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      用于色譜的多管腔混合裝置的制作方法

      文檔序號(hào):12611562閱讀:165來(lái)源:國(guó)知局
      用于色譜的多管腔混合裝置的制作方法
      色譜是用于分子的化學(xué)分析和分離的廣泛使用的分析技術(shù)。色譜涉及一種或多種分析物物質(zhì)與樣本中存在的其它基質(zhì)成分的分離。通常色譜柱的固定相選擇為使得與分析物存在相互作用。這類相互作用可以是離子性的、親水性的、疏水性的或其組合。例如,固定相可以衍生有理想地將結(jié)合于離子分析物的離子部分以及具有變化的親和性水平的基質(zhì)成分。移動(dòng)相被滲透過(guò)固定相并與分析物和基質(zhì)成分競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合于離子部分。移動(dòng)相是用于描述泵送到色譜柱入口中的液體溶劑或緩沖溶液的術(shù)語(yǔ)。在這一競(jìng)爭(zhēng)期間,分析物和基質(zhì)成分將從固定相溶離,優(yōu)選在不同時(shí)間,并且接著在檢測(cè)器處相繼被檢測(cè)到。一些典型檢測(cè)器的實(shí)例是電導(dǎo)檢測(cè)器、UV-VIS分光光度計(jì)以及質(zhì)譜儀。多年來(lái),色譜已經(jīng)發(fā)展成有效的分析工具,其適用于創(chuàng)造更健康、更干凈且更安全的環(huán)境,其中可以為如水質(zhì)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品分析、醫(yī)藥和生物技術(shù)等各個(gè)行業(yè)分離并分析復(fù)雜樣品混合物。為了改良選擇性,可將兩種或更多種不同的移動(dòng)相類型的組合輸入色譜柱中,其中移動(dòng)相類型的比例隨時(shí)間推移而變化(即,梯度溶離)。舉例來(lái)說(shuō),更穩(wěn)固的溶離移動(dòng)相(例如極性有機(jī)溶劑)的比例可隨時(shí)間推移而增加,以便有助于分析物從色譜柱的溶離。當(dāng)使用兩種或更多種不同的移動(dòng)相類型時(shí),流動(dòng)相的均勻混合對(duì)于產(chǎn)生可再現(xiàn)的峰值滯留時(shí)間來(lái)說(shuō)可以是重要的。梯度溶離泵送系統(tǒng)可根據(jù)時(shí)間傳遞不同比例的移動(dòng)相類型。在一個(gè)實(shí)施例中,可使用配比泵以利用多種不同類型的移動(dòng)相儲(chǔ)集器。配比泵可在預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)從一個(gè)移動(dòng)相儲(chǔ)集器類型抽吸,并且接著在另一個(gè)預(yù)定時(shí)間間隔內(nèi)從不同的移動(dòng)相儲(chǔ)集器類型抽吸。在單次活塞循環(huán)期間,配比泵將輸出含有一部分兩種移動(dòng)相類型的溶劑體積。這一不均勻的溶劑體積包括與一種移動(dòng)相類型的栓塞緊鄰的另一種移動(dòng)相類型的另一栓塞。即使移動(dòng)相類型可彼此混溶,但仍需要混合所輸出的不均勻溶劑體積。為了獲得可再現(xiàn)的和可預(yù)測(cè)的色譜結(jié)果,可在輸入分離柱之前均勻地混合相鄰導(dǎo)管中的移動(dòng)相?;旌掀骺梢允莿?dòng)態(tài)的,其中其包括移動(dòng)部分以使移動(dòng)相類型均勻化。然而,申請(qǐng)人相信這類機(jī)械裝置易于機(jī)械失效并且這類裝置的磨損碎片可能染污下游流體組分,從而可能損害效能。其中不存在移動(dòng)部分的靜態(tài)混合器可避免動(dòng)態(tài)混合器的機(jī)械失效問(wèn)題。申請(qǐng)人相信需要具有可擴(kuò)展的空隙體積的靜態(tài)混合器,使得可根據(jù)特定梯度溶離系統(tǒng)調(diào)節(jié)混合的時(shí)間分辨率。申請(qǐng)人還相信,需要具有相對(duì)快速洗滌時(shí)間并且經(jīng)配置用于操作相對(duì)高壓力的靜態(tài)混合器。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:描述混合不均勻溶劑體積的方法的實(shí)施例。不均勻溶劑體積包括與第二移動(dòng)相類型的第二栓塞緊鄰的第一移動(dòng)相類型的第一栓塞,其中第一移動(dòng)相類型與第二移動(dòng)相類型不同。所述方法包括用泵來(lái)泵送第一移動(dòng)相類型和第二移動(dòng)相類型以輸出不均勻的溶劑體積。接著將不均勻溶劑體積輸入多管腔混合裝置,其包括具有入口部分和出口部分的混合器主體;和混合器主體內(nèi)的毛細(xì)通道陣列。陣列中的每個(gè)毛細(xì)通道具有大致相同長(zhǎng)度。每個(gè)毛細(xì)管的入口靠近入口部分并且每個(gè)毛細(xì)管的出口靠近出口部分。陣列中的毛細(xì)通道具有至少三種不同橫截面積?;旌衔飶亩喙芮换旌涎b置輸出,其中混合物含有第一移動(dòng)相類型和第二移動(dòng)相類型。