[发明专利]流体混合器

说明书

本发明提供了一种流体混合器300，流体混合器包括分流器320、多个通道370、360、340和混合室330。分流器包括用于接收流体流的入口321，并且被配置为将流体流分成多个流体流322。每个通道输送流体流中的对应的一个。通道具有不同的容积，并且在跨每个通道的长度上具有基本上相同的压降。混合室包括多个入口。混合室的入口中的每个连接到通道中的对应的一个。

相关申请

本申请要求于2017年9月6日提交的标题为“FLUID MIXER”的共同未决的美国临时申请号62/554,803的权益和优先权，其全部内容通过引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及流体混合器。更具体地，本发明涉及用于微流体分离系统中以混合溶剂组合物的多路径流体混合器。

背景技术

色谱法是将混合物分离成其组分的一组技术。一般来讲，在液相色谱分析中，泵接收液体溶剂的组合物并将其以高压递送至样品管理器，在那里样品（即被分析的材料）等待注入混合物中。设置在泵和样品管理器之间的混合器将液体溶剂混合成基本上均匀的组合物。由液体溶剂和注入样品的混合物组成的所得组合物从样品管理器移动到使用点，诸如颗粒物柱。通过使组合物通过柱，样品中的各种组分以不同的速率彼此分离，并且因此在不同的时间从柱中洗脱。检测器接收来自柱的洗脱并产生输出，从该输出可以确定分析物的种类和数量。

高效液相色谱法(HPLC)使用两种基本洗脱模式：等度洗脱和梯度洗脱。在等度洗脱模式中，由纯溶剂或溶剂混合物组成的移动相在整个色谱运行期间保持相同。在梯度洗脱模式中，移动相的组合物在分离期间改变。梯度的产生涉及混合多种溶剂，所述多种溶剂的比例根据预先确定的时间表随时间推移而变化。一些HPLC系统通过在泵的出口侧在下游混合溶剂从而在高压下产生梯度。此类HPLC系统在本文中称为高压梯度系统。其他HPLC系统在低压下产生梯度，使用梯度比例阀以从多至四种溶剂中选择，在单个抽吸泵的入口侧组合多种溶剂，并且随着时间改变溶剂的比例。此类HPLC系统在本文中称为低压梯度系统。

高压梯度系统和低压梯度系统之间的选择涉及各种折衷。例如，高压梯度系统具有比低压梯度系统更小的驻留容积，因为溶剂混合发生在泵之后而不是在泵的入口侧之前。另一方面，低压梯度系统仅用一个泵就能产生梯度，而高压梯度系统通常要求每种溶剂用一个泵。因此，低压梯度系统比高压梯度系统更适用于三元和四元梯度，并且因此主要用于此类色谱应用，而高压梯度系统通常涉及二元梯度。

由低压梯度系统和高压梯度系统产生的溶剂组合物的输出流通常在色谱基线中具有可检测的扰动，称为组合噪声。当梯度泵输出两种流体的混合物时—等度或梯度洗脱—操作频率表现为组合输出的振荡。

用于降低组合噪声的常规方法是将大容积混合器联接至泵系统的输出。然而，这种混合器可能会给色谱系统增加不期望的延迟容积量，这可能影响准确和可再现梯度的递送，并且对液相色谱系统的循环时间产生负面影响。此外，混合器实际上在充分降低组合噪声方面可能是无效的。

本申请人先前在WO2013/090141（其内容通过引入方式全文并入本文）中提出了一种流体混合器，该流体混合器包括混合凹腔、分配凹腔和从分配凹腔延伸到混合凹腔的多个流体路径。溶剂组合物的流动在分配凹腔处分成与流体路径一样多的流。流体路径具有不同的驻留容积，该驻留容积确定由每个流体路径携带的溶剂组合物的流量百分比。流体路径的驻留容积被特别配置为针对溶剂组合物流中的已知噪声特性。这些流在混合凹腔中根据由流体路径的驻留容积确定的百分比重新结合，以产生具有衰减的噪声特性的输出组合流。

此类已知的流体混合器（其中每条路径具有不同的驻留容积）可以用于减少或基本上消除组合噪声。然而，不同的驻留容积在每个流体路径中导致不同的容积流量。因此，流体通过流体路径所需的时间对于每个流体路径将是不同的。这导致通道间隙不一致，当更换溶剂时，这可能需要额外的停机时间。