[发明专利]适用于超高效液相色谱系统的小体积高效在线静态混合器

说明书

适用于超高效液相色谱系统的小体积高效在线静态混合器，包括若干柱状的内芯，所述内芯上下端面的中间分别开设有轴向的入液孔和出液孔，内芯侧壁的上下位置分别开设有一定数量径向分布的第一连接孔和第二连接孔，第一连接孔的内端与入液孔的内端相通，第二连接孔的内端与出液孔的内端相通，第一连接孔外端所在的内芯侧壁上开设有第一环槽，第二连接孔外端所在的内芯侧壁上开设有第二环槽，第一环槽和第二环槽之间的内芯侧壁上开设有一定数量的连接槽。本发明的混合器体积小，兼顾二元高压梯度系统（径向混合）和低压梯度系统（时间前后混合），可同时适用于HPLC系统和UHPLC系统。

技术领域

本发明涉及混合器结构技术领域，尤其涉及适用于超高效液相色谱系统的小体积高效在线静态混合器。

背景技术

目前常见的高效液相色谱（HPLC）和超高效液相色谱（UHPLC）均含有等度模式和梯度模式。

在等度模式下，输液系统只负责输送单一组分的流动相，而在梯度模式下，输液系统需要运输两种或两种以上流动相，且在使用过程中，每一种流动相的组成比例都需要随着时间的变化而变化。为了保证分离分析效果，多种流动相在进入色谱柱之前需要进行充分混合，以免影响样品峰的峰型以及可重现性。

然而，不管是使用两套输液泵的二元高压梯度系统还是使用比例阀进行初步混合的四元低压梯度系统，不同的流动相进入系统前都是置于不同的溶剂瓶内的。也就是说，对于梯度系统而言，在输液系统和进样系统之间，需要一个在线混合器将进入到色谱柱前的流动相进行充分混合，而且为了比例变化的实时性，该在线混合器在保证混合效果的前提下，体积必须充分的小，因为流动相组成变化后需先置换混合器内液体方可到达色谱柱。

HPLC常用分析流量在1000~2000 μL/min，而UHPLC系统常用流量在500 μL/min以下，且UHPLC系统使用的色谱柱大部分体积更小，样品出峰时间更短。现在市面上的HPLC系统混合器体积一般在1000~3000 μL，这种混合器的滞后体积在HPLC系统上可接受，但在UHPLC系统上并不适用，梯度进样时很有可能在流动相组成变化还未到达色谱柱时样品峰即已出完，所以适用于UHPLC的混合器体积必须在当前HPLC混合器基础上进一步减小。

此外，从流体力学可知，提高液体混合效率最好的方式是使流动相进入湍流状态。而HPLC常用管径在0.5 mm；UHPLC常用管径在0.25 mm，均属于微流道。在微流道内，液体粘滞力起主导作用，雷诺数非常小。举例说明，按HPLC常用条件计算（纯水、20℃、流量1000μL/min、管径0.5mm），得到雷诺数Re=42；按UHPLC常用条件计算（纯水、20℃、流量430μL/min、管径0.25mm），得到雷诺数Re=36。均小于湍流的临界值。所以在液相色谱系统管路中的流体状态，基本上可认为是层流。

不同流动相的混合，在层流状态下主要依靠分子间扩散。因此，对于层流状态下提高流体的混合效果，一方面我们需要增加不同流动相之间接触面积，也就是对流动相进行多次分流合流；另一方面需要制造特殊混合条件，比如撞击、折流、螺旋盘管等强化局部混合效果。

最后，在二元高压梯度系统和四元低压梯度系统中，不同流动相在管路内的分布方式是不同的。二元高压系统使用两个单独的输液泵（同样，也存在三元、四元高压系统，在此不做赘述）输送不同的流动相，每个泵的出口连接预混器（二元系统一般使用三通）使所有流动相汇聚到同一个流路中。也就是说，在二元高压系统中，汇合后的管路在某一时刻的截面，同时存在两种不同的流动相。但对于四元低压梯度系统而言（同样，也适用于使用电磁比例阀控制的其他元系统），它仅有一个输液泵，是通过电磁阀的切换才使不同流动相在不同时刻进入到系统中，输液泵出口的管路在某一时刻的截面，仅存在一种流动相，对于这种方式的混合则需要引入时间因素，流动相需进行前后混合。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有装置的不足，兼顾二元高压梯度系统和低压梯度系统，提供适用于超高效液相色谱系统的小体积高效在线静态混合器。