CN117355747A - 等分散分流混合器 - Google Patents

Abstract

公开了一种液相色谱系统和用于在其中使用的混合器(100)，该混合器包括：第一分流部106，该第一分流部与入口(102)连接，该第一分流部将流体流从该入口分支到第一路径(108)和第二路径(110)中；第二分流部(112)，该第二分流部与该第一路径的出口连接，该第二分流部将该第一路径分支到第三路径(114)和第四路径(116)中；和第三分流部(118)，该第三分流部与该第二路径的出口连接，该第三分流部将该第二路径分支到第五路径(120)和第六路径(122)中。该第一路径和该第二路径偏移第一预定体积，该第三路径和该第四路径偏移第二预定体积，并且该第五路径和该第六路径也偏移该第二预定体积。

Description

等分散分流混合器

相关申请

本申请是要求2021年5月20日提交的名称为“等分散分流混合器(EqualDispersion Split-FlowMixer)”的美国临时专利申请第63/191,081号的优先权的非临时专利申请，该美国临时专利申请以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及色谱法，更具体地，本发明涉及用于在色谱系统中使用的等分散分流混合器。

背景技术

色谱法是将混合物分离成其各组分的一组技术。用于流体色谱系统的已明确建立的分离技术包括HPLC(高效液相色谱法)、UPLC(超高效液相色谱法)和SFC(超临界流体色谱法)。HPLC系统使用传统上介于1,000psi(磅每平方英寸)和约6,000psi之间的高压，以在填充柱中产生液相色谱(LC)所需的流量。与HPLC相比，UPLC系统使用具有更小颗粒物的柱和接近20,000psi的更高压力来递送流动相。SFC系统使用高度可压缩的流动相，该流动相通常采用二氧化碳(CO₂)作为主要组成部分。

在这些流体色谱应用中的许多流体色谱应用中，希望混合正在连续流动的流体。例如，在液相色谱中，使用泵将溶剂的精确成分递送至色谱柱以用于分离液体混合物的目的。由泵递送的流成分可随时间变化，从而从泵中出现由于泵循环或其他现象而以规则间隔发生的成分扰动。这些规则间隔可以恒定或接近恒定的频率出现。

在一些色谱应用中，在流动相溶剂中使用诸如三氟乙酸(TFA)等添加剂。期望在束流流动时共混或混合该束流，以用于消除可对样品检测造成干扰的成分不连续性。存在寻求在液相色谱系统中实现期望的流体混合的各种混合器。例如，存在大体积混合器，这些大体积混合器进行有效混合，但这样做会增加流体或溶剂必须流过的体积，由此显著地增加测试时间并降低吞吐量。相反，填充珠LC混合器相对于其延迟体积是低效的，其难以制造，并且容易发生污染和堵塞。

因此，消除或减少上述缺陷的混合器将在本领域中广受欢迎。

发明内容

在一个示例性实施方案中，流体色谱系统包括：至少一个溶剂储器；泵，该泵与该至少一个溶剂储器连接，该泵被配置为将来自该至少一个溶剂储器的流体流向下游泵送；混合器，该混合器位于该泵下游，该混合器包括：入口，该入口被配置为接收该流体流；出口，该出口被配置为在该流体流在该混合器中混合之后，在该混合器下游提供该流体流；第一分流部，该第一分流部与该入口连接，该第一分流部将来自该入口的该流体流分支到第一路径和第二路径中；第二分流部，该第二分流部与该第一路径的出口连接，该第二分流部将该第一路径分支到第三路径和第四路径中；第三分流部，该第三分流部与该第二路径的出口连接，该第三分流部将该第二路径分支到第五路径和第六路径中。该第一路径和该第二路径偏移第一预定体积。该第三路径和该第四路径偏移第二预定体积，并且该第五路径和该第六路径也偏移该第二预定体积。该流体色谱系统进一步包括：样品进样器，该样品进样器位于该混合器下游，该样品进样器被配置为将样品进样到该流体流中；色谱柱，该色谱柱位于该样品进样器下游，该色谱柱被配置为执行该样品的分离；和检测器，该检测器位于该色谱柱下游。

附加地或另选地，该混合器进一步包括流量限制器系统，该流量限制器系统位于该第三、第四、第五和第六路径下游，并且其中该流量限制器系统被平衡为提供相等的体积流量通过该第三、第四、第五和第六路径中的每个路径。

附加地或另选地，该流量限制器系统包括多个螺旋限制器。

附加地或另选地，该第一预定体积是该第二预定体积的两倍。

附加地或另选地，该混合器进一步包括振幅控制特征，该振幅控制特征被配置为减小成分扰动的振幅。

附加地或另选地，该第一预定体积和该第二预定体积各自被配置为靶向该流体流中成分扰动的相同频率。

附加地或另选地，该第一预定体积和该第二预定体积各自被配置为靶向该流体流中成分扰动的不同频率。

附加地或另选地，该混合器进一步包括分流系统，该分流系统包括该第一分流部、该第二分流部和该第三分流部，并且该混合器进一步包括位于该分流系统下游的重组系统，其中该重组系统包括与该分流系统中的分流部相等数量的重组点。

