WO2011158430A1 - 液体混合装置、および液体クロマトグラフ - Google Patents

液体混合装置、および液体クロマトグラフ Download PDF

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WO2011158430A1
WO2011158430A1 PCT/JP2011/002749 JP2011002749W WO2011158430A1 WO 2011158430 A1 WO2011158430 A1 WO 2011158430A1 JP 2011002749 W JP2011002749 W JP 2011002749W WO 2011158430 A1 WO2011158430 A1 WO 2011158430A1
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liquid
flow path
branch
channel
flow
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PCT/JP2011/002749
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English (en)
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修大 塚田
長岡　嘉浩
加地　弘典
大介 秋枝
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株式会社 日立ハイテクノロジーズ
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00—Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/26—Conditioning of the fluid carrier; Flow patterns
    • G01N30/28—Control of physical parameters of the fluid carrier
    • G01N30/34—Control of physical parameters of the fluid carrier of fluid composition, e.g. gradient
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles

Definitions

  • the present invention relates to a liquid mixing apparatus for mixing liquids, and a liquid chromatograph using the liquid mixing apparatus.
  • a liquid mixing apparatus for mixing a plurality of eluents to form a mobile phase.
  • This liquid mixing apparatus is hereinafter referred to as a mixer.
  • Some mixers have a structure in which small granular beads are filled, and others have a structure in which holes and grooves are formed on a substrate to form flow paths.
  • a mixer having a structure using a flow channel can mix the eluent with a small flow channel volume, so that the mixing time is short and the analysis time is short.
  • Patent Document 1 discloses a structure in which the cross-sectional shape of a branch flow path is changed between a branch point and a merge point in a flow path structure that promotes mixing by using the branch and merge of the flow path. According to this structure, the direction in which the liquid flowing in the flow path branches and the direction in which it merges change, and the interfacial area of the two liquids increases at each branch / merging, thereby promoting the mixing effect.
  • Patent Document 2 discloses a method of generating a specific concentration change in a mobile phase of a gradient elution method by combining a plurality of flow paths having different liquid passage times and a liquid feeding timing of a liquid feeding pump.
  • the mobile phase immediately after the eluent merges has concentration unevenness in the flow direction with respect to the flow path. This is because, in the configuration of the high-pressure gradient elution method, there is a flow rate pulsation due to the operation variation of the check valve in the liquid feeding pump. Further, in the configuration of the low pressure gradient elution method, a plurality of eluents are sequentially fed into the pipe one by one by a switching valve. A mixer having a structure using a conventional flow channel is intended for mixing in the width direction with respect to the flow channel, and the mixing effect in the flow direction is small with respect to the flow channel. Therefore, the concentration unevenness in the flow direction remains in the mobile phase flowing into the detector. As a result, for example, when absorbance measurement is used for the detector, the detected absorbance varies depending on the concentration unevenness of the mobile phase.
  • An object of the present invention is to provide a liquid mixer that reduces concentration unevenness in the flow direction of a mobile phase, and a liquid chromatograph using the liquid mixer.
  • an introduction path a branch portion located downstream of the introduction path, a plurality of branch channels branched from the branch unit, and the plurality of branch channels merge. It is comprised by the flow path unit which consists of a confluence
  • the plurality of branch channels have different widths, depths, lengths, structures filled in the channels, or some of them, and the liquid passage times are different. Since the liquid passage time of each branch flow path is different, the concentration of the mobile phase that has passed through each branch flow path is different. As a result, the concentration of the mobile phase in the junction is a value between the concentrations of the mobile phases that have passed through each branch flow path. That is, the concentration unevenness in the flow direction of the mobile phase in the lead-out path is reduced more than the concentration unevenness in the flow direction of the mobile phase in the introduction path.
  • a plurality of flow path units are connected in multiple stages so that the liquid that has passed through the merge part of the upper flow path unit flows into the branch part of the lower flow path unit.
  • the difference of the liquid passage time of the branch flow path of the flow path unit in each stage is different. According to this configuration, since the density unevenness period to be reduced in each flow path unit is different, the density unevenness of various periods as a whole can be reduced. Therefore, density unevenness in the flow direction can be reduced regardless of the pulsation cycle of the liquid feed pump.
  • the embodiment of the present invention it is possible to provide a liquid mixing device that reduces the concentration unevenness in the flow direction of the mobile phase, and a liquid chromatograph using the liquid mixing device.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a main configuration of a liquid chromatograph for a high pressure gradient elution method.
  • the liquid chromatograph shown in FIG. 1 includes two types of eluents 2101, 2102, two liquid feed pumps 2201, 2202, a confluence connector 23, a mixer 24, an autosampler 25, a separation column 26, a detector 27, and each component.
  • the mixer 24 is inserted between the housing bottom 1201, the housing lid 1202, the flow path substrates 1401, 1402, 1403, and 1404, between the flow path substrates or between the flow path substrate and the housing bottom 1201, or between the flow path substrate and the housing lid 1202. Spacers 1301, 1302, 1303, 1304, 1305, and screws 1205 for fastening these components.
  • FIG. 1 shows the configuration of a mixer having four flow path substrates, the number of flow path substrates is not necessarily limited to four.
  • Examples of the material of the housing bottom 1201 and the housing lid 1202 include stainless steel and polyether ether ketone. Among these, in order to prevent liquid leakage at the connection portion with the piping, it is desirable to connect the stainless steel piping to the bottom of the housing made of stainless steel and the housing lid.
  • the spacers 1301, 1302, 1303, 1304, 1305 have a sealing function between the flow path substrates or between the flow path substrate and the housing bottom 1201 or between the flow path substrate and the housing lid 1202. By fastening the housing bottom 1201 and the housing lid 1202 with the screws 1205, the respective surfaces come into close contact with each other, thereby preventing liquid from leaking outside the channel.
  • the material of the spacers 1301, 1302, 1303, 1304, and 1305 is preferably polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene, or the like, which has a small elution to the mobile phase and can be deformed to some extent during sealing to seal each surface.
  • the flow path substrates 1401, 1402, 1403, and 1404 When materials such as polyether ether ketone and polytetrafluoroethylene having high deformability are selected for the flow path substrates 1401, 1402, 1403, and 1404, the flow path substrate 1401, the housing bottom 1201, the flow path substrate 1404, and the housing lid 1202 are selected. , And the flow path substrates 1401, 1402, 1403, and 1404 are in close contact with each other, and the spacers 1301, 1302, 1303, 1304, and 1305 are not necessarily required.
  • a flow path unit is formed on the flow path substrates 1401, 1402, 1403, and 1404.
  • the material of the flow path substrate include stainless steel, polyether ether ketone, polytetrafluoroethylene, silicon, glass, polydimethylsiloxane, and ultraviolet curable resin.
  • stainless steel, polyetheretherketone, polytetrafluoroethylene and the like are advantageous in that they are little eluted into the eluent.
  • Examples of the processing method of the flow path unit on the flow path substrate include machining, wet etching, dry etching, hot embossing, injection molding, and stereolithography.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the flow path of the mixer.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a multistage flow path unit 1001 in which a plurality of flow path units 101, 102, 103 are connected by connection paths 1010, 1020, 1030.
  • One flow path unit includes an introduction path 2, a branch section 3, a first branch path 4, a second branch path 5, a merge section 6, and a lead-out path 7.
  • the flow path unit 103 indicates the nth stage, and the number of stages is arbitrarily set.
  • the lead-out path of the upper flow path unit and the introduction path of the lower flow path unit are connected by a connection path. It is not always necessary to prepare a special configuration as a connection path, and the lead-out path of the upper flow path unit and the introduction path and connection path of the lower flow path unit can be combined into one flow path. Moreover, you may connect between each flow path unit the mixer which implement
  • the multistage flow path unit is formed by stacking a flow path substrate on which a single flow path unit is formed, with a structure having a flow path corresponding to a connection path interposed therebetween as necessary.
  • the multistage flow path unit can also be realized by forming a plurality of flow path units including connection paths on one flow path substrate.
  • FIGS. 3 to 9 show examples of the shape of the flow path substrate on which one flow path unit is formed.
  • the inside of the flow path of the flow path unit may be filled with a porous body or the like, or may be a cavity.
  • a multistage flow path unit is configured by combining a plurality of flow path substrates 14 having various groove shapes shown in FIGS. 3 to 9 so as to have a required flow path length as shown in FIG.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the configuration of the flow path substrate, showing a flow path unit in which the first branch flow path 4 is linear and the second branch flow path 5 is refracted in three places.
  • the introduction path 2 includes a groove 201 formed on the lower surface of the flow path substrate 14, a through hole 202 that penetrates the lower surface and the upper surface of the flow path substrate 14, and a groove 203 formed on the surface of the flow path substrate 14.
  • the first branch channel 4, the second branch channel 5, and the lead-out channel 7 are formed as grooves on the upper surface of the channel substrate 14.
  • the liquid passes through the introduction path 2, branches at the branch section 3, passes through the first branch flow path 4 or the second branch flow path 5, joins at the junction section 6, passes through the outlet path 7, It is discharged from the flow path unit.
  • FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the flow path substrate, which is a flow path unit in which the first branch flow path 4 and the second branch flow path 5 form a circle.
