗脱法中，使用混合多个洗脱液作为流动相的液体混合装置。以下，将该液体混合装置称为混合器(mixer)。混合器中存在充填小的粒状的珠子的结构的混合器、在基板上形成孔或槽作为流道的结构。其中，使用了流道的结构的混合器能以较小的流道体积来混合洗脱液，所以混合时间较短，分析时间较短。
专利文献1公开了以下的结构，即利用流道的分支和合流来促进混合的流道的结构中，使分支流道的剖面形状在分支点和合流点改变。根据该构造，在流道流动的液体分支的方向和合流的方向变化，在每个分支及合流处，两液体的界面面积增加，所以促进了混合效果。
专利文献2公开了通过液体通过时间不同的多个流道和送液泵的送液时刻的组合来在梯度洗脱法的流动相中生成特定的浓度变化的方法。
专利文献1:日本特开2008－221208号公报
专利文献2:日本特开2007－139782号公报
发明内容
发明所要解决的课题
液相色谱仪中，在洗脱液合流之后的流动相中，对于流道而言在流动方向存在浓度不均。这是因为在高压梯度洗脱法的构成中，在送液泵存在因止回阀的动作偏差等引起的流量脉动。另外，因为在低压梯度洗脱法的构成中，通过切换阀将多个洗脱液一种类、一种类依次向配管内进行送液。利用以往的流道结构的混合器以流道的宽度方向的混合为目的，流道的流动方向的混合效果较小。因此，在流入到检测器的流动相中残留有流动方向的浓度不均。其结果，例如在检测器利用吸光度测定的情况下，在检测出的吸光度中产生与流动相的浓度不均相对应的量的变动。
本发明的目的在于提供减少流动相的流动方向的浓度不均的液体混合装置以及使用液体混合装置的液相色谱仪。
用于解决课题的方法
本发明中提供的液体混合装置由流道单元构成，该流道单元由导入路、位于上述导入路的下游的分支部、从上述分支部分支的多条分支流道、上述多条分支流道合流的合流部、上述合流部的下游的导出路构成。上述多条分支流道的宽度、深度、长度等外形和填充到流道内部的构造物等的任意一个或者几个条件分别不同，各自的液体通过时间不同。由于各分支流道的液体通过时间不同，所以在通过了各分支流道的流动相的合流部中的浓度分别不同。其结果，合流部中的流动相的浓度成为通过各分支流道的流动相的浓度之间的值。即，导出路中的流动相的流动方向的浓度不均与导入路中的流动相的流动方向的浓度不均相比减少。
单独使用该流道单元时，相对于分支流道的通过时间差，存在流动相的流动方向的浓度不均的减少性能为最大的浓度不均周期。因此，通过不依赖于流量而能够始终以该浓度不均周期来进行送液的送液泵、和使用该流道单元的液相色谱仪的结构，能够明显地减少流动方向的浓度不均。
另外，以通过上级的流道单元的合流部的液体流入下级的流道单元的分支部的方式多级连接多个流道单元。此时各级的流道单元的分支流道的液体通过时间之差分别不同。根据该结构，在各流道单元减少的浓度不均的周期不同，所以作为整体能够减少各种周期的浓度不均。因此，能够不依赖于送液泵的脉动周期来减少流动方向的浓度不均。
发明的效果
根据本发明的实施方式，能够提供减少流动相的流动方向的浓度不均的液体混合装置以及使用液体混合装置的液相色谱仪。
附图说明
图1是表示面向高压梯度洗脱法的液相色谱仪的主要结构的结构图。
图2是表示混合器的流道结构的结构图。
图3是表示流道基板的结构的立体图。
图4是表示流道基板的结构的立体图。
图5是表示流道基板的结构的剖视图。
图6是表示流道基板的结构的立体图。
图7是表示流道基板的结构的立体图。
图8是表示流道基板的结构的剖视图。
图9是表示流道基板的结构的立体图。
图10是表示流道基板的结构的立体图。
图11是表示流道基板的结构的立体图。
图12是表示流动方向的浓度不均的减少性能的图。
图13是表示流动方向的浓度不均的减少性能的图。
图14是表示面向低压梯度洗脱法的液相色谱仪的主要结构的结构图。
图15是表示低压梯度洗脱法中的洗脱液的浓度变化的图。
具体实施方式
以下，使用附图，对本发明的实施例进行说明。
实施例1
图1是面向高压梯度洗脱法的液相色谱仪的主要结构的结构图。图1所示的液相色谱仪具备两种洗脱液2101、2102、2台送液泵2201、2202、合流连接器23、混合器24、自动取样器25、分离柱26、检测器27、将各构成要素流体性连接的配管28、控制各构成要素的控制器29、以及将各构成要素电连接的布线30。
