液體混合裝置以及液相色譜儀的制作方法

專利名稱：液體混合裝置以及液相色譜儀的制作方法
技術領域：
本發明涉及混合液體的液體混合裝置以及使用液體混合裝置的液相色譜儀。
背景技術：
液相色譜儀的梯度洗脫法中，使用混合多個洗脫液作為流動相的液體混合裝置。以下，將該液體混合裝置稱為混合器(mixer)。混合器中存在充填小的粒狀的珠子的結構的混合器、在基板上形成孔或槽作為流道的結構。其中，使用了流道的結構的混合器能以較小的流道體積來混合洗脫液，所以混合時間較短，分析時間較短。專利文獻I公開了以下的結構，即利用流道的分支和合流來促進混合的流道的結 構中，使分支流道的剖面形狀在分支點和合流點改變。根據該構造，在流道流動的液體分支的方向和合流的方向變化，在每個分支及合流處，兩液體的界面面積增加，所以促進了混合效果。專利文獻2公開了通過液體通過時間不同的多個流道和送液泵的送液時刻的組合來在梯度洗脫法的流動相中生成特定的濃度變化的方法。專利文獻I:日本特開2008 — 221208號公報專利文獻2:日本特開2007 - 139782號公報

發明內容
發明所要解決的課題液相色譜儀中，在洗脫液合流之后的流動相中，對于流道而言在流動方向存在濃度不均。這是因為在高壓梯度洗脫法的構成中，在送液泵存在因止回閥的動作偏差等引起的流量脈動。另外，因為在低壓梯度洗脫法的構成中，通過切換閥將多個洗脫液一種類、一種類依次向配管內進行送液。利用以往的流道結構的混合器以流道的寬度方向的混合為目的，流道的流動方向的混合效果較小。因此，在流入到檢測器的流動相中殘留有流動方向的濃度不均。其結果，例如在檢測器利用吸光度測定的情況下，在檢測出的吸光度中產生與流動相的濃度不均相對應的量的變動。本發明的目的在于提供減少流動相的流動方向的濃度不均的液體混合裝置以及使用液體混合裝置的液相色譜儀。用于解決課題的方法本發明中提供的液體混合裝置由流道單元構成，該流道單元由導入路、位于上述導入路的下游的分支部、從上述分支部分支的多條分支流道、上述多條分支流道合流的合流部、上述合流部的下游的導出路構成。上述多條分支流道的寬度、深度、長度等外形和填充到流道內部的構造物等的任意一個或者幾個條件分別不同，各自的液體通過時間不同。由于各分支流道的液體通過時間不同，所以在通過了各分支流道的流動相的合流部中的濃度分別不同。其結果，合流部中的流動相的濃度成為通過各分支流道的流動相的濃度之間的值。即，導出路中的流動相的流動方向的濃度不均與導入路中的流動相的流動方向的濃度不均相比減少。單獨使用該流道單元時，相對于分支流道的通過時間差，存在流動相的流動方向的濃度不均的減少性能為最大的濃度不均周期。因此，通過不依賴于流量而能夠始終以該濃度不均周期來進行送液的送液泵、和使用該流道單元的液相色譜儀的結構，能夠明顯地減少流動方向的濃度不均。另外，以通過上級的流道單元的合流部的液體流入下級的流道單元的分支部的方式多級連接多個流道單元。此時各級的流道單元的分支流道的液體通過時間之差分別不同。根據該結構，在各流道單元減少的濃度不均的周期不同，所以作為整體能夠減少各種周期的濃度不均。因此，能夠不依賴于送液泵的脈動周期來減少流動方向的濃度不均。發明的效果根據本發明的實施方式，能夠提供減少流動相的流動方向的濃度不均的液體混合裝置以及使用液體混合裝置的液相色譜儀。


圖I是表示面向高壓梯度洗脫法的液相色譜儀的主要結構的結構圖。圖2是表示混合器的流道結構的結構圖。圖3是表示流道基板的結構的立體圖。圖4是表示流道基板的結構的立體圖。圖5是表示流道基板的結構的剖視圖。圖6是表示流道基板的結構的立體圖。圖7是表示流道基板的結構的立體圖。圖8是表示流道基板的結構的剖視圖。圖9是表示流道基板的結構的立體圖。圖10是表示流道基板的結構的立體圖。圖11是表示流道基板的結構的立體圖。圖12是表示流動方向的濃度不均的減少性能的圖。圖13是表示流動方向的濃度不均的減少性能的圖。圖14是表示面向低壓梯度洗脫法的液相色譜儀的主要結構的結構圖。圖15是表示低壓梯度洗脫法中的洗脫液的濃度變化的圖。
具體實施例方式
