DE112011102020T5

DE112011102020T5 - Flüssigkeitsmischvorrichtung und Flüssigkeitschromatograph

Info

Publication number: DE112011102020T5
Application number: DE112011102020T
Authority: DE
Inventors: Hironori Kaji; Nobuhiro Tsukada; Yoshihiro Nagaoka; Daisuke Akieda
Original assignee: Hitachi High Technologies Corp; Hitachi High Tech Corp
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2031-05-19
Also published as: JP5753846B2; CN105116080A; CN102959394B; CN102959394A; JPWO2011158430A1; CN105116080B; JP6002812B2; WO2011158430A1; US20130091933A1; US9128071B2; JP2015180884A; DE112011102020B4

Abstract

Eine Flüssigkeitsmischvorrichtung, die die Konzentrationsinhomogenität einer mobilen Phase in Fließrichtung verringert, und ein Flüssigkeitschromatograph, der die Flüssigkeitsmischvorrichtung verwendet, werden bereitgestellt. Die Flüssigkeitsmischvorrichtung ist so gestaltet, dass sie eine Fließkanaleinheit umfasst, die aus einem Einlasskanal, einem Verzweigungsbereich, der stromabwärts des Einlasskanals angeordnet ist, mehrere abzweigende Fließkanäle, die ab dem Verzweigungsbereich abzweigen, einen Vereinigungsbereich, in dem die mehreren abzweigenden Fließkanäle miteinander vereinigt werden, und einen Auslasskanal stromabwärts des Vereinigungsbereichs besteht. Die mehreren abzweigenden Fließkanäle sind hinsichtlich der Breite und/oder der Tiefe und/oder der Länge, die mit der äußeren Form und der Struktur, die das Innere des Fließkanals ausfüllt, verschieden voneinander, und dadurch sind die Zeiten, die eine Flüssigkeit benötigt, um die abzweigenden Fließkanäle zu passieren, verschieden voneinander.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsmischvorrichtung, die eine Flüssigkeit mischt, und einen Flüssigkeitschromatographen, der die Flüssigkeitsmischvorrichtung verwendet.
Technischer Hintergrund
Eine Flüssigkeitsmischvorrichtung zum Einmischen mehrerer Elutionsmittel in eine mobile Phase wird beim Gradientenelutionsverfahren in Flüssigkeitschromatographen verwendet. Die Flüssigkeitsmischvorrichtung wird im Folgenden als Mischer bezeichnet. Es gibt Mischer mit einer Struktur, die mit Kügelchen in Form kleiner Partikel gefüllt ist, und Mischer mit einer Struktur, bei der eine Bohrung und eine Nut auf einem Träger ausgebildet sind, die als Fließkanal dienen. Da Mischer mit der Struktur, die einen Fließkanal aufweist, Elutionsmittel unter Verwendung eines kleinen Fließkanalvolumens mischen können, ist die Vermischungszeit bei diesen Mischern kurz und die Analysezeit kurz.
In der Patentliteratur 1 (PTL 1) wird eine Struktur offenbart, bei der sich die Querschnittsform eines verzweigten Fließkanals bei einem Verzweigungspunkt und bei einem Vereinigungspunkt bezüglich der Struktur des Fließkanals so verändert, dass das Vermischen unter Verwendung der Verzweigungspunktes und des Vereinigungspunktes des Fließkanals erleichtert wird. Da sich bei dieser Struktur die Richtung, in die sich die durch den Fließkanal fließende Flüssigkeit verzweigt, und die Richtung, in die die durch den Fließkanal fließende Flüssigkeit zusammenfließt, ändern und da die Größe der Grenzfläche zwischen den beiden Flüssigkeiten bei jedem Verzweigungspunkt und jedem Vereinigungspunkt zunimmt, kann die Mischwirkung verbessert werden.
PTL 2 offenbart ein Verfahren, bei dem bei einem Gradientenelutionsverfahren durch mehrere Fließkanäle, die die Flüssigkeit in unterschiedlichen Zeiten passiert, und durch eine Anpassung der Flüssigkeitsabgabezeitpunkte einer flüssigkeitsabgebenden Pumpe eine gezielte Änderung der Konzentration in der mobilen Phase herbeigeführt wird.
Liste der zitierten Druckschriften
Patentliteratur

PTL 1: JP-A-2008-221208
PTL 2: JP-A-2007-139782

Zusammenfassung der Erfindung
Technische Aufgabe
In Flüssigkeitschromatographen kommt es in der mobilen Phase unmittelbar nach dem Zusammenfließen der Elutionsmittel zu einer Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung, bezogen auf den Fließkanal. Dies liegt daran, dass in einer Ausführungsform für die Durchführung des Hochdruckgradientenelutionsverfahrens eine flüssigkeitsabgebende Pumpe ein Pulsation hinsichtlich der Menge der fließenden Flüssigkeit zeigt, was beispielsweise von den Betriebsschwankungen eines Absperrventils herrühren kann. Weiterhin liegt dies daran, dass in der Ausführungsform für die Durchführung des Niederdruckgradientenelutionsverfahrens ein Umschaltventil sequentiell die verschiedenen Elutionsmittel und dabei jeweils immer nur ein Elutionsmittel zu einer gegebenen Zeit in ein Rohr abgibt. Der Mischer, der die Struktur hat, in der der betreffende Fließkanal verwendet wird, dient dem Vermischen in Richtung des Querschnitts, bezogen auf den Fließkanal, und somit ist der Mischeffekt in Fließrichtung, bezogen auf den Fließkanal, gering. Aus diesem Grund besteht die Konzentrationsinhomogenität in der Fließrichtung in der mobilen Phase fort, die dann in den Detektor fließt. Wenn in dem Detektor die Lichtabsorption gemessen wird, hat dies beispielsweise zur Folge, dass es in der detektierten Lichtabsorption zu einer Schwankung im Ausmaß der Konzentrationsinhomogenität kommt.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Flüssigkeitsmischvorrichtung, die die Konzentrationsinhomogenität einer mobilen Phase in Fließrichtung verringert, und einen Flüssigkeitschromatographen, der die Flüssigkeitsmischvorrichtung verwendet, bereitzustellen.
Lösung der Aufgabe
Nach einer erfindungsgemäßen Ausführungsform wird eine Flüssigkeitsmischvorrichtung bereitgestellt, die so gestaltet ist, dass sie eine Fließkanaleinheit umfasst, die aus einem Einlasskanal, einem Verzweigungsbereich, der stromabwärts des Einlasskanals angeordnet ist, mehrere abzweigende Fließkanäle, die sich ab dem Verzweigungsbereich verzweigen oder abzweigen, einem Vereinigungsbereich, in dem die mehreren abzweigenden Fließkanäle miteinander vereinigt werden, und einem Auslasskanal stromabwärts des Vereinigungsbereichs aufgebaut ist. Die mehreren abzweigenden Fließkanäle unterscheiden sich durch die Breite und/oder die Tiefe und/oder die Länge der äußeren Form und der Struktur, die das Innere des Fließkanals erfüllt, und somit sind die Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die abzweigenden Fließkanale zu passieren, verschieden voneinander. Da die Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die abzweigenden Fließkanäle zu passieren, voneinander verschiedenen sind, sind die Konzentrationen in der mobilen Phase, die durch die abzweigenden Fließkanäle hindurch tritt, in dem Vereinigungsbereich voneinander verschieden. Als Ergebnis liegt die Konzentration der mobilen Phase in dem Vereinigungsbereich zwischen den Konzentrationswerten der mobilen Phase, die die verschiedenen abzweigenden Fließkanäle passiert. Das bedeutet, dass die Ungleichmäßigkeit der Konzentration bzw. die Konzentrationsinhomogenität in der Fließrichtung der mobilen Phase im Auslasskanal geringer ist als die Konzentrationsinhomogenität in der Fließrichtung der mobilen Phase im Einlasskanal.
Wenn die Fließkanaleinheit einzeln verwendet wird, gibt es für die Differenz zwischen den Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die abzweigenden Fließkanäle zu passieren, eine Periode (Periodizität, Periodendauer oder Intervall) der Konzentrationsinhomogenität, bei der die Leistungsfähigkeit im Hinblick auf die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in der Fließrichtung der mobilen Phase maximal ist. Durch das Konfigurieren einer flüssigkeitsabgebenden Pumpe, die die Flüssigkeit immer mit der Periode der Konzentrationsinhomogenität abgeben kann ohne Abhängigkeit von der Menge der fließenden Flüssigkeit, und mit dem Flüssigkeitschromatographen, in dem die Fließkanaleinheit verwendet wird, kann die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung sehr deutlich verringert werden.