  • the introduction path 2 includes a groove 201 formed on the lower surface of the flow path substrate 14 and a through hole 202 that penetrates the lower surface and the upper surface of the flow path substrate 14.
  • the first branch channel 4, the second branch channel 5, and the lead-out channel 7 are formed as grooves on the upper surface of the channel substrate 14.
  • the liquid flow passes through the introduction path 2, branches at the branch section 3, passes through the first branch flow path 4 or the second branch flow path 5, joins at the junction section 6, and passes through the outlet path 7. And discharged from the flow path unit.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the configuration of the flow path substrate.
  • the channel substrate 14 includes a first branch channel 4 including a groove 41 on the lower surface of the channel substrate 14, a through hole 42 penetrating the lower surface and the upper surface, and a groove 43 on the upper surface, and a groove 51 on the lower surface of the channel substrate 14. , A through hole 52 penetrating the lower surface and the upper surface, and a second branch channel 5 having a groove 53 on the upper surface.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the flow path substrate, and shows the shapes of the groove 43 on the upper surface and the groove 53 on the upper surface shown in FIG. These upper surface grooves are formed in a spiral shape. The lower surface is also formed in the same configuration.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the configuration of the flow path substrate, and shows the shapes of the groove 43 on the upper surface and the groove 53 on the upper surface shown in FIG. These upper surface grooves are formed into wavy lines. The lower surface is also formed in the same configuration.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing the configuration of the flow path substrate.
  • the flow path substrate 14 includes a first branch flow path 4 having a through hole 42 that penetrates the lower surface and the upper surface of the flow path substrate 14, a groove 51 on the lower surface of the flow path substrate 14, and a through hole that penetrates the lower surface and the upper surface. 52 and a second branch channel 5 having a groove 53 on the upper surface.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the flow path substrate, and shows the shape of the through hole 42 and the groove 53 on the upper surface shown in FIG.
  • a groove 53 on the upper surface is formed in a spiral shape.
  • the lower surface is also formed in the same configuration.
  • the flow paths can be formed as grooves on the lower surface and the upper surface of the flow path substrate 14 and through-holes on the lower surface and the upper surface, the flow paths having the same volume are formed.
  • the substrate area can be reduced as compared with the configuration in which the channel is formed as a groove only on either the lower surface or the upper surface of the channel substrate as shown in FIGS.
  • the surface pressure applied to the flow path substrate 14 is increased, so that the pressure is higher. Hydraulic pressure can be sealed.
  • the outer shape of the housing lid 1201 and the housing bottom 1202 can be reduced, the outer shape of the entire mixer can be reduced, and the degree of freedom of component arrangement in the liquid chromatograph can be increased.
  • FIG. 10 and 11 are perspective views showing the configuration of the flow path substrate, showing an example of the shape of the flow path substrate in which the multistage flow path unit is formed.
  • the multi-stage flow path unit formed as shown in FIG. 10 includes an introduction path 2, a first-stage flow path unit 101, a second-stage flow path unit 102, a third-stage flow path unit 103, and a fourth-stage flow path unit.
  • a flow path unit 104, connection paths 1010, 1020, 1030 for connecting the flow path units at each stage, and a lead-out path 7 are provided.
  • the introduction path 2 includes a groove 201 formed on the lower surface of the flow path substrate 14 and a through hole 202 that penetrates the lower surface and the upper surface of the flow path substrate 14.
  • the channel units 101, 102, 103, and 104 each include a branching unit, a first branching channel, a second branching channel, and a merging unit, which are formed as grooves on the upper surface of the channel substrate 14. Yes.
  • the flow path units 101, 102, 103, and 104 are flow path units in which each first branch flow path is linear, and each second branch flow path is refracted in three places.
  • the lead-out path 7 is formed as a groove on the upper surface of the flow path substrate 14.
  • the liquid flow passes through the introduction path 2, branches at the branch portion 1013 of the first-stage flow path unit 101, passes through the first branch flow path 1014 or the second branch flow path 1015, and joins the section 1016.
  • branching section 1023 of the second-stage channel unit 102 and at the junction 1026 through the first branch channel 1024 or the second branch channel 1025.
  • Merge pass through connection path 1020, branch at branching section 1033 of third stage flow path unit 103, pass through first branching path 1034 or second branching path 1035, and merge at junction 1036
  • the first branch flow path 1044 or the second branch flow path 1045 passes through the connection path 1030, branches at the branch section 1043 of the fourth-stage flow path unit 104, and merges at the merge section 1046. Through the exit path 7 And it is discharged from the flow path unit.
  • the multi-stage flow path unit formed as shown in FIG. 11 includes an introduction path 2, a first-stage flow path unit 101, a second-stage flow path unit 102, a third-stage flow path unit 103, and a fourth-stage flow path unit.
  • a flow path unit 104, connection paths 1010, 1020, 1030 for connecting the flow path units at each stage, and a lead-out path 7 are provided.
  • the introduction path 2 includes a groove 201 formed on the lower surface of the flow path substrate 14 and a through hole 202 that penetrates the lower surface and the upper surface of the flow path substrate 14.
  • the channel units 101, 102, 103, and 104 each include a branching unit, a first branching channel, a second branching channel, and a merging unit, which are formed as grooves on the upper surface of the channel substrate 14. Yes.
  • the flow path units 101, 102, 103, and 104 are flow path units in which the first branch flow path 4 and the second branch flow path 5 form a circle.
  • FIGS. 5 to 9 show an example in which one flow path unit is formed on one flow path substrate.
  • FIGS. 10 and 11 show a plurality of flow path units on one flow path substrate. The example formed is shown.
  • a method of forming a flow path unit with a flow path substrate other than these for example, a single flow path unit is configured by a plurality of flow path substrates, or a single flow path unit is formed by arranging a spacer between the multiple flow path substrates. And a flow path as shown in FIGS. 5 to 11 may be formed.
  • FIG. 12 is a graph showing the density unevenness reduction performance in the flow direction.
  • T is a concentration unevenness period
  • ⁇ t is a difference between the liquid passage time t1 of the first branch flow path and the liquid passage time t2 of the second branch flow path
  • M is a flow direction concentration unevenness represented by the following equation (13). The reduction performance.
  • the concentration C1out at the outlet of the first branch channel and the concentration C2out at the outlet of the second branch channel are expressed by the following equations, respectively.
  • C1out C0 + Ca ⁇ sin (2 ⁇ (t ⁇ t1) / T) (Equation 4)
  • C2out C0 + Ca ⁇ sin (2 ⁇ (t ⁇ t2) / T) (Expression 5)
  • the performance of reducing the flow direction concentration unevenness of the flow path unit is defined as the ratio M of the amplitude Cb of the merged portion concentration to the amplitude Ca of the concentration of the branch portion, and is expressed by the following equation.
  • the flow direction density unevenness reduction performance M is 1, it means that the density unevenness in the flow direction is not reduced. Further, when M is 0, it means that the density unevenness in the flow direction is completely reduced and there is no density unevenness at the junction.
  • the ratio ⁇ t / T of the difference ⁇ t between the liquid passage time t1 of the first branch flow path and the liquid passage time t2 of the second branch flow path with respect to the density unevenness period T is an integer (0, 1, 2,... ), M ⁇ 1, and the flow path unit reduces density unevenness in the flow direction. For example, point a in FIG.
  • the ratio ⁇ t / T of the difference ⁇ t between the liquid passage time t1 of the first branch flow path and the liquid passage time t2 of the second branch flow path with respect to the density unevenness period T is , 0 and 1/2 (0 ⁇ ( ⁇ t / T) ⁇ 1/2), and the flow rate Q1 of the first branch flow path and the flow rate Q2 of the second branch flow path are Different (Q1 ⁇ Q2).
  • the ratio ⁇ t / T of the difference ⁇ t between the liquid passage time t1 of the first branch flow path and the liquid passage time t2 of the second branch flow path with respect to the density unevenness period T is the sum of an integer and a half ( 1/2, 3/2, 5/2,...),
  • M is 0.
  • the density unevenness in the flow direction is completely reduced, and there is no density unevenness in the flow direction at the junction. For example, points b1, b2, b3, b4, and b5 in FIG.
  • the ratio ⁇ t / T of the difference ⁇ t between the liquid passage time t1 of the first branch flow path and the liquid passage time t2 of the second branch flow path with respect to the density unevenness period T is an integer (0, 1, 2,).
  • M 1 density unevenness in the flow direction is not reduced by the flow path unit.
  • the points c0, c1, c2, c3, c4, and c5 in FIG. 2 are the liquid passage time t1 of the first branch flow path and the second branch flow path with respect to the density unevenness period T.
  • the ratio ⁇ t / T of the difference ⁇ t in the liquid passage time t2 is 0, 1, 2, 3, 4, 5 respectively.
  • the sectional area of the first branch channel is A1
  • the length is L1
  • the fluid resistance per unit sectional area unit length is ⁇ 1
  • the sectional area of the second branch channel is A2
  • the length is L2
  • the fluid resistances R1 and R2 of the respective branch flow paths are expressed by the following equations.