混合器24由壳体底1201、壳体盖1202、流道基板1401、1402、1403、1404、插入于流道基板之间或流道基板与壳体底1201之间或流道基板与壳体盖1202之间的隔离物1301、1302、1303、1304、1305、以及将这些构成要素紧固的螺丝1205构成。图1表示流道基板为4张的混合器的结构，但流道基板的数量并不限定为4。
壳体底1201以及壳体盖1202的材质可例举不锈钢、聚醚醚酮等。其中，为了防止在与配管的连接部出发生液体泄漏，优选连接不锈钢制的壳体底以及壳体盖和不锈钢制的配管。
隔离物1301、1302、1303、1304、1305具有对流道基板之间或流道基板与壳体底1201之间或流道基板与壳体盖1202之间进行密封的功能。通过利用螺丝1205来紧固壳体底1201和壳体盖1202，因而各面紧贴防止液体向流道之外泄漏。隔离物1301、1302、1303、1304、1305的材质优选向流动相的洗脱少，紧固时能够在一定程度上变形而密封各面的聚醚醚酮、聚四氟乙烯等。流道基板1401、1402、1403、1404选择形变度高的聚醚醚酮、聚四氟乙烯等材质的情况下，流道基板1401和壳体底1201、流道基板1404和壳体盖1202以及流道基板1401、1402、1403、1404紧贴，所以并不一定需要隔离物1301、1302、1303、1304、1305。
在流道基板1401、1402、1403、1404形成有流道单元。流道基板的材质可例举不锈钢、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、紫外线固化树脂等。其中，不锈钢、聚醚醚酮、聚四氟乙烯等具有向洗脱液的洗脱少的优点。流道基板的流道单元的加工方法可例举机械加工、湿式蚀刻、干式蚀刻、热压模、射出成型、光造形等。
图2是表示混合器的流道结构的结构图。图2表示多个流道单元101、102、103通过连接路1010、1020、1030连接而成的多级流道单元1001的示意图。一个流道单元具备导入路2、分支部3、第1分支流道4、第2分支流道5、合流部6以及导出路7。流道单元103表示第n级，级数任意设定。
在多级流道单元的情况下，上级的流道单元的导出路和其下级的流道单元的导入路由连接路连接。作为连接路不一定需要设置特别的结构，也可以以一个流道来兼做上级的流道单元的导出路、其下级的流道单元的导入路以及连接路。另外，根据需要，也可以在流道单元的前后，将一般所知的、实现流道的宽度方向的混合的混合器连接在各流道单元的之间。多级流道单元通过将形成有一个流道单元的流道基板根据需要隔着具有相当于连接路的流道的构造体层叠而形成。或者，多级流道单元通过在一张流道基板上形成包含连接路的多个流道单元而构成。
图3至图9表示形成有一个流道单元的流道基板的形状的例。图中未写明，但流道单元的流道内部可以填充有多孔介质等，也可以是空洞。以得到图2所示的所需的流道长的方式，组合多个图3至图9所示的各种槽的形状的流道基板14来构成多级流道单元。
图3是表示流道基板的结构的立体图，表示第1分支流道4为直线状，第2分支流道5为三个地方弯曲的流道单元。导入路2具备形成于流道基板14的下表面的槽201、贯通流道基板14的下表面和上表面的贯通孔202、形成于流道基板14的表面的槽203。第1分支流道4、第2分支流道5、导出路7作为槽形成于流道基板14的上表面。液体通过导入路2，在分支部3分支，通过第1分支流道4或者第2分支流道5，在合流部6合流，通过导出路7，从流道单元排出。
图4是表示流道基板的结构的立体图，是第1分支流道4和第2分支流道5构成圆状的流道单元。导入路2具备形成于流道基板14的下表面的槽201、以及贯通流道基板14的下表面和上表面的贯通孔202。第1分支流道4、第2分支流道5、导出路7作为槽形成于流道基板14的上表面。液体流通过导入路2，在分支部3分支，通过第1分支流道4或者第2分支流道5，在合流部6合流，通过导出路7，从流道单元排出。
图5是表示流道基板的结构的剖视图。流道基板14具有第1分支流道4以及第2分支流道5，该第1分支流道4具备流道基板14的下表面的槽41、贯通下表面和上表面的贯通孔42、以及上表面的槽43，该第2分支流道5具备流道基板14的下表面的槽51、贯通下表面和上表面的贯通孔52、以及上表面的槽53。