附加地或另选地，该第一预定体积之间的差值为该泵的冲程体积的25％或约25％，并且其中该第二预定体积为该泵的该冲程体积的12.5％或约12.5％。

在另一示例性实施方案中，一种用于在色谱系统中使用的混合器包括：入口，该入口被配置为接收流体流；出口，该出口被配置为在该流体流在该混合器中混合之后，在该混合器下游提供该流体流；第一分流部，该第一分流部与该入口连接，该第一分流部将来自该入口的该流体流分支到第一路径和第二路径中；第二分流部，该第二分流部与该第一路径的出口连接，该第二分流部将该第一路径分支到第三路径和第四路径中；和第三分流部，该第三分流部与该第二路径的出口连接，该第三分流部将该第二路径分支到第五路径和第六路径中，其中该第一路径和该第二路径偏移第一预定体积，并且其中该第三路径和该第四路径偏移第二预定体积，并且其中该第五路径和该第六路径也偏移该第二预定体积。

附加地或另选地，该第一预定体积和该第二预定体积各自被配置为靶向该流体流中成分扰动的相同频率。

附加地或另选地，该第一预定体积和该第二预定体积各自被配置为靶向该流体流中成分扰动的不同频率。

附加地或另选地，该第一预定体积是该第二预定体积的两倍。

附加地或另选地，该混合器包括振幅控制特征，该振幅控制特征被配置为减小成分扰动的振幅。

附加地或另选地，该混合器包括流量限制器系统，该流量限制器系统位于该第三、第四、第五和第六路径下游，并且其中该流量限制器系统被平衡为提供相等的体积流量通过该第三、第四、第五和第六路径中的每个路径。

附加地或另选地，该流量限制器系统包括多个螺旋限制器。

附加地或另选地，该混合器包括分流系统，该分流系统包括该第一分流部、该第二分流部和该第三分流部，并且该混合器进一步包括位于该分流系统下游的重组系统，其中该重组系统包括与该分流系统中的分流部相等数量的重组点。

在另一示例性实施方案中，一种在流体色谱系统中混合流体的方法包括：由至少一个流体泵将流体提供到混合器；由该混合器的入口接收该流体；在第一分流部处将该流体流至少分流到第一路径和第二路径中；将该第一路径中的该流体流分流到第三路径和第四路径中；将该第二路径中的该流体流分流到第五路径和第六路径中；使该第一路径和该第二路径中的体积偏移第一预定体积；使该第三路径和该第四路径中的体积偏移第二预定体积；以及使该第五路径和该第六路径中的体积偏移该第二预定体积。

附加地或另选地，该方法进一步包括用该第一预定体积和该第二预定体积靶向该流体流中成分扰动的相同频率。

附加地或另选地，该方法进一步包括用该第一预定体积和该第二预定体积靶向该流体流中成分扰动的不同频率。

附图说明

通过结合附图参考下面的描述，可以更好地理解本发明的上述优点和其他优点，附图中相同的附图标号是指各个附图中相同的元件和特征部。为清楚起见，并非每个元件都在每个附图中标记。附图不一定按比例绘制，而重点在于示出本发明的原理。

图1描绘了根据一个实施方案的液相色谱系统的框图。

图2描绘了根据一个实施方案的用于在图1的液相色谱系统中使用的混合器的示意图。

图3描绘了根据一个实施方案的用于在图1的液相色谱系统中使用的另一个混合器的示意图。

图4描绘了根据一个实施方案的用于在图1的液相色谱系统中使用的另一个混合器的示意图。

图5A描绘了在体积偏移分流之前、在每次体积偏移分流之后重组之前、以及在重组之后，流体流通过体积偏移分流混合器的成分扰动随时间变化的图形表示。

图5B描绘了在体积偏移分流之前、在每次体积偏移分流之后重组之前、以及在重组之后，流体流通过部署了振幅控制特征的体积偏移分流混合器的成分扰动随时间变化的图形表示。

图6描绘了根据一个实施方案的用于在图1的液相色谱系统中使用的另一个混合器的示意图。

图7描绘了根据一个实施方案的图6的混合器的俯视图，其中在基板或表面中形成通道。

具体实施方式

说明书中对“一个实施方案”的引用意指结合实施方案描述的细节、特征、结构或特性包括在教导的至少一个实施方案中。对本说明书内的特定实施方案的引用不一定都指代相同的实施方案。

现在将参考如附图所示的本教导的示例性实施方案来更详细地描述本教导。虽然结合各种实施方案和示例描述了本教导，但是本教导不旨在限制于此类实施方案。相反地，本教导涵盖各种替代、修改和等同物，本领域的技术人员将理解。获得本文教导的普通技术人员将认识到另外的实施方式、修改和实施方案，以及其它使用领域，这些都处于如本文所述的本公开的范围内。