以下，使用附圖，對本發明的實施例進行說明。實施例I圖I是面向高壓梯度洗脫法的液相色譜儀的主要結構的結構圖。圖I所示的液相色譜儀具備兩種洗脫液2101、2102、2臺送液泵2201、2202、合流連接器23、混合器24、自動取樣器25、分離柱26、檢測器27、將各構成要素流體性連接的配管28、控制各構成要素的控制器29、以及將各構成要素電連接的布線30。混合器24由殼體底1201、殼體蓋1202、流道基板1401、1402、1403、1404、插入于流道基板之間或流道基板與殼體底1201之間或流道基板與殼體蓋1202之間的隔離物1301、1302、1303、1304、1305、以及將這些構成要素緊固的螺絲1205構成。圖I表示流道基板為4張的混合器的結構，但流道基板的數量并不限定為4。殼體底1201以及殼體蓋1202的材質可例舉不銹鋼、聚醚醚酮等。其中，為了防止在與配管的連接部出發生液體泄漏，優選連接不銹鋼制的殼體底以及殼體蓋和不銹鋼制的配管。隔離物1301 、1302、1303、1304、1305具有對流道基板之間或流道基板與殼體底1201之間或流道基板與殼體蓋1202之間進行密封的功能。通過利用螺絲1205來緊固殼體底1201和殼體蓋1202，因而各面緊貼防止液體向流道之外泄漏。隔離物1301、1302、
1303、1304、1305的材質優選向流動相的洗脫少，緊固時能夠在一定程度上變形而密封各面的聚醚醚酮、聚四氟乙烯等。流道基板1401、1402、1403、1404選擇形變度高的聚醚醚酮、聚四氟乙烯等材質的情況下，流道基板1401和殼體底1201、流道基板1404和殼體蓋1202以及流道基板1401、1402、1403、1404緊貼，所以并不一定需要隔離物1301、1302、1303、1304、1305。在流道基板1401、1402、1403、1404形成有流道單元。流道基板的材質可例舉不銹鋼、聚醚醚酮、聚四氟乙烯、硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、紫外線固化樹脂等。其中，不銹鋼、聚醚醚酮、聚四氟乙烯等具有向洗脫液的洗脫少的優點。流道基板的流道單元的加工方法可例舉機械加工、濕式蝕刻、干式蝕刻、熱壓模、射出成型、光造形等。圖2是表示混合器的流道結構的結構圖。圖2表示多個流道單元101、102、103通過連接路1010、1020、1030連接而成的多級流道單元1001的示意圖。一個流道單元具備導入路2、分支部3、第I分支流道4、第2分支流道5、合流部6以及導出路7。流道單元103表示第η級，級數任意設定。在多級流道單元的情況下，上級的流道單元的導出路和其下級的流道單元的導入路由連接路連接。作為連接路不一定需要設置特別的結構，也可以以一個流道來兼做上級的流道單元的導出路、其下級的流道單元的導入路以及連接路。另外，根據需要，也可以在流道單元的前后，將一般所知的、實現流道的寬度方向的混合的混合器連接在各流道單元的之間。多級流道單元通過將形成有一個流道單元的流道基板根據需要隔著具有相當于連接路的流道的構造體層疊而形成。或者，多級流道單元通過在一張流道基板上形成包含連接路的多個流道單元而構成。圖3至圖9表示形成有一個流道單元的流道基板的形狀的例。圖中未寫明，但流道單元的流道內部可以填充有多孔介質等，也可以是空洞。以得到圖2所示的所需的流道長的方式，組合多個圖3至圖9所示的各種槽的形狀的流道基板14來構成多級流道單元。圖3是表示流道基板的結構的立體圖，表示第I分支流道4為直線狀，第2分支流道5為三個地方彎曲的流道單元。導入路2具備形成于流道基板14的下表面的槽201、貫通流道基板14的下表面和上表面的貫通孔202、形成于流道基板14的表面的槽203。第I分支流道4、第2分支流道5、導出路7作為槽形成于流道基板14的上表面。液體通過導入路2，在分支部3分支，通過第I分支流道4或者第2分支流道5，在合流部6合流，通過導出路7，從流道單元排出。圖4是表示流道基板的結構的立體圖，是第I分支流道4和第2分支流道5構成圓狀的流道單元。導入路2具備形成于流道基板14的下表面的槽201、以及貫通流道基板14的下表面和上表面的貫通孔202。第I分支流道4、第2分支流道5、導出路7作為槽形成于流道基板14的上表面。液體流通過導入路2，在分支部3分支，通過第I分支流道4或者第2分支流道5，在合流部6合流，通過導出路7，從流道單元排出。圖5是表示流道基板的結構的剖視圖。流道基板14具有第I分支流道4以及第2分支流道5，該第I分支流道4具備流道基板14的下表面的槽41、貫通下表面和上表面的貫通孔42、以及上表面的槽43，該第2分支流道5具備流道基板14的下表面的槽51、貫通下表面和上表面的貫通孔52、以及上表面的槽53。圖6是表示流道基板的結構的立體圖，表示圖5所示的上表面的槽43和上表面的槽53的形狀。這些上表面的槽形成為螺旋狀。下表面也形成為相同的結構。 