  • R1 ⁇ 1 ⁇ L1 / A1 (Expression 22)
  • R2 ⁇ 2 / L2 / A2 (Equation 23)
  • V1 ⁇ 1, A1, L1 (Equation 25)
  • V2 ⁇ 2, A2, L2 (Equation 26)
  • Equation 16 When Equation 16 is rewritten using Equation 24, Equation 25, and Equation 26, the following equation is obtained. ⁇ 2, L2, A1 / ( ⁇ 1, L1, A2) ⁇ ⁇ 1, A1, L1 / ( ⁇ 2 ⁇ A2 ⁇ L2) (Expression 27)
  • Equation 28 when the fluid resistance ⁇ per unit cross-sectional unit length of each branch flow path, the porosity ⁇ , and the value ⁇ / ( ⁇ ⁇ L 2 ) determined by the length L are different, the respective liquid passages It can be seen that the times t1 and t2 are different.
  • the reduction performance Mt in the flow direction concentration unevenness is improved.
  • the difference ⁇ t (k) between the liquid passage time t1 of the first branch flow channel and the liquid passage time t2 of the second branch flow channel is the first branch flow of the one upper flow channel unit.
  • the ratio ⁇ t (1) / T of the difference ⁇ t (1) between the liquid passage time t1 of the first branch flow path in the first stage and the liquid passage time t2 of the second branch flow path is an integer and 1/2.
  • Mt 0 in the product (1/2, 1, 3/2, 2, 5/2,...), The density unevenness in the flow direction is completely reduced, and the merging portion of the lowermost flow path unit The density unevenness in the flow direction can be eliminated.
  • the flow velocity inside the mixer channel is non-uniform.
  • the flow velocity in the flow path does not become completely uniform due to secondary flow or flow separation caused by friction on the wall surface of the flow path, bending of the flow path, branching, or merging.
  • the flow velocity distribution has a maximum near the center of the flow path and a minimum near the wall surface of the flow path due to the viscosity of the liquid. Therefore, the reduction performance in the flow direction differs between the case where a non-uniform flow velocity distribution occurs and the case where a uniform flow velocity distribution occurs.
  • FIG. 13 is a graph showing the density unevenness reduction performance in the flow direction.
  • the flow path unit has three stages, and the flow rate Q1 of the first branch flow path and the second flow path in all three flow path units connected to each other.
  • the results of calculating the reduction in the concentration in the flow direction when the flow velocity distribution in the flow path is uniform and when the flow velocity distribution in the flow path is non-uniform are shown.
  • the dotted line is the result of simulation with a uniform flow velocity distribution
  • the solid line is the result of simulation with a non-uniform flow velocity distribution. Even if the flow velocity distribution in the flow path is non-uniform, the concentration unevenness in the flow direction becomes Mt ⁇ 1, and it can be seen that the concentration unevenness can be reduced.
  • the characteristics of the flow direction concentration unevenness reduction performance Mt with respect to the flow direction concentration unevenness period T of the multistage channel unit 1001 are matched with the characteristics of the flow direction concentration unevenness by the liquid feed pumps 2201 and 2202. The following effects can be obtained by appropriate selection.
  • the density unevenness in the flow direction is an overlap of these two cycles.
  • a multi-stage flow channel unit is provided in which a plurality of flow channel units are combined so that all density unevenness cycles can be reduced. By preparing the mixer, the flow direction density unevenness can be reduced.
  • a multistage flow path that combines flow path units that can reduce the concentration unevenness change in each period.
  • concentration unevenness in the mobile phase flow direction can be reduced.
  • concentration unevenness in the mobile phase flow direction can be reduced.
  • a liquid chromatograph using an absorbance measuring device as a detector there is an effect that fluctuations in detected absorbance are reduced.
  • a liquid chromatograph that uses a fluorescence detector as a detector there is an effect that fluctuations in the detected fluorescence intensity are reduced.
  • a liquid chromatograph using a differential refraction detector as a detector there is an effect that fluctuations in the detected refractive index are reduced. Due to the above effects, a minute amount of sample can be detected, and the sensitivity of the liquid chromatograph can be improved. Moreover, since the area of the sample peak can be measured more accurately, there is an effect that the accuracy of quantitative measurement is improved.
  • the volume of the mixer channel can be reduced. For this reason, the time from when the mobile phase flows into the mixer until it is discharged is shortened, and the time required for one analysis is shortened. Moreover, in the case of the analysis by the gradient elution method, it brings about the effect that the concentration change of the mobile phase close to the ideal can be generated.
  • the mixer has a cycle in which the concentration unevenness reduction performance in the flow direction of the mobile phase is maximized.
  • the shorter the cycle the smaller the channel volume, so the liquid chromatograph system that drives the solution pump to minimize the concentration unevenness cycle maximizes the effects of the small channel volume. be able to.
  • FIG. 14 is a configuration diagram showing the main configuration of a liquid chromatograph for low pressure gradient elution.
  • the liquid chromatograph includes a plurality of eluents such as eluent A2101, eluent B2102, eluent C2103, eluent D2104, switching valve 31, mixer 24, liquid feed pump 22, autosampler 25, A separation column 26, a detector 27, a pipe 28 for fluidly connecting each component, a controller 29 for controlling each component, and a wiring 30 for electrically connecting each component are provided.
  • eluents such as eluent A2101, eluent B2102, eluent C2103, eluent D2104, switching valve 31, mixer 24, liquid feed pump 22, autosampler 25, A separation column 26, a detector 27, a pipe 28 for fluidly connecting each component, a controller 29 for controlling each component, and a wiring 30 for electrically connecting each component are provided.
  • Four kinds of eluents are mixed by the mixer 24 so that
  • FIG. 15 is a graph showing changes in the concentration of the eluent in the low pressure gradient elution method.
  • the eluent fed by the liquid feed pump 22 is switched by the switching valve 31. Therefore, for example, the time change of the concentration of the mobile phase at the inlet of the mixer 24 is as shown in FIG.
  • the eluent A, the eluent B, the eluent C, and the eluent D are fed in this order, and the cycle is T.
  • the eluent A, eluent B, and eluent C in the mobile phase depend on the time tA, tB, tC, and tD at which the eluent A, eluent B, eluent C, and eluent D are sent in one cycle.
  • Adjust the concentration of the eluent D At this time, in the piping downstream from the switching valve 31, the concentration unevenness of each eluent appears at the concentration unevenness period T in the flow direction. For example, the concentration change of the eluent A becomes a rectangular wave as shown in FIG.
  • a rectangular wave with a period T can be represented by a superposition of a sine wave with a period T and a sine wave with a harmonic period (periods T / 2, T / 3, T / 4,). If C1, C2, C3... Are the amplitudes of the components of the periods T, T / 2, T / 3,...,
  • the concentration change C (A) of the eluent A is expressed by the following equation.
  • C (A) C1 ⁇ sin (2 ⁇ t / T) + C2 ⁇ Sin (2 ⁇ t / (T / 2)) + C3 ⁇ sin (2 ⁇ t / (T / 3)) ... (32)
  • the concentration unevenness of the eluent A can be reduced by the mixer using the multistage flow path unit 1001 shown in FIG.
  • the concentration unevenness of the eluent B, the eluent C, and the eluent D can be reduced by the mixer using the multistage flow path unit 1001 shown in FIG.
  • concentration unevenness in the mobile phase flow direction can be reduced.
  • concentration unevenness in the mobile phase flow direction can be reduced.
  • a liquid chromatograph using an absorbance measuring device as a detector there is an effect that fluctuations in detected absorbance are reduced.
  • a liquid chromatograph that uses a fluorescence detector as a detector there is an effect that fluctuations in the detected fluorescence intensity are reduced.
  • a liquid chromatograph using a differential refraction detector as a detector there is an effect that fluctuations in the detected refractive index are reduced. Due to the above effects, a minute amount of sample can be detected, and the sensitivity of the liquid chromatograph can be improved. Moreover, since the area of the sample peak can be measured more accurately, there is an effect that the accuracy of quantitative measurement is improved.
  • the volume of the mixer channel can be reduced. For this reason, the time from when the mobile phase flows into the mixer until it is discharged is shortened, and the time required for one analysis is shortened. Moreover, in the case of the analysis by the gradient elution method, it brings about the effect that the concentration change of the mobile phase close to the ideal can be generated.
  • the mixer has a cycle in which the concentration unevenness reduction performance in the flow direction of the mobile phase is maximized. Since the flow path volume may be smaller as the period is shorter, the effect of the smaller flow path volume can be maximized by determining the period of the switching valve 31 so that the density unevenness period is minimized. it can.
  • the variation in the detected absorbance is reduced.
  • the variation in the detected fluorescence intensity is reduced.
  • the detected refractive index fluctuation is reduced. Due to the above effects, a smaller amount of sample can be detected, and the sensitivity of the liquid chromatograph is improved. Moreover, since the area of the sample peak can be measured more accurately, the accuracy of quantitative measurement is improved.
  • the mixer disclosed in the present invention has a small channel volume. Therefore, the time from when the mobile phase flows into the mixer until it is discharged is short, and the time required for one analysis is short. Further, in the case of analysis by the gradient elution method, it is possible to generate a concentration change of the mobile phase that is close to ideal.
  • the mixer disclosed in the present invention has a period in which the performance of reducing the density unevenness in the flow direction of the mobile phase is maximized. Since the flow path volume may be smaller as the period becomes shorter, the effect of the small flow path volume can be maximized by the liquid chromatograph system that drives the liquid feed pump so that the period of concentration unevenness is minimized. .