简要概述，本发明涉及一种用于在色谱系统中使用的混合器，该混合器使流体流分流以便提供混合。本文所述的实施方案包括液相色谱混合器的以下期望特质中的一个或多个特质：能够无源地操作；易于制造、性能稳定以及关于压降和延迟体积有效地混合连续流束流。本文所述的混合器被配置为纵向(即沿流动方向)混合，并且与等同填充珠混合器相比可提供更小衰减体积。

此外，本文所述的混合器可被配置用于需要混合连续流体流的任何场合。本文所述的特定实施方案适合于流体色谱应用，并且更具体地适合于液相色谱系统(即，HPLC和/或UPLC)。然而，实施方案也可适用于超临界流体系统(SFC)。其中需要流体混合的任何系统可适用于本文所述的混合器实施方案。

符合本发明的混合器可被进一步配置为通过一个或多个频率消除和/或以其他方式减少偏离期望成分的成分中的流体振荡。例如，在本文所述的情况下，位于混合器上游的一个或多个泵(例如，单个四元泵或两个二元泵)可被配置为将流体向下游泵送到混合器。然而，在通过混合器混合之前，通过泵排出的成分并未被充分地混合。取决于泵的不同，泵下游的成分从期望成分振荡，在本领域中称为“成分波动”。取决于所使用的上游泵系统，此类不期望的成分变化可能以规则的周期性频率发生，并且可能是色谱系统设计者所知的，使得混合器可被特别地配置为根据下文所述的实施方案消除或减小成分波动或变化中的一个或多个频率。

无论泵被设定为泵送恒定量的溶剂，还是另选地被设定为递送梯度量的溶剂，本文所述的混合器均可被配置为减少或消除该不想要的成分波动。在任一情形下，在给定时间点存在期望成分。在给定频率下呈成分振荡形式的与该期望成分的任何偏离是不想要的，并且可通过本文所述的混合器来防止。

本发明的实施方案进一步提供了分流混合器，其中进入入口的流体流被分流到两个或更多个流体路径中。这些路径中的一个或两个路径可包括体积偏移区，该体积偏移区被配置为相对于第一流动通道延迟通过第二流动通道的流体传播。在组合中，这些路径可偏移第一预定体积。换句话讲，这些路径中的一个路径可包括与另一个路径偏移(即，大于或小于)预定体积量的体积。在多级设计中，两个或更多个路径可进一步包括附加的下游分流部，以形成附加级。对于每个附加的分流级，直接从分流部出来的两个或更多个路径可偏移预定体积量。每个级内的预定体积量可以是相同的，但是级与级之间的预定体积量可以是不同的。

各种单级或多级分流部可构成分流系统。连接在分流系统下游的可以是流量限制器系统。流量限制器系统可以这样的方式进行平衡，该方式使得当部署混合器时，与流量限制器系统直接连接的各种路径包括相等的体积流量。

类似地，分流系统的下游是重组系统，该重组系统可包括与上游分流点的数量相等数量的重组点。

根据在给定分流之后偏移路径的具体预定体积，每级分流部可被配置为减少或消除成分中在特定频率下的这些不想要的振荡。在组合中，被引入到混合器中的流体的任何给定分子可在重组之前在每个后分流级处流过一个路径。总体而言，各级可被配置为显著消除来自泵的流体成分中的大部分或全部不想要的成分波动或振荡。

图1示出了用于将样品分离成其各组分的示例性液相色谱系统10的实施方案。液相色谱系统10可以是HPLC、UPLC等。液相色谱系统10包括溶剂递送系统，该溶剂递送系统包括多个溶剂储器18A、18B、18C、18D。溶剂储器连接到梯度比例阀16，该梯度比例阀将组合溶剂提供到四元泵12。四元泵12通过流体导管抽吸溶剂，该流体导管是流体导管、管线、管道或通道。

虽然未示出，但设想的液相色谱系统10的其他实施方案可以是具有两个二元泵的二元泵系统(即，使用二元溶剂管理器BSM系统)。因此，本发明可包括在具有两个高压混合泵的BSM系统中，在该系统中由泵循环引起的频率造成流微扰。在此类实例中，不想要的成分波动的频率在这些BSM系统中可以是固定的。在下文中，虽然示出了四元泵12，但应当理解，本文所述的混合器和本文所述的概念适用于BSM系统以及四元溶剂管理器(QSM)系统。

四元泵12可具有单对泵压头，并且经由泵12上游的切换阀更改成分。四元泵12可被配置为利用切换阀递送至多四种不同溶剂(如图所示，来自储器18A、18B、18C、18D的溶剂)。由于梯度比例阀16一次仅将一种溶剂递送到四元泵12，因此发生如本文所述的成分波动。阀16在溶剂之间快速地交替以实现所命令成分。然而，溶剂在泵压头中可无法完全共混。另外，在设定成分随时间改变的梯度期间，每个泵冲程具有不同成分。因此，在这种情况下，四元泵12产生不期望的阶梯形状的递送成分曲线，其需要附加混合以用于在下游进行恰当检测。