圖7是表示流道基板的結構的立體圖，表示圖5所示的上表面的槽43和上表面的槽53的形狀。這些上表面的槽形成為波浪線狀。下表面也形成為相同的結構。圖8是表示流道基板的結構的剖視圖。流道基板14具有第I分支流道4以及第2分支流道5，該第I分支流道4具備貫通流道基板14的下表面和上表面的貫通孔42，該第2分支流道5具備流道基板14的下表面的槽51、貫通下表面和上表面的貫通孔52、上表面的槽53的。圖9是表不流道基板的結構的立體圖，表不圖8所不的貫通孔42和上表面的槽53的形狀。上表面的槽53形成為螺旋狀。下表面也形成為相同的結構。在圖5至圖9所示的流道單元的結構中，能夠將流道基板14的下表面和上表面的槽以及貫通下表面和上表面的貫通孔作為流道形成，所以在形成相同的體積的流道的情況下，與只在圖3和圖4所示的流道基板的下表面或上表面的一方將槽作為流道形成的結構相比，能夠減小基板面積。此時，如圖I所示，通過殼體蓋1201和殼體底1202來按壓流道基板14而密封液壓的結構的情況下，施加到流道基板14的面壓變大，所以能夠密封更高液壓。另外，也能夠使殼體蓋1201和殼體底1202的外形變小，能夠使混合器整體的外形變小，能夠提高液相色譜儀的部件配置的自由度。圖10、圖11是表示流道基板的結構的立體圖，表示形成了多級流道單元的流道基板的形狀的例。如圖10所示地形成的多級流道單元具備導入路2、第I級流道單元101、第2級流道單元102、第3級流道單元103、第4級流道單元104、連接各級流道單元的連接路1010、1020、1030以及導出路7。導入路2具備形成于流道基板14的下表面的槽201、貫通流道基板14的下表面和上表面的貫通孔202。流道單元101、102、103、104分別具備分支部、第I分支流道、第2分支流道以及合流部，這些在流道基板14的上表面作為槽來形成。流道單元101、102、103、104是各自的第I分支流道為直線狀、各自的第2分支流道為三個地方彎曲的流道單元。導出路7在流道基板14的上表面作為槽而形成。液體流通過導入路2，在第I級流道單元101的分支部1013分支，通過第I分支流道1014或者第2分支流道1015，在合流部1016合流，通過連接路1010，在第2級流道單元102的分支部1023分支，通過第I分支流道1024或者第2分支流道1025，在合流部1026合流，通過連接路1020，在第3級流道單元103的分支部1033分支，通過第I分支流道1034或者第2分支流道1035，在合流部1036合流，通過連接路1030，在第4級流道單元104的分支部1043分支，通過第I分支流道1044或者第2分支流道1045，在合流部1046合流，通過導出路7，從流道單元排出。
如圖11所示地形成的多級流道單元具備導入路2、第I級流道單元101、第2級流道單元102、第3級流道單元103、第4級流道單元104、連接各級的流道單元的連接路1010、1020、1030以及導出路7。導入路2具備形成于流道基板14的下表面的槽201、貫通流道基板14的下表面和上表面的貫通孔202。流道單元101、102、103、104分別具備分支部、第I分支流道、第2分支流道、合流部，這些作為槽形成于流道基板14的上表面。流道單元101、102、103、104是第I分支流道4和第2分支流道5構成圓狀的流道單元。
如上述那樣，圖5至圖9表示在一張流道基板形成有一個流道單元的例，圖10和圖11表示在一張流道基板形成有多個流道單元的例。作為這以外的在流道基板形成流道單元的方法，例如，可以用多個流道基板構成一個流道單元，或在多個流道基板之間配置隔離物來構成一個流道單元，形成圖5至圖11所示的流道。圖12是表示流動方向的濃度不均的減少性能的圖。T是濃度不均周期、Δ t是第I分支流道的液體通過時間tl與第2分支流道的液體通過時間t2之差，M是以后述的式13表示的流動方向濃度不均的減少性能。對利用基于本發明的實施方式的混合器來減少流動方向濃度不均的原理進行說明。首先，對流道內部的流速均勻的情況下的，利用一個流道單元來減少流動方向濃度不均的原理進行說明。例如，圖4所示的流道單元的第I分支流道4的液體通過時間tl、第2分支流道5的液體通過時間t2利用各自的流量Q1、Q2和體積V1、V2以下式來表示。tl = Vl / Ql...(式 I)t2 = V2 / Q2...(式 2)此時，分支部的濃度Cin在將中心部的濃度設為CO、濃度的振幅設為Ca、濃度以周期T的正弦波狀時間變化的情況下，時間設為t，以下式來表示。