  • the area of the substrate forming the flow path unit in the mixer disclosed in the present invention can be reduced by appropriately arranging the flow path on the substrate. Therefore, the surface pressure applied to the substrate can be increased by a relatively simple configuration in which the substrate is pressed by the housing and the hydraulic pressure is sealed, and a higher hydraulic pressure can be sealed. This means that it can be applied to a high-pressure liquid feed pump. Further, since the outer shape of the housing can be reduced because the area of the substrate forming the flow path unit is small, it is possible to increase the degree of freedom of component arrangement of the liquid chromatograph.

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Abstract

　移動相の流れ方向の濃度ムラを低減する液体混合装置、および液体混合装置を用いた液体クロマトグラフを提供する。　導入路と、前記導入路の下流に位置する分岐部と、前記分岐部から分岐する複数本の分岐流路と、前記複数本の分岐流路が合流する合流部と、前記合流部の下流の導出路からなる流路ユニットにより構成される。前記複数の分岐流路は、幅，深さ，長さの外形や流路内部に充填される構造物などのいずれか、もしくはいくつかがそれぞれ異なり、それぞれの液体通過時間が異なる。

Description

液体混合装置、および液体クロマトグラフ
　本発明は、液体を混合する液体混合装置、および液体混合装置を用いた液体クロマトグラフに関する。
　液体クロマトグラフにおけるグラジエント溶出法には、複数の溶離液を混合して移動相とするための液体混合装置が用いられる。この液体混合装置を、以下ミキサと呼ぶ。ミキサには、小さな粒状のビーズを充填した構造のものや、基板上に孔や溝を形成して流路とした構造のものがある。このうち、流路を用いた構造のミキサは、小さい流路体積で溶離液を混合できるため、混合時間が短く、分析時間が短い。
　特許文献１は、流路の分岐と合流を利用して混合を促進する流路の構造において、分岐流路の断面形状を、分岐点と合流点で変化させた構造を開示している。この構造によると、流路を流れる液体が分岐する方向と合流する方向が変化し、分岐・合流ごとに２液の界面積が増えるため、混合効果が促進される。
　特許文献２は、液体通過時間の異なる複数の流路と、送液ポンプの送液タイミングの組み合わせによって、グラジエント溶出法の移動相に特定の濃度変化を生成する方法を開示している。
特開２００８－２２１２０８号公報 特開２００７－１３９７８２号公報
　液体クロマトグラフにおいて、溶離液が合流した直後の移動相には流路に対して流れ方向に濃度ムラがある。これは、高圧グラジエント溶出法の構成においては、送液ポンプに逆止弁の動作ばらつきなどに起因する流量脈動があるためである。また、低圧グラジエント溶出法の構成においては、複数の溶離液を切換えバルブによって配管内に１種類ずつ順番に送液するためである。従来の流路を用いた構造のミキサは、流路に対して幅方向の混合を目的としており、流路に対して流れ方向の混合の効果は小さい。そのため、検出器に流入する移動相には、流れ方向の濃度ムラが残存している。その結果、例えば検出器に吸光度測定を用いる場合、検出される吸光度には移動相の濃度ムラの分だけ変動が生じる。
　本発明の目的は、移動相の流れ方向の濃度ムラを低減する液体混合装置、および液体混合装置を用いた液体クロマトグラフを提供することである。
　本発明で提供する液体混合装置は、導入路と、前記導入路の下流に位置する分岐部と、前記分岐部から分岐する複数本の分岐流路と、前記複数本の分岐流路が合流する合流部と、前記合流部の下流の導出路からなる流路ユニットにより構成される。前記複数の分岐流路は、幅，深さ，長さの外形や流路内部に充填される構造物などのいずれか、もしくはいくつかがそれぞれ異なり、それぞれの液体通過時間が異なる。各分岐流路の液体通過時間が異なるために、各分岐流路を通過した移動相の合流部における濃度はそれぞれ異なる。その結果、合流部における移動相の濃度は、各分岐流路を通過した移動相の濃度の間の値となる。すなわち、導出路における移動相の流れ方向の濃度ムラは、導入路における移動相の流れ方向の濃度ムラよりも低減する。
　この流路ユニットを単独で用いるとき、分岐流路の通過時間差に対して、移動相の流れ方向の濃度ムラの低減性能が最大となる濃度ムラの周期がある。そこで、流量によらずに常にこの濃度ムラ周期で送液できる送液ポンプと、この流路ユニットを用いる液体クロマトグラフの構成によって、流れ方向の濃度ムラを著しく低減させることができる。
　また、複数の流路ユニットを、上段の流路ユニットの合流部を通過した液体が、下段の流路ユニットの分岐部に流れ込むように、多段に接続する。このとき各段の流路ユニットの分岐流路の液体通過時間の差はそれぞれ異なっている。この構成によると、各流路ユニットで低減する濃度ムラの周期が異なるために、全体として様々な周期の濃度ムラを低減できる。したがって、送液ポンプの脈動周期によらず、流れ方向の濃度ムラを低減できる。
　本発明の実施態様によれば、移動相の流れ方向の濃度ムラを低減する液体混合装置、および液体混合装置を用いた液体クロマトグラフを提供することができる。
高圧グラジエント溶出法向け液体クロマトグラフの主要な構成を示す構成図である。 ミキサの流路構成を示す構成図である。 流路基板の構成を示す斜視図である。 流路基板の構成を示す斜視図である。 流路基板の構成を示す断面図である。 流路基板の構成を示す斜視図である。 流路基板の構成を示す斜視図である。 流路基板の構成を示す断面図である。 流路基板の構成を示す斜視図である。 流路基板の構成を示す斜視図である。 流路基板の構成を示す斜視図である。 流れ方向の濃度ムラの低減性能を示すグラフである。 流れ方向の濃度ムラの低減性能を示すグラフである。 低圧グラジエント溶出法向け液体クロマトグラフの主要な構成を示す構成図である。 低圧グラジエント溶出法における溶離液の濃度変化を示すグラフである。
　以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。
　図１は、高圧グラジエント溶出法向け液体クロマトグラフの主要な構成を示す構成図である。図１に示す液体クロマトグラフは、２種類の溶離液２１０１，２１０２，２台の送液ポンプ２２０１，２２０２，合流コネクタ２３，ミキサ２４，オートサンプラ２５，分離カラム２６，検出器２７，各構成要素を流体的に接続する配管２８，各構成要素を制御するコントローラ２９，各構成要素を電気的に接続する配線３０を備える。
　ミキサ２４は、ハウジング底１２０１と、ハウジングふた１２０２と、流路基板１４０１，１４０２，１４０３，１４０４と、流路基板の間もしくは流路基板とハウジング底１２０１もしくは流路基板とハウジングふた１２０２の間に挿入されるスペーサ１３０１，１３０２，１３０３，１３０４，１３０５、およびこれらの構成要素を締結するネジ１２０５からなる。図１には、流路基板が４枚であるミキサの構成を示したが、流路基板の数は必ずしも４に限らない。
　ハウジング底１２０１およびハウジングふた１２０２の材質は、ステンレス，ポリエーテルエーテルケトンなどが挙げられる。このうち、配管との接続部での液漏れを防ぐためには、ステンレス製のハウジング底、およびハウジングふたと、ステンレス製の配管を接続するのが望ましい。
　スペーサ１３０１，１３０２，１３０３，１３０４，１３０５は、流路基板の間もしくは流路基板とハウジング底１２０１もしくは流路基板とハウジングふた１２０２の間のシールの機能を持つ。ハウジング底１２０１とハウジングふた１２０２をネジ１２０５で締結することによって、各面が密着し、流路以外への液体の漏れを防ぐ。スペーサ１３０１，１３０２，１３０３，１３０４，１３０５の材質は、移動相への溶出が小さく、締結時にある程度変形して各面をシールできるポリエーテルエーテルケトン，ポリテトラフルオロエチレンなどが望ましい。流路基板１４０１，１４０２，１４０３，１４０４に変形能の高いポリエーテルエーテルケトン，ポリテトラフルオロエチレンなどの材質を選択する場合は、流路基板１４０１とハウジング底１２０１，流路基板１４０４とハウジングふた１２０２、および流路基板１４０１，１４０２，１４０３，１４０４が密着するため、スペーサ１３０１，１３０２，１３０３，１３０４，１３０５は必ずしも必要でない。