四元泵12的下游可以是混合器，该混合器可由下文所述的混合器100、200、300、400中的任一个混合器或组合例示。混合器100、200、300、400可被配置为根据本文所述实施方案的被动地混合泵送的流体。虽然混合器100、200、300、400的具体特征在图2和图3中示出并且在下文中描述，但是液相色谱系统10可包括与本文所述的混合器实施方案(诸如图4和图5中所述的混合器200)一致的任何混合器，代替混合器100、200、300、400。

混合器100、200、300、400的下游示出了进样器14。进样器14可作为样品管理器或其他组件或子系统的特征被包括，该进样器被配置为将样品进样到来自混合器100、200、300、400的流体流中。进样器14可包括具有样品环路的进样器阀。样品管理器可控制样品的进样并且可在以下两种状态中的一种状态下操作：装载状态和进样状态。在装载状态下，进样器14的进样器阀的位置是使得溶剂管理器将样品装载到样品环路中；在进样状态下，进样器14的进样器阀的位置改变，使得溶剂管理器将样品环路中的样品引入到来自混合器100、200、300、400的连续流动的流动相中。

在进样器14的进样器阀处于进样状态的情况下，流动相将样品携带到柱22中。色谱柱22通过例如流体管与进样器14流体连通。色谱柱22可被配置为根据本领域已知的技术执行样品分离。另一个流体管将柱22的输出端口联接到检测器24，例如，质谱仪、UV检测器或任何其它检测器。通过流体管，检测器24可被配置为接收来自柱22的样品的所分离组成部分并且产生输出，根据该输出可确定样品分析物的种类和数量。所分离组成部分随时间推移的吸光度噪声可通过本文所述的混合器得以减少。

出于示例性目的示出了液相色谱系统10，并且在不脱离本发明的范围的情况下，可用任何已知液相色谱系统的任何特征来修改、改变或替换所示的各种特征。此外，虽然本发明以液相色谱系统为例进行示出，但本文所述的混合器可与任何流体系统一起部署，该流体系统包括超临界流体色谱(SFC)系统或者甚至非色谱应用。

在上文所示的液相色谱系统10的一个示例性实施方案中，从溶剂储器18A和18B中的每个溶剂储器递送两种溶剂。在该实施方案中，可不使用其他溶剂储器18C和18D。来自储器18A的溶剂可以是含有0.1％三氟乙酸(TFA)的水。来自储器18B的溶剂可以是具有0.1％TFA的乙腈(ACN)。在这种实施方案中，当来自储器18A的溶剂穿过时，更多TFA粘附到柱，当来自储器18B的溶剂穿过时，更少TFA粘附到柱。以此方式，成分中的振荡将致使离开柱的TFA的量振荡。成分中的TFA吸收检测器24正在观测的波长处的光。因此，混合器100、200、300、400被配置为防止在色谱图的基线中看到的噪声波，这些噪声波在成分中不想要的振荡或“成分波动”存在的情形下原本将存在。此类振荡将干扰样品峰的大小的量化，并且因此期望通过根据本文所述的实施方案的混合器100、200、300、400来防止这些振荡。

图2描绘了根据一个实施方案的用于在图1的液相色谱系统10中使用的另一个混合器100的示意图。混合器100包括入口102，该入口被配置为接收流体流，诸如来自图1的上游四元泵12的溶剂成分。混合器100进一步包括出口104，该出口被配置为在流体流在混合器100中混合之后，将混合器100下游的流体流提供到图1所示的进样位置、柱14和检测器24。混合器100包括与入口102连接的第一分流部106。第一分流部106可被配置为将来自入口102的流体流分支到第一路径108和第二路径110中。第二分流部112被示出为与第一路径108的出口连接。

第二分流部112可被配置为将第一路径108分支到第三路径114和第四路径116中。同样，第三分流部118被示出为与第二路径110的出口连接。第三分流部118可被配置为将第二路径110分支到第五路径120和第六路径122中。

第一路径108和该第二路径110被示出为偏移第一预定体积。在所示的实施方案中，第一路径108包括35微升(μl)的流体体积，并且第二路径110包括2μl的流体体积。因此，第一路径108和第二路径110之间的第一预定体积偏移为33μ1。

类似地，第三路径114和第四路径116被示出为偏移第二预定体积。在所示的实施方案中，第三路径114包括18.5微升(μ1)的流体体积，并且第四路径116包括2μ1的流体体积。因此，第三路径114和第四路径116之间的第二预定体积偏移为16.5μ1。