Cin = CO + Ca · sin (2 π t / Τ) ...(式 3)第I分支流道的出口的濃度Clout、第2分支流道的出口的濃度C2out分別如下式。Clout = CO + Ca · sin (2 π (t — tl) / Τ) ...(式 4)C2out = CO + Ca · sin (2 π (t_t2) / T) …(式 5)這里，若將單位時間通過某個流道剖面的物質量稱為流量(flux)，則第I分支流道的出口的流量J1、第2分支流道的出口的流量J2以下式來表示。Jl = Clout · Ql= CO · Ql + Ca · Ql · sin (2 π (t — tl) / Τ)...(式 6)J2 = C2out · Q2= CO · Q2 + Ca · Q2 · sin (2 π (t — t2) / T)...(式 7)因此，合流部的濃度Cout以下式來求出。Cout = (J1 + J2) / (Q1 + Q2)= CO + (Ca / (Q1 + Q2)) · (A · sin (2 π t / Τ)— B · sin (2 t / T))…(式 8)
這里，tana= B / A。A = Ql · cos (2 Ji tl / T) + Q2 · cos (2 Ji t2 / T)…(式 9)B = Ql · sin (2 Ji tl / T) + Q2 · sin (2 Ji t2 / T)…(式 10)Cout = CO + (Cd / (Q1+Q2)). (A2+B2)- sin ( 2π / T - a))
= CO + ( Ca/ ( Qi + Q2 ) )■ ■f (Ql2 + Q22 + 2Q1- Q2■ ( cos ( 2ntl /T -2nt2 /T )))■ sin ( 2π /T - a)...(式 11)這里，At= t2-tlo Δ t = t2 - t LCout = CO + ( Ca / (Q1 + Q2) )· f ( Ql2 + Q22 + 2Q1 ■ Q2· cos (2πΔ t / T ))■ sin ( 2π / T - α)...(式 12)這里，合流部的濃度的時間變化的振幅，即濃度不均的大小為Cb= (Ca/ (Q1 +Q2))· Vr (Q12 + Q22 + 2Q1· Q2- cos (2πΔ /Τ)ΧCout = CO + Cb · sin (2nt/T— α) ...(式 13)流道單元的流動方向濃度不均的減少性能定義為，合流部濃度的振幅Cb相對于分支部的濃度的振幅Ca的比Μ，以下式表示。M = CbZCa= (I / (QI +Q2))· f (Q12 + Q22 + 2Q1■ Q2- cos ( 2πΑ / T ))···(式 14)例如，在流動方向濃度不均的減少性能M為I時，意味著流動方向的濃度不均沒有減少。另外，M為O時，意味著流動方向的濃度不均完全減少，在合流部沒有濃度不均。在第I分支流道的液體通過時間tl和第2分支流道的液體通過時間t2之差Λ t相對于濃度不均周期T的比At / T不是整數(0，1，2，…)時，M <1，通過流道單元而流動方向的濃度不均減少。例如，圖12中的a點是，第I分支流道的液體通過時間tl和第2分支流道的液體通過時間t2之差At相對于濃度不均周期T的比At / T為O與I / 2之間的值(0<(At / TX I / 2)，并且，第I分支流道的流量Ql和第2分支流道的流量Q2 不同(Ql Φ Q2)。特別是，第I分支流道的液體通過時間tl和第2分支流道的液體通過時間t2之差At相對于濃度不均周期T的比At / T為整數與I / 2的和(I / 2、3 / 2、5 / 2、…)，并且，第I分支流道的流量Ql和第2分支流道的流量Q2相同時(Q1 = Q2)，M為0，流動方向的濃度不均被完全減少，在合流部沒有流動方向的濃度不均。例如，在圖2中的，bl點、b2點、b3點、b4點、b5點，第I分支流道的液體通過時間tl和第2分支流道的液體通過時間t2之差At相對于濃度不均周期T的比At / T分別為I / 2、3 / 2、5 / 2、7 / 2、9 /2，并且，第I分支流道的流量Ql和第2分支流道的流量Q2相同(Q1 = Q2)。第I分支流道的液體通過時間tl和第2分支流道的液體通過時間t2之差Λ t相對于濃度不均周期T的比At / T為整數(0、1、2、…)時，M= 1，流動方向的濃度不均沒有因流道單元而減少。例如，在圖2中的CO點、Cl點、c2點、c3點、c4點、c5點，第I分支流道的液體通過時間tl和第2分支流道的液體通過時間t2之差△ t相對于濃度不均周期T 的比 At / T 分別為 0、1、2、3、4、5。