接著將混合物輸入色譜柱。一種混合以上實(shí)施例中的任一個(gè)的方法,其中所述方法進(jìn)一步包括分離樣品與色譜柱;以及檢測(cè)一種或多種從色譜柱溶離的分析物。一種混合以上實(shí)施例中的任一個(gè)的方法,其中所述方法進(jìn)一步包括隨時(shí)間增加第一移動(dòng)相類型相對(duì)于第二移動(dòng)相類型的比例。一種混合以上實(shí)施例中的任一個(gè)的方法,其中所述毛細(xì)通道陣列具有等于或大于不均勻溶劑體積的總體積,其中不均勻溶劑體積約是一個(gè)泵送循環(huán)的體積。一種混合以上實(shí)施例中的任一個(gè)的方法,其中所述毛細(xì)通道陣列包括第一集合、第二集合和第三集合。對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道的第一集合,其中所述第一集合中的一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道各自具有第一橫截面積。對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道的第二集合,其中所述第二集合中的一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道各自具有第二橫截面積。對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道的第三集合,其中所述第三集合中的一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道各自具有第三橫截面積。第一集合、第二集合和第三集合的總體積大致相同,其中第一橫截面積、第二橫截面積和第三橫截面積不同。一種混合以上實(shí)施例中的任一個(gè)的方法,其中毛細(xì)通道具有管狀形狀。一種混合以上實(shí)施例中的任一個(gè)的方法,其中泵是配比泵。配比泵經(jīng)配置以輸入來(lái)自第一儲(chǔ)集器的第一移動(dòng)相類型和輸入來(lái)自第二儲(chǔ)集器的第二移動(dòng)相類型。一種混合以上實(shí)施例中的任一個(gè)的方法,其中所述多管腔混合裝置位于樣品注射器的下游或上游。一種多管腔混合裝置,其包括具有入口部分和出口部分的混合器主體;以及混合器主體內(nèi)的毛細(xì)通道陣列。每個(gè)毛細(xì)通道具有大致相同長(zhǎng)度。每個(gè)毛細(xì)管的入口靠近入口部分并且每個(gè)毛細(xì)管的出口靠近出口部分。陣列中的毛細(xì)通道具有至少三種不同橫截面積。毛細(xì)通道陣列包括第一集合、第二集合和第三集合。對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道的第一集合,其中所述第一集合中的一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道各自具有第一橫截面積。對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道的第二集合,其中所述第二集合中的一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道各自具有第二橫截面積。對(duì)應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道的第三集合,其中所述第三集合中的一個(gè)或多個(gè)毛細(xì)通道各自具有第三橫截面積。第一集合、第二集合和第三集合的總體積大致相同,其中第一橫截面積、第二橫截面積和第三橫截面積不同。如以上實(shí)施例中的任一個(gè)的混合裝置,其中毛細(xì)通道具有管狀形狀。第一集合具有單個(gè)毛細(xì)管,其具有直徑X。第二集合具有第二數(shù)目的毛細(xì)管,其中第二數(shù)目的毛細(xì)管大致等于針對(duì)第四功率的第一內(nèi)徑(ID)比率。第一ID比率是直徑X除以第二集合中毛細(xì)通道的直徑。第三集合具有第三數(shù)目的毛細(xì)管,其中第三數(shù)目的毛細(xì)管大致等于針對(duì)第四功率的第二ID比率。第二ID比率是直徑X除以第三集合中毛細(xì)通道的直徑。第二數(shù)目的毛細(xì)管和第三數(shù)目的毛細(xì)管各自是整數(shù)值。一種以上實(shí)施例中的任一個(gè)的混合裝置,其中混合器主體安置在殼體內(nèi)。殼體具有第一端和第二端。第一端經(jīng)配置以與泵的輸出端流體連接并且第二端經(jīng)配置以與色譜柱的輸入端流體連接。附圖說(shuō)明并入本文中并且構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分的附圖說(shuō)明本發(fā)明的當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例,并且與上文給出的一般說(shuō)明和下文給出的詳細(xì)說(shuō)明一起用于說(shuō)明本發(fā)明的特征(其中相同數(shù)字表示相同元件)。