最后，第五路径120和第六路径122被示出为偏移相同的第二预定体积。在所示的实施方案中，第五路径120包括18.5微升(μ1)的流体体积，并且第六路径122包括2μ1的流体体积。因此，第三路径114和第四路径116之间的体积偏移同样是16.5μ1，与第三路径114和第四路径116之间的体积偏移相同。

如图所示，混合器100包括两个级的分流部，第一级124和第二级126。虽然33μ1的第一预定体积偏移和16.5μ1的第二预定体积偏移也是示例性的，但是可以设想的是，在每个单级分流部处的体积偏移是相等的。因此，即使在混合器100包括附加的分流级(即，具有八个附加路径的第三级和/或具有十六个附加路径的第四级)，也可以设想每个路径配对将与同一级中的其它路径配对共享相同的体积偏移。

此外，本发明进一步设想了从分流部106、112、118中的每个分流部延伸两个路径。这些分流配对在靶向由混合器接收的流体中的成分扰动的规则频率方面可能特别有益。然而，在其它实施方案中，每个分流部可分成任何数量的路径。然而，无论实施方案为何，从分流点延伸的路径的数量在给定级内可以是相同的。此外，来自给定级上的分流部的两个或更多个路径之间的偏移可以与来自同一级上的其它分流部中的每个分流部的两个或更多个路径之间的偏移相同。

各种路径108、110、112、114、116的相应体积是示例性的，并且可以设想任何体积。然而，图2的实施方案中所示的体积可特别用于靶向成分扰动的特定频率。例如，在第一级处，第一级处的33μ1的体积偏移(即第一预定体积偏移)可靶向132μ1的体积频率，这是偏移量的四倍。在第二级，16.5μ1的体积偏移也可靶向132μ1的相同体积频率。在其中泵12的冲程体积为132μ1的液相色谱系统的实施方案中，混合器的体积偏移可被配置为靶向冲程体积。在该实施方案中，第一预定体积之间的差值为泵的冲程体积的25％或约25％，并且第二预定体积为泵的冲程体积的12.5％或约12.5％。在所示的实施方案中，第一级的第一预定体积是第二级处的第二预定体积的两倍，该结构(上游级是下游级的体积偏移的两倍)被配置为靶向溶剂流中成分扰动的相同频率。然而，在其他实施方案中，第一预定体积和第二预定体积可以是不同的，并且可被配置为靶向溶剂流中成分扰动的不同频率。

第三、第四、第五和第六路径114、116、120、122的较大体积部分的下游是流量限制器系统128。流量限制器系统128可被配置为以平衡方式限制流动，以便当混合器在使用中并且在入口102处接收流时，确保相等的体积流量通过第三、第四、第五和第六路径114、116、120、122中的每个路径。流量限制器系统128可包括四个单独的流量限制器130、132、134、136，这些流量限制器位于重组第三、第四、第五和第六路径114、116、120、122中的每个路径之前。然而，流量限制器系统128可进一步包括流量限制器段，这些流量限制器段位于第三、第四、第五和第六路径114、116、120、122在出口104之前开始汇聚时的下游。无论何种配置，流量限制器系统128可支配流动路径114、116、120、122中的每个流动路径的流体阻力，从而以确保通过各种流动路径114、116、120、122中的每个流动路径的平衡的流量的方式限制体积流量。

所示的混合器100的特征可在于包括分流系统138和重组系统140。该分流系统包括第一分流部106、第二分流部112、第三分流部114。同样，该重组系统包括第一和第二重组点142、144以及位于第一和第二重组点142、144下游的第三重组点146。因此，重组系统140包括与分流部106、112、114相等数量的重组点142、144、146。

图3描绘了根据一个实施方案的用于在图1的液相色谱系统10中使用的另一个混合器200的示意图。与混合器100类似，混合器200包括入口202，该入口被配置为接收流体流，诸如来自图1的上游四元泵12的溶剂成分。混合器200进一步包括出口104，该出口被配置为在流体流在混合器200中混合之后，将混合器200下游的流体流提供到图1所示的进样位置、柱14和检测器24。

与混合器100不同，混合器100包括三个连续级的分流部224、225、226。在第一级224处，将入口202分流成一对路径(总共两个路径)。在第二级225处，将两个路径分流成四个路径(两对路径)。最后，在第三级226处，将四个路径分流成八个路径(四对路径)。前两个级包括与在混合器100中发现的33μ1的第一预定体积偏移和16.5μ1的第二预定量偏移相同的偏移体积。同样，这些体积偏移(第一级处的33μ1和第二级处的16.5μ1)中的每个体积偏移可被配置为靶向由泵12的冲程体积体现的频率。然而，与混合器100不同，混合器200包括第三级四对路径。这些对路径中的每对路径包括5μ1的第三预定体积偏移。作为第三级的偏移，该5μ1的体积偏移量被配置为靶向80μ1的频率。因此，在该实施方案中，第一级和第二级可被配置为靶向通过混合器的流体流中的成分扰动的一种频率，而第三级可被配置为靶向通过混合器的流体流中的成分扰动的不同频率。