接下來，說明用于使第I分支流道的液體通過時間tl和第2液體通過時間t2不同的流道構造的條件。前述的(式I)和(式2)中，根據tl ^ t2成立下式。Vl / Ql ^ V2 / Q2...(式 15)因此,流量比如下式。Ql / Q2 ^ Vl / V2...(式 16)若流道的壓力損失為Λ P、流量為Q，則流道的流體阻力R如下式。R = ΔΡ / Q…(式 17)因此，第I分支流道的流體阻力設為R1，第2分支流道的流體阻 力設為R2，第I分支流道和第2分支流道的合成流體阻力R如下式。R = Rl · R2 / (R1 + R2) …(式 18)另外，第I分支流道的流量Ql和第2分支流道的流量Q2如下式。Ql = (R2 / R) · (Q1 + Q2) ...(式 19)Q2 = (R1 / R) · (Q1 + Q2) ...(式 20)因此，流量比如下式。Ql / Q2 = R2 / Rl...(式 21)這里，第I分支流道的剖面積設為Al、長度設為LI、單位剖面積單位長度的流體阻力設為P I、第2分支流道的剖面積設為Α2、長度設為L2、單位剖面積單位長度的流體阻力設為P 2，則各個分支流道的流體阻力R1、R2以下式表示。Rl = P I · LI / Al ...(式 22)R2 = P 2 · L2 / A2 …(式 23)因此,流量比如下式。Ql / Q2 = P 2 · L2 · Al / ( P I · LI · A2) ...(式 24)接下來，若將第I分支流道的空隙率設為Φ1，第2分支流道的空隙率設為Φ2，則各個體積VI、V2以下式表示。Vl = Φ I · Al · LI…(式 25)V2 = Φ 2 · A2 · L2…(式 26)利用式24、式25、式26來改寫式16，則如下式。P 2 · L2 · Al / ( P I · LI · A2)古 Φ I · Al · LI / ( Φ2· A2 · L2)…(式 27)若對應于各個分支流道來改寫，則如下式。P I / ( Φ I · LI2)關 P 2 / ( Φ2 · L22) …(式 28)根據式28可知，基于各個分支流道的單位剖面積單位長度的流體阻力P、空隙率Φ、長度L決定的值P / (Φ *L2)不同時，各個液體通過時間tl、t2不同。特別是，在第I分支流道和第2分支流道中，在流道內部填充同質的多孔介質的情況下等，流體阻力和空隙率相同時(Pl= Ρ2，Φ1= Φ2)，各個的長度不同的情況下(LI古L2)，第I分支流道、第2分支流道的液體通過時間tl、t2不同。接下來，對流道內部的流速均勻的情況的、連接有多級流道單元的情況的減少流動方向濃度不均的原理進行說明。根據該結構，由上級的流道單元減少的濃度不均由下級的流道單元進一步減少。因此，與單級的流道單元相比，提高了流動方向濃度不均的減少性倉泛。圖2中，構成多級流道單元1001的η個流道單元101、201、301為相同形狀的情況下，流動方向濃度不均的減少性能M全部相同。此時，多級流道單元1001的流動方向濃度不均的減少性能Mt以下式來表示。Mt = Mn ...(式 29)因此，通過增大流道單元的級數η，流動方向濃度不均的減少性能Mt提高。只是，第I分支流道的液體通過時間tl與第2分支流道的液體通過時間t2之差相對于濃度不均周期T的比At / T為整數(0、1、2、…)時(與圖12中的CO點、Cl點、c2點、c3點、c4點、c5點對應)，與流道單元的級數無關，Mt = I，流動方向的濃度不均不減少。 圖2中，考慮構成多級流道單元1001的η個流道單元101、201、301的各個中，第I分支流道的液體通過時間tl與第2分支流道的液體通過時間t2之差Λ t分別不同的情況。若將流道單元101、201、301的流動方向濃度不均的減少性能設為Ml、M2、Mn，則多級流道單元1001的流動方向濃度不均的減少性能Mt以下式表示。Mt = Ml · M2.....Mn ...(式 30)各級的流道單元的液體通過時間之差At不同，相當于圖12中的Cl點、c2點、c3點、c4點、c5點的、流動方向的濃度不均不減少的濃度不均周期在各級的流道單元中不同。因此，在全部的濃度不均周期T中，Mt < 1，能夠減少流動方向濃度不均Mt。