圖1說(shuō)明色譜系統(tǒng)的示意圖,其經(jīng)配置以用多達(dá)四個(gè)不同移動(dòng)相儲(chǔ)集器進(jìn)行梯度溶離。圖2說(shuō)明從配比泵輸出的不均勻溶劑體積的示意圖,其中存在兩個(gè)彼此緊鄰的不同移動(dòng)相栓塞(A和B)。圖3是多管腔混合裝置的簡(jiǎn)化透視圖。圖4是多管腔混合裝置的實(shí)施例的端視圖。圖5是多管腔混合裝置的另一實(shí)施例的端視圖。圖6A說(shuō)明基線測(cè)試評(píng)估,其中用樣品環(huán)注射單個(gè)液體樣品,并且接著在不具有混合裝置和色譜柱的電導(dǎo)檢測(cè)器處檢測(cè)。圖6B說(shuō)明混合測(cè)試評(píng)估,其中注射單個(gè)液體樣品,流經(jīng)多管腔混合裝置(2mm×50mm),并且接著在電導(dǎo)檢測(cè)器處檢測(cè)。圖6C說(shuō)明混合測(cè)試評(píng)估,其中注射單個(gè)液體樣品,流經(jīng)多管腔混合裝置(2mm×100mm),并且接著在電導(dǎo)檢測(cè)器處檢測(cè)。圖6D說(shuō)明混合測(cè)試評(píng)估,其中注射單個(gè)液體樣品,流經(jīng)兩個(gè)串聯(lián)多管腔混合裝置(2mm×50mm),并且接著在電導(dǎo)檢測(cè)器處檢測(cè)。圖7A說(shuō)明模擬色譜運(yùn)行,其中從配比泵泵送的一系列不均勻溶劑體積在不具有介入混合裝置的情況下流到電導(dǎo)檢測(cè)器中。每個(gè)不均勻溶劑體積含有去離子水的栓塞,其與另一個(gè)含有1mMNa2CO3的栓塞緊鄰。圖7B說(shuō)明模擬色譜運(yùn)行,其中從配比泵泵送的一系列不均勻溶劑體積流經(jīng)多管腔混合裝置(2mm×50mm),并且接著在電導(dǎo)檢測(cè)器處檢測(cè)。每個(gè)不均勻溶劑體積含有去離子水的栓塞,其與另一個(gè)含有1mMNa2CO3的栓塞緊鄰。圖7C說(shuō)明模擬色譜運(yùn)行,其中從配比泵泵送的一系列不均勻溶劑體積流經(jīng)多管腔混合裝置(2mM×100mm),并且接著在電導(dǎo)檢測(cè)器處檢測(cè)。每個(gè)不均勻溶劑體積含有去離子水的栓塞,其與另一個(gè)含有1mMNa2CO3的栓塞緊鄰。圖7D說(shuō)明模擬色譜運(yùn)行,其中從配比泵泵送的一系列不均勻溶劑流經(jīng)兩個(gè)串聯(lián)多管腔混合裝置(2mm×50mm),并且接著在電導(dǎo)檢測(cè)器處檢測(cè)。每個(gè)不均勻溶劑體積含有去離子水的栓塞,其與另一個(gè)含有1mMNa2CO3的栓塞緊鄰。圖8A說(shuō)明模擬色譜運(yùn)行,其中去離子水流到電導(dǎo)檢測(cè)器中保持約1.5分鐘,切換成1mMNa2CO3保持約3分鐘,并且接著用去離子水沖洗,其中不使用混合裝置。圖8B說(shuō)明模擬色譜運(yùn)行,其中去離子水流經(jīng)多管腔混合裝置(2mm×100mm)并且接著流到電導(dǎo)檢測(cè)器中保持約1.5分鐘。接著將物料流切換成1mMNa2CO3保持約3分鐘,并且接著切換回去離子水以沖洗多管腔混合裝置。圖8C說(shuō)明模擬色譜運(yùn)行,其中去離子水流經(jīng)可商購(gòu)的混合裝置并且接著流到電導(dǎo)檢測(cè)器中保持約1.5分鐘。接著將物料流切換成1mMNa2CO3保持約3分鐘,并且接著切換回去離子水以沖洗可商購(gòu)的混合裝置。圖9A說(shuō)明圖8A的模擬色譜運(yùn)行的展開圖。圖9B說(shuō)明圖8B的模擬色譜運(yùn)行的展開圖。圖9C說(shuō)明圖8C的模擬色譜運(yùn)行的展開圖。圖10說(shuō)明測(cè)試系統(tǒng)的示意圖,其經(jīng)配置以評(píng)估混合器裝置的效能。具體實(shí)施方式應(yīng)參考附圖來(lái)閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明,其中不同附圖中的相同元件的編號(hào)相同。不一定按比例的附圖描繪所選擇的實(shí)施例并且并不打算限制本發(fā)明的范圍。詳細(xì)描述以實(shí)例的方式而非以限制的方式說(shuō)明本發(fā)明的原理。這一描述將明確地使所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠制造并使用本發(fā)明,且描述了本發(fā)明的若干實(shí)施例、改編、變化形式、替代方案和用途,包括目前被認(rèn)為執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式。如在本文中所用,用于任何數(shù)值或范圍的術(shù)語(yǔ)“約”或“大致”指示允許組件的部分或集合如在本文中所述,為其預(yù)定目的而運(yùn)行的適合尺寸公差(dimensionaltolerance)。圖1說(shuō)明色譜系統(tǒng)100的示意圖,其經(jīng)配置以用多達(dá)四種不同移動(dòng)相類型進(jìn)行梯度溶離。