附加地，混合器200包括流量限制器系统228，该流量限制器系统包括八个经平衡的流量限制器230a、230b、230c、230d、230e、230f、230g、230h，这些流量限制器从第三级的八个单独路径中的每个路径延伸。在八个路径汇聚成四个出口路径之后，该四个出口路径各自包括单独的螺旋限制器250、252、254、256。螺旋限制器250、252、254、256可被配置为协助进一步混合和分散流体。在四个单独的出口路径汇聚成两个出口路径之后，该两个出口路径各自包括单独的螺旋限制器258、260。最后，在该两个出口路径汇聚到出口104之后，最后的螺旋限制器262位于出口204的紧上游的直线上。

图4描绘了根据一个实施方案的用于在图1的液相色谱系统10中使用的另一个混合器300的示意图。与混合器100、200类似，混合器300包括入口302，该入口被配置为接收流体流，诸如来自图1的上游四元泵12的溶剂成分。混合器300进一步包括出口304，该出口被配置为在流体流在混合器300中混合之后，将混合器300下游的流体流提供到图1所示的进样位置、柱14和检测器24。

与混合器100、200不同，混合器300将流体流分流到四个单独的路径中。各种路径可在较大体积区306、308、310、312内具有任何预定体积，以便靶向通过混合器的流体流中的成分扰动的多种频率。在一个实施方案中，较大体积区中的两个体积区306、312包括被配置为靶向第一频率的第一体积偏移，而两个中间较大体积区308、310可包括靶向不同于第一频率的第二频率的体积。

无论实施方案为何，混合器300的四个流动路径中的每个流动路径包括位于相应较大体积区306、308、310、312下游的振幅控制特征314、316、318、320。振幅控制特征被示出为包括四个附加流动路径的微型分流混合器。该微型分流混合器还可配置为靶向进入混合器300的流体流中的成分扰动的特定频率。在其它实施方案中，振幅控制特征可以是螺旋限制器，如图3所示。无论实施方案为何，振幅控制特征314、316、318、320可被配置为以受控方式减小靶频率的振幅，使得在下游重组点处所得到的振幅相等。此外，振幅控制特征314、316、318、320可被配置为以等同方式分散流体，使得通过混合器的路径包括等同或几乎等同的分散。

图3和图4两者都显示了应用振幅控制特征250、252、524、256、258、260、262、314、316、318、320，以便等同地分散流体通过每个路径。振幅控制特征(诸如图3和图4中所示的那些)可应用于本文所述的任何实施方案。例如，振幅控制特征可以位于体积偏移路径下游，但是位于流量限制器系统上游。另选地，振幅控制特征可位于体积偏移路径下游并且还位于流量限制器系统下游。最后，振幅控制特征可位于较大体积路径之前。

图5A和图5B显示了在体积分流部的一侧上具有更多分散的均匀体积分流部如何可能引起成分扰动的问题，该成分扰动尽管经过靶向频率的体积偏移分流混合器(诸如本文所述的实施方案)也未被完全消除。具体地，图5A描绘了在体积偏移分流之前(1级)、在每次体积偏移分流之后重组之前(2级)、以及在重组之后(3级)，流体流通过体积偏移分流混合器的成分扰动随时间变化的图形表示。通过混合器入口的流体在1级处被示出为包括由于成分扰动而以规则频率发生变化的成分。在2级处，流体被分流到两个路径中，并且顶部路径的相位由于体积偏移而相对于底部路径发生改变。然而，底部路径和顶部路径包括导致不同振幅的不同分散。因此，在3级的重组点之后，成分扰动仍然存在，尽管具有较小的振幅。因此，扰动已被减小但未被消除。

图5B描绘了在体积偏移分流之前(1级)、在每次体积偏移分流之后在重组之前(2级)、以及在重组之后(3级)，流体流通过部署了振幅控制特征的体积偏移分流混合器的成分扰动随时间变化的图形表示。与图5A的示例类似，通过图5B中的混合器入口的流体在1级处被示出为包括由于成分扰动而以规则频率发生变化的成分。在2级处，流体被分流到两个路径中，并且顶部路径的相位由于体积偏移而相对于底部路径发生改变。与图5A的示例不同，底部路径和顶部路径包括导致相同振幅的相等分散。等同分散和振幅可经由利用振幅控制特征(诸如振幅控制特征250、252、524、256、258、260、262、314、316、318、320中的一个振幅控制特征)来产生。因此，在3级的重组点之后，消除了成分扰动。

图6描绘了根据一个实施方案的用于在图1的液相色谱系统10中使用的另一个混合器400的示意图。图7描绘了根据一个实施方案的图6的混合器的俯视图，其中在基板或表面中形成通道。虽然图6标记了每个单独的组成部分，但是图7仅标记了分流点和重组点。