Weiterhin werden mehrere Fließkanaleinheiten in mehreren Stufen so miteinander verbunden, dass die Flüssigkeit, die den Vereinigungsbereich in die Fließkanaleinheit der höheren Stufe passiert, in den Verzweigungsbereich in der Fließkanaleinheit der niedrigeren Stufe fließt. Die Differenzen zwischen den Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die abzweigenden Fließkanäle in der Fließkanaleinheit zu passieren, sind in allen Stufen verschieden voneinander. Da die Perioden der Konzentrationsinhomogenität, die in jeder Fließkanaleinheit verringert wird, verschieden sind, kann bei dieser Ausführungsform die Konzentrationsinhomogenität der verschiedenen Perioden insgesamt verringert werden. Daher kann die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung verringert werden, ohne von der Pulsationsperiode der flüssigkeitsabgebenden Pumpe abhängig zu sein.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Nach der erfindungsgemäßen Ausführungsform können eine Flüssigkeitsmischvorrichtung, die die Konzentrationsinhomogenität in der Fließrichtung der mobilen Phase verringert, und ein Flüssigkeitschromatograph, der die Flüssigkeitsmischvorrichtung verwendet, bereitgestellt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Schaltschema, das eine Hauptausführungsform eines Flüssigkeitschromatographen für ein Hochdruckgradientenelutionsverfahren veranschaulicht.
2 ist ein Schaltschema, das den Aufbau des Fließkanals in einem Mischer veranschaulicht.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Fließkanalträgers veranschaulicht.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Fließkanalträgers veranschaulicht.
5 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Fließkanalträgers veranschaulicht.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Fließkanalträgers veranschaulicht.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Fließkanalträgers veranschaulicht.
8 ist eine Querschnittsansicht, die den Aufbau eines Fließkanalträgers veranschaulicht.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Fließkanalträgers veranschaulicht.
10 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Fließkanalträgers veranschaulicht.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau eines Fließkanalträgers veranschaulicht.
12 ist ein Diagramm, das die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung zeigt.
13 ist ein Diagramm, das die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung zeigt.
14 ist ein Schaltdiagramm, das eine Hauptausführungsform eines Flüssigkeitschromatographen für ein Niederdruckgradientenelutionsverfahren zeigt.
15 ist ein Diagramm, das die Änderung der Konzentration der Elutionsmittel bei einem Niederdruckgradientenelutionsverfahren zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Beispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Beispiel 1
1 zeigt ein Schaltdiagramm, das eine Hauptausführungsform eines Flüssigkeitschromatographen für ein Hochdruckgradientenelutionsverfahren veranschaulicht. Der Flüssigkeitschromatograph, der in 1 dargestellt wird, umfasst zwei Typen von Elutionsmitteln 2101 und 2102, zwei flüssigkeitsabgebende Pumpen 2201 und 2202, einen Verbindungsanschluss 23, einen Mischer 24, einen Autosampler 25 oder Probengeber, eine Trennsäule 26, einen Detektor 27, ein Rohr 28, das die Komponenten so miteinander verbindet, dass die Flüssigkeit fließen kann, eine Steuereinheit 29 die alle Komponenten steuert, und elektrische Leitungen 30, die die Komponenten elektrisch miteinander verbinden.
Der Mischer 24 besteht aus einem Gehäuseboden 1201, einem Gehäusedeckel 1202, Fließkanalträgern 1401, 1402, 1403 und 1404, Abstandshaltern 1301, 1302, 1303, 1304 und 1305, die zwischen die Fließkanalträger, zwischen einem Fließkanalträger und den Gehäuseboden 1201 oder einem Fließkanalträger und den Gehäusedeckel 1202 eingesetzt werden, und Schrauben 1205, die diese Komponenten miteinander verbinden. Ein Aufbau, in dem der Mischer vier Fließkanalträger aufweist, wird in 1 veranschaulicht, die Anzahl der Fließkanalträger ist aber nicht notwendigerweise auf vier begrenzt.
Als Material für den Gehäuseboden 1201 und den Gehäusedeckel 1202 werden beispielhaft nicht rostender Stahl und Polyetheretherketon aufgezählt. Um Leckverluste in Verbindungsbereich mit einem Rohr zu vermeiden, ist es wünschenswert, einen Gehäuseboden und einen Gehäusedeckel, die aus nicht rostendem Stahl bestehen, und ein Rohr, das aus nicht rostendem Stahl besteht, miteinander zu verbinden.
Die Abstandshalter 1301, 1302, 1303, 1304 und 1305 haben die Funktion, für die Dichtung zwischen den Fließkanalträgern, zwischen einem Fließkanalträger und dem Gehäuseboden 1201 oder zwischen einem Fließkanalträger und dem Gehäusedeckel 1202 zu sorgen. Die Oberflächen haften aneinander, und somit wird die Flüssigkeit daran gehindert, aus dem Fließkanal auszulaufen, indem der Gehäuseboden 1201 und der Gehäusedeckel 1202 mit Schrauben 1205 verbunden werden. Als Material für die Abstandshalter 1301, 1302, 1303, 1304 und 1305 sind beispielsweise Polyetheretherketon, Polytetrafluorethylen wünschenswert, die sich nur wenig in der mobilen Phase lösen und die jede Oberfläche abdichten können, indem sie in dem Moment, in dem sie miteinander verbunden werden, in einem gewissen Ausmaß verformt werden. In dem Fall, in dem beispielsweise Polyetheretherketon und Polytetrafluorethylen, die eine hohe Verformbarkeit aufweisen, als Material für die Fließkanalträger 1401, 1402, 1403 und 1404 ausgewählt werden, werden die Abstandshalter 1301, 1302, 1303, 1304 und 1305 nicht zwingend gebraucht, da der Fließkanalträger 1401 und der Gehäuseboden 1201, der Fließkanalträger 1404 und der Gehäusedeckel 1202 und die Fließkanalträger 1401, 1402, 1403 und 1404 aneinander haften.
Die Fließkanaleinheit wird in den Fließkanalträgern 1401, 1402, 1403 und 1404 gebildet. Als Material für die Fließkanalträger werden beispielhaft nicht rostender Stahl, Polyetheretherketon, Polytetrafluorethylen, Silicium, Glas, Polydimethylsiloxan und mit UV-Licht härtbares Harz aufgezählt. Von diesen sind beispielsweise nicht rostender Stahl, Polyetheretherketon und Polytetrafluorethylen insofern vorteilhaft, als sie nur geringfügig in dem Elutionsmittel gelöst werden. Als Verfahren für das Einarbeiten der Fließkanaleinheit in den Fließkanalträger werden beispielhaft die spanende Bearbeitung, das Nassätzen, das Trockenätzen, das Heißprägen, das Spritzgießen und die Photoherstellung aufgezählt.
2 zeigt ein Schaltschema, das eine Ausführungsform des Fließkanals in dem Mischer veranschaulicht. 2 ist eine schematische Darstellung einer mehrstufigen Fließkanaleinheit 1001, in der mehrere Fließkanaleinheiten 101, 102 und 103 durch Verbindungskanäle 1010, 1020 und 1030 miteinander verbunden sind. Eine Fließkanaleinheit schließt einen Einlasskanal 2, einen Verzweigungsbereich 3, einen ersten abzweigenden Fließkanal 4, einen zweiten abzweigenden Fließkanal 5, einen Vereinigungsbereich 6 und einen Auslasskanal 7 ein. Die Fließkanaleinheit 103 stellt die n-te Stufe der Fließkanaleinheit dar, und die Anzahl der Stufen kann beliebig festgelegt werden.
Im Fall einer mehrstufigen Fließkanaleinheit sind der Auslasskanal in der Fließkanaleinheit der höheren Stufe und der Einlasskanal in der Fließkanaleinheit unterhalb der höherstufigen Fließkanaleinheit durch einen Verbindungskanal miteinander verbunden. Es ist nicht notwendigerweise erforderlich, eine spezielle Ausführungsform für den Verbindungskanal vorzubereiten, und ein Fließkanal kann auch als Auslasskanal in der höherstufigen Fließkanaleinheit, Einlasskanal in der Fließkanaleinheit unterhalb der höherstufigen Fließkanaleinheit und Verbindungskanal dienen. Weiterhin kann der Mischer, der allgemein bekannt ist und der für das Vermischen in Querschnittsrichtung, bezogen auf die Fließkanaleinheiten, sorgt, falls dies erforderlich ist zwischen den Fließkanaleinheiten vor und nach der Fließkanaleinheit eingebunden werden. Die mehrstufige Fließkanaleinheit wird durch Erzeugen eines Verbunds von Fließkanalträgern gebildet, wobei eine Fließkanaleinheit mit einer Struktur gebildet wird, bei der der Fließkanal äquivalent zu dem Verbindungskanal ist, wenn es erforderlich ist, diesen zwischendrin einzufügen. Ansonsten wird die mehrstufige Fließkanaleinheit auch hergestellt, indem die mehreren Fließkanaleinheiten gebildet werden, von denen jede den Verbindungskanal auf einem Fließkanalträger einschließt.