色譜系統(tǒng)100可包括四個(gè)移動(dòng)相儲(chǔ)集器(102A、102B、102C和102D)、任選的脫氣組件104、溶離劑配比閥門組件106、導(dǎo)管組件108、泵110、壓力轉(zhuǎn)換器112、多管腔混合裝置114、注射閥116、色譜柱118和檢測(cè)器120。應(yīng)注意,多管腔混合裝置可被稱為多管腔混合器裝置、混合裝置、梯度混合器或混合器。在一個(gè)實(shí)施例中,多管腔混合裝置是靜態(tài)混合裝置,其不在混合器本身內(nèi)使用機(jī)械混合。四個(gè)移動(dòng)相儲(chǔ)集器(102A、102B、102C和102D)可各自含有不同類型的移動(dòng)相類型。梯度溶離中使用的典型移動(dòng)相類型的實(shí)例可包括水、碳酸鈉、氫氧化鈉、硼酸鈉、甲烷磺酸、乙腈、甲醇、磷酸鹽緩沖液、乙酸銨、三氟乙酸和其組合。移動(dòng)相類型可以是純液體或可以是具有1mM到100mM范圍內(nèi)的鹽濃度的溶液。溶離劑配比閥門組件106可引導(dǎo)泵110在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)抽吸四個(gè)移動(dòng)相儲(chǔ)集器中的一個(gè)并且接著切換到另一個(gè)移動(dòng)相儲(chǔ)集器。典型地,泵將在活塞循環(huán)期間抽吸每個(gè)所選擇的移動(dòng)相類型至少一次以形成多個(gè)相鄰溶劑體積。舉例來(lái)說(shuō),可選擇兩個(gè)移動(dòng)相儲(chǔ)集器(102A和102B)用于梯度溶離。這將最初形成含有溶劑體積A和溶劑體積B的不均勻溶劑體積(未混合)。應(yīng)注意,溶劑體積A或B可稱為液體的栓塞,其流動(dòng)通過(guò)毛細(xì)管使得兩個(gè)栓塞之間不存在完全均勻化。溶劑體積A可與溶劑體積B相鄰,如圖2中所示。溶劑A與溶劑B的比例取決于在切換到儲(chǔ)集器102B之前,溶離劑配比閥門組件106抽吸儲(chǔ)集器102A的時(shí)序。不均勻溶劑體積200從泵110輸出并且對(duì)應(yīng)于來(lái)自一個(gè)泵送循環(huán)的輸出溶劑。應(yīng)注意,溶劑A與溶劑B的比例可隨時(shí)間推移而變化。從溶離劑配比閥門組件106,移動(dòng)相經(jīng)由導(dǎo)管組件108流到泵110中。如圖1中所示,泵110具有兩個(gè)部分,其包括主泵頭110A和次泵頭110B。泵110的輸出物流到壓力轉(zhuǎn)換器112并且接著流到多管腔混合裝置114中。在多管腔混合裝置114之后,均勻移動(dòng)相流動(dòng)通過(guò)注射閥116、色譜柱118并且接著流到檢測(cè)器120中。在一個(gè)實(shí)施例中,多管腔混合裝置114包括大于在一個(gè)泵送循環(huán)期間的總體積的體積。舉例來(lái)說(shuō),如果一個(gè)泵送循環(huán)的總體積移位是100μL,那么選擇1%流動(dòng)相A和99%流動(dòng)相B的組合物產(chǎn)生由1μL流動(dòng)相A接著99μL流動(dòng)相B組成的流體區(qū)段。在這一具有100μL泵送循環(huán)體積的實(shí)施例中,混合器可優(yōu)選具有大于100μL的混合體積。在一個(gè)實(shí)施例中,可調(diào)節(jié)混合器的體積使其大于一個(gè)活塞循環(huán)的溶劑體積。圖3是多管腔混合裝置114的透視圖。在一個(gè)實(shí)施例中,多管腔混合裝置114可以是管狀并且具有約55毫米或約105毫米的長(zhǎng)度L。管狀可指呈導(dǎo)管形狀的空心圓柱。應(yīng)注意,長(zhǎng)度L不限于55或105毫米并且可以是其它適用于提供大于一個(gè)泵送循環(huán)體積的體積的值。多管腔混合裝置114的外徑(O.D.)可在約2毫米到約4毫米范圍內(nèi)。多管腔混合裝置114包括混合器主體126,其具有入口部分122和出口部分124。如圖4中說(shuō)明,多管腔混合裝置114A的實(shí)施例包括混合器主體內(nèi)的毛細(xì)通道(128A、128B、128C、128D、128E)陣列,其中每個(gè)毛細(xì)通道具有大致相同的長(zhǎng)度L。每個(gè)毛細(xì)管的入口靠近入口部分122并且每個(gè)毛細(xì)管的出口靠近出口部分124,其中陣列中的毛細(xì)通道具有五種不同橫截面積。術(shù)語(yǔ)“集合”用于描述一個(gè)或多個(gè)具有大致相同直徑的毛細(xì)管的群組。因此,圖4的多管腔混合裝置114A具有五個(gè)集合,其中每一集合對(duì)應(yīng)于不同橫截面積。毛細(xì)通道(128A、128B、128C、128D、128E)中的每一個(gè)可經(jīng)分類以對(duì)應(yīng)于五個(gè)集合中的一個(gè)。在圖4中,存在6個(gè)具有0.0075英寸直徑的毛細(xì)管(128A,第一集合,0.1905mm)、4個(gè)具有0.0083英寸直徑的毛細(xì)管(128B,第二集合,0.2108mm)、3個(gè)具有0.009英寸直徑的毛細(xì)管(128C,第三集合,0.2286mm)、2個(gè)具有0.0098英寸直徑的毛細(xì)管(128D,第四集合,0.2489mm)和1個(gè)具有0.0114英寸直徑的毛細(xì)管(128E,第五集合,0.2896mm)。