混合组件和液相色谱系统及其用途以及混合流体的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于混合流体的混合组件，其中所述混合组件包括被配置成容纳所述流体的流体容纳部分以及波源，其中所述波源被配置成产生声波。所述混合组件被配置成将所述声波的至少一部分注入到所述流体容纳部分中容纳的所述流体中，从而使所述流体容纳部分中的所述流体混合。本发明专利技术还涉及一种对应的液相色谱系统、方法和用途。方法和用途。方法和用途。

【技术实现步骤摘要】
混合组件和液相色谱系统及其用途以及混合流体的方法


[0001]本专利技术大体上涉及流体的混合。具体地说，本专利技术涉及用于例如在泵或进样器内部混合流体的组件和方法。
[0002]特别集中于在液相色谱(LC)、更具体地高效液相色谱(HPLC)中的流体混合来描述本专利技术。HPLC以及更普遍的液相色谱是将样品分离成它们的组成部分的方法，这些组成部分可以被检测和量化，以及/或者它们的部分可以被储存以备后续使用。然而，应当理解，本技术也可以在具体地在微流体学中的流体混合被执行的其他应用的上下文中使用。混合可以指层流流动或湍流流动以及二维和三维混合情形。

技术介绍

[0003]色谱法的原理是基于(例如，用进样单元)将样品注入到流体路径中，其中由泵提供的流动相(例如包括液体溶剂)将样品输送到并通过包括固定相(例如固体多孔材料)的色谱柱。样品的各种成分的分离取决于成分、固定相与流动相之间的相互作用。通常，成分与固定相的相互作用越强，流动相将其从柱中洗脱出来的时间就越长。这些相互作用是成分的特征，并且因此导致成分的对应特征保留时间，这可能取决于特定条件(例如流动相和固定相的组成)。
[0004]可以通过随时间调整流动相的组成来影响化合物的分离，这可以称为溶剂梯度，其中组成通常可以连续改变。也就是说，通常可以组合两种(或更多种)不同的溶剂。组合的有效性可以取决于混合效率。因此，可以使用流体装置，如混合器和比例阀，其中两种溶剂的比率可以随时间改变。
[0005]一般来说，对流动的准确了解可以有利于HPLC测量的良好分析结果，因为流动可能对分析速度和重现性有直接影响。具体地说，当将两种或更多种组分引入到系统中时，组分浓度的偏差可能会改变结果。例如，混合可以被用来均衡浓度和/或向流体施加预定量的混合。
[0006]因此，一旦溶剂组合物超过阈值(例如溶剂A和B的共混物中溶剂A的某一体积浓度)，给定的化合物就可以洗脱。此阈值可以是此给定化合物的特征。
[0007]混合器可以通过不同的路径实现混合。进入混合器的流可以被分到不同长度的路径中，使得流的体积元素花费不同的时间长度来通过混合器。这最初在空间上分离了具有相似浓度组成的相邻体积元素，并使它们与具有不同浓度组成的体积元素相邻。这平均了浓度组成的不期望的瞬时变化。
[0008]根据HPLC泵的主要工作原理，混合器是向系统增添体积的附加部件。通过设计，混合器具有内部结构，所述内部结构在混合器用于系统的高压区段的情况下可以包括针对外部大气的高压密封件。此外，混合器部件受到化学相容性的限制，从而不会污染流体样品和/或由于与流体接触而腐蚀。旋转运动使混合室中的液体打旋并因此被混合。由于混合物体(即搅拌鱼)的移动，存在因磨损而产生颗粒的持续风险，这可能导致污染。
[0009]附加流体体积可能会延迟混合组合物在分离柱和/或检测器中的存在，从而导致
分析间隔增加。混合器通常可能会在混合器的内部结构中产生很大的力，在密封混合器时可以考虑到这一点。混合器的材料、内部结构和密封件必须与所使用的液体在化学上相容。
[0010]用于使流体混合的已知组件通常基于不同的工作原理：叶轮混合器、螺旋桨混合器、涡轮混合器或桨式混合器。每种类型的混合器可以通过感应、磁力和/或直接机械联接来提供动力。替代地，流体路径长度可以变化，以及/或者湍流可以通过结构被引入在流动内。