　流路基板１４０１，１４０２，１４０３，１４０４には、流路ユニットが形成されている。流路基板の材質は、ステンレス，ポリエーテルエーテルケトン，ポリテトラフルオロエチレン，シリコン，ガラス，ポリジメチルシロキサン，紫外線硬化樹脂などが挙げられる。この中でも、ステンレス，ポリエーテルエーテルケトン，ポリテトラフルオロエチレンなどは溶離液への溶出の小さい点で有利である。流路基板への流路ユニットの加工方法は、機械加工，ウェットエッチング，ドライエッチング，ホットエンボス，射出成型，光造形などが挙げられる。
　図２は、ミキサの流路の構成を示す構成図である。図２は、複数の流路ユニット１０１，１０２，１０３が、接続路１０１０，１０２０，１０３０によって接続された多段流路ユニット１００１の模式図を示している。１つの流路ユニットは、導入路２，分岐部３，第１の分岐流路４，第２の分岐流路５，合流部６，導出路７を備える。流路ユニット１０３は第ｎ段目を示し、段数は任意に設定される。
　多段流路ユニットの場合、上段の流路ユニットの導出路とその下段の流路ユニットの導入路を接続路によって接続する。接続路として特別な構成を用意する必要は必ずしもなく、上段の流路ユニットの導出路とその下段の流路ユニットの導入路と接続路を１つの流路で兼ねることもできる。また、必要に応じて、流路ユニットの前後に、一般的に知られている、流路に対して幅方向の混合を実現するミキサを、各流路ユニットの間に接続してもよい。多段流路ユニットは、一つの流路ユニットを形成された流路基板を、必要に応じて接続路に相当する流路を持つ構造体を挟んで、積層することで形成される。もしくは、多段流路ユニットは、一枚の流路基板に接続路を含む複数の流路ユニットを形成することによっても成り立つ。
　図３から図９に、一つの流路ユニットが形成された流路基板の形状の例を示す。図中には明記していないが、流路ユニットの流路内部は、多孔質体などが充填されていてもよいし、空洞であってもよい。図３から図９に示した様々な溝の形状の流路基板１４を、図２に示したような必要な流路長になるように複数個組み合わせて、多段流路ユニットを構成する。
　図３は、流路基板の構成を示す斜視図であり、第１の分岐流路４が直線状であり、第２の分岐流路５が３か所屈折している流路ユニットを示している。導入路２は、流路基板１４の下面に形成された溝２０１，流路基板１４の下面と上面を貫通する貫通孔２０２，流路基板１４の表面に形成された溝２０３を備える。第１の分岐流路４，第２の分岐流路５，導出路７は、流路基板１４の上面に溝として形成されている。液体は、導入路２を通って、分岐部３で分岐し、第１の分岐流路４または第２の分岐流路５を通って、合流部６で合流し、導出路７を通って、流路ユニットから排出される。
　図４は、流路基板の構成を示す斜視図であり、第１の分岐流路４と第２の分岐流路５が円をなす流路ユニットである。導入路２は、流路基板１４の下面に形成された溝２０１，流路基板１４の下面と上面を貫通する貫通孔２０２を備える。第１の分岐流路４，第２の分岐流路５，導出路７は、流路基板１４の上面に溝として形成されている。液体の流れは、導入路２を通って、分岐部３で分岐し、第１の分岐流路４または第２の分岐流路５を通って、合流部６で合流し、導出路７を通って、流路ユニットから排出される。
　図５は、流路基板の構成を示す断面図である。流路基板１４は、流路基板１４の下面の溝４１，下面と上面を貫通する貫通孔４２，上面の溝４３を備える第１の分岐流路４と、流路基板１４の下面の溝５１，下面と上面を貫通する貫通孔５２，上面の溝５３を備える第２の分岐流路５とを有する。
　図６は、流路基板の構成を示す斜視図であり、図５に示した上面の溝４３と、上面の溝５３の形状を示すものである。これらの上面の溝がらせん状に形成されている。下面も同様の構成に形成されている。
　図７は、流路基板の構成を示す斜視図であり、図５に示した上面の溝４３と、上面の溝５３の形状を示すものである。これらの上面の溝が波線状に形成されている。下面も同様の構成に形成されている。
　図８は、流路基板の構成を示す断面図である。流路基板１４は、流路基板１４の下面と上面を貫通する貫通孔４２を備えた第１の分岐流路４と、流路基板１４の下面の溝５１，下面と上面を貫通する貫通孔５２，上面の溝５３を備えた第２の分岐流路５とを有する。
　図９は、流路基板の構成を示す斜視図であり、図８に示した貫通孔４２と、上面の溝５３の形状を示すものである。上面の溝５３がらせん状に形成されている。下面も同様の構成に形成されている。
　図５から図９に示した流路ユニットの構成では、流路基板１４の下面と上面の溝、および下面と上面の貫通孔として流路を形成できるために、同じ体積の流路を形成する場合に、図３や図４に示したような流路基板の下面か上面のどちらかのみに流路を溝として形成する構成に比べて、基板面積を小さくすることができる。このとき、図１に示すように、ハウジングふた１２０１とハウジング底１２０２によって、流路基板１４を押さえつけて液圧をシールする構成の場合、流路基板１４に加わる面圧が大きくなるため、より高い液圧をシールすることができる。また、ハウジングふた１２０１とハウジング底１２０２の外形も小さくすることができ、ミキサ全体の外形を小さくすることが可能で、液体クロマトグラフにおける部品配置の自由度を高めることができる。
　図１０，図１１は、流路基板の構成を示す斜視図であり、多段流路ユニットを形成した流路基板の形状の例を示す。図１０に示すように形成された多段流路ユニットは、導入路２，第１段の流路ユニット１０１，第２段の流路ユニット１０２，第３段の流路ユニット１０３，第４段の流路ユニット１０４，各段の流路ユニットを接続する接続路１０１０，１０２０，１０３０、および、導出路７を備える。導入路２は、流路基板１４の下面に形成された溝２０１，流路基板１４の下面と上面を貫通する貫通孔２０２を備える。流路ユニット１０１，１０２，１０３，１０４は、それぞれ分岐部，第１の分岐流路，第２の分岐流路，合流部を備え、これらは、流路基板１４の上面に溝として形成されている。流路ユニット１０１，１０２，１０３，１０４は、それぞれの第１の分岐流路が直線状、それぞれの第２の分岐流路が３か所屈折する流路ユニットである。導出路７は、流路基板１４の上面に溝として形成されている。
　液体の流れは、導入路２を通って、第１段の流路ユニット１０１の分岐部１０１３で分岐し、第１の分岐流路１０１４または第２の分岐流路１０１５を通って、合流部１０１６で合流し、接続路１０１０を通って、第２段の流路ユニット１０２の分岐部１０２３で分岐し、第１の分岐流路１０２４または第２の分岐流路１０２５を通って、合流部１０２６で合流し、接続路１０２０を通って、第３段の流路ユニット１０３の分岐部１０３３で分岐し、第１の分岐流路１０３４または第２の分岐流路１０３５を通って、合流部１０３６で合流し、接続路１０３０を通って、第４段の流路ユニット１０４の分岐部１０４３で分岐し、第１の分岐流路１０４４または第２の分岐流路１０４５を通って、合流部１０４６で合流し、導出路７を通って、流路ユニットから排出される。
　図１１に示すように形成された多段流路ユニットは、導入路２，第１段の流路ユニット１０１，第２段の流路ユニット１０２，第３段の流路ユニット１０３，第４段の流路ユニット１０４，各段の流路ユニットを接続する接続路１０１０，１０２０，１０３０、および、導出路７を備える。導入路２は、流路基板１４の下面に形成された溝２０１，流路基板１４の下面と上面を貫通する貫通孔２０２を備える。流路ユニット１０１，１０２，１０３，１０４は、それぞれ分岐部，第１の分岐流路，第２の分岐流路，合流部を備え、これらは、流路基板１４の上面に溝として形成されている。流路ユニット１０１，１０２，１０３，１０４は、第１の分岐流路４と第２の分岐流路５が円をなす流路ユニットである。
　上述のように、図５から図９に、流路基板１枚に１つの流路ユニットが形成された例を示し、図１０と図１１に、流路基板１枚に複数の流路ユニットが形成された例を示した。これら以外の流路基板での流路ユニットの形成方法として、例えば、複数の流路基板で１つの流路ユニットを構成したり、複数の流路基板の間にスペーサを配置して１つの流路ユニットを構成し、図５から図１１に示したような流路を形成させるようにしてもよい。
　図１２は、流れ方向の濃度ムラの低減性能を示すグラフである。Ｔは濃度ムラ周期、Δｔは第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と、第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２との差、Ｍは後述の数１３で表される流れ方向濃度ムラの低減性能である。
　本発明の実施態様に基づくミキサを用いて流れ方向濃度ムラを低減する原理について、説明する。はじめに、流路内部の流速が一様である場合の、一つの流路ユニットによる流れ方向濃度ムラの低減の原理について説明する。