Die 3 bis 9 veranschaulichen Beispiele für die Form des Fließkanalträgers, in dem eine Fließkanaleinheit ausgebildet ist. Auch wenn dies in den Zeichnungen nicht dargestellt wird, kann das Innere des Fließkanals in der Fließkanaleinheit beispielsweise mit einem porösen Material gefüllt sein, oder es kann leer sein. Für den Aufbau der mehrstufigen Fließkanaleinheit werden die verschiedenen Fließkanalträger 14, deren Nuten unterschiedliche Formen haben, wie sie in den 3 bis 9 veranschaulicht werden, so kombiniert, dass die benötigte Länge des Fließkanals erreicht wird, was in 2 veranschaulicht wird.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform des Fließkanalträgers zeigt; sie veranschaulicht eine Fließkanaleinheit, in der der erste divergente oder abzweigende Fließkanal 4 (Fließkanalzweig 4) linear ist und der zweite abzweigende Fließkanal 5 (Fließkanalzweig 5) an drei Stellen gebogen ist. Der Einlasskanal 2 umfasst eine Nut 201, die in der unteren Oberfläche des Fließkanalsubstrats 14 ausgebildet ist, eine Durchgangsbohrung 202, die die untere Oberfläche und die obere Oberfläche des Fließkanalträgers 14 durchstößt, und eine Nut 203, die in der Oberfläche des Fließkanalträgers 14 ausgebildet ist. Der erste abzweigende Fließkanal 4, der zweite abzweigende Fließkanal 5 und der Auslasskanal 7 sind als Nuten in der oberen Oberfläche des Fließkanalträgers 14 ausgebildet. Eine Flüssigkeit verzweigt sich in dem Verzweigungsbereich 3, nachdem sie durch den Einlasskanal 2 geflossen ist, vereinigt sich in dem Vereinigungsbereich 6, nachdem sie durch den ersten abzweigenden Fließkanal 4 oder den zweiten abzweigenden Fließkanal 5 geflossen ist, und wird aus der Fließkanaleinheit abgelassen, nachdem sie durch den Auslasskanal 7 geflossen ist.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform des Fließkanalträgers veranschaulicht, und betrifft eine Fließkanaleinheit, in der der erste abzweigende Fließkanal 4 und der zweite abzweigende Fließkanal 5 in der Form eines Kreises sind. Der Einlasskanal 2 umfasst die Nut 201, die in der unteren Oberfläche des Fließkanalträgers 14 ausgebildet ist, und die Durchgangsbohrung 202, die die unter Oberfläche und die obere Oberfläche des Fließkanalträgers 14 durchstößt. Der erste abzweigende Fließkanal 4, der zweite abzweigende Fließkanal 5 und der Auslasskanal 7 sind als Nuten in der oberen Oberfläche des Fließkanalträgers 14 ausgebildet. Die Flüssigkeit verzweigt sich in dem Verzweigungsbereich 3, nachdem sie durch den Einlasskanal 2 geflossen ist, vereinigt sich in dem Vereinigungsbereich 6, nachdem sie durch den ersten abzweigenden Fließkanal 4 oder den zweiten abzweigenden Fließkanal 5 geflossen ist, und fließt aus der Fließkanaleinheit heraus, nachdem sie durch den Auslasskanal 7 geflossen ist.
5 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des Fließkanalträgers zeigt. Der Fließkanalträger 14 enthält den ersten abzweigenden Fließkanal 4, der eine Nut 41 in der unteren Oberfläche des Fließkanalträgers 14, eine Durchgangsbohrung 42, die die untere Oberfläche und die obere Oberfläche durchstößt, und eine Nut 43 in der oberen Oberfläche einschließt, und den zweiten abzweigenden Fließkanal 5, der eine Nut 51 in der unteren Oberfläche des Fließkanalträgers 14, eine Durchgangsbohrung 52, die die untere Oberfläche und die obere Oberfläche durchstößt, und eine Nut 53 in der oberen Oberfläche einschließt.
6 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform des Fließkanalträgers veranschaulicht und die die Form der Nut 43 in der oberen Oberfläche und der Nut 53 in der oberen Oberfläche veranschaulicht, die in 5 gezeigt werden. Die Nuten in der oberen Oberfläche haben die Form einer Spirale. Die untere Oberfläche weist die gleiche Gestaltung auf.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform des Fließkanalträgers veranschaulicht und die die Form der Nut 43 in der oberen Oberfläche und der Nut 53 in der oberen Oberfläche veranschaulicht, die in 5 gezeigt werden. Die Nuten in der oberen Oberfläche haben die Form einer Wellenlinie. Die untere Oberfläche weist die gleiche Gestaltung auf.
8 ist eine Querschnittsansicht, die eine Ausführungsform des Fließkanalträgers zeigt. Der Fließkanalträger 14 enthält den ersten abzweigenden Fließkanal 4, der eine Durchgangsbohrung 42 einschließt, die die untere Oberfläche und die obere Oberfläche des Fließkanalträgers 14 durchstößt, und den zweiten abzweigenden Fließkanal 5, der eine Nut 51 in der unteren Oberfläche des Fließkanalträgers 14, eine Durchgangsbohrung 52, die die untere Oberfläche und die obere Oberfläche durchstößt, und eine Nut 53 in der oberen Oberfläche einschließt.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Ausführungsform des Fließkanalträgers veranschaulicht und die die Form der Durchgangsbohrung 42 und der Nut 53 in der oberen Oberfläche veranschaulicht, die in 8 gezeigt werden. Die Nut 53 in der oberen Oberfläche hat die Form einer Spirale. Die untere Oberfläche weist die gleiche Gestaltung auf.
Da in den Ausführungsformen der Fließkanaleinheit, die in den 5 bis 9 veranschaulicht werden, der Fließkanal mit Nuten in der unteren Oberfläche und der oberen Oberfläche des Fließkanalträgers 14 und mit der Durchgangsbohrung in der unteren Oberfläche und der oberen Oberfläche ausgebildet werden kann, kann für den Fall, dass ein Fließkanal mit gleichem Volumen ausgebildet wird, die Fläche des Trägers verringert werden, verglichen mit einer Ausführungsform, in der die Nut des Fließkanals entweder nur auf der unteren Oberfläche oder nur auf der oberen Oberfläche des Fließkanalträges ausgebildet wird, wie in den 3 und 4 veranschaulicht. Wie in 1 veranschaulicht wird, kann ein höherer hydraulischer Druck eingeschlossen werden, wenn der hydraulische Druck durch Pressen des Fließkanalträgers 14 mit dem Gehäusedeckel 1201 und dem Gehäuseboden 1202 eingeschlossen wird, weil so der Oberflächendruck, der auf den Fließkanalträger 14 aufgebracht wird, erhöht wird. Weiterhin kann auch die äußere Form des Gehäusedeckels 1201 und des Gehäusebodens 1202 verkleinert werden, und es ist möglich, die äußere Form des gesamten Mischers zu verkleinern, wodurch das Ausmaß der Freiheit bei der Anordnung der Komponenten in de Flüssigkeitschromatographen vergrößert werden kann.
Die 10 und 11 sind perspektivische Ansichten, die Ausführungsformen der Fließkanalträger und Beispiele für die Form des Fließkanalträgers veranschaulichen, mit denen die mehrstufige Fließkanaleinheit ausgebildet wird. Die mehrstufige Fließkanaleinheit, die wie in 10 veranschaulicht ausgebildet ist, umfasst den Einlasskanal 2, die Fließkanaleinheit der ersten Stufe 101, die Fließkanaleinheit der zweiten Stufe 102, die Fließkanaleinheit der dritten Stufe 103, die Fließkanaleinheit der vierten Stufe 104, die Verbindungskanäle 1010, 1020 und 1030, die die Fließkanaleinheiten aller Stufen miteinander verbinden, und den Auslasskanal 7. Der Einlasskanal 2 umfasst die Nut 201, die in der unteren Oberfläche des Fließkanalträgers 14 ausgebildet ist, und die Durchgangsbohrung 202, die die untere Oberfläche und die obere Oberfläche des Fließkanalträgers 14 durchbohrt. Jede der Fließkanaleinheiten 101, 102, 103 und 104 umfasst den Verzweigungsbereich, den ersten abzweigenden Fließkanal, den zweiten abzweigenden Fließkanal und den Vereinigungsbereich, deren Nuten in der oberen Oberfläche des Fließkanalträgers 14 ausgebildet sind. Jede Fließkanaleinheit 101, 102, 103 und 104 ist eine Fließkanaleinheit, in der der erste abzweigende Fließkanal linear ist und in der der zweite abzweigende Fließkanal an drei Stellen gebogen ist. Die Nut des Auslasskanals 7 ist in der oberen Oberfläche des Fließkanalträgers 14 ausgebildet.