图6是表示流道基板的结构的立体图，表示图5所示的上表面的槽43和上表面的槽53的形状。这些上表面的槽形成为螺旋状。下表面也形成为相同的结构。
图7是表示流道基板的结构的立体图，表示图5所示的上表面的槽43和上表面的槽53的形状。这些上表面的槽形成为波浪线状。下表面也形成为相同的结构。
图8是表示流道基板的结构的剖视图。流道基板14具有第1分支流道4以及第2分支流道5，该第1分支流道4具备贯通流道基板14的下表面和上表面的贯通孔42，该第2分支流道5具备流道基板14的下表面的槽51、贯通下表面和上表面的贯通孔52、上表面的槽53的。
图9是表示流道基板的结构的立体图，表示图8所示的贯通孔42和上表面的槽53的形状。上表面的槽53形成为螺旋状。下表面也形成为相同的结构。
在图5至图9所示的流道单元的结构中，能够将流道基板14的下表面和上表面的槽以及贯通下表面和上表面的贯通孔作为流道形成，所以在形成相同的体积的流道的情况下，与只在图3和图4所示的流道基板的下表面或上表面的一方将槽作为流道形成的结构相比，能够减小基板面积。此时，如图1所示，通过壳体盖1201和壳体底1202来按压流道基板14而密封液压的结构的情况下，施加到流道基板14的面压变大，所以能够密封更高液压。另外，也能够使壳体盖1201和壳体底1202的外形变小，能够使混合器整体的外形变小，能够提高液相色谱仪的部件配置的自由度。
图10、图11是表示流道基板的结构的立体图，表示形成了多级流道单元的流道基板的形状的例。如图10所示地形成的多级流道单元具备导入路2、第1级流道单元101、第2级流道单元102、第3级流道单元103、第4级流道单元104、连接各级流道单元的连接路1010、1020、1030以及导出路7。导入路2具备形成于流道基板14的下表面的槽201、贯通流道基板14的下表面和上表面的贯通孔202。流道单元101、102、103、104分别具备分支部、第1分支流道、第2分支流道以及合流部，这些在流道基板14的上表面作为槽来形成。流道单元101、102、103、104是各自的第1分支流道为直线状、各自的第2分支流道为三个地方弯曲的流道单元。导出路7在流道基板14的上表面作为槽而形成。
液体流通过导入路2，在第1级流道单元101的分支部1013分支，通过第1分支流道1014或者第2分支流道1015，在合流部1016合流，通过连接路1010，在第2级流道单元102的分支部1023分支，通过第1分支流道1024或者第2分支流道1025，在合流部1026合流，通过连接路1020，在第3级流道单元103的分支部1033分支，通过第1分支流道1034或者第2分支流道1035，在合流部1036合流，通过连接路1030，在第4级流道单元104的分支部1043分支，通过第1分支流道1044或者第2分支流道1045，在合流部1046合流，通过导出路7，从流道单元排出。
如图11所示地形成的多级流道单元具备导入路2、第1级流道单元101、第2级流道单元102、第3级流道单元103、第4级流道单元104、连接各级的流道单元的连接路1010、1020、1030以及导出路7。导入路2具备形成于流道基板14的下表面的槽201、贯通流道基板14的下表面和上表面的贯通孔202。流道单元101、102、103、104分别具备分支部、第1分支流道、第2分支流道、合流部，这些作为槽形成于流道基板14的上表面。流道单元101、102、103、104是第1分支流道4和第2分支流道5构成圆状的流道单元。
如上述那样，图5至图9表示在一张流道基板形成有一个流道单元的例，图10和图11表示在一张流道基板形成有多个流道单元的例。作为这以外的在流道基板形成流道单元的方法，例如，可以用多个流道基板构成一个流道单元，或在多个流道基板之间配置隔离物来构成一个流道单元，形成图5至图11所示的流道。
图12是表示流动方向的浓度不均的减少性能的图。T是浓度不均周期、Δt是第1分支流道的液体通过时间t1与第2分支流道的液体通过时间t2之差，M是以后述的式13表示的流动方向浓度不均的减少性能。
对利用基于本发明的实施方式的混合器来减少流动方向浓度不均的原理进行说明。首先，对流道内部的流速均匀的情况下的，利用一个流道单元来减少流动方向浓度不均的原理进行说明。
例如，图4所示的流道单元的第1分支流道4的液体通过时间t1、第2分支流道5的液体通过时间t2利用各自的流量Q1、Q2和体积V1、V2以下式来表示。