因此,圖4說(shuō)明毛細(xì)管的5個(gè)不同集合,其提供總共16個(gè)毛細(xì)管。在一個(gè)實(shí)施例中,可使用超過(guò)5種不同直徑尺寸的毛細(xì)管直徑。在一個(gè)實(shí)施例中,混合器裝置可具有3個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)管集合,優(yōu)選4個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)管集合,更優(yōu)選5個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)管集合并且更優(yōu)選6個(gè)或更多個(gè)毛細(xì)管集合。參考圖4,毛細(xì)管128E可與試管的中心點(diǎn)對(duì)準(zhǔn),而其它毛細(xì)管(128A到128D)可與第一半徑R1或第二半徑R2對(duì)準(zhǔn)。第一半徑可以是約0.035英寸(0.889mm)并且第二半徑可以是約0.06英寸(1.524mm)。在圖4中展示的實(shí)施例的一個(gè)變化形式中,毛細(xì)管陣列可隨機(jī)分布在混合器主體的端面上。如圖5中說(shuō)明,多管腔混合裝置114B的另一實(shí)施例包括混合器主體內(nèi)的毛細(xì)通道(130A、130B、130C、130D、130E)陣列,其中每個(gè)毛細(xì)通道具有大致相同的長(zhǎng)度L。每個(gè)毛細(xì)管的入口靠近入口部分122并且每個(gè)毛細(xì)管的出口靠近出口部分124,其中毛細(xì)通道陣列具有至少五種不同橫截面積。在圖5中,存在6個(gè)具有0.01英寸直徑的毛細(xì)管(130A,第一集合,0.254mm)、4個(gè)具有0.011英寸直徑的毛細(xì)管(130B,第二集合,0.279mm)、3個(gè)具有0.012英寸直徑的毛細(xì)管(130C,第三集合,0.305mm)、2個(gè)具有0.013英寸直徑的毛細(xì)管(130D,第四集合,0.330mm)和1個(gè)具有0.0152英寸直徑的毛細(xì)管(130E,第五集合,0.386mm)。因此,圖5說(shuō)明5種不同直徑尺寸的毛細(xì)管直徑和總共16個(gè)毛細(xì)管。參考圖5,多管腔混合裝置114B的毛細(xì)管沿圓周與第三半徑R3對(duì)準(zhǔn)。第三半徑可以是約0.0984英寸(2.50mm)并且多管腔混合裝置114B的外徑是約4毫米。毛細(xì)管沿第三半徑R3均勻分布,其中緊鄰的毛細(xì)管形成角θ。角θ由從混合器主體的中心點(diǎn)(CP)向外延伸通過(guò)毛細(xì)管(例如圖5中標(biāo)示為130A)的中心點(diǎn)的第一線(FL)與從混合器主體的中心點(diǎn)(CP)向外延伸通過(guò)緊鄰的毛細(xì)管(例如圖5中標(biāo)示為另一個(gè)130A)的中心點(diǎn)的第二線(SL)形成,從而形成角θ。如圖5所示,多管腔混合裝置114B的角θ是約22.5度。多管腔混合裝置可通過(guò)擠壓過(guò)程構(gòu)筑??蓴D壓樹脂使得形成試管,其具有試管內(nèi)的多個(gè)毛細(xì)通道。在另一實(shí)施例中,可將一束毛細(xì)試管插入具有灌注化合物的較大直徑的試管中,以便阻斷毛細(xì)試管之間的物料流。在另一實(shí)施例中,可將一束毛細(xì)試管插入不含灌注化合物的較大直徑的試管中,以便允許液體流經(jīng)毛細(xì)試管和在毛細(xì)試管周圍流動(dòng),其中通過(guò)試管之間的間隙的物料流充當(dāng)混合器組件的另一流動(dòng)路徑。在一個(gè)實(shí)施例中,多管腔混合裝置可安裝在中空導(dǎo)管的內(nèi)徑內(nèi)。安裝可通過(guò)摩擦配合(frictionfit)進(jìn)行或中空導(dǎo)管可呈熱縮套管形式。在某些情形下,中空導(dǎo)管中的安裝可用粘合劑進(jìn)行,只要注意防止粘合劑堵塞毛細(xì)入口和出口即可。具有所安裝的多管腔毛細(xì)官的中空導(dǎo)管的兩端可被適配成具有流體配件,以用于并入色譜系統(tǒng)中。現(xiàn)已描述多管腔混合器,下文將描述使用多管腔混合器的方法。在一個(gè)實(shí)施例中,多管腔混合器與配比泵的輸出端流體連接。由配比泵輸出的不均勻溶劑體積輸入混合器中。接著,不均勻溶劑體積分解成流入毛細(xì)通道的多個(gè)部分。所述部分可以不同體積流動(dòng)速率流動(dòng)通過(guò)每個(gè)毛細(xì)通道。當(dāng)多個(gè)部分在不同時(shí)間段到達(dá)混合器的末端時(shí),其再次組合。將體積分解成各個(gè)部分并且重新組合的過(guò)程產(chǎn)生混合過(guò)程。流動(dòng)速率取決于毛細(xì)通道的直徑。在層流條件下,毛細(xì)管中的壓降由方程式1定義。