Die Flüssigkeit verzweigt sich in dem Verzweigungsbereich 1013 der Fließkanaleinheit 101 der ersten Stufe, nachdem sie durch den Einlasskanal 2 geflossen ist, fließt in dem Vereinigungsbereich 1016 zusammen, nachdem sie durch den ersten abzweigenden Fließkanal 1014 oder durch den zweiten abzweigenden Fließkanal 1015 geflossen ist, verzweigt sich in dem Verzweigungsbereich 1023 der Fließkanaleinheit 102 der zweiten Stufe, nachdem sie durch den Verbindungskanal 1010 geflossen ist, fließt in dem Vereinigungsbereich 1026 zusammen, nachdem sie durch den ersten abzweigenden Fließkanal 1024 oder den zweiten abzweigenden Fließkanal 1025 geflossen ist, verzweigt sich in dem Verzweigungsbereich 1033 der Fließkanaleinheit 103 der dritten Stufe, nachdem sie durch den Verbindungskanal 1020 geflossen ist, fließt in dem Vereinigungsbereich 1036 zusammen, nachdem sie durch den ersten abzweigenden Fließkanal 1034 oder den zweiten abzweigenden Fließkanal 1035 geflossen ist, verzweigt sich in dem Verzweigungsbereich 1043 der Fließkanaleinheit 104 der vierten Stufe, nachdem sie durch den Verbindungskanal 1030 geflossen ist, fließt in dem Vereinigungsbereich 1046 zusammen, nachdem sie durch den ersten abzweigenden Fließkanal 1044 oder den zweiten abzweigenden Fließkanal 1045 geflossen ist, und fließt ab, nachdem sie durch den Auslasskanal 7 geflossen sind.
Die mehrstufige Fließkanaleinheit, die wie in 11 veranschaulicht ausgebildet ist, umfasst den Einlasskanal 2, die Fließkanaleinheit der ersten Stufe 101, die Fließkanaleinheit der zweiten Stufe 102, die Fließkanaleinheit der dritten Stufe 103, die Fließkanaleinheit der vierten Stufe 104, die Verbindungskanäle 1010, 1020 und 1030, die die Fließkanaleinheiten aller Stufen miteinander verbinden, und den Auslasskanal 7. Der Einlasskanal 2 umfasst die Nut 201, die in der unteren Oberfläche des Fließkanalträgers 14 ausgebildet ist, und die Durchgangsbohrung 202, die die untere Oberfläche und die obere Oberfläche des Fließkanalträgers 14 durchbohrt. Jede der Fließkanaleinheiten 101, 102, 103 und 104 umfasst den Verzweigungsbereich, den ersten abzweigenden Fließkanal, den zweiten abzweigenden Fließkanal und den Vereinigungsbereich, die alle als Nut in der oberen Oberfläche des Fließkanalträgers 14 ausgebildet sind. Jede Fließkanaleinheit 101, 102, 103 und 104 ist eine Fließkanaleinheit; in der der erste abzweigende Fließkanal 4 und der zweite abzweigende Fließkanal 5 in der Form eines Kreises ausgebildet sind.
Wie weiter oben beschrieben werden Beispiele, in denen eine Fließkanaleinheit in einem Fließkanalträger ausgebildet ist, in den 5 bis 9 veranschaulicht, und Beispiele, in denen mehrere Fließkanaleinheiten in eine Fließkanalträger ausgebildet sind, werden in den 10 und 11 veranschaulicht. Zusätzlich zu dem, was weiter oben beschrieben wird, kann in Bezug auf das Verfahren zur Herstellung der Fließkanaleinheit in dem Fließkanalträger der Fließkanal beispielsweise wie in den 5 bis 11 veranschaulicht hergestellt werden, indem eine Fließkanaleinheit mit mehreren Fließkanalträgern gestaltet wird oder indem eine Fließkanaleinheit mit einem Abstandshalter gestaltet wird, der zwischen den mehreren Fließkanalträgern angeordnet wird.
12 zeigt ein Diagramm, das die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung wiedergibt. T ist die Periode der Konzentrationsinhomogenität, Δt ist die Differenz zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und M ist die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung, die in der weiter unten folgenden Gleichung 13 wiedergegeben wird.
Auf der Basis einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Prinzip beschrieben, wie die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung durch Verwendung des Mischers verringert wird. Als erstes wird das Prinzip, wie die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung bei Verwendung einer Fließkanaleinheit verringert wird, für den Fall beschrieben, in dem die Fließgeschwindigkeit in dem Fließkanal konstant ist.
Die Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal 4 in der Fließkanaleinheit, die in 4 veranschaulicht wird, zu passieren, und die Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal 5 zu passieren, werden durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt, worin die Fließgeschwindigkeiten Q1 und Q2 bzw. die Volumina V1 und V2 verwendet werden. t1 = V1/Q1 (Gleichung 1) t2 = V2/Q2 (Gleichung 2)
Für den Fall, in dem sich die Konzentration Cein des Verzweigungsbereichs zeitabhängig in Form einer Sinuswelle ändert, wo die Konzentration im zentralen Bereich C0 ist, die Amplitude der Konzentration Ca ist und die Periode der Konzentration T ist, wird die Konzentration Cein beim Verzweigungsbereich durch die folgende Gleichung ausgedrückt, worin die Zeit auf t gestellt wird. Cein = C0 + Ca·sin(2πt/T) (Gleichung 3)
Die Konzentration C1aus beim Auslass des ersten abzweigenden Fließkanals und die Konzentration C2aus beim Auslass des zweiten abzweigenden Fließkanals werden durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt: C1aus = C0 + Ca·sin(2π(t – t1)/T) (Gleichung 4) C2aus = C0 + Ca·sin(2π(t – t2)/T) (Gleichung 5)
Wenn die Substanzmenge, die pro Zeiteinheit durch einen bestimmten Querschnitt des Fließkanals fließt, als Fluss bezeichnet wird, werden der Fluss J1 beim Auslass des ersten abzweigenden Fließkanals und der Fluss J2 beim Auslass des zweiten abzweigenden Fließkanals durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt: J1 = C1aus·Q1 = C0·Q1 + Ca·Q1·sin(2π(t – t1)/T) (Gleichung 6) J2 = C2aus·Q2 = C0·Q2 + Ca·Q2·sin(2π(t – t2)/T) (Gleichung 7)
Somit wird die Konzentration Caus im Vereinigungsbereich unter Verwendung der folgenden Gleichung erhalten. Caus = (J1 + J2)/(Q1 + Q2) = C0 + (Ca/(Q1 + Q2))·(A·sin(2πt/T) – (B·sin(2πt/T) (Gleichung 8) Nunmehr wird festgelegt, dass tanα = B/A ist. A = Q1·cos(2πt1/T) + Q2·cos(2πt2/T) (Gleichung 9) B = Q1·sin(2πt1/T) + Q2·sin(2πt2/T) (Gleichung 10) Caus = C0 + (Ca/(Q1 + Q2))·(√(A² + B²)sin(2πt/T – α)) = C0 + (Ca/(Q1 + Q2))·(√(Q1² + Q2² + 2Q1·Q2(cos(2πt1/T – 2πt2/T)))·sin(2πt/T – α) (Gleichung 11)
Weiterhin wird festgelegt, dass Δt = t2 – t1 ist. Caus = C0 + (Ca/(Q1 + Q2))·√(Q1² + Q2² + 2Q1·Q2·cos(2πΔt/T))·sin(2πt/T – α) (Gleichung 12)
Die Amplitude der zeitabhängigen Änderung der Konzentration im Vereinigungsbereich, das heißt das Ausmaß der Konzentrationsinhomogenität, wird folgendermaßen ermittelt: Cb = (Ca/(Q1 + Q2))·√(Q1² + Q2² + 2Q1·Q2·cos(2πΔt/T)). Caus = C0 + Cb·sin(2πt/T – α) (Gleichung 13)
Die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung in der Fließkanaleinheit wird als der Quotient aus der Amplitude Cb der Konzentration in dem Vereinigungsbereich und der Amplitude Ca der Konzentration in dem Verzweigungsbereich definiert und wird durch die folgende Gleichung wiedergegeben: M = Cb/Ca = (1/(Q1 + Q2))·√(Q1² + Q2² + 2Q1·Q2·cos(2πΔt/T)) (Gleichung 14)
Wenn beispielsweise die Leistungsfähigkeit M für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung 1 ist, bedeutet dies, dass die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung nicht verringert wird. Wenn M gleich 0 ist, bedeutet dies weiterhin, dass die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung vollständig beseitigt wird und es in dem Vereinigungsbereich keine Konzentrationsinhomogenität gibt.
Wenn der Quotient Δt/T aus der Differenz Δt zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Periode der Konzentrationsinhomogenität T keine ganze Zahl ist (0, 1, 2 und so weiter), ist M < 1 und wird die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung durch die Fließkanaleinheit verringert. Bei dem Punkt a in 12 hat beispielsweise der Quotient Δt/T aus der Differenz Δt zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Periode der Konzentrationsinhomogenität T ein Wert zwischen 0 und 1/2 (0 < (Δt/T) < 1/2), und weiterhin sind die Menge Q1 der Flüssigkeit, die durch den ersten abzweigende Fließkanal fließt, und die Menge Q2 der Flüssigkeit, die durch den zweiten abzweigenden Fließkanal fließt, voneinander verschieden (Q1 ≠ Q2).