技术实现思路

[0011]鉴于以上情况，目的是克服或至少减少现有技术的缺点和不足。更具体地说，本专利技术的目的是提供一种混合组件，所述混合组件可以与泵集成，并且在组件中以最小的流体体积提供混合。
[0012]本专利技术实现了这些目的。
[0013]在第一实施例中，本专利技术涉及一种用于混合流体的混合组件。混合组件包括被配置成容纳流体的流体容纳部分和被配置成产生声波(acoustic wave)的波源。混合组件被配置成将声波的至少一部分注入到流体容纳部分中容纳的流体中，从而使流体容纳部分中的流体混合。
[0014]换句话说，混合组件可以被配置成将声波的至少一部分耦合到流体容纳部分中容纳的流体中，并且已经耦合到流体中的声波的部分可以导致流体的混合。
[0015]流体容纳部分具体地说可以是为不同于混合的主要目的服务的体积，例如样品容器、泵的活塞室、液体输送管、压力储集器、补偿容器。可以通过将波源在声学上耦合到流体容纳部分来实现流体的混合。因此，可以实现如下优点，即可以在不向流体流中添加附加部件的情况下实现流体的混合。可以在功能上增强现有的流体体积以包括流体的混合。
[0016]关于泵，常规的机械混合器可以是可以向系统增添附加体积的附加部件。这类混合器可以包括需要针对外部的高压密封件的内部结构，从而潜在地将另一个薄弱点引入高压流体系统中。另外，混合器需要遵守流体系统的化学相容性。通过不将单独的混合部件或混合体积引入到流体系统中，可以避免引入附加的密封件和/或机械混合部件。
[0017]附加体积可能不利地延迟混合物组合物到达分离柱和/或检测器。因此，将在越来越长的处理时间内以越来越大的体积执行分析。因此，基于波源的混合可以有利地减少分析时间和/或流体体积。
[0018]此外，增加的混合体积可能会造成混合器的内部结构中的力或应力增加，这可能迫使需要合适的密封技术。具体地说，混合器中使用的材料可以与所使用的液体在化学上相容，从而防止腐蚀并且从混合器的材料中溶解的组分不会干扰色谱系统的分析。这对于本技术可能不是必需的，其中已经存在的流体容纳体积可以用于混合，而不需增添另外的延迟体积。
[0019]液体容纳部分可以是由形成封闭室的固体包围的体积，例如泵中的泵头、混合器或样品瓶。音波(sound wave)传播通过固体，并且然后撞击被固体包围的一定体积的液体。音波可以传播到液体中，造成流动，并且这种流动可以混合流体。
[0020]波源可以产生频率在1MHz至1GHz范围内的声波。液体中的声音传播可以以瑞利角(Rayleigh angle)Θ
R
发生，所述瑞利角由芯片基板中的声音速度v
s
和液体中的声音速度v
f
的幅值限定：sin(Θ
R
)＝v
f
/v
s
。声波可以在液体中造成增强混合的湍流流动和/或空化。
[0021]波源可以产生功率在10μW至10W范围内的声波。
[0022]足够的功率输出可以实现在流体内产生流动以混合流体的优点。具体地说，由波源传输到流体中的功率可以比使用超声波来测量流量的传感器可以输出到流体中的典型功率高至少一个数量级。此外，流量传感器可以与流体直接接触，其中被配置成使流体混合的波源可以被固体基板(相应地流体容纳部分的壁)屏蔽免受流体影响。优选地，波源被泵头的金属壁屏蔽免受流体影响。
[0023]在直接接触模式下，波源可以被配置成当波源与流体直接接触时产生功率至少为10μW(
‑
20dBm)的声波。在传输模式下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于使流体混合的混合组件，其中所述混合组件包括流体容纳部分，其被配置成容纳所述流体，波源，其中所述波源被配置成产生声波，其中所述混合组件被配置成将所述声波的至少一部分注入到所述流体容纳部分中容纳的所述流体中，从而使所述流体容纳部分中的所述流体混合。2.根据权利要求1所述的混合组件，其中所述波源被配置成产生功率在10μW至10W范围内的所述声波。3.根据前述权利要求中任一项所述的混合组件，其中所述流体容纳部分形成高压室，所述高压室被配置成经受超过100巴、优选地超过500巴、如超过1000巴的压力。4.根据前述权利要求中任一项所述的混合组件，其中所述波源包括换能器，所述换能器被配置成将电信号转换成声波，具体为超声波，其中所述波源包括的压电基板具有芯片的形式，其中所述换能器包括布置在所述压电基板上的导电结构，其中所述导电结构被配置成接收电信号，其中所述换能器被配置成基于接收到的电信号引起所述压电基板的机械移位，其中所述换能器具有能够由所述电信号激发的至少一种共振振动模式，并且其中所述换能器被配置成当所述换能器基于所述电信号被共振地激发时产生音波，其中所述换能器被配置成产生声波，其中所述流体容纳部分可移除地布置在所述芯片的表面上，其中耦合层布置在所述流体容纳部分与所述芯片的所述表面之间，并且其中，所述耦合层被配置成增加所述换能器的声阻抗和所述流体容纳部分的另外的声阻抗的匹配，以在声学上耦合所述换能器和所述流体容纳部分，并且其中，所述表面声波经由所述耦合层折射到所述流体容纳部分中。5.根据前述权利要求中任一项所述的混合组件，其中所述流体容纳部分被配置为流体密封的容器，其具有至...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫，
申请(专利权)人：道尼克斯索芙特隆公司，
类型：发明
国别省市：