t1＝V1/Q1 …(式1)
t2＝V2/Q2 …(式2)
此时，分支部的浓度Cin在将中心部的浓度设为C0、浓度的振幅设为Ca、浓度以周期T的正弦波状时间变化的情况下，时间设为t，以下式来表示。
Cin＝C0+Ca·sin(2πt/T) …(式3)
第1分支流道的出口的浓度C1out、第2分支流道的出口的浓度C2out分别如下式。
C1out＝C0+Ca·sin(2π(t－t1)/T) …(式4)
C2out＝C0+Ca·sin(2π(t－t2)/T) …(式5)
这里，若将单位时间通过某个流道剖面的物质量称为流量(flux)，则第1分支流道的出口的流量J1、第2分支流道的出口的流量J2以下式来表示。
J1＝C1out·Q1
＝C0·Q1+Ca·Q1·sin(2π(t－t1)/T)
…(式6)
J2＝C2out·Q2
＝C0·Q2+Ca·Q2·sin(2π(t－t2)/T)
…(式7)
因此，合流部的浓度Cout以下式来求出。
Cout＝(J1+J2)/(Q1+Q2)
＝C0+(Ca/(Q1+Q2))·(A·sin(2πt/T)
－B·sin(2πt/T)) …(式8)
这里，tanα＝B/A。
A＝Q1·cos(2πt1/T)+Q2·cos(2πt2/T) …(式9)
B＝Q1·sin(2πt1/T)+Q2·sin(2πt2/T) …(式10)
…(式11)
这里，Δt＝t2－t1。
...(式12)
这里，合流部的浓度的时间变化的振幅，即浓度不均的大小为
Cout＝C0+Cb·sin(2πt/T－α) …(式13)
流道单元的流动方向浓度不均的减少性能定义为，合流部浓度的振幅Cb相对于分支部的浓度的振幅Ca的比M，以下式表示。
…(式14)
例如，在流动方向浓度不均的减少性能M为1时，意味着流动方向的浓度不均没有减少。另外，M为0时，意味着流动方向的浓度不均完全减少，在合流部没有浓度不均。
在第1分支流道的液体通过时间t1和第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt相对于浓度不均周期T的比Δt/T不是整数(0，1，2，…)时，M＜1，通过流道单元而流动方向的浓度不均减少。例如，图12中的a点是，第1分支流道的液体通过时间t1和第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt相对于浓度不均周期T的比Δt/T为0与1/2之间的值(0＜(Δt/T)＜1/2)，并且，第1分支流道的流量Q1和第2分支流道的流量Q2不同(Q1≠Q2)。
特别是，第1分支流道的液体通过时间t1和第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt相对于浓度不均周期T的比Δt/T为整数与1/2的和(1/2、3/2、5/2、…)，并且，第1分支流道的流量Q1和第2分支流道的流量Q2相同时(Q1＝Q2)，M为0，流动方向的浓度不均被完全减少，在合流部没有流动方向的浓度不均。例如，在图2中的，b1点、b2点、b3点、b4点、b5点，第1分支流道的液体通过时间t1和第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt相对于浓度不均周期T的比Δt/T分别为1/2、3/2、5/2、7/2、9/2，并且，第1分支流道的流量Q1和第2分支流道的流量Q2相同(Q1＝Q2)。
第1分支流道的液体通过时间t1和第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt相对于浓度不均周期T的比Δt/T为整数(0、1、2、…)时，M＝1，流动方向的浓度不均没有因流道单元而减少。例如，在图2中的c0点、c1点、c2点、c3点、c4点、c5点，第1分支流道的液体通过时间t1和第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt相对于浓度不均周期T的比Δt/T分别为0、1、2、3、4、5。
接下来，说明用于使第1分支流道的液体通过时间t1和第2液体通过时间t2不同的流道构造的条件。前述的(式1)和(式2)中，根据t1≠t2成立下式。
V1/Q1≠V2/Q2 …(式15)
因此，流量比如下式。
Q1/Q2≠V1/V2 …(式16)