Insbesondere wenn der Quotient Δt/T aus der Differenz zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Konzentrationsinhomogenitätperiode T die Summe aus einer ganzen Zahl und 1/2 ist (1/2, 3/2, 5/2 usw.), und wenn die Menge Q1 der Flüssigkeit, die durch den ersten abzweigenden Fließkanal fließt, und die Menge Q2 der Flüssigkeit, die durch den zweiten abzweigenden Kanal fließt, gleich groß sind (Q1 = Q2), ist M = 0 und ist die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung in dem Vereinigungsbereich nicht mehr vorhanden. Bei dem Punkt b1, dem Punkt b2, dem Punkt b3, dem Punkt b4 und dem Punkt b5 in 12 haben beispielsweise die Quotienten Δt/T aus der Differenz Δt zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Konzentrationsinhomogenitätsperiode T den Wert 1/2, 3/2, 5/2, 7/2 bzw. 9/2, und weiterhin sind die Menge Q1 der Flüssigkeit, die durch den ersten abzweigende Fließkanal fließt, und die Menge Q2 der Flüssigkeit, die durch den zweiten abzweigenden Fließkanal fließt, gleich groß (Q1 = Q2).
Wenn der Quotient ΔT/T aus der Differenz zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Periode der Konzentrationsinhomogenität T eine ganze Zahl ist (0, 1, 2 usw.), ist M = 1 und wird die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung durch die Fließkanaleinheit nicht verringert. Bei dem Punkt c0, dem Punkt c1, dem Punkt c2, dem Punkt c3, dem Punkt c4 und dem Punkt c5 in 12 haben beispielsweise die Quotienten Δt/T aus der Differenz Δt zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Konzentrationsinhomogenitätsperiode T den Wert 1, 2, 3, 4 bzw. 5
Als nächstes wird die Bedingung für die Fließkanalstruktur beschrieben, um zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten zu passieren, zu unterscheiden. Aus (Gleichung 1) und (Gleichung 2), die weiter oben beschrieben werden, wird mit t1 ≠ t2 die folgende Gleichung erzeugt: V1/Q1 ≠ V2/Q2 (Gleichung 15)
Danach wird der Quotient für die Summe der fließenden Flüssigkeit gemäß der folgenden Gleichung ausgedrückt: Q1/Q2 ≠ V1/V2 (Gleichung 16)
Wenn der Druckverlust im Fließkanal als ΔP und die Menge der fließenden Flüssigkeit als Q definiert wird, wird der Fluidwiderstand R des Fließkanals gemäß der folgenden Gleichung ausgedrückt. R = ΔP/Q (Gleichung 17)
Wenn der Fluidwiderstand in dem ersten abzweigenden Fließkanal als R1 definiert wird und der Fluidwiderstand in dem zweiten abzweigenden Fließkanal als R2 definiert wird, wird der kombinierte Fluidwiderstand R in dem ersten abzweigenden Fließkanal und dem zweiten abzweigenden Fließkanal durch die folgende Gleichung wiedergegeben R = R1·R2/(R1 + R2) (Gleichung 18)
Weiterhin werden die Menge Q1 der Flüssigkeit, die durch den ersten abzweigenden Fließkanal fließt, und die Menge Q2 der Flüssigkeit, die durch den zweiten abzweigenden Fließkanal fließt, durch die folgenden Gleichungen beschrieben: Q1 = (R2/R)·(Q1 + Q2) (Gleichung 19) Q2 = (R1/R)·(Q1 + Q2) (Gleichung 20)
Der Quotient aus den Mengen der fließenden Flüssigkeit wird durch die folgende Gleichung beschrieben: Q1/Q2 = R2/R1 (Gleichung 21)
Wenn die Querschnittsfläche des ersten abzweigenden Fließkanals als A1, die Länge als L1, der Fluidwiderstand pro Einheitsquerschnittfläche-Einheitslänge als ρ1, die Querschnittsfläche des zweiten abzweigenden Fließkanals als A2, die Länge als L2, der Fluidwiderstand pro Einheitsquerschnittsfläche-Einheitslänge als ρ2 definiert wird, werden die Fluidwiderstände R1 und R2 durch die folgenden Gleichungen wiedergegeben: R1 = ρ1·L1/A1 (Gleichung 22) R2 = ρ2·L2/A2 (Gleichung 23)
Danach wird der Quotient aus den Mengen der fließenden Flüssigkeit durch die folgende Gleichung wiedergegeben: Q1/Q2 = ρ2·L2·A1/(ρ1·L1·A2) (Gleichung 24)
Wenn dann die Porosität des ersten abzweigenden Fließkanals als ϕ1 und die Porosität des zweiten abzweigenden Fließkanals als ϕ2 definiert wird, werden die Volumina V1 und V2 des ersten bzw. des zweiten abzweigenden Fließkanals durch die folgenden Gleichungen beschrieben: V1 = ϕ1·A1·L1 (Gleichung 25) V2 = ϕ2·A2·L2 (Gleichung 26)
Wenn die Gleichung 16 unter Verwendung von Gleichung 24, Gleichung 25 und Gleichung 26 umgeschrieben wird, ergibt sich hieraus die folgende Gleichung: ρ2·L2·A1/(ρ1·L1·A2) ≠ ϕ1·A1·L1/(ϕ2·A2·L2) (Gleichung 27)
Wenn das Umschreiben so durchgeführt wird, dass es jedem der abzweigenden Fließkanäle entspricht, wird dies der folgenden Gleichung entsprechend ausgedrückt: ρ1/(ϕ1·L1²) ≠ ρ2/(ϕ2·L2²) (Gleichung 28)
Gemäß Gleichung 28 sind die Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und die Zeit t2, die die Flüssigkeit braucht, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, verschieden voneinander, wenn die abzweigenden Fließkanäle hinsichtlich des Wertes ρ/(ϕL²) verschieden sind, der festgelegt ist durch den Fluidwiderstand ρ, die Porosität ϕ und die Länge L pro Einheitsquerschnittsfläche-Einheitslänge. Insbesondere wenn der erste abzweigende Fließkanal und der zweite abzweigende Fließkanal gleich sind hinsichtlich des Fluidwiderstands und der Porosität (ρ1 = ρ2 und ϕ1 = ϕ2), wie wenn das Innere beider Fließkanäle mit dem gleichen porösen Material gefüllt ist, sind die Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und die Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, verschieden voneinander, wenn der erste abzweigende Fließkanal und der zweite abzweigende Fließkanal eine unterschiedliche Länge haben (L1 ≠ L2).
Nachfolgend wird das Prinzip beschrieben, nach dem die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung abnimmt, wenn die Fließgeschwindigkeit in dem Fließkanal konstant ist, und wenn die Fließkanaleinheiten in mehreren Stufen miteinander verbunden werden. Bei dieser Ausführungsform wird die Konzentrationsinhomogenität, die durch die Fließkanaleinheit der höheren Stufe verringert wurde, durch die Fließkanaleinheit der niedrigeren Stufe weiter verringert. Auf diese Weise kann die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung verbessert werden, verglichen mit der einstufigen Fließkanaleinheit.
Wenn die n Fließkanaleinheiten, die die mehrstufige Fließkanaleinheit 1001 bilden, das heißt die Fließkanaleinheiten 101, 201 und 301 in 2, die gleiche Form haben, ist die Leistungsfähigkeit M für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung für alle Einheiten gleich. In diesem Fall wird die Leistungsfähigkeit Mt für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung in der mehrstufigen Fließkanaleinheit 1001 durch die folgende Gleichung wiedergegeben. Mt = Mⁿ (Gleichung 29)
Die Leistungsfähigkeit Mt für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung wird demnach verbessert, indem die Anzahl n der Stufen von Fließkanaleinheiten erhöht wird. Wenn jedoch der Quotient Δt/T aus der Differenz Δt zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Konzentrationsinhomogenitätsperiode eine ganze Zahl ist (0, 1, 2 usw.) (der Punkt c0, der Punkt c1, der Punkt c2, der Punkt c3, der Punkt c4 und der Punkt c5 in 12 entspricht diesem Fall), ist Mt = 1 unabhängig von der Anzahl der Stufen der Fließkanaleinheit, und die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung wird nicht verringert.
Es wird der Fall betrachtet, in dem n Fließkanaleinheiten, die die mehrstufige Fließkanaleinheit 1001 ausmachen, d. h. die Fließkanaleinheiten 101, 201 und 301 in 2, verschieden voneinander sind in Bezug auf die Differenz Δt zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren. Wenn die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung in den Fließkanaleinheiten 101, 201 und 301 als M1, M2 bzw. M3 definiert wird, wird die Leistungsfähigkeit Mt für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung in der mehrstufigen Fließkanaleinheit 1001 durch die folgenden Gleichung ausgedrückt: Mt = M1·M2 usw. bis Mn (Gleichung 30)
Die Differenzen Δt zwischen der Zeit, die die Flüssigkeit benötigt, um eine Fließkanaleinheit zu passieren, und der Zeit, die die Flüssigkeit benötigt, um eine andere Einheit zu passieren, sind unterschiedlich in der mehrstufigen Fließkanaleinheit, und die Konzentrationsinhomogenitätsperiode, in der die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung nicht abnimmt, die dem Punkt c1, dem Punkt c2, dem Punkt c3, dem Punkt c4 oder dem Punkt c5 in 12 entspricht, variiert bei der Fließkanaleinheit von Stufe zu Stufe. Daher ist über die gesamte Konzentrationsinhomogenitätsperiode T Mt < 1, und die Konzentrationsinhomogenität Mt in Fließrichtung kann verringert werden.