方程式1的術(shù)語(yǔ)是ΔP=壓力損失,μ=動(dòng)態(tài)黏度,L=試管的長(zhǎng)度,Q=體積流動(dòng)速率,并且d=試管的直徑。壓降產(chǎn)生對(duì)液流的阻力并且使毛細(xì)試管中液體部分的流動(dòng)減緩。將描述具有兩個(gè)毛細(xì)管的簡(jiǎn)化實(shí)例,其中第一毛細(xì)管具有一種直徑(d=d1)并且第二毛細(xì)管的直徑是第一毛細(xì)管的一半(d=d1/2)。在相同體積流動(dòng)速率(Q)下,第二較小毛細(xì)管的壓降將比較大第一毛細(xì)管大16倍(應(yīng)注意,d等于方程式1中的四分之一功率)。然而,因?yàn)檩^小的第二毛細(xì)管的橫截面積是較大的第一毛細(xì)管的四分之一(應(yīng)注意,對(duì)于第一毛細(xì)管,半徑是r=r1,對(duì)于第二毛細(xì)管,r=r1/2,并且面積=πr2),體積流動(dòng)速率Q的減小因子將需要是四以維持較小的第二試管中的等效線速度。因此,在等效線速度下,跨越較小試管的壓降將比較大直徑試管大四倍。應(yīng)注意,使用方程式1,基于流動(dòng)速率Q小4倍(Q=Q1/4)并且d是第4功率的一半(d=d1/2)來(lái)測(cè)定,其產(chǎn)生跨越較小試管的大四倍的壓降。在混合應(yīng)用中,施加于每個(gè)毛細(xì)管的壓力相同,因?yàn)樗忻?xì)管由共同來(lái)源加壓。因此,以上關(guān)系轉(zhuǎn)換成當(dāng)都暴露于相同壓力時(shí),較小毛細(xì)管的線速度是較大毛細(xì)管的線速度的四分之一。在另一種情形中,存在5個(gè)毛細(xì)管,其皆具有相同長(zhǎng)度。一個(gè)毛細(xì)管具有直徑d1并且所述毛細(xì)管中的4個(gè)具有直徑d1/2。4個(gè)較小毛細(xì)管平行垂直于較大試管。4個(gè)較小試管具有與較大試管相同的組合體積。通過(guò)一個(gè)較小試管的體積流動(dòng)速率將比通過(guò)較大試管的運(yùn)送時(shí)間慢4倍。如果使兩個(gè)或更多個(gè)待混合的流體進(jìn)入具有5個(gè)試管的組件,那么流體將在所有5個(gè)試管之間與其壓降成比例地分解。在以上實(shí)例中,將存在較大試管與4個(gè)較小試管之間流體的4:1分解,其中大部分流體以四倍線速度流經(jīng)較大試管。如果待混合的流體在導(dǎo)管組件的出口處共混雜,那么鑒于流經(jīng)較小ID導(dǎo)管相對(duì)于較大ID導(dǎo)管的運(yùn)送時(shí)間之間的時(shí)間差,將發(fā)生適量混合。在這一簡(jiǎn)單實(shí)例中,混合將并非極有效,因?yàn)閮H存在與導(dǎo)管組件相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)離散運(yùn)送時(shí)間。即使如此,這種方法的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于可計(jì)算試管的體積以及其運(yùn)送時(shí)間,使得設(shè)計(jì)和組裝具有適合的混合體積的試管。通過(guò)與流動(dòng)速率成比例地調(diào)節(jié)試管長(zhǎng)度,可針對(duì)不同流動(dòng)速率按比例縮放混合體積,使得能夠直接按比例調(diào)整混合器的體積。在一個(gè)實(shí)施例中,混合器包括試管集合,所有試管具有相同長(zhǎng)度,其中每一集合具有標(biāo)稱相同直徑,使得來(lái)自每一試管集合的累積流動(dòng)速率實(shí)質(zhì)上相同。實(shí)質(zhì)上相同的流動(dòng)速率可描述兩個(gè)或更多個(gè)在彼此的51%,優(yōu)選60%,更優(yōu)選70%,更優(yōu)選80%并且甚至更優(yōu)選地彼此的90%內(nèi)的流動(dòng)速率。舉例來(lái)說(shuō),考慮兩個(gè)集合的最簡(jiǎn)單情況,其中選擇相對(duì)直徑是X和0.5X。下文將描述如何測(cè)定具有直徑0.5X和長(zhǎng)度Y的試管的數(shù)目,其在與具有直徑X和長(zhǎng)度Y的單個(gè)試管在一起時(shí)將在相同的施加的壓力下產(chǎn)生相同體積流動(dòng)速率。兩個(gè)具有直徑d1和d2的毛細(xì)管之間的壓降比率ΔPr由方程式2藉由。在這種情況下,當(dāng)d2是d1的直徑的一半時(shí),壓力比可由方程式3表示。如果每個(gè)毛細(xì)管暴露于相同壓力,因?yàn)榭缭捷^小毛細(xì)的壓降比較大毛細(xì)大16倍,那么體積流量將是較大毛細(xì)的體積流量的1/16。有可能通過(guò)增加毛細(xì)管的數(shù)目來(lái)補(bǔ)償這一較低體積流動(dòng)速率。在這一實(shí)例中,選擇16個(gè)毛細(xì)管將產(chǎn)生與較大毛細(xì)管的體積流率匹配的流動(dòng)速率(當(dāng)所述16個(gè)毛細(xì)管與單個(gè)較大毛細(xì)管暴露于完全相同壓力時(shí))。同時(shí),毛細(xì)管的體積由方程式4給出??墒褂梅匠淌?