若流道的压力损失为ΔP、流量为Q，则流道的流体阻力R如下式。
R＝ΔP/Q …(式17)
因此，第1分支流道的流体阻力设为R1，第2分支流道的流体阻力设为R2，第1分支流道和第2分支流道的合成流体阻力R如下式。
R＝R1·R2/(R1+R2) …(式18)
另外，第1分支流道的流量Q1和第2分支流道的流量Q2如下式。
Q1＝(R2/R)·(Q1+Q2) …(式19)
Q2＝(R1/R)·(Q1+Q2) …(式20)
因此，流量比如下式。
Q1/Q2＝R2/R1 …(式21)
这里，第1分支流道的剖面积设为A1、长度设为L1、单位剖面积单位长度的流体阻力设为ρ1、第2分支流道的剖面积设为A2、长度设为L2、单位剖面积单位长度的流体阻力设为ρ2，则各个分支流道的流体阻力R1、R2以下式表示。
R1＝ρ1·L1/A1 …(式22)
R2＝ρ2·L2/A2 …(式23)
因此，流量比如下式。
Q1/Q2＝ρ2·L2·A1/(ρ1·L1·A2) …(式24)
接下来，若将第1分支流道的空隙率设为φ1，第2分支流道的空隙率设为φ2，则各个体积V1、V2以下式表示。
V1＝φ1·A1·L1 …(式25)
V2＝φ2·A2·L2 …(式26)
利用式24、式25、式26来改写式16，则如下式。
ρ2·L2·A1/(ρ1·L1·A2)≠φ1·A1·L1/(φ2
·A2·L2) …(式27)
若对应于各个分支流道来改写，则如下式。
ρ1/(φ1·L12)≠ρ2/(φ2·L22) …(式28)
根据式28可知，基于各个分支流道的单位剖面积单位长度的流体阻力ρ、空隙率φ、长度L决定的值ρ/(φ·L2)不同时，各个液体通过时间t1、t2不同。特别是，在第1分支流道和第2分支流道中，在流道内部填充同质的多孔介质的情况下等，流体阻力和空隙率相同时(ρ1＝ρ2，φ1＝φ2)，各个的长度不同的情况下(L1≠L2)，第1分支流道、第2分支流道的液体通过时间t1、t2不同。
接下来，对流道内部的流速均匀的情况的、连接有多级流道单元的情况的减少流动方向浓度不均的原理进行说明。根据该结构，由上级的流道单元减少的浓度不均由下级的流道单元进一步减少。因此，与单级的流道单元相比，提高了流动方向浓度不均的减少性能。
图2中，构成多级流道单元1001的n个流道单元101、201、301为相同形状的情况下，流动方向浓度不均的减少性能M全部相同。此时，多级流道单元1001的流动方向浓度不均的减少性能Mt以下式来表示。
Mt＝Mn …(式29)
因此，通过增大流道单元的级数n，流动方向浓度不均的减少性能Mt提高。只是，第1分支流道的液体通过时间t1与第2分支流道的液体通过时间t2之差相对于浓度不均周期T的比Δt/T为整数(0、1、2、…)时(与图12中的c0点、c1点、c2点、c3点、c4点、c5点对应)，与流道单元的级数无关，Mt＝1，流动方向的浓度不均不减少。
图2中，考虑构成多级流道单元1001的n个流道单元101、201、301的各个中，第1分支流道的液体通过时间t1与第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt分别不同的情况。若将流道单元101、201、301的流动方向浓度不均的减少性能设为M1、M2、Mn，则多级流道单元1001的流动方向浓度不均的减少性能Mt以下式表示。
Mt＝M1·M2·…·Mn …(式30)
各级的流道单元的液体通过时间之差Δt不同，相当于图12中的c1点、c2点、c3点、c4点、c5点的、流动方向的浓度不均不减少的浓度不均周期在各级的流道单元中不同。因此，在全部的浓度不均周期T中，Mt＜1，能够减少流动方向浓度不均Mt。
多级流道单元1001中，考虑在连接的全部n个流道单元中，第1分支流道的流量Q1和第2分支流道的流量Q2相同(Q1＝Q2)，第k级的流道单元的第1分支流道的液体通过时间t1与第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt(k)为其上一级的流道单元的第1分支流道的液体通过时间t1与第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt(k－1)的一半的情况。此时的条件如下式。
Δt(R－1)/2＝Δt(R) …(式31)