　例えば、図４に示した流路ユニットの第１の分岐流路４の液体通過時間ｔ１，第２の分岐流路５の液体通過時間ｔ２は、それぞれの流量Ｑ１，Ｑ２と体積Ｖ１，Ｖ２を用いて次式で表される。
　　ｔ１＝Ｖ１／Ｑ１　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１）
　　ｔ２＝Ｖ２／Ｑ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数２）
　このとき、分岐部の濃度Ｃinが、中心部の濃度Ｃ０，濃度の振幅Ｃａ，濃度の周期Ｔの正弦波状に時間変化するとした場合、時間をｔとして、次式で表される。
　　Ｃin＝Ｃ０＋Ｃａ・sin(２πｔ／Ｔ)　　　　　　　　　　　…（数３）
　第１の分岐流路の出口の濃度Ｃ１out，第２の分岐流路の出口の濃度Ｃ２outは、それぞれ次式となる。
　　Ｃ１out＝Ｃ０＋Ｃａ・sin(２π(ｔ－ｔ１)／Ｔ)　　　　　 …（数４）
　　Ｃ２out＝Ｃ０＋Ｃａ・sin(２π(ｔ－ｔ２)／Ｔ)　　　　　 …（数５）
　ここで、単位時間あたりにある流路断面を通過する物質量をフラックスと呼ぶと、第１の分岐流路の出口のフラックスＪ１，第２の分岐流路の出口のフラックスＪ２は、次式で表される。
　　Ｊ１＝Ｃ１out・Ｑ１
　　　　＝Ｃ０・Ｑ１＋Ｃａ・Ｑ１・sin(２π(ｔ－ｔ１)／Ｔ)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数６）
　　Ｊ２＝Ｃ２out・Ｑ２
　　　　＝Ｃ０・Ｑ２＋Ｃａ・Ｑ２・sin(２π(ｔ－ｔ２)／Ｔ) 
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数７）
　したがって、合流部の濃度Ｃoutは、次式で求められる。
　　Ｃout＝(Ｊ１＋Ｊ２)／(Ｑ１＋Ｑ２)
　　　　 ＝Ｃ０＋(Ｃａ／(Ｑ１＋Ｑ２))・(Ａ・sin(２πｔ／Ｔ)
　　　　　 －Ｂ・sin(２πｔ／Ｔ))　　　　　　　　　　　　　…（数８）
　ここで、ｔａｎα＝Ｂ／Ａとする。
　　Ａ＝Ｑ１・cos(２πｔ１／Ｔ)＋Ｑ２・cos(２πｔ２／Ｔ)　 …（数９）
　　Ｂ＝Ｑ１・sin(２πｔ１／Ｔ)＋Ｑ２・sin(２πｔ２／Ｔ) …（数１０）
　　Ｃout＝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)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１１）
　ここで、Δｔ＝ｔ２－ｔ１とする。
　　Ｃout＝Ｃ０＋(Ｃａ／(Ｑ１＋Ｑ２))・√(Ｑ１2＋Ｑ２2＋２Ｑ１・Ｑ２
　　　　　 ・cos(２πΔｔ／Ｔ))・sin(２πｔ／Ｔ－α)　　 …（数１２）
　ここで、合流部の濃度の時間変化の振幅、すなわち濃度ムラの大きさを、Ｃｂ＝(Ｃａ／(Ｑ１＋Ｑ２))・√(Ｑ１2＋Ｑ２2＋２Ｑ１・Ｑ２・cos（２πΔｔ／Ｔ）)とする。
　　Ｃout＝Ｃ０＋Ｃｂ・sin(２πｔ／Ｔ－α)　　　　　　　 …（数１３）
　流路ユニットの流れ方向濃度ムラの低減性能は、分岐部の濃度の振幅Ｃａに対する合流部濃度の振幅Ｃｂの比Ｍと定義し、次式で表される。
　　Ｍ＝Ｃｂ／Ｃａ＝(１／（Ｑ１＋Ｑ２))・√(Ｑ１2＋Ｑ２2＋２Ｑ１
　　　　・Ｑ２・cos(２πΔｔ／Ｔ))　　　　　　　　　　　 …（数１４）
　例えば、流れ方向濃度ムラの低減性能Ｍが１のときは、流れ方向の濃度ムラは低減されていないことを意味する。また、Ｍが０のときは、流れ方向の濃度ムラは完全に低減されており、合流部において濃度ムラがないことを意味する。
　濃度ムラ周期Ｔに対する、第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と、第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２との差Δｔの比Δｔ／Ｔが、整数（０，１，２，…）でないとき、Ｍ＜１であり、流路ユニットによって流れ方向の濃度ムラが低減する。例えば、図１２中の、ａ点は、濃度ムラ周期Ｔに対する、第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と、第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔの比Δｔ／Ｔが、０と１／２との間の値であり（０＜（Δｔ／Ｔ）＜１／２）、かつ、第１の分岐流路の流量Ｑ１と第２の分岐流路の流量Ｑ２とが異なる（Ｑ１≠Ｑ２）。
　特に、濃度ムラ周期Ｔに対する、第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔの比Δｔ／Ｔが、整数と１／２との和（１／２，３／２，５／２，…）で、かつ、第１の分岐流路の流量Ｑ１と第２の分岐流路の流量Ｑ２が等しいとき（Ｑ１＝Ｑ２）、Ｍは０であり、流れ方向の濃度ムラは完全に低減されており、合流部において流れ方向の濃度ムラはない。例えば、図２中の、ｂ１点，ｂ２点，ｂ３点，ｂ４点，ｂ５点は、濃度ムラ周期Ｔに対する、第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔの比Δｔ／Ｔが、それぞれ１／２，３／２，５／２，７／２，９／２であり、かつ、第１の分岐流路の流量Ｑ１と第２の分岐流路の流量Ｑ２とが等しい（Ｑ１＝Ｑ２）。
　濃度ムラ周期Ｔに対する、第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔの比Δｔ／Ｔが、整数（０，１，２，…）のとき、Ｍ＝１であり、流路ユニットによって流れ方向の濃度ムラは低減しない。例えば、図２中の、ｃ０点，ｃ１点，ｃ２点，ｃ３点，ｃ４点，ｃ５点は、濃度ムラ周期Ｔに対する、第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔの比Δｔ／Ｔが、それぞれ０，１，２，３，４，５である。
　次に、第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の液体通過時間ｔ２とが異なるための、流路構造の条件を説明する。前述の（数１）と（数２）において、ｔ１≠ｔ２より次式が成り立つ。
　　Ｖ１／Ｑ１≠Ｖ２／Ｑ２　　　　　　　　　　　　　　　…（数１５）
　したがって、流量比は次式となる。
　　Ｑ１／Ｑ２≠Ｖ１／Ｖ２　　　　　　　　　　　　　　　…（数１６）
　流路の圧力損失をΔＰ、流量をＱとすると、流路の流体抵抗Ｒは次式となる。
　　Ｒ＝ΔＰ／Ｑ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数１７）
　したがって、第１の分岐流路の流体抵抗をＲ１、第２の分岐流路の流体抵抗をＲ２として、第１の分岐流路と第２の分岐流路の合成流体抵抗Ｒは次式となる。
　　Ｒ＝Ｒ１・Ｒ２／(Ｒ１＋Ｒ２)　　　　　　　　　　　　…（数１８）
　また、第１の分岐流路の流量Ｑ１と、第２の分岐流路の流量Ｑ２は、次式となる。
　　Ｑ１＝(Ｒ２／Ｒ)・(Ｑ１＋Ｑ２)　　　　　　　　　　　…（数１９）
　　Ｑ２＝(Ｒ１／Ｒ)・(Ｑ１＋Ｑ２)　　　　　　　　　　　…（数２０）
　したがって、流量比は次式となる。
　　Ｑ１／Ｑ２＝Ｒ２／Ｒ１　　　　　　　　　　　　　　　…（数２１）
　ここで、第１の分岐流路の断面積をＡ１、長さをＬ１、単位断面積単位長さ当たりの流体抵抗をρ１、第２の分岐流路の断面積をＡ２、長さをＬ２、単位断面積単位長さ当たりの流体抵抗をρ２とすると、それぞれの分岐流路の流体抵抗Ｒ１，Ｒ２は次式で表される。
　　Ｒ１＝ρ１・Ｌ１／Ａ１　　　　　　　　　　　　　　　…（数２２）
　　Ｒ２＝ρ２・Ｌ２／Ａ２　　　　　　　　　　　　　　　…（数２３）
　したがって、流量比は次式となる。
　　Ｑ１／Ｑ２＝ρ２・Ｌ２・Ａ１／(ρ１・Ｌ１・Ａ２)　　…（数２４）
　次に、第１の分岐流路の空隙率をφ１、第２の分岐流路の空隙率をφ２とすると、それぞれの体積Ｖ１，Ｖ２は、次式で表される。
　　Ｖ１＝φ１・Ａ１・Ｌ１　　　　　　　　　　　　　　　…（数２５）
　　Ｖ２＝φ２・Ａ２・Ｌ２　　　　　　　　　　　　　　　…（数２６）
　数１６を、数２４，数２５，数２６を用いて書き換えると次式になる。
　　ρ２・Ｌ２・Ａ１／(ρ１・Ｌ１・Ａ２)≠φ１・Ａ１・Ｌ１／(φ２
　　　・Ａ２・Ｌ２)　　　　　　　　　　 　　　　　　　　…（数２７）
　それぞれの分岐流路に対応させて書き換えると、次式となる。
　　ρ１／(φ１・Ｌ１2)≠ρ２／(φ２・Ｌ２2)　　　　 　　…（数２８）
　数２８によれば、それぞれの分岐流路の単位断面積単位長さ当たりの流体抵抗ρ，空隙率φ，長さＬで決まる値ρ／（φ・Ｌ2）が異なるとき、それぞれの液体通過時間ｔ１，ｔ２が異なることがわかる。特に、第１の分岐流路と第２の分岐流路において、流路内部に同質の多孔質体を充填した場合などで、流体抵抗と空隙率が同一のときは（ρ１＝ρ２，φ１＝φ２）、それぞれの長さが異なる場合に（Ｌ１≠Ｌ２）、第１の分岐流路，第２の分岐流路の液体通過時間ｔ１，ｔ２が異なっている。