In der mehrstufigen Fließkanaleinheit 1001 mit n Fließkanaleinheiten, die alle miteinander verbunden sind, wird der Fall betrachtet, in dem die Menge Q1 der Flüssigkeit, die durch den ersten abzweigenden Fließkanal fließt, und die Menge Q2 der Flüssigkeit, die durch den zweiten abzweigenden Fließkanal fließt, gleich groß sind (Q1 = Q2), und in dem die Differenz Δt(k) zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, in der k-ten Stufe der Fließkanaleinheit halb so groß ist wie die Differenz Δt(k – 1) zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, in der Fließkanaleinheit, die eine Stufe über der k-ten Stufe der Fließkanaleinheit positioniert ist. Die Bedingung wird dann durch die folgende Gleichung ausgedrückt: Δt(R – 1)/2 = Δt(R) (Gleichung 31)
In diesem Fall, unter der Bedingung, dass 0 < Δt(1)/T < 2^n-1 in der Periode T der Konzentrationsinhomogenität ist, in der die Leistungsfähigkeit M für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung in der höheren Stufe der Fließkanaleinheit gleich 1 ist, ist die Leistungsfähigkeit M für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung in der Fließkanaleinheit, die unterhalb der Fließkanaleinheit höherer Stufe positioniert ist, gleich 0.
Wenn die Periode T der Konzentrationsinhomogenität in dem Bereich liegt, der die Bedingung erfüllt, dass 0 < 1/T < 2^n-1/Δt(1), ist Mt < 1, und die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung kann verringert werden. Wenn insbesondere der Quotient Δt(1)/T aus der Differenz Δt(1) zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit braucht, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, in der ersten Stufe ein Produkt aus einer ganzen Zahl und 1/2 ist (1/2, 1, 3/2, 2, 5/2) usw.), ist Mt = 0, und die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung verschwindet vollständig, und die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung im Vereinigungsbereich in der niedrigsten Stufe der Fließkanaleinheit kann beseitigt werden.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, in dem die Fließgeschwindigkeit in dem Fließkanal des Mischers nicht konstant ist. In einem realen Fließkanal ist die Fließgeschwindigkeit innerhalb des Fließkanals nicht völlig konstant auf Grund einer sekundären Strömung oder einer Strömungstrennung, die von der Reibung an der Innenwand des Fließkanals, der Krümmung des Fließkanals, der Verzweigung, der Vereinigung und so weiter herrührt. Weiterhin ist die Fließgeschwindigkeitsverteilung in dem Fall, in dem es keine gleichmäßige Struktur in dem Fließkanal gibt, wie bei einem porösen Material, so, dass die Fließgeschwindigkeit wegen der Viskosität der Flüssigkeit ihren Maximalwert in der Nähe der Mitte des Fließkanals und ihren Minimalwert in der Nähe der Innenwand des Fließkanals hat. Aus diesem Grund sind der Fall, in dem es zu einer nicht konstanten Fließgeschwindigkeitsverteilung kommt, und der Fall, in dem die Fließgeschwindigkeitsverteilung konstant ist, hinsichtlich der Leistungsfähigkeit für die Verringerung in Fließrichtung verschieden voneinander.
Das Diagramm von 13 zeigt die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung, und das Ergebnis der Berechnung der Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung, wenn die Fließgeschwindigkeitsverteilung innerhalb des Fließkanals konstant ist und wenn die Fließgeschwindigkeitsverteilung innerhalb des Fließkanals nicht konstant ist, für den Fall, dass die Fließkanaleinheit drei Stufen umfasst, dass in allen drei Fließkanaleinheiten, die miteinander in drei Stufen verbunden sind, die Flüssigkeitsmenge Q1, die durch den ersten abzweigenden Fließkanal fließt, und die Flüssigkeitsmenge Q2, die durch den zweiten abzweigenden Fließkanal fließt, gleich groß sind (Q1 = Q2), und dass die Differenz Δt(k) zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, in der Fließkanaleinheit der k-ten Stufe der halben Differenz Δt(k – 1) zwischen der Zeit t1, die die Flüssigkeit benötigt, um den ersten abzweigenden Fließkanal zu passieren, und der Zeit t2, die die Flüssigkeit benötigt, um den zweiten abzweigenden Fließkanal zu passieren, in der Fließkanaleinheit, die eine Stufe über der Fließkanaleinheit der k-ten Stufe angeordnet ist, entspricht.
In 13 zeigt die gestrichelte Linie das Ergebnis einer Simulation, die für eine konstante Fließgeschwindigkeitsverteilung durchgeführt wurde, und die durchgezogene Linie zeigt das Ergebnis einer Simulation, die für eine nicht konstante Fließgeschwindigkeitsverteilung durchgeführt wurde. Es zeigt sich, dass die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung Mt < 1 ist und dass die Konzentrationsinhomogenität verringert werden kann, obwohl die Fließgeschwindigkeitsverteilung innerhalb des Fließkanals nicht konstant ist.
Weiter oben wird das Prinzip beschrieben, dass die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung im Fall einer Fließkanaleinheit mit zwei abzweigenden Fließkanälen in der Fließkanaleinheit verringert wird, dieses Prinzip gilt aber auch für drei oder noch mehr abzweigende Fließkanäle, und wenn die Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die abzweigenden Fließkanäle zu passieren, verschieden sind, kann der gleiche Effekt wie bei zwei abzweigenden Fließkanälen erreicht werden.
In dem in 1 veranschaulichten Flüssigkeitschromatographen kann der weiter unten beschriebene Effekt erreicht werden, indem die Charakteristik der Leistungsfähigkeit Mt für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung in Bezug auf die Periode T der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung in der mehrstufigen Fließkanaleinheit 1001 gemäß dem Verhalten der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung infolge der flüssigkeitsabgebenden Pumpen 2201 und 2202 richtig ausgewählt wird.
Wenn beispielsweise die flüssigkeitsabgebenden Pumpen 2201 und 2202 die gleiche Spezifikation haben und die Flüssigkeit mit einer konstante Periode abgeben, kann eine Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung erreicht werden, indem ein Mischer bereitgestellt wird, der aus einer Fließkanaleinheit besteht.
Wenn beispielsweise die flüssigkeitsabgebenden Pumpen 2201 und 2202 die Flüssigkeit über konstante, voneinander verschiedene Perioden abgeben, ist die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung das Ergebnis einer Überlappung der beiden Perioden. Im Hinblick auf jede Änderung der Konzentrationsinhomogenität der beiden Perioden kann die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung verringert werden, indem ein Mischer bereitgestellt wird, der mit einer mehrstufigen Fließkanaleinheit ausgestattet ist, die eine Fließkanaleinheit umfasst, die diese Periode zu verringern vermag.
Wenn beispielsweise die flüssigkeitsabgebenden Pumpen 2201 und 2202 die Flüssigkeit mit Perioden abgeben, die sich beispielsweise auf Grund der Mengen der abgegebenen Flüssigkeit ändern, kann die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung verringert werden, indem ein Mischer bereitgestellt wird, der mit einer mehrstufigen Fließkanaleinheit ausgestattet ist, die sich bei Kombination mehrerer Fließkanaleinheiten in der Weise ergibt, dass alle Konzentrationsinhomogenitätsperioden verringert werden können.
Wenn beispielsweise die Änderung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung auf Grund der flüssigkeitsabgebenden Pumpen 2201 und 2202 das Ergebnis der Überlappung der mehreren Perioden ist, wird ein Mischer bereitgestellt, der mit einer mehrstufigen Fließkanaleinheit ausgestattet ist, die sich bei der Kombination der Fließkanaleinheiten in einer solchen Weise ergibt, dass die Konzentrationsinhomogenität jeder Periode verringert wird, und dadurch können die Unregelmäßigkeiten der Konzentration in Fließrichtung aller Perioden, die von dieser Ausführungsform eingeschlossen werden, verringert werden.
Mit der oben beschriebenen Ausgestaltung und dem oben beschriebenen Betrieb des Mischers kann die Konzentrationsinhomogenität der mobilen Phase in Fließrichtung verringert werden. Als Ergebnis wird für einen Flüssigkeitschromatographen, der als Detektor ein Instrument zur Messung der Lichtabsorption enthält, der Effekt erhalten, dass die Schwankung der detektierten Lichtabsorption oder der gemessenen optischen Dichte gering ist. Weiterhin wird für einen Flüssigkeitschromatographen, der einen Fluoreszenzdetektor als Detektor enthält, die Schwankung der detektierten Fluoreszenz gering.