该情况下，条件0＜Δt(1)/T＜2n-1中，在上级的流道单元的流动方向浓度不均的减少性能M为1的浓度不均的周期T时，其下级的流道单元的流动方向浓度不均的减少性能M为0。此时，浓度不均的周期T满足条件0＜1/T＜2n-1/Δt(1)的范围内，Mt＜1，能够减少流动方向的浓度不均。特别是，第1级的第1分支流道的液体通过时间t1与第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt(1)之比Δt(1)/T为整数与1/2的积(1/2、1、3/2、2、5/2、…)时Mt＝0，流动方向的浓度不均完全被减少，能够在最下级的流道单元的合流部消除流动方向的浓度不均。
接下来，对混合器的流道内部的流速不均匀的情况进行说明。实际的流道中，由于流道壁面的摩擦、流道的弯曲、分支、合流等中的二次流、流体剥离，而流道内的流速不完全均匀。而且，在流道内部没有多孔介质等均匀构造的情况下，由于液体的粘性，而具有流道的中心附近最大、流道的壁面附近最小的流速分布。因此，产生不均匀的流速分布的情况和产生均匀的流速分布的情况下，流动方向的浓度不均的减少性能不同。
图13是表示流动方向的浓度不均的减少性能的图，表示在流道单元为3级，所连接的全部三个流道单元中第1分支流道的流量Q1和第2分支流道的流量Q2相同(Q1＝Q2)，第k级的流道单元的第1分支流道的液体通过时间t1与第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt(k)为其上一级的流道单元的第1分支流道的液体通过时间t1与第2分支流道的液体通过时间t2之差Δt(k－1)的一半的情况下，对流道内的流速分布均匀的情况和流道内的流速分布不均的情况下的流动方向浓度不均的减少进行计算而得到的结果。
图13中，虚线是模拟流速分布均匀的结果，实线是模拟流速分布不均匀的结果。可知，即使流道内的流速分布不均匀，流动方向的浓度不均为Mt＜1，能够减少浓度不均。
以上说明了流道单元的分支流道为2条的流道单元的情况下的、减少流动方向浓度不均的原理，该原理在分支流道为3条以上时也同样成立，各分支流道的液体通过时间不同，则能够得到与分支流道为2条的情况相同的效果。
图1所示的液相色谱仪中，根据因送液泵2201、2202而引起的流动方向浓度不均的性质来适当地选择相对于多级流道单元1001的流动方向浓度不均的周期T的流动方向浓度不均的减少性能Mt，能够得到以下的效果。
例如，在送液泵2201、2202的规格相同，并以一定的周期进行送液的情况下，准备由一个流道单元构成的混合器，从而能够实现流动方向浓度不均的减少。
另外，例如，送液泵2201、2202分别以不相同的一定的周期进行送液的情况下，流动方向的浓度不均成为这两个周期的重合。分别针对这两个周期的浓度不均的变化，准备具备包含能够减少其周期的流道单元的多级流道单元的混合器，从而能够减少流动方向浓度不均。
另外，例如，送液泵2201、2202以根据送液流量等变化的周期来进行送液的情况下，通过准备具备组合多个流道单元的多级流道单元的混合器，以便减少全部的浓度不均周期，从而能够减少流动方向浓度不均。
另外，例如，因送液泵2201、2202而引起的流动方向浓度不均的变化为多个周期的重叠的情况下，准备具备将能够减少各个周期的浓度不均变化的流道单元组合的多级流道单元的混合器，从而能够减少该结构所包含的全部的周期的流动方向浓度不均。
根据以上所述的混合器的结构和动作，能够减少流动相的流动方向的浓度不均。其结果，在将吸光度测定器作为检测器来使用的液相色谱仪中，起到了减小检测出的吸光度的变动的效果。另外，在将荧光检测器作为检测器来使用的液相色谱仪中，起到了减小检测出的荧光光度的变动的效果。另外，在将示差折光检测器作为检测器来使用的液相色谱仪中，起到了减小检测出的折射率的变动的效果。通过以上的效果，能够检测出更微小量的样本，能够提高液相色谱仪的灵敏度。另外，能够更加准确地测定样本峰值的面积，所以起到了提高定量测定的精度的效果。
另外，根据本实施例，能够减小混合器的流道体积。因此，从流动相流入混合器开始至排出为止的时间变短，1次分析所需的时间变短。另外，在利用梯度洗脱法进行的分析的情况下，起到能够生成接近于理想的流动相的浓度变化的效果。
