[發明專利]適用于超高效液相色譜系統的小體積高效在線靜態混合器

在審

• 申請號: 202110362880.7
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN112924603A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 周雅雯;張楊康;林雪志;周小靖
• 申請（專利權）人: 浙江福立分析儀器股份有限公司
• 主分類號: G01N30/06
• 分類號: G01N30/06;G01N30/36
• 代理公司: 杭州華知專利事務所(普通合伙) 33235
• 代理人: 束曉前

適用于超高效液相色譜系統的小體積高效在線靜態混合器，包括若干柱狀的內芯，所述內芯上下端面的中間分別開設有軸向的入液孔和出液孔，內芯側壁的上下位置分別開設有一定數量徑向分布的第一連接孔和第二連接孔，第一連接孔的內端與入液孔的內端相通，第二連接孔的內端與出液孔的內端相通，第一連接孔外端所在的內芯側壁上開設有第一環槽，第二連接孔外端所在的內芯側壁上開設有第二環槽，第一環槽和第二環槽之間的內芯側壁上開設有一定數量的連接槽。本發明的混合器體積小，兼顧二元高壓梯度系統（徑向混合）和低壓梯度系統（時間前后混合），可同時適用于HPLC系統和UHPLC系統。

技術領域

本發明涉及混合器結構技術領域，尤其涉及適用于超高效液相色譜系統的小體積高效在線靜態混合器。

背景技術

目前常見的高效液相色譜（HPLC）和超高效液相色譜（UHPLC）均含有等度模式和梯度模式。

在等度模式下，輸液系統只負責輸送單一組分的流動相，而在梯度模式下，輸液系統需要運輸兩種或兩種以上流動相，且在使用過程中，每一種流動相的組成比例都需要隨著時間的變化而變化。為了保證分離分析效果，多種流動相在進入色譜柱之前需要進行充分混合，以免影響樣品峰的峰型以及可重現性。

然而，不管是使用兩套輸液泵的二元高壓梯度系統還是使用比例閥進行初步混合的四元低壓梯度系統，不同的流動相進入系統前都是置于不同的溶劑瓶內的。也就是說，對于梯度系統而言，在輸液系統和進樣系統之間，需要一個在線混合器將進入到色譜柱前的流動相進行充分混合，而且為了比例變化的實時性，該在線混合器在保證混合效果的前提下，體積必須充分的小，因為流動相組成變化后需先置換混合器內液體方可到達色譜柱。

HPLC常用分析流量在1000~2000 μL/min，而UHPLC系統常用流量在500 μL/min以下，且UHPLC系統使用的色譜柱大部分體積更小，樣品出峰時間更短。現在市面上的HPLC系統混合器體積一般在1000~3000 μL，這種混合器的滯后體積在HPLC系統上可接受，但在UHPLC系統上并不適用，梯度進樣時很有可能在流動相組成變化還未到達色譜柱時樣品峰即已出完，所以適用于UHPLC的混合器體積必須在當前HPLC混合器基礎上進一步減小。

此外，從流體力學可知，提高液體混合效率最好的方式是使流動相進入湍流狀態。而HPLC常用管徑在0.5 mm；UHPLC常用管徑在0.25 mm，均屬于微流道。在微流道內，液體粘滯力起主導作用，雷諾數非常小。舉例說明，按HPLC常用條件計算（純水、20℃、流量1000μL/min、管徑0.5mm），得到雷諾數Re=42；按UHPLC常用條件計算（純水、20℃、流量430μL/min、管徑0.25mm），得到雷諾數Re=36。均小于湍流的臨界值。所以在液相色譜系統管路中的流體狀態，基本上可認為是層流。

不同流動相的混合，在層流狀態下主要依靠分子間擴散。因此，對于層流狀態下提高流體的混合效果，一方面我們需要增加不同流動相之間接觸面積，也就是對流動相進行多次分流合流；另一方面需要制造特殊混合條件，比如撞擊、折流、螺旋盤管等強化局部混合效果。

最后，在二元高壓梯度系統和四元低壓梯度系統中，不同流動相在管路內的分布方式是不同的。二元高壓系統使用兩個單獨的輸液泵（同樣，也存在三元、四元高壓系統，在此不做贅述）輸送不同的流動相，每個泵的出口連接預混器（二元系統一般使用三通）使所有流動相匯聚到同一個流路中。也就是說，在二元高壓系統中，匯合后的管路在某一時刻的截面，同時存在兩種不同的流動相。但對于四元低壓梯度系統而言（同樣，也適用于使用電磁比例閥控制的其他元系統），它僅有一個輸液泵，是通過電磁閥的切換才使不同流動相在不同時刻進入到系統中，輸液泵出口的管路在某一時刻的截面，僅存在一種流動相，對于這種方式的混合則需要引入時間因素，流動相需進行前后混合。

發明內容

本發明的目的是解決上述現有裝置的不足，兼顧二元高壓梯度系統和低壓梯度系統，提供適用于超高效液相色譜系統的小體積高效在線靜態混合器。