多級流道單元1001中，考慮在連接的全部η個流道單元中，第I分支流道的流量Ql和第2分支流道的流量Q2相同(Q1 = Q2)，第k級的流道單元的第I分支流道的液體通過時間tl與第2分支流道的液體通過時間t2之差Λ t (k)為其上一級的流道單元的第I分支流道的液體通過時間tl與第2分支流道的液體通過時間t2之差At (k — I)的一半的情況。此時的條件如下式。At (R — I) / 2 = At (R) …(式 31)該情況下，條件O < At (I) / T < 2n_1中，在上級的流道單元的流動方向濃度不均的減少性能M為I的濃度不均的周期T時，其下級的流道單元的流動方向濃度不均的減少性能M為O。此時，濃度不均的周期T滿足條件O < I // At (I)的范圍內，Mt < 1，能夠減少流動方向的濃度不均。特別是，第I級的第I分支流道的液體通過時間tl與第2分支流道的液體通過時間t2之差At (I)之比At (I) / T為整數與I / 2的積(I / 2、1、3 / 2、2、5 / 2、…)時Mt = 0，流動方向的濃度不均完全被減少，能夠在最下級的流道單元的合流部消除流動方向的濃度不均。接下來，對混合器的流道內部的流速不均勻的情況進行說明。實際的流道中，由于流道壁面的摩擦、流道的彎曲、分支、合流等中的二次流、流體剝離，而流道內的流速不完全均勻。而且，在流道內部沒有多孔介質等均勻構造的情況下，由于液體的粘性，而具有流道的中心附近最大、流道的壁面附近最小的流速分布。因此，產生不均勻的流速分布的情況和產生均勻的流速分布的情況下，流動方向的濃度不均的減少性能不同。圖13是表示流動方向的濃度不均的減少性能的圖，表示在流道單元為3級，所連接的全部三個流道單元中第I分支流道的流量Ql和第2分支流道的流量Q2相同(Ql =Q2)，第k級的流道單元的第I分支流道的液體通過時間tl與第2分支流道的液體通過時間t2之差At (k)為其上一級的流道單元的第I分支流道的液體通過時間tl與第2分支流道的液體通過時間t2之差At (k — I)的一半的情況下，對流道內的流速分布均勻的情況和流道內的流速分布不均的情況下的流動方向濃度不均的減少進行計算而得到的結果。圖13中，虛線是模擬流速分布均勻的結果，實線是模擬流速分布不均勻的結果。可知，即使流道內的流速分布不均勻，流動方向的濃度不均為Mt < I，能夠減少濃度不均。以上說明了流道單元的分支流道為2條的流道單元的情況下的、減少流動方向濃度不均的原理，該原理在分支流道為3條以上時也同樣成立，各分支流道的液體通過時間不同，則能夠得到與分支流道為2條的情況相同的效果。圖I所示的液相色譜儀中，根據因送液泵2201、2202而引起的流動方向濃度不均的性質來適當地選擇相對于多級流道單元1001的流動方向濃度不均的周期T的流動方向濃度不均的減少性能Mt，能夠得到以下的效果。 例如，在送液泵2201、2202的規格相同，并以一定的周期進行送液的情況下，準備由一個流道單元構成的混合器，從而能夠實現流動方向濃度不均的減少。另外，例如，送液泵2201、2202分別以不相同的一定的周期進行送液的情況下，流動方向的濃度不均成為這兩個周期的重合。分別針對這兩個周期的濃度不均的變化，準備具備包含能夠減少其周期的流道單元的多級流道單元的混合器，從而能夠減少流動方向濃度不均。另外，例如，送液泵2201、2202以根據送液流量等變化的周期來進行送液的情況下，通過準備具備組合多個流道單元的多級流道單元的混合器，以便減少全部的濃度不均周期，從而能夠減少流動方向濃度不均。另外，例如，因送液泵2201、2202而引起的流動方向濃度不均的變化為多個周期的重疊的情況下，準備具備將能夠減少各個周期的濃度不均變化的流道單元組合的多級流道單元的混合器，從而能夠減少該結構所包含的全部的周期的流動方向濃度不均。根據以上所述的混合器的結構和動作，能夠減少流動相的流動方向的濃度不均。其結果，在將吸光度測定器作為檢測器來使用的液相色譜儀中，起到了減小檢測出的吸光度的變動的效果。另外，在將熒光檢測器作為檢測器來使用的液相色譜儀中，起到了減小檢測出的熒光光度的變動的效果。另外，在將示差折光檢測器作為檢測器來使用的液相色譜儀中，起到了減小檢測出的折射率的變動的效果。通過以上的效果，能夠檢測出更微小量的樣本，能夠提高液相色譜儀的靈敏度。另外，能夠更加準確地測定樣本峰值的面積，所以起到了提高定量測定的精度的效果。另外，根據本實施例，能夠減小混合器的流道體積。