　次に、流路内部の流速が一様である場合の、流路ユニットが多段に接続されている場合の、流れ方向濃度ムラの低減の原理について説明する。この構成によって、上段の流路ユニットによって低減された濃度ムラが、下段の流路ユニットによってさらに低減される。したがって、単段の流路ユニットよりも、流れ方向濃度ムラの低減性能が向上する。
　図２において、多段流路ユニット１００１を構成するｎ個の流路ユニット１０１，２０１，３０１が同一形状の場合、流れ方向濃度ムラの低減性能Ｍは、全て等しい。このとき、多段流路ユニット１００１の流れ方向濃度ムラの低減性能Ｍｔは、次式で表される。
　　Ｍｔ＝Ｍn　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 …（数２９）
　したがって、流路ユニットの段数ｎを大きくすることで、流れ方向濃度ムラの低減性能Ｍｔが向上する。ただし、濃度ムラ周期Ｔに対する、第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差の比Δｔ／Ｔが、整数（０，１，２，…）のとき（図１２中の、ｃ０点，ｃ１点，ｃ２点，ｃ３点，ｃ４点，ｃ５点が該当）、流路ユニットの段数によらずＭｔ＝１であり、流れ方向の濃度ムラは低減しない。
　図２において、多段流路ユニット１００１を構成するｎ個の流路ユニット１０１，２０１，３０１のそれぞれにおいて、第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔが、それぞれ異なる場合を考える。流路ユニット１０１，２０１，３０１の流れ方向濃度ムラの低減性能をＭ１，Ｍ２，Ｍｎとすると、多段流路ユニット１００１の流れ方向濃度ムラの低減性能Ｍｔは、次式で表される。
　　Ｍｔ＝Ｍ１・Ｍ２・…・Ｍｎ　　　　　　　　　　　　　…（数３０）
　各段の流路ユニットの液体通過時間の差Δｔが異なり、図１２中のｃ１点，ｃ２点，ｃ３点，ｃ４点，ｃ５点に相当する、流れ方向の濃度ムラが低減しない濃度ムラ周期が各段の流路ユニットで異なる。したがって、すべての濃度ムラ周期Ｔにおいて、Ｍｔ＜１となり、流れ方向濃度ムラＭｔを低減することができる。
　多段流路ユニット１００１において、接続されるｎ個全ての流路ユニットにおいて、第１の分岐流路の流量Ｑ１と第２の分岐流路の流量Ｑ２とが等しく（Ｑ１＝Ｑ２）、第ｋ段の流路ユニットの第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔ(ｋ)が、その一つ上段の流路ユニットの第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔ(ｋ－１)の半分である場合を考える。このときの条件は次式となる。
　　Δｔ(Ｒ－１)／２＝Δｔ(Ｒ)　　　　　　　　　　　　　 …（数３１）
　この場合、条件０＜Δｔ(１)／Ｔ＜２n-1において、上段の流路ユニットの流れ方向濃度ムラの低減性能Ｍが１である濃度ムラの周期Ｔでは、それよりも下段の流路ユニットの流れ方向濃度ムラの低減性能Ｍが０である。このとき、濃度ムラの周期Ｔが条件０＜１／Ｔ＜２n-1／Δｔ(１)を満たす範囲において、Ｍｔ＜１であり、流れ方向の濃度ムラを低減することができる。特に、第１段の第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔ(１)の比Δｔ(１)／Ｔが整数と１／２との積（１／２，１，３／２，２，５／２，…）においてＭｔ＝０であり、流れ方向の濃度ムラは完全に低減されており、最下段の流路ユニットの合流部において流れ方向の濃度ムラをなくすことができる。
　次に、ミキサの流路内部の流速が非一様である場合について説明する。実際の流路では、流路壁面の摩擦，流路の曲がり，分岐，合流などでの二次流れや流れの剥離によって、流路内の流速は完全に一様とはならない。また、流路内部に多孔質体などの一様な構造がない場合は、液体の粘性によって、流路の中心付近が最大、流路の壁面近傍は最小となるような流速分布を持つ。そのため、非一様の流速分布が生じる場合と、一様の流速分布が生じる場合で、流れ方向の低減性能は異なる。
　図１３は、流れ方向の濃度ムラの低減性能を示すグラフであり、流路ユニットを３段で、接続される３個全ての流路ユニットで第１の分岐流路の流量Ｑ１と第２の分岐流路の流量Ｑ２とが等しく（Ｑ１＝Ｑ２）、第ｋ段の流路ユニットの第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔ（ｋ）が、その一つ上段の流路ユニットの第１の分岐流路の液体通過時間ｔ１と第２の分岐流路の液体通過時間ｔ２の差Δｔ（ｋ－１）の半分である場合の、流路内の流速分布が一様である場合と流路内の流速分布が非一様である場合の、流れ方向濃度ムラの低減を計算した結果を示す。
　図１３において、点線は流速分布を一様としてシミュレーションした結果であり、実線は流速分布を非一様としてシミュレーションした結果である。流路内の流速分布が非一様でも、流れ方向の濃度ムラは、Ｍｔ＜１となり、濃度ムラを低減できることがわかる。
　以上は、流路ユニットの分岐流路が２本の流路ユニットの場合の、流れ方向濃度ムラの低減の原理を説明したが、この原理は、分岐流路が３本以上においても同様に成り立ち、各分岐流路の液体通過時間が異なれば、分岐流路が２本の場合と同様の効果を得ることができる。
　図１に示す液体クロマトグラフにおいて、多段流路ユニット１００１の流れ方向濃度ムラの周期Ｔに対する流れ方向濃度ムラの低減性能Ｍｔの特性を、送液ポンプ２２０１，２２０２による流れ方向濃度ムラの性質に合わせて適切に選択することで、以下のような効果を得ることができる。
　例えば、送液ポンプ２２０１，２２０２の仕様が同一で、一定の周期で送液する場合、１つの流路ユニットからなるミキサを準備することによって、流れ方向濃度ムラの低減を実現できる。
　また、例えば、送液ポンプ２２０１，２２０２がそれぞれ異なる一定の周期で送液する場合、流れ方向の濃度ムラは、それら２つの周期の重ね合わせとなる。それら２つの周期の濃度ムラ変化それぞれに対して、その周期を低減できる流路ユニットを含む多段流路ユニットを備えたミキサを準備することによって、流れ方向濃度ムラを低減することができる。
　また、例えば、送液ポンプ２２０１，２２０２が送液流量などによって変化する周期で送液する場合、全ての濃度ムラ周期を低減できるように、複数の流路ユニットを組み合わせた多段流路ユニットを備えたミキサを準備することによって、流れ方向濃度ムラを低減することができる。
　また、例えば、送液ポンプ２２０１，２２０２による流れ方向濃度ムラの変化が、複数の周期の重ね合わせである場合、それぞれの周期の濃度ムラ変化を低減できるような流路ユニットを組み合わせた多段流路ユニットを備えたミキサを準備することによって、この構成が含む全ての周期の流れ方向濃度ムラを低減することができる。
　以上述べたようなミキサの構成と動作により、移動相の流れ方向の濃度ムラを低減することができる。その結果、吸光度測定器を検出器として用いる液体クロマトグラフにおいては、検出される吸光度の変動が小さくなるという効果がある。また、蛍光検出器を検出器として用いる液体クロマトグラフにおいては、検出される蛍光光度の変動が小さくなるという効果がある。また、示差屈折検出器を検出器として用いる液体クロマトグラフにおいては、検出される屈折率の変動が小さくなるという効果がある。以上の効果によって、より微小量のサンプルを検出できるようになり、液体クロマトグラフの感度を向上させることができる。また、サンプルピークの面積をより正確に測定できるため、定量測定の精度が向上するという効果がある。
　また、本実施例によれば、ミキサの流路体積を小さくすることができる。そのため、ミキサに移動相が流入してから排出されるまでの時間が短くなり、１回の分析に必要な時間が短くなる。また、グラジエント溶出法による分析の場合には、理想に近い移動相の濃度変化を生成できるという効果をもたらす。
　また、本実施例によれば、ミキサは、移動相の流れ方向の濃度ムラの低減性能が最大となる周期を有する。周期が短くなるほど流路体積は小さくてよいため、濃度ムラの周期が最小となるように送液ポンプを駆動する液体クロマトグラフのシステムによって、流路体積が小さいことによる効果を最大限に発揮することができる。
　図１４は、低圧グラジエント溶出法向け液体クロマトグラフの主要な構成を示す構成図である。液体クロマトグラフは、複数の溶離液、例えば、溶離液Ａ２１０１，溶離液Ｂ２１０２，溶離液Ｃ２１０３，溶離液Ｄ２１０４の４種類の溶離液，切換えバルブ３１，ミキサ２４，送液ポンプ２２，オートサンプラ２５，分離カラム２６，検出器２７，各構成要素を流体的に接続する配管２８，各構成要素を制御するコントローラ２９，各構成要素を電気的に接続する配線３０を備える。４種類の溶離液をミキサ２４で濃度ムラが低減されるように混合する。