如图所示，混合器400包括入口402，该入口被配置为接收流体流，诸如来自图1的上游四元泵12的溶剂成分。混合器400进一步包括出口404，该出口被配置为在流体流在混合器400中混合之后，将混合器400下游的流体流提供到图1所示的进样位置、柱14和检测器24。混合器400包括与入口402连接的第一分流部405。第一分流部405可被配置为将来自入口402的流体流分支到第一路径406和第二路径407中。第二分流部408被示出

为与第一路径406的出口连接。第二分流部408可被配置为将第一路径406分支到两个附加路径410、411中。同样，第三分流部409被示出为与第二路径407的出口连接。第三分流部409可被配置为将第二路径407分支到两个附加路径412、413中。

第一路径406和第二路径407被示出为偏移第一预定体积。在所示的实施方案中，第一路径406包括135微升(μ1)的流体体积，并且第二路径407包括2μ1的流体体积。因此，第一路径406和第二路径407之间的第一预定体积偏移为133μ1。因此，混合器400的第一级481包括133μ1的该预定体积偏移。类似地，混合器400的第二级482包括33μ1的体积偏移，其由一个路径上的35μ1和另一个路径上的2μ1限定。

与混合器300类似，混合器400包括第三级，该第三级包括四个分流点414、415、416、417和八个路径(四对)418、419、420、421、422、423、424、425。第三级包括8.25μ1的体积偏移，其由一个路径上的10.25μ1体积和另一个路径上的2μ1体积限定。与混合器300不同，混合器400包括第四级，该第四级包括八个分流点426、427、428、429、430、431、432、433和十六个路径(八对)434、435、436、437、438、439、440、441、442、443、444、445、446、447、448、449。该第四级包括4.125μ1的体积偏移，其由一个路径上的6.125μ1体积和另一个路径上的2μ1体积限定。

第四级的下游包括流量限制器系统450，该流量限制器系统由十六个流量限制器451、452、453、454、455、456、457、458、459、460、461、462、463、464、465、466限定，即第四级的十六个路径中的每个路径下游一个流量限制器。

此外，混合器400包括位于流量限制器系统450下游的重组系统，该重组系统包括重组点467、468、469、490、470、471、472、473、474、475、476、477、478、479、480。与混合器100、200、300类似，混合器400包括等同的分流部和重组结构，该结构具有等同数量的分流点和重组点。最后，混合器400重组成单个出口404。

设想了混合器400显示任意数量的级。此外，混合器400进一步显示每一级处的预定体积偏移可易于配置以解决任何特定应用。

还设想了在色谱系统中混合流体的方法。具体地，方法可包括通过至少一个流体泵将流体提供到混合器，诸如混合器100、200、300、400中的一个混合器。该方法可包括由混合器的入口接收流体，并且在第一分流部处将流体流至少分流到混合器的第一路径和第二路径。该方法可包括将第一路径中的流体流分流到第三路径和第四路径中，并且将第二路径中的流体流分流到第五路径和第六路径。该方法可包括使第一路径和第二路径中的体积偏移第一预定体积，使第三路径和第四路径中的体积偏移第二预定体积，并且使第五路径和第六路径中的体积偏移第二预定体积。附加地，这些方法可包括用第一预定体积和第二预定体积靶向流体流中成分扰动的相同频率。附加地或另选地，这些方法可包括用第一预定体积和第二预定体积靶向流体流中成分扰动的不同频率。

虽然已经参考特定实施方案示出和描述了本方面，但是本领域的技术人员应理解，在不脱离所附权利要求中记载的本发明的精神和范围的情况下，可在形式和细节上作出各种改变。例如，在一些实施方案中，可移除密封装置可以不包括支撑套筒，或者可包括不是由金属材料制成的支撑套筒。在不脱离本文所述的发明范围的情况下设想其他变型。

Claims (20)

1.一种流体色谱系统，所述流体色谱系统包括：

至少一个溶剂储器；

泵，所述泵与所述至少一个溶剂储器连接，所述泵被配置为将来自所述至少一个溶剂储器的流体流向下游泵送；

混合器，所述混合器位于所述泵下游，所述混合器包括：

入口，所述入口被配置为接收所述流体流；

出口，所述出口被配置为在所述流体流在所述混合器中混合之后，在所述混合器下游提供所述流体流；

第一分流部，所述第一分流部与所述入口连接，所述第一分流部将来自所述入口的所述流体流分支到第一路径和第二路径中；

第二分流部，所述第二分流部与所述第一路径的出口连接，所述第二分流部将所述第一路径分支到第三路径和第四路径中；和

第三分流部，所述第三分流部与所述第二路径的出口连接，所述第三分流部将所述第二路径分支到第五路径和第六路径中，

其中所述第一路径和所述第二路径偏移第一预定体积，

其中所述第三路径和所述第四路径偏移第二预定体积，并且其中所述第五路径和所述第六路径也偏移所述第二预定体积；

样品进样器，所述样品进样器位于所述混合器下游，所述样品进样器被配置为将样品进样到所述流体流中；

色谱柱，所述色谱柱位于所述样品进样器下游，所述色谱柱被配置为执行所述样品的分离；和

检测器，所述检测器位于所述色谱柱下游。

2.根据权利要求1所述的流体色谱系统，其中所述混合器进一步包括流量限制器系统，所述流量限制器系统位于所述第三、第四、第五和第六路径下游，并且其中所述流量限制器系统被平衡为提供相等的体积流量通过所述第三、第四、第五和第六路径中的每个路径。