因此，從流動相流入混合器開始至排出為止的時間變短，I次分析所需的時間變短。另外，在利用梯度洗脫法進行的分析的情況下，起到能夠生成接近于理想的流動相的濃度變化的效果。另外，根據本實施例，混合器具有流動相的流動方向的濃度不均的減少性能成為最大的周期。周期越短，流道體積可以越小，所以通過以濃度不均的周期成為最小的方式驅動送液泵的液相色譜儀系統，能夠最大限度地發揮因流道體積小而帶來的效果。實施例2圖14是表示面向低壓梯度洗脫法的液相色譜儀的主要構成的結構圖。液相色譜儀具備多個洗脫液，例如，洗脫液A2101、洗脫液B2102，洗脫液C2103，洗脫液D2104這4種洗脫液；切換閥31 ;混合器24 ;送液泵22 ；自動取樣器25 ;分離柱26 ;檢測器27 ;流體連接各構成要素的配管28 ;控制各構成要素的控制器29 ;以及電連接各構成要素的布線30。用混合器24以濃度不均少的方式混合4種洗脫液。圖15是表示低壓梯度洗脫法中的洗脫液的濃度變化的圖。低壓梯度洗脫法中，利用切換閥31，切換由送液泵22進行送液的洗脫液。因此，例如，混合器24的流入口的流動相的濃度的時間變化如圖15所示。此時，假設以洗脫液A、洗脫液B、洗脫液C、洗脫液D的順序進行送液，其周期為T。在I個周期中，通過調整送入洗脫液A、洗脫液B、洗脫液C、洗脫液D的時間tA、tB、tC、tD來調整流動相中的洗脫液A、洗脫液B、洗脫液C、洗脫液D的濃度。此時，在切換閥31的下游的配管內，以流動方向的濃度不均周期T出現各個洗脫液的濃度不均。例如，洗脫液A的濃度變化呈如圖15所示的矩形波。周期T的矩形波能夠以周期T的正弦波和高次諧波周期(周期T / 2、T / 3、T / 4、…)的正弦波的重疊來表示。若將C1、C2、C3…設為各周期T、T / 2、T / 3、…的成分的振幅，則洗脫液A的濃度變化C
(A)以下式來表示。C (A) = Cl · sin (2 31 t / T) + C2· sin (2 31 t / (T / 2)) + C3 · sin (2 π t / (T / 3))...(式 32)因此，利用使用了圖2所示的多級流道單元1001的混合器，能夠減少洗脫液A的濃度不均。相同地，也能夠利用使用了圖2所示的多級流道單元1001的混合器來減少洗脫液B、洗脫液C、洗脫液D的濃度不均。根據以上所述的混合器的結構和動作，能夠減少流動相的流動方向的濃度不均。其結果，在將吸光度測定器作為檢測器來使用的液相色譜儀中，起到了減小檢測出的吸光度的變動的效果。另外，在將熒光檢測器作為檢測器來使用的液相色譜儀中，起到了減小檢測出的熒光光度的變動的效果。另外，在將示差折光檢測器作為檢測器來使用的液相色譜儀中，起到了減小檢測出的折射率的變動的效果。通過以上的效果，能夠檢測更微小量的樣本，能夠提高液相色譜儀的靈敏度。另外，能夠更準確地測定樣本峰值的面積，所以起到了提高定量測定精度的效果。另外，根據本實施例，能夠減小混合器的流道體積。因此，從流動相流入混合器開始至排出為止的時間變短，I次分析所需的時間變短。另外，在利用梯度洗脫法進行的分析的情況下，帶來了能夠生成接近于理想的流動相的濃度變化的效果。另外，根據本實施例，混合器具有流動相的流動方向的濃度不均的減少性能為最大的周期。周期越短，流道體積可以越小，所以以濃度不均的周期成為最小的方式決定切換閥31的周期，能夠最大限度地發揮因流道體積小而帶來的效果。如以上所述，根據本發明的實施方式，能夠提供減少流動相的流動方向的濃度不均的液體混合裝置以及使用液體混合裝置的液相色譜儀。其結果，在將吸光度測定器作為檢測器來使用的液相色譜儀中，檢測出的吸光度的變動變小。另外，在將熒光檢測器作為檢測器來使用的液相色譜儀中，檢測出的熒光光度的變動變小。另外，在將示差折光檢測器作為檢測器來使用的液相色譜儀中，檢測出的折射率的變動變小。通過以上的效果，能夠檢測更微小量的樣本，提高液相色譜儀的靈敏度。另夕卜，能夠更準確地測定樣本峰值的面積，所以提高了定量測定的精度。另外，本發明中公開的混合器的流道體積小。因此，從流動相流入混合器開始至排出為止的時間短，I次分析所需的時間短。另外，在利用梯度洗脫法進行的分析的情況下，能夠生成接近于理想的流動相的濃度變化。另外，本發明中公開的混合器，具有流動相的流動方向的濃度不均的減少性能成為最大的周期。周期越短，流道體積可以越小，所以以濃度不均的周期成為最小的方式驅動送液泵的液相色譜儀中，能夠最大限度地發揮因流道體積小而帶來的效果。