Weiterhin wird für einen Flüssigkeitschromatographen, der ein differentielles Refraktometer als Detektor enthält, die Schwankung des detektierten Brechungsindexes gering. Auf Grund der oben beschriebenen Effekte kann eine kleinere Menge einer Probe nachgewiesen werden, und die Empfindlichkeit des Flüssigkeitschromatographen kann verbessert werden. Weiterhin gibt es den Effekt, dass die Genauigkeit quantitativer Messungen verbessert werden kann, weil die Fläche des Probenpeaks genauer vermessen werden kann.
Weiterhin kann gemäß diesem Beispiel das Fließkanalvolumen des Mischer verkleinert werden. Aus diesem Grund kann das Zeitintervall vom Einlassen der mobilen Phase in den Mischer bis zum Auslassen der mobilen Phase verkürzt werden, und die Zeit, die für eine Einmalanalyse benötigt wird, wird verkürzt. Weiterhin kann bei einer Analyse, bei der das Gradientenelutionsverfahren angewendet wird, der Effekt hervorgerufen werden, dass eine Konzentrationsänderung der mobilen Phase näher am Idealen erzeugt wird.
Gemäß diesem Beispiel hat der Mischer eine Periode, bei der die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung der mobilen Phase maximal ist. Da das Volumen des Fließkanals um so kleiner sein kann, je kürzer die Periode ist, kann der Effekt, der sich durch die Verkleinerung des Fließkanalvolumens ergibt, am besten durch ein System eines Flüssigkeitschromatographen erreicht werden, das die flüssigkeitsabgebende Pumpe so steuert, dass die Periode der Konzentrationsinhomogenität minimal wird.
Beispiel 2
14 ist ein Schaltschema, das eine wesentliche Ausführungsform eines Flüssigkeitschromatographen für das Niederdruckgadientenelutionsverfahren veranschaulicht. Der Flüssigkeitschromatograph umfasst mehrere Elutionsmittel, beispielsweise vier Typen von Elutionsmitteln, hier die Elutionsmittel A 2101, B 2102, C 2103 und D 2104, ein Umschaltventil 31, einen Mischer 24, eine flüssigkeitsabgebende Pumpe 22, einen Autosampler 25, eine Trennsäule 26, einen Detektor 27, ein Rohr 28, das die Komponenten so miteinander verbindet, dass die Flüssigkeit zu fließen vermag, eine Steuereinheit 29, die alle Komponenten steuert, und elektrische Leitungen 30, die die Komponenten elektrisch miteinander verbinden. Die vier Typen von Elutionsmitteln werden so miteinander vermischt, dass die Konzentrationsinhomogenität durch den Mischer 24 verringert wird.
15 enthält ein Diagramm, das die Änderung der Konzentration der Elutionsmittel in dem Niederdruckgradientenelutionsverfahren zeigt. Bei dem Niederdruckgradientenelutionsverfahren wird das Elutionsmittel, das von der flüssigkeitsabgebenden Pumpe 22 abgegeben wird, unter Verwendung eines Umschaltventils 31 gewechselt. Für diese Situation wird beispielsweise in 15 die zeitliche Änderung der Konzentration der mobilen Phase am Einlass des Mischers 24 veranschaulicht. Es wird nunmehr angenommen, dass das Elutionsmittel A, das Elutionsmittel B, das Elutionsmittel C und das Elutionsmittel D in dieser Reihenfolge abgegeben werden, und die Abgabeperiode wird als T definiert. In einer Periode werden die Konzentrationen des Elutionsmittels A, des Elutionsmittels B, des Elutionsmittel C und des Elutionsmittels D in der mobilen Phase durch die Zeiten tA, tB, tC und tD eingestellt, in denen das Elutionsmittel A, das Elutionsmittel B, das Elutionsmittel C bzw. das Elutionsmittel D abgegeben wird. In dem Rohr, das weiter stromabwärts vom Umschaltventil 31 angeordnet ist, wird die Konzentrationsinhomogenität jedes Elutionsmittels in der Konzentrationsinhomogenitätsperiode T in Fließrichtung erzeugt. Die Konzentrationsänderung des Elutionsmittels A wird beispielsweise in Form der Rechteckwelle angegeben, die in 15 veranschaulicht wird. Die Rechteckwelle mit dem Periode T kann als eine Überlagerung einer sinusförmigen Welle mit der Periode T und einer sinusförmigen Welle eines höheren harmonischen Zyklus (Periode T/2, T/3, T4 usw.) ausgedrückt werden. Wenn C1, C2, C3 usw. als die Amplituden der Komponenten der Perioden T, T/2, T/3 usw. definiert werden, wird die Konzentrationsänderung C(A) des Elutionsmittels A durch die folgende Gleichung ausgedrückt: C·(A) = C1·sin(2πt/T) + C2·sin(2πt/(T/2)) + C3·sin(2πt/(T/3)) (Gleichung 32)
Die Konzentrationsinhomogenität des Elutionsmittels A kann durch den Mischer verringert werden, der die mehrstufige Fließkanaleinheit 1001 verwendet, die in 2 veranschaulicht wird. Ähnlich können die Konzentrationsinhomogenitäten des Elutionsmittels A, des Elutionsmittels B, des Elutionsmittels C und des Elutionsmittels D ebenfalls durch den Mischer verringert werden, der die mehrstufige Fließkanaleinheit 1001 verwendet, die in 2 veranschaulicht wird.
Mit der Ausgestaltung und der Betriebsweise des weiter oben beschriebenen Mischers kann die Konzentrationsinhomogenität der mobilen Phase in Fließrichtung verringert werden. Als Ergebnis wird für einen Flüssigkeitschromatographen, der als Detektor ein Instrument zur Messung der Lichtabsorption enthält, der Effekt erhalten, dass die Schwankung der detektierten Lichtabsorption oder der gemessenen optischen Dichte gering ist. Weiterhin wird für einen Flüssigkeitschromatographen, der einen Fluoreszenzdetektor als Detektor enthält, die Schwankung der detektierten Fluoreszenz gering. Weiterhin wird für einen Flüssigkeitschromatographen, der ein differentielles Refraktometer als Detektor enthält, die Schwankung des detektierten Brechungsindexes gering. Auf Grund dieser Effekte kann eine kleinere Menge einer Probe nachgewiesen werden, und die Empfindlichkeit des Flüssigkeitschromatographen kann verbessert werden.
Weiterhin gibt es den Effekt, dass die Genauigkeit quantitativer Messungen verbessert werden kann, weil die Fläche des Probenpeaks genauer vermessen werden kann.
Bei diesem Beispiel kann weiterhin die Fließkanalfläche des Mischers verkleinert werden. Aus diesem Grund kann die Zeitspanne vom Einlassen der mobilen Phase in den Mischer bis zum Auslassen der mobilen Phase verkürzt werden, und die Zeit, die für die Durchführung einer einmaligen Analyse benötigt wird, wird verkürzt. Weiterhin wird für den Fall der Analyse unter Anwendung des Gradientenelutionsverfahrens der Effekt herbeigeführt, dass für eine Konzentrationsänderung der mobilen Phase näher am Idealwert gesorgt werden kann.
Nach diesem Beispiel hat der Mischer eine Periode, für die die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität der mobilen Phase in Fließrichtung maximal ist. Da das Volumen des Fließkanals um so kleiner sein kann, je kürzer die Periode ist, kann der Effekt, der sich bei Verkleinerung des Fließkanalvolumens ergibt, maximal erzielt werden, indem die Periode des Schaltventils 31 in einer solchen Weise festgelegt wird, dass die Periode der Konzentrationsinhomogenität minimiert wird.
Wie weiter oben beschrieben können gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkeitsmischvorrichtung, die die Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung der mobilen Phase verringert, und ein Flüssigkeitschromatograph, der die Flüssigkeitsmischvorrichtung verwendet, bereitgestellt werden.
Im Ergebnis ist in dem Flüssigkeitschromatographen, der ein Lichtabsorptionsmessgerät als Detektor verwendet, die Schwankung der detektierten Lichtabsorption gering. Weiterhin ist in dem Flüssigkeitschromatographen, der einen Fluoreszenzdetektor als Detektor verwendet, die Schwankung der detektierten Fluoreszenz gering. Weiterhin ist in dem Flüssigkeitschromatographen, der einen differentiellen Brechungsindexdetektor als Detektor verwendet, die Schwankung des detektierten Brechungsindexes gering. Wegen der oben beschriebenen Effekte kann eine geringere Probenmenge detektiert werden, und die Empfindlichkeit des Flüssigkeitschromatographen wird verbessert. Weiterhin wird die Genauigkeit quantitativer Messungen verbessert, weil die Fläche eines Probenpeaks genauer vermessen kann.