　図１５は、低圧グラジエント溶出法における溶離液の濃度変化を示すグラフである。低圧グラジエント溶出法は、切換えバルブ３１によって、送液ポンプ２２で送液される溶離液を切り替える。そのため、例えば、ミキサ２４の流入口における移動相の濃度の時間変化は、図１５に示すようになる。このとき、溶離液Ａ，溶離液Ｂ，溶離液Ｃ，溶離液Ｄの順番で送液しているとし、その周期をＴとする。１周期の中で、溶離液Ａ，溶離液Ｂ，溶離液Ｃ，溶離液Ｄが送液される時間ｔＡ，ｔＢ，ｔＣ，ｔＤによって、移動相における溶離液Ａ，溶離液Ｂ，溶離液Ｃ，溶離液Ｄの濃度を調整する。このとき、切換えバルブ３１より下流の配管内では、流れ方向の濃度ムラ周期Ｔで、それぞれの溶離液の濃度ムラが現れる。例えば、溶離液Ａの濃度変化は図１５に示すような矩形波となる。周期Ｔの矩形波は、周期Ｔの正弦波と高調波周期（周期Ｔ／２，Ｔ／３，Ｔ／４，…）の正弦波の重ね合わせで表すことができる。Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３…を、各周期Ｔ，Ｔ／２，Ｔ／３，…の成分の振幅とすると、溶離液Ａの濃度変化Ｃ(Ａ)は、次式で表される。
　　Ｃ(Ａ)＝Ｃ１・sin(２πｔ／Ｔ)＋Ｃ２
　　　　　　　・sin(２πｔ／(Ｔ／２))＋Ｃ３・sin(２πｔ／(Ｔ／３))
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…（数３２）
　したがって、図２に示した多段流路ユニット１００１を用いたミキサによって、溶離液Ａの濃度ムラを低減することができる。同様に、溶離液Ｂ，溶離液Ｃ，溶離液Ｄの濃度ムラについても、図２に示した多段流路ユニット１００１を用いたミキサによって低減することができる。
　以上述べたようなミキサの構成と動作により、移動相の流れ方向の濃度ムラを低減することができる。その結果、吸光度測定器を検出器として用いる液体クロマトグラフにおいては、検出される吸光度の変動が小さくなるという効果がある。また、蛍光検出器を検出器として用いる液体クロマトグラフにおいては、検出される蛍光光度の変動が小さくなるという効果がある。また、示差屈折検出器を検出器として用いる液体クロマトグラフにおいては、検出される屈折率の変動が小さくなるという効果がある。以上の効果によって、より微小量のサンプルを検出できるようになり、液体クロマトグラフの感度を向上させることができる。また、サンプルピークの面積をより正確に測定できるため、定量測定の精度が向上するという効果がある。
　また、本実施例によれば、ミキサの流路体積を小さくすることができる。そのため、ミキサに移動相が流入してから排出されるまでの時間が短くなり、１回の分析に必要な時間が短くなる。また、グラジエント溶出法による分析の場合には、理想に近い移動相の濃度変化を生成できるという効果をもたらす。
　また、本実施例によれば、ミキサは、移動相の流れ方向の濃度ムラの低減性能が最大となる周期を有する。周期が短くなるほど流路体積は小さくてよいため、濃度ムラの周期が最小となるように切換えバルブ３１の周期を決定することによって、流路体積が小さいことによる効果を最大限に発揮することができる。
　以上述べたように、本発明の実施態様によれば、移動相の流れ方向の濃度ムラを低減する液体混合装置、および液体混合装置を用いた液体クロマトグラフを提供することができる。
　その結果、吸光度測定器を検出器として用いる液体クロマトグラフにおいては、検出される吸光度の変動が小さくなる。また、蛍光検出器を検出器として用いる液体クロマトグラフにおいては、検出される蛍光光度の変動が小さくなる。また、示差屈折検出器を検出器として用いる液体クロマトグラフにおいては、検出される屈折率の変動が小さくなる。以上の効果によって、より微小量のサンプルを検出でき、液体クロマトグラフの感度が向上する。また、サンプルピークの面積をより正確に測定できるため、定量測定の精度が向上する。
　また、本発明で開示するミキサは、流路体積が小さい。そのため、ミキサに移動相が流入してから排出されるまでの時間が短く、１回の分析に必要な時間が短い。また、グラジエント溶出法による分析の場合に、理想に近い移動相の濃度変化を生成できる。また、本発明で開示するミキサは、移動相の流れ方向の濃度ムラの低減性能が最大となる周期がある。周期が短くなるほど流路体積は小さくてよいため、濃度ムラの周期が最小となるように送液ポンプを駆動する液体クロマトグラフのシステムによって、流路体積が小さいことによる効果を最大限に発揮できる。
　また、本発明で開示するミキサにおける流路ユニットを形成する基板の面積は、流路を基板上に適切に配置することで、小さくすることができる。そのため、ハウジングによって基板を押さえつけて液圧をシールする比較的単純な構成により、基板に加わる面圧を大きくでき、より高い液圧をシールすることができる。これは、高圧の送液ポンプに対して適用可能であることを意味する。また、流路ユニットを形成する基板の面積が小さいことで、ハウジングの外形も小さくすることができるため、液体クロマトグラフの部品配置の自由度を高めることができる。
１，１０１，１０２，１０３　流路ユニット
２　導入路
３　分岐部
４　第１の分岐流路
５　第２の分岐流路
６　合流部
７　導出路
１１，２４　ミキサ
１４　流路基板
１５　複数の流路基板を用いたミキサ
２２，２２０１，２２０２　送液ポンプ
２３　合流コネクタ
２５　オートサンプラ
２６　分離カラム
２７　検出器
２８　配管
２９　コントローラ
３０　配線
３１　切換えバルブ
１００１　多段流路ユニット
２１０１，２１０２　溶離液

Claims (9)

  1. 　液体を導入する導入路と、前記導入路の下流に位置する分岐部と、前記分岐部から分岐する複数本の分岐流路と、前記複数本の分岐流路が合流する合流部と、前記合流部の下流の導出路とを備え、
    　前記複数の分岐流路の液体通過時間がそれぞれ異なる複数の流路ユニットのうちの上流側の流路ユニットの導出路が下流側の流路ユニットの導入路となるように接続されるとともに、前記複数の分岐流路の液体通過時間の差がそれぞれ異なるように接続されることを特徴とする液体混合装置。
  2. 　請求項１記載の液体混合装置において、
    　前記複数の流路ユニットの一つが一枚の基板に形成され、前記基板が多数重ね合わせられて前記複数の流路ユニットが流体的に接続されていることを特徴とする液体混合装置。
  3. 　請求項１記載の液体混合装置において、
    　前記複数の流路ユニットが前記基板の上面と下面に形成されていることを特徴とする液体混合装置。
  4. 　請求項１記載の液体混合装置において、
    　前記複数の流路ユニットが一枚の基板に形成されることを特徴とする液体混合装置。
  5. 　液体を導入する導入路と、前記導入路の下流に位置する分岐部と、前記分岐部から分岐する複数本の分岐流路と、前記複数本の分岐流路が合流する合流部と、前記合流部の下流の導出路と、前記分岐部において複数の分岐流路に分岐し、該複数の分岐流路が前記合流部において合流する流路ユニットとを備え、
    　前記流路ユニットにおける各分岐流路の液体通過時間は、各分岐流路の外形や内部構造物によってそれぞれ異なり、前記導入路へ前記液体を送液する送液装置に起因する流れ方向濃度ムラの周期に応じて、前記各分岐流路の通過時間の差が決定されるとともに、前記流路ユニットが複数であって、該複数の流路ユニットのうちの上流側の流路ユニットの合流部を通過した液体が、下流側の流路ユニットの分岐部に流れ込むように、前記複数の流路ユニットが多段に接続され、各段の流路ユニットの分岐流路の液体通過時間の差がそれぞれ異なるように接続される構成を備えたことを特徴とする液体混合装置。
  6. 　溶離液を送液する送液ポンプ，複数の溶離液を混合する液体混合装置，前記送液ポンプにより送液された溶離液に試料を導入するオートサンプラ，前記オートサンプラで試料が導入された液体を分離する分離カラム，前記分離カラムから送液される液体中の前記試料の成分を検出する検出器，前記送液ポンプと前記液体混合装置と前記オートサンプラと前記分離カラムと前記検出器とを流体的に接続する配管，前記送液ポンプと前記オートサンプラと前記検出器とを制御するコントローラを備えた液体クロマトグラフにおいて、
    　前記液体混合装置は、液体を導入する導入路と、前記導入路の下流に位置する分岐部と、前記分岐部から分岐する複数本の分岐流路と、前記複数本の分岐流路が合流する合流部と、前記合流部の下流の導出路とを備え、前記複数の分岐流路の液体通過時間がそれぞれ異なる複数の流路ユニットのうちの上流側の流路ユニットの導出路が下流側の流路ユニットの導入路となるように接続されるとともに、前記複数の分岐流路の液体通過時間の差がそれぞれ異なるように接続されることを特徴とする液体クロマトグラフ。
  7. 　請求項６記載の液体クロマトグラフにおいて、
    　前記送液ポンプの駆動周期が、前記液体混合装置の前記複数の流路ユニットそれぞれの前記分岐流路の液体通過時間の差に応じて決定されることを特徴とする液体クロマトグラフ。
  8. 　請求項６記載の液体クロマトグラフにおいて、
    　前記複数の溶離液の流量を切換える切換えバルブを備えたことを特徴とする液体クロマトグラフ。
  9. 　請求項８記載の液体クロマトグラフにおいて、前記切換えバルブの切換え周期が、前記液体混合装置の前記複数の流路ユニットそれぞれの前記分岐流路の液体通過時間の差に応じて決定されることを特徴とする液体クロマトグラフ。
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