另外，通過將流道適當地配置在基板上，能夠縮小形成本發明所公開的混合器中的流道單元的基板的面積。因此，通過由殼體來按壓基板而密封液壓這種比較單純的結構，能夠增大施加到基板的面壓，能夠密封更高液壓。這意味著能夠適用于高壓的送液泵。另夕卜，由于形成流道單元的基板的面積小，所以也能夠減小殼體的外形，因此能夠提高液相色譜儀的部件配置的自由度。符號的說明I、101、102、103—流道單元2—導入路3—分支部4一第I分支流道5—第2分支流道6—合流部7—導出路11、24—混合器 14 一流道基板15—使用多個流道基板的混合器22、2201、2202—送液泵23一合流連接器25—自動取樣器26—分離柱27—檢測器28—配管29—控制器30—布線31-切換閥1001—多級流道單元2101、2102—洗脫液
權利要求
1.一種液體混合裝置，其特征在于， 具備導入液體的導入路、位于上述導入路的下游的分支部、從上述分支部分支的多條分支流道、上述多條分支流道合流的合流部、以及上述合流部的下游的導出路， 以上述多條分支流道的液體通過時間分別不同的多個流道單元中的上游側的流道單元的導出路成為下游側的流道單元的導入路的方式連接，并且以上述多條分支流道的液體通過時間之差分別不同的方式連接。
2.根據權利要求I所述的液體混合裝置，其特征在于， 上述多個流道單元中的一個形成在一張基板上，重疊多張上述基板而流體連接上述多個流道單元。
3.根據權利要求I所述的液體混合裝置，其特征在于， 上述多個流道單元形成于上述基板的上表面和下表面。
4.根據權利要求I所述的液體混合裝置，其特征在于， 上述多個流道單元形成于一張基板。
5.一種液體混合裝置，其特征在于， 具備導入液體的導入路、位于上述導入路的下游的分支部、從上述分支部分支的多條分支流道、上述多條分支流道合流的合流部、上述合流部的下游的導出路、以及流道單元，該流道單元在上述分支部中分支為多條分支流道，該多條分支流道在上述合流部合流， 上述液體混合裝置具備以下結構上述流道單元的各分支流道的液體通過時間因各分支流道的外形、內部構造物而分別不同，根據因向上述導入路送入上述液體的送液裝置而引起的流動方向濃度不均的周期，決定上述各分支流道的通過時間之差，并且上述流道單元為多個，以通過該多個流道單元中的上游側的流道單元的合流部的液體流入下游側的流道單元的分支部的方式多級連接上述多個流道單元，以各級的流道單元的分支流道的液體通過時間之差分別不同的方式連接。
6.一種液相色譜儀，其特征在于， 具備送入洗脫液的送液泵；混合多個洗脫液的液體混合裝置；向由上述送液泵送入的洗脫液中導入試樣的自動取樣器；將由上述自動取樣器導入了試樣的液體分離的分離柱；檢測從上述分離柱送入的液體中的上述試樣的成分的檢測器；流體連接上述送液泵、上述液體混合裝置、上述自動取樣器、上述分離柱、以及上述檢測器的配管；以及控制上述送液泵、上述自動取樣器和上述檢測器的控制器， 上述液體混合裝置具備導入液體的導入路、位于上述導入路的下游的分支部、從上述分支部分支的多條分支流道、上述多條分支流道合流的合流部、以及上述合流部的下游的導出路，以上述多條分支流道的液體通過時間分別不同的多個流道單元中的上游側的流道單元的導出路成為下游側的流道單元的導入路的方式連接，并且以上述多條分支流道的液體通過時間之差分別不同的方式連接。
7.根據權利要求6所述的液相色譜儀，其特征在于， 根據上述液體混合裝置的上述多個流道單元各個的上述分支流道的液體通過時間之差來決定上述送液泵的驅動周期。
8.根據權利要求6所述的液相色譜儀，其特征在于， 具備切換上述多個洗脫液的流量的切換閥。
9.根據權利要求8所述的液相色譜儀，其特征在于， 根據上述液體混合裝置的上述多個流道單元各個的上述分支流道的液體通過時間之差來決定上述切換閥的切換周期。
全文摘要
提供減少了流動相的流動方向的濃度不均的液體混合裝置以及使用了該液體混合裝置的液相色譜儀。由流道單元構成，該流道單元由導入路、位于上述導入路的下游的分支部、從上述分支部分支的多條分支流道、上述多條分支流道合流的合流部、上述合流部的下游的導出路構成。上述多條分支流道的寬度、深度、長度等外形和填充到流道內部的構造物等的任意一個、或者幾個條件分別不同，各自的液體通過時間不同。
文檔編號G01N30/32GK102959394SQ20118002918
公開日2013年3月6日 申請日期2011年5月18日 優先權日2010年6月16日
發明者塚田修大, 長岡嘉浩, 加地弘典, 秋枝大介 申請人:株式會社日立高新技術