另外，根据本实施例，混合器具有流动相的流动方向的浓度不均的减少性能成为最大的周期。周期越短，流道体积可以越小，所以通过以浓度不均的周期成为最小的方式驱动送液泵的液相色谱仪系统，能够最大限度地发挥因流道体积小而带来的效果。
实施例2
图14是表示面向低压梯度洗脱法的液相色谱仪的主要构成的结构图。液相色谱仪具备多个洗脱液，例如，洗脱液A2101、洗脱液B2102，洗脱液C2103，洗脱液D2104这4种洗脱液；切换阀31；混合器24；送液泵22；自动取样器25；分离柱26；检测器27；流体连接各构成要素的配管28；控制各构成要素的控制器29；以及电连接各构成要素的布线30。用混合器24以浓度不均少的方式混合4种洗脱液。
图15是表示低压梯度洗脱法中的洗脱液的浓度变化的图。低压梯度洗脱法中，利用切换阀31，切换由送液泵22进行送液的洗脱液。因此，例如，混合器24的流入口的流动相的浓度的时间变化如图15所示。此时，假设以洗脱液A、洗脱液B、洗脱液C、洗脱液D的顺序进行送液，其周期为T。在1个周期中，通过调整送入洗脱液A、洗脱液B、洗脱液C、洗脱液D的时间tA、tB、tC、tD来调整流动相中的洗脱液A、洗脱液B、洗脱液C、洗脱液D的浓度。此时，在切换阀31的下游的配管内，以流动方向的浓度不均周期T出现各个洗脱液的浓度不均。例如，洗脱液A的浓度变化呈如图15所示的矩形波。周期T的矩形波能够以周期T的正弦波和高次谐波周期(周期T/2、T/3、T/4、…)的正弦波的重叠来表示。若将C1、C2、C3…设为各周期T、T/2、T/3、…的成分的振幅，则洗脱液A的浓度变化C(A)以下式来表示。
C(A)＝C1·sin(2πt/T)+C2
·sin(2πt/(T/2))+C3·sin(2πt/(T/3))
…(式32)
因此，利用使用了图2所示的多级流道单元1001的混合器，能够减少洗脱液A的浓度不均。相同地，也能够利用使用了图2所示的多级流道单元1001的混合器来减少洗脱液B、洗脱液C、洗脱液D的浓度不均。
根据以上所述的混合器的结构和动作，能够减少流动相的流动方向的浓度不均。其结果，在将吸光度测定器作为检测器来使用的液相色谱仪中，起到了减小检测出的吸光度的变动的效果。另外，在将荧光检测器作为检测器来使用的液相色谱仪中，起到了减小检测出的荧光光度的变动的效果。另外，在将示差折光检测器作为检测器来使用的液相色谱仪中，起到了减小检测出的折射率的变动的效果。通过以上的效果，能够检测更微小量的样本，能够提高液相色谱仪的灵敏度。另外，能够更准确地测定样本峰值的面积，所以起到了提高定量测定精度的效果。
另外，根据本实施例，能够减小混合器的流道体积。因此，从流动相流入混合器开始至排出为止的时间变短，1次分析所需的时间变短。另外，在利用梯度洗脱法进行的分析的情况下，带来了能够生成接近于理想的流动相的浓度变化的效果。
另外，根据本实施例，混合器具有流动相的流动方向的浓度不均的减少性能为最大的周期。周期越短，流道体积可以越小，所以以浓度不均的周期成为最小的方式决定切换阀31的周期，能够最大限度地发挥因流道体积小而带来的效果。
如以上所述，根据本发明的实施方式，能够提供减少流动相的流动方向的浓度不均的液体混合装置以及使用液体混合装置的液相色谱仪。
其结果，在将吸光度测定器作为检测器来使用的液相色谱仪中，检测出的吸光度的变动变小。另外，在将荧光检测器作为检测器来使用的液相色谱仪中，检测出的荧光光度的变动变小。另外，在将示差折光检测器作为检测器来使用的液相色谱仪中，检测出的折射率的变动变小。通过以上的效果，能够检测更微小量的样本，提高液相色谱仪的灵敏度。另外，能够更准确地测定样本峰值的面积，所以提高了定量测定的精度。
另外，本发明中公开的混合器的流道体积小。因此，从流动相流入混合器开始至排出为止的时间短，1次分析所需的时间短。另外，在利用梯度洗脱法进行的分析的情况下，能够生成接近于理想的流动相的浓度变化。另外，本发明中公开的混合器，具有流动相的流动方向的浓度不均的减少性能成为最大的周期。周期越短，流道体积可以越小，所以以浓度不均的周期成为最小的方式驱动送液泵的液相色谱仪中，能够最大限度地发挥因流道体积小而带来的效果。
另外，通过将流道适当地配置在基板上，能够缩小形成本发明所公开的混合器中的流道单元的基板的面积。因此，通过由壳体来按压基板而密封液压这种比较单纯的结构，能够增大施加到基板的面压，能够密封更高液压。这意味着能够适用于高压的送液泵。另外，由于形成流道单元的基板的面积小，所以也能够减小壳体的外形，因此能够提高液相色谱仪的部件配置的自由度。