3.根据权利要求2所述的流体色谱系统，其中所述流量限制器系统包括多个螺旋限制器。

4.根据权利要求1所述的流体色谱系统，其中所述第一预定体积是所述第二预定体积的两倍。

5.根据权利要求1所述的流体色谱系统，其中所述混合器进一步包括振幅控制特征，所述振幅控制特征被配置为减小成分扰动的振幅。

6.根据权利要求1所述的流体色谱系统，其中所述第一预定体积和所述第二预定体积各自被配置为靶向所述流体流中成分扰动的相同频率。

7.根据权利要求1所述的流体色谱系统，其中所述第一预定体积和所述第二预定体积各自被配置为靶向所述流体流中成分扰动的不同频率。

8.根据权利要求1所述的流体色谱系统，其中所述混合器进一步包括分流系统，所述分流系统包括所述第一分流部、所述第二分流部和所述第三分流部，并且所述混合器进一步包括位于所述分流系统下游的重组系统，其中所述重组系统包括与所述分流系统中的分流部相等数量的重组点。

9.根据权利要求1所述的流体色谱系统，其中所述第一预定体积之间的差值为所述泵的冲程体积的25％或约25％，并且其中所述第二预定体积为所述泵的所述冲程体积的12.5％或约12.5％。

10.一种用于在色谱系统中使用的混合器，所述混合器包括：

入口，所述入口被配置为接收流体流；

出口，所述出口被配置为在所述流体流在所述混合器中混合之后，在所述混合器下游提供所述流体流；

第一分流部，所述第一分流部与所述入口连接，所述第一分流部将来自所述入口的所述流体流分支到第一路径和第二路径中；

第二分流部，所述第二分流部与所述第一路径的出口连接，所述第二分流部将所述第一路径分支到第三路径和第四路径中；和

第三分流部，所述第三分流部与所述第二路径的出口连接，所述第三分流部将所述第二路径分支到第五路径和第六路径中，

其中所述第一路径和所述第二路径偏移第一预定体积，并且

其中所述第三路径和所述第四路径偏移第二预定体积，并且其中所述第五路径和所述第六路径也偏移所述第二预定体积。

11.根据权利要求10所述的混合器，其中所述第一预定体积和所述第二预定体积各自被配置为靶向所述流体流中成分扰动的相同频率。

12.根据权利要求10所述的混合器，其中所述第一预定体积和所述第二预定体积各自被配置为靶向所述流体流中成分扰动的不同频率。

13.根据权利要求10所述的混合器，其中所述第一预定体积是所述第二预定体积的两倍。

14.根据权利要求10所述的混合器，所述混合器进一步包括：振幅控制特征，所述振幅控制特征被配置为减小成分扰动的振幅。

15.根据权利要求10所述的混合器，其中所述混合器进一步包括流量限制器系统，所述流量限制器系统位于所述第三、第四、第五和第六路径下游，并且其中所述流量限制器系统被平衡为提供相等的体积流量通过所述第三、第四、第五和第六路径中的每个路径。

16.根据权利要求15所述的混合器，其中所述流量限制器系统包括多个螺旋限制器。

17.根据权利要求10所述的混合器，所述混合器进一步包括分流系统，所述分流系统包括所述第一分流部、所述第二分流部和所述第三分流部，并且所述混合器进一步包括位于所述分流系统下游的重组系统，其中所述重组系统包括与所述分流系统中的分流部相等数量的重组点。

18.一种在流体色谱系统中混合流体的方法，所述方法包括：

由至少一个流体泵将流体提供到混合器；

由所述混合器的入口接收所述流体；

在第一分流部处将所述流体流至少分流到第一路径和第二路径中；

将所述第一路径中的所述流体流分流到第三路径和第四路径中；

将所述第二路径中的所述流体流分流到第五路径和第六路径中；

使所述第一路径和所述第二路径中的体积偏移第一预定体积；

使所述第三路径和所述第四路径中的体积偏移第二预定体积；以及

使所述第五路径和所述第六路径中的体积偏移所述第二预定体积。

19.根据权利要求18所述的方法，所述方法进一步包括：

用所述第一预定体积和所述第二预定体积靶向所述流体流中成分扰动的相同频率。

20.根据权利要求18所述的方法，所述方法进一步包括：

用所述第一预定体积和所述第二预定体积靶向所述流体流中成分扰动的不同频率。