Weiterhin hat der Mischer, der gemäß der vorliegenden Erfindung offenbart wird, einen kleine Fließkanalfläche. Aus diesem Grund ist der Zeitraum vom Einlass der mobilen Phase in den Mischer bis zu deren Auslass kurz, und die Zeit, die für die Durchführung einer Einmalanalyse benötigt wird, ist kurz. Weiterhin ist bei der Analyse unter Verwendung des Gradientenelutionsverfahrens die Änderung der Konzentration der mobilen Phasen näher an dem Idealwert. Weiterhin weist der Mischer, der gemäß der vorliegenden Erfindung offenbart wird, eine Periode auf, in der die Leistungsfähigkeit für die Verringerung der Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung der mobilen Phase maximal ist. Da das Volumen des Fließkanals um so kleiner sein kann, je kürzer die Periode ist, kann der Effekt, der aus der Verringerung des Fließkanalvolumens resultiert, am besten mit einem System des Flüssigkeitschromatographen erzielt werden, das die flüssigkeitsabgebende Pumpe so antreibt, dass die Periode der Konzentrationsinhomogenität minimiert wird.
Weiterhin kann bei dem Mischer, der gemäß der vorliegenden Erfindung offenbart wird, die Fläche des Trägers, in der die Fließkanaleinheit ausgebildet wird, verkleinert werden, indem der Fließkanal in geeigneter Weise auf dem Träger angeordnet wird. Aus diesem Grund kann mit einer vergleichsweise einfachen Gestaltung, bei der der hydraulische Druck eingeschlossen wird mit dem Träger, der durch das Gehäuse gepresst wird, kann der Oberflächendruck, der auf den Träger gegeben wird, vergrößert werden und kann ein höherer hydraulischer Druck eingeschlossen werden. Dies bedeutet, dass die Anwendung mit einer die Flüssigkeit unter Hochdruck abgebenden Pumpe möglich ist. Weiterhin kann der Grad der Freiheit bei der Anordnung der Komponenten in dem Flüssigkeitschromatographen vergrößert werden, weil die äußere Form des Gehäuses durch die Verkleinerung der Fläche des Trägers, auf dem die Fließkanaleinheit ausgebildet wird, ebenfalls verkleinert werden kann.
Bezugszeichenliste

1, 101, 102, 103: Fließkanaleinheit
2: Einlasskanal
3: Verzweigungsbereich
4: erster abzweigender Fließkanal
5: zweiter abzweigender Fließkanal
6: Vereinigungsbereich
7: Auslasskanal
11, 24: Mischer
14: Fließkanalträger
15: Mischer, der mehrere Fließkanalträger umfasst
22, 2201, 2202: flüssigkeitsabgebende Pumpe
23: Verbindungsanschluss
25: Autosampler
26: Trennsäule
27: Detektor
28: Rohr
29: Steuereinheit
30: elektrische Verbindung
31: Umschaltventil
1001: mehrstufige Fließkanaleinheit
2101, 2102: Elutionsmittel

Claims

Flüssigkeitsmischvorrichtung, die umfasst: einen Einlasskanal, durch den die Flüssigkeit zugeführt wird; einen Verzweigungsbereich, der stromabwärts des Einlasskanals angeordnet ist; mehrere abzweigende Fließkanäle, die sich ab dem Verzweigungsbereich verzweigen; einen Vereinigungsbereich, in dem die mehreren abzweigenden Fließkanäle miteinander vereinigt werden; und einen Auslasskanal stromabwärts des Vereinigungsbereichs, wobei Auslasskanal und Einlasskanal so miteinander verbunden sind, dass der Auslasskanal einer stromaufwärts gelegenen Fließkanaleinheit von mehreren Fließkanaleinheiten, in denen die Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die mehreren abzweigenden Fließkanäle zu passieren, voneinander verschieden sind, der Einlasskanal einer stromabwärts gelegenen Fließkanaleinheit ist, und wobei Auslasskanal und Einlasskanal so miteinander verbunden sind, dass zwischen Unterschieden zwischen den Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die mehreren abzweigenden Kanäle zu passieren, unterschieden wird.
Flüssigkeitsmischvorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine der mehreren Fließkanaleinheiten auf einem Träger ausgebildet ist und wobei mehrere Träger überlappen, wodurch die mehreren Fließkanaleinheiten so miteinander verbunden werden, dass der Flüssigkeit das Fließen ermöglicht wird.
Flüssigkeitsmischvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Fließkanaleinheiten in der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Trägers ausgebildet sind.
Flüssigkeitsmischvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mehreren Fließkanaleinheiten auf einem Träger ausgebildet sind.
Flüssigkeitsmischvorrichtung, die umfasst: einen Einlasskanal, durch den die Flüssigkeit zugeführt wird; einen Verzweigungsbereich, der stromabwärts des Einlasskanals angeordnet ist; mehrere abzweigende Fließkanäle, die sich ab dem Verzweigungsbereich verzweigen; einen Vereinigungsbereich, in dem die mehreren abzweigenden Fließkanäle miteinander vereinigt werden; einen Auslasskanal stromabwärts des Vereinigungsbereichs; und eine Fließkanaleinheit, die sich im Verzweigungsbereich in die mehreren abzweigenden Kanäle verzweigt und in der sich die gleiche Zahl abzweigender Kanäle in dem Vereinigungsbereich vereinigt, wobei die Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die abzweigenden Fließkanäle in der Fließkanaleinheit zu passieren, in Abhängigkeit von der äußeren Form und der inneren Struktur jedes der abzweigenden Fließkanäle voneinander verschieden sind, und wobei die Differenz zwischen den Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die abzweigenden Fließkanäle zu passieren, entsprechend der Periode einer Konzentrationsinhomogenität in Fließrichtung bestimmt wird, die von einer flüssigkeitsabgebenden Vorrichtung, die die Flüssigkeit in den Einlasskanal abgibt, resultiert, und wobei es mehrere Fließkanaleinheiten gibt, wobei die mehreren Fließkanaleinheiten in mehreren Stufen so miteinander verbunden sind, dass die Flüssigkeit, die den Vereinigungsbereich einer stromaufwärts gelegenen Fließkanaleinheit von den mehreren Fließkanaleinheiten passiert hat, in den Verzweigungsbereich einer stromabwärts gelegenen Fließkanaleinheit fließt, und wobei die mehreren Fließkanaleinheiten so miteinander verbunden sind, dass zwischen Unterschieden zwischen den Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die mehreren abzweigender Kanäle in der Fließkanaleinheit in jeder Stufe zu passieren, unterschieden wird.
Flüssigkeitschromatograph, der umfasst: eine flüssigkeitsabgebende Pumpe, die ein Elutionsmittel abgibt; eine Flüssigkeitsmischvorrichtung, die mehrere Elutionsmittel mischt, einen Autosampler, der eine Probe in das Elutionsmittel gibt, das von der flüssigkeitsabgebenden Pumpe abgegeben wird, eine Trennsäule, die eine Flüssigkeit auftrennt, in die die Probe durch den Autosampler gegeben wird, einen Detektor, der eine Komponente der Probe in der Flüssigkeit detektiert, die von der Trennsäule abgegeben wird, ein Rohr, das die flüssigkeitsabgebende Pumpe, die Flüssigkeitsmischvorrichtung, den Autosampler, die Trennsäule und den Detektor so miteinander verbindet, dass die Flüssigkeit zu fließen vermag, und eine Steuereinheit, die die flüssigkeitsabgebende Pumpe, den Autosampler und den Detektor steuert, wobei die Flüssigkeitsmischvorrichtung umfasst: einen Einlasskanal, durch den die Flüssigkeit zugeführt wird; einen Verzweigungsbereich, der stromabwärts des Einlasskanals angeordnet ist; mehrere abzweigender Fließkanäle, die sich ab dem Verzweigungsbereich verzweigen; einen Vereinigungsbereich, in dem die mehreren abzweigenden Fließkanäle miteinander vereinigt werden; und ein Auslasskanal stromabwärts des Vereinigungsbereichs, wobei Auslasskanal und Einlasskanal so miteinander verbunden sind, dass der Auslasskanal einer stromaufwärts gelegenen Fließkanaleinheit von mehreren Fließkanaleinheiten, in denen die Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die mehreren abzweigenden Fließkanäle zu passieren, voneinander verschieden sind, der Einlasskanal einer stromabwärts gelegenen Fließkanaleinheit ist, und wobei Auslasskanal und Einlasskanal so miteinander verbunden sind, dass zwischen Unterschieden zwischen den Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die mehreren abzweigenden Kanäle zu passieren, unterschieden wird.
Flüssigkeitschromatograph nach Anspruch 6, wobei die Ansteuerungsperiode der flüssigkeitsabgebenden Pumpe gemäß dem Unterschied zwischen den Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die abzweigenden Fließkanäle in jeder der mehreren Fließkanaleinheiten in der Flüssigkeitsmischvorrichtung zu passieren, bestimmt wird.
Flüssigkeitschromatograph nach Anspruch 6, der weiterhin umfasst: ein Umschaltventil, das eine Menge der mehreren fließenden Elutionsmittel zuschaltet.
Flüssigkeitschromatograph nach Anspruch 8, wobei die Schaltperiode des Umschaltventils gemäß dem Unterschied zwischen den Zeiten, die die Flüssigkeit benötigt, um die abzweigenden Fließkanäle in jeder der mehreren Fließkanaleinheiten in der Flüssigkeitsmischvorrichtung zu passieren, bestimmt wird.