符号的说明
1、101、102、103—流道单元
2—导入路
3—分支部
4—第1分支流道
5—第2分支流道
6—合流部
7—导出路
11、24—混合器
14—流道基板
15—使用多个流道基板的混合器
22、2201、2202—送液泵
23—合流连接器
25—自动取样器
26—分离柱
27—检测器
28—配管
29—控制器
30—布线
31—切换阀
1001—多级流道单元
2101、2102—洗脱液

Claims (8)

1.一种液体混合装置，具备多级流道单元，上述多级流道单元具备导入液体的导入路、多个流道单元、连接各流道单元的连接路以及导出路，
上述流道单元具备分支部、从上述分支部分支的第1分支流道及第2分支流道、以及上述第1分支流道及第2分支流道合流的合流部，
上述液体混合装置的特征在于，
上述多个流道单元形成在一张流道基板上，上述导入路具备形成于上述流道基板的下表面的槽、贯通上述流道基板的下表面和上表面的贯通孔，上述分支部、上述第1分支流道、上述第2分支流道、上述合流部以及上述导出路作为槽而形成在上述流道基板的上表面，
上述第1分支流道的液体通过时间与上述第2分支流道的液体通过时间相对不同地构成而具有通过时间差，
并且，上述多个流道单元中的第一流道单元的上述合流部和上述多个流道单元中的第二流道单元的上述分支部通过上述连接路而连接，上述第一流道单元的上述通过时间差与上述第二流道单元的上述通过时间差不同地构成，
在上述流道基板上，上述第二流道单元形成于上述第一流道单元的内部。
2.根据权利要求1所述的液体混合装置，其特征在于，
在上述第1分支流道及上述第2分支流道中，至少一部分分支流道在上述流道基板上弯曲地形成。
3.根据权利要求1所述的液体混合装置，其特征在于，
在上述第1分支流道及上述第2分支流道中，至少一部分分支流道在上述流道基板上以构成圆状的方式形成。
4.一种液相色谱仪，具备：送入洗脱液的送液泵；混合多个洗脱液的液体混合装置；向由上述送液泵送入的洗脱液中导入试样的自动取样器；将由上述自动取样器导入了试样的液体分离的分离柱；检测从上述分离柱送入的液体中的上述试样的成分的检测器；以及控制上述送液泵、上述自动取样器和上述检测器的控制器，
上述液相色谱仪的特征在于，
上述液体混合装置具备多级流道单元，上述多级流道单元具备导入液体的导入路、多个流道单元、连接各流道单元的连接路以及导出路，
上述流道单元具备分支部、从上述分支部分支的第1分支流道及第2分支流道、以及上述第1分支流道及第2分支流道合流的合流部，
上述多个流道单元形成在一张流道基板上，上述导入路具备形成于上述流道基板的下表面的槽、贯通上述流道基板的下表面和上表面的贯通孔，上述分支部、上述第1分支流道、上述第2分支流道、上述合流部以及上述导出路作为槽而形成在上述流道基板的上表面，
上述第1分支流道的液体通过时间与上述第2分支流道的液体通过时间相对不同地构成而具有通过时间差，
并且，上述多个流道单元中的第一流道单元的上述合流部和上述多个流道单元中的第二流道单元的上述分支部通过上述连接路而连接，上述第一流道单元的上述通过时间差与上述第二流道单元的上述通过时间差不同地构成，
在上述流道基板上，上述第二流道单元形成于上述第一流道单元的内部。
5.根据权利要求4所述的液相色谱仪，其特征在于，
在上述第1分支流道及上述第2分支流道中，至少一部分分支流道在上述流道基板上以构成圆状的方式形成。
6.根据权利要求4所述的液相色谱仪，其特征在于，
在上述第1分支流道及上述第2分支流道中，至少一部分分支流道在上述流道基板上弯曲地形成。
7.根据权利要求4所述的液相色谱仪，其特征在于，
上述控制器对上述送液泵进行如下控制：根据上述液体混合装置所具备的多个流道单元各自的上述第1分支流道及上述第2分支流道的液体通过时间之差来决定上述送液泵的驱动周期。
8.根据权利要求4所述的液相色谱仪，其特征在于，
上述送液泵具备切换上述多个洗脱液的流量的切换阀，
上述控制器对上述送液泵进行如下控制：根据上述液体混合装置所具备的多个流道单元各自的上述第1分支流道及上述第2分支流道的液体通过时间之差来决定上述切换阀的切换周期。
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