計(jì)算單個(gè)較大毛細(xì)管的體積(Vr)與具有相同長(zhǎng)度的16個(gè)較小毛細(xì)管的體積的比率。因此,盡管與單個(gè)較大毛細(xì)管暴露于相同壓力的具有一半直徑的16個(gè)毛細(xì)管將具有相同累積流動(dòng),但這16個(gè)毛細(xì)管的體積將比單個(gè)較大毛細(xì)管的體積大四倍。因此,當(dāng)與較大毛細(xì)管中的運(yùn)送時(shí)間相比時(shí),流體流動(dòng)通過(guò)16個(gè)較小毛細(xì)管的時(shí)間將長(zhǎng)四倍。為了設(shè)計(jì)具有若干個(gè)毛細(xì)管集合(其中每一集合具有大致相同的體積流量但不同的運(yùn)送時(shí)間)的混合器,可將上述方法一般化。使用以上關(guān)系,以下表1列舉與試管集合相關(guān)聯(lián)的ID比率和相應(yīng)運(yùn)送時(shí)間比率,所述試管集合將具有與具有直徑X的單個(gè)毛細(xì)管相同的體積流動(dòng)速率。表1可用于設(shè)計(jì)具有不同特性的混合器。參考表1,“毛細(xì)管的數(shù)目”指集合中毛細(xì)管的數(shù)目,所述毛細(xì)管皆具有相同直徑,其中所述直徑小于單個(gè)毛細(xì)管的直徑X。在表1中,“ID比率”指單個(gè)毛細(xì)管的直徑X除以集合中一個(gè)毛細(xì)管的直徑。在表1中,“運(yùn)送時(shí)間比(Tr)”表示一種比率,其指示分析物相對(duì)于具有直徑X的單個(gè)毛細(xì)管移動(dòng)通過(guò)集合中一個(gè)毛細(xì)管所需的時(shí)間量。運(yùn)送時(shí)間比率(Tr)也可被稱為相對(duì)于具有直徑X的單個(gè)毛細(xì)管,通過(guò)集合中一個(gè)毛細(xì)管的飛行時(shí)間比率。舉例來(lái)說(shuō),可構(gòu)筑具有四個(gè)毛細(xì)管集合的混合器,所述集合由一個(gè)ID是X并且飛行時(shí)間是Y的毛細(xì)管、4個(gè)ID是0.71X(即X/1.41)并且飛行時(shí)間是2Y的毛細(xì)管、9個(gè)ID是0.58X(即X/1.73)并且飛行時(shí)間是3Y的毛細(xì)管、16個(gè)ID比率是0.5X(即X/2)并且飛行時(shí)間是4Y的毛細(xì)管組成。在這一實(shí)例中,基于四個(gè)毛細(xì)管集合,存在總共30個(gè)毛細(xì)管(1+4+9+16=30)。應(yīng)注意,飛行時(shí)間是2Y意指溶液移動(dòng)通過(guò)具有個(gè)4的毛細(xì)管的集合的時(shí)間長(zhǎng)度是通過(guò)具有ID是X的單個(gè)毛細(xì)管的集合的移動(dòng)時(shí)間的兩倍。表1.毛細(xì)管數(shù)目ID比率運(yùn)送時(shí)間比率(Tr)21.191.4131.321.7341.41251.502.2461.572.4571.632.6581.682.8391.733101.783.16111.823.32121.863.46131.903.61141.933.74151.973.871624應(yīng)注意,表1中指出單個(gè)較大毛細(xì)管與具有相同長(zhǎng)度的許多較小毛細(xì)試管(n)組合的傾向。ID比率可通過(guò)獲得n的四次方根(即,n1/4)來(lái)計(jì)算并且運(yùn)送時(shí)間比率可通過(guò)獲得n的平方根(即,n1/2)來(lái)獲得。實(shí)例1與系統(tǒng)100類似地設(shè)置模擬色譜系統(tǒng),以用于評(píng)估混合器裝置的效用。圖10展示測(cè)試系統(tǒng)1000,其不具有色譜柱。在這一實(shí)例中,不安裝混合裝置114,使得可使用未混合的樣品進(jìn)行背景測(cè)量。將含有20ppmNaNO3的5μL樣品注入注射閥116中。泵102使作為載劑的去離子水以1毫升/分鐘流動(dòng),以將樣品栓塞移出注射閥116并且接著到達(dá)電導(dǎo)檢測(cè)器120。圖6A說(shuō)明在不使用混合器的情況下,用電導(dǎo)檢測(cè)器測(cè)量的單峰值。實(shí)例2根據(jù)圖10設(shè)置測(cè)試系統(tǒng)1000。在這一實(shí)例中,在注射閥116的下游和檢測(cè)器120的上游安裝混合裝置114。根據(jù)實(shí)施例114A的多管腔梯度混合器114是2mm×50mm(O.D.×長(zhǎng)度,30μL體積)。應(yīng)注意,測(cè)試系統(tǒng)1000評(píng)估均勻化單個(gè)樣品栓塞的能力。將含有20ppmNaNO3的5μL樣品注入系統(tǒng)中。泵102使作為載劑的去離子水以1毫升/分鐘流動(dòng),以將樣品栓塞移出注射閥116,到達(dá)混合器114并且接著到達(dá)電導(dǎo)檢測(cè)器120。圖6B說(shuō)明單峰值,其表示在多管腔混合裝置(2mm×50mm)中與載劑混合并且在電導(dǎo)檢測(cè)器處測(cè)量的樣品體積。混合引起與實(shí)例1的圖6A中的峰值相比衰減且增寬的樣品峰值。實(shí)例3根據(jù)圖10設(shè)置測(cè)試系統(tǒng)1000。在這一實(shí)例中,多管腔梯度混合器114是根據(jù)實(shí)施例114A,其為2mm×100mm(O.D.×長(zhǎng)度,60μL體積)。在這一實(shí)例中,混合器與實(shí)例2中的混合器具有相同O.D.并且長(zhǎng)度是其兩倍。將含有20ppmNaNO3的5μL樣品注入系統(tǒng)中。泵102使作為載劑的去離子水以1毫升/分鐘流動(dòng),以將樣品栓塞移出注射閥116,到達(dá)混合器114并且接著到達(dá)電導(dǎo)檢測(cè)器120。圖6C說(shuō)明單峰值,其表示在多管腔混合裝置(2mm×100mm)中與載劑混合并且在電導(dǎo)檢測(cè)器處測(cè)量的樣品體積?;旌弦鹋c實(shí)例2的圖6B中的峰值相比衰減且增寬的樣品峰值。因此,具有較大體積的混合器引起更好的混合。應(yīng)注意,具有甚至較大體積的混合器將逐漸地提供比圖6C中所展示更好的混合。實(shí)例4根據(jù)圖10設(shè)置測(cè)試系統(tǒng)1000。在這一實(shí)例中,多管腔梯度混合器114是根據(jù)實(shí)施例114A的兩個(gè)垂直串聯(lián)混合器,其為2mm×50mm(O.D.×長(zhǎng)度,60μL體積)。在這一實(shí)例中,串聯(lián)組合混合器與實(shí)例3中的混合器具有相同O.D.和相同有效長(zhǎng)度。將含有20ppmNaNO3的5μL樣品注入系統(tǒng)中。泵102使作為載劑的去離子水以1毫升/分鐘流動(dòng),以將樣品栓塞移出注射閥116,到達(dá)混合器114并且接著到達(dá)電導(dǎo)檢測(cè)器120。圖6D說(shuō)明在兩個(gè)串聯(lián)連接的多管腔混合裝置(兩個(gè),2mm×50mm)中與載劑混合且在電導(dǎo)檢測(cè)器處測(cè)量的峰值?;旌弦鹋c實(shí)例3的圖6C中的峰值類似的方式衰減和增寬的峰值。因此,與具有與兩個(gè)較小混合器的總體積類似的體積的單個(gè)混合器相比,使用兩個(gè)以串聯(lián)方式連接的混合器可提供類似混合。實(shí)例5與實(shí)例1類似地設(shè)置模擬色譜系統(tǒng)。在這一實(shí)例中,不安裝混合裝置114,使得可進(jìn)行背景測(cè)量。與其中將單一樣品注射到注射閥116中的實(shí)例1到4不同,一系列不均勻的溶劑體積借助于配比泵流動(dòng)通過(guò)系統(tǒng)。儲(chǔ)集器102A含有去離子水并且儲(chǔ)集器102B含有1mMNa2CO3。溶離劑配比泵經(jīng)編程以在一個(gè)泵送循環(huán)期間從儲(chǔ)集器102A取樣90%并且從儲(chǔ)集器102A取樣10%。對(duì)于一份不均勻樣品體積,一個(gè)循環(huán)的輸出是約100μL。一系列未混合的不均勻樣品體積以1毫升/分鐘流動(dòng)到電導(dǎo)檢測(cè)器中以用于檢測(cè)。圖7A說(shuō)明在不使用混合器的情況下用電導(dǎo)檢測(cè)器測(cè)量的波浪鋸齒狀基線。實(shí)例6用混合裝置114測(cè)試實(shí)例5的模擬色譜系統(tǒng)。在這一實(shí)例中,多管腔梯度混合器114是根據(jù)實(shí)施例114A,其為2mm×50mm(O.D.×長(zhǎng)度,30μL體積)。在混合器之后,載劑流動(dòng)到電導(dǎo)檢測(cè)器中。圖7B展示與圖7A類似地波浪鋸齒狀基線。應(yīng)注意,在這一實(shí)例中,混合器具有30μL體積,其比配比泵的一個(gè)泵送循環(huán)的輸出(100μL體積)小得多。實(shí)例7用另一個(gè)混合裝置114測(cè)試實(shí)例5的模擬色譜系統(tǒng)。在這一實(shí)例中,多管腔梯度混合器114是根據(jù)實(shí)施例114A,其為2mm×100mm(O.D.×長(zhǎng)度,60μL體積)。在混合器之后,載劑流動(dòng)到電導(dǎo)檢測(cè)器中。應(yīng)注意,在這一實(shí)例中,混合器具有與實(shí)例6中的混合器相同的O.D.并且長(zhǎng)度是其兩倍。圖7C還展示與指示較好混合的圖7B相比衰弱的波浪鋸齒狀基線。應(yīng)注意,在這一實(shí)例中,混合器具有60μL體積,其與實(shí)例6相比更接近一種泵送循環(huán)的輸出體積(100μL體積)。實(shí)例8用混合裝置114測(cè)試實(shí)例5的模擬色譜系統(tǒng)。在這一實(shí)例中,多管腔梯度混合器114被配置成兩個(gè)根據(jù)實(shí)施例114A的串聯(lián)混合器,其為2mm×50mm(O.D.×長(zhǎng)度,60μL體積)。在混合器之后,載劑流動(dòng)到電導(dǎo)檢測(cè)器中。應(yīng)注意,在這一實(shí)例中,兩個(gè)混合器具有與實(shí)例7中的混合器相同的O.D.和相同的總有效長(zhǎng)度。圖7D還展示與指示較好混合的圖7B相比衰弱的波浪鋸齒狀基線。圖7C和7D中的混合似乎具有類似效用。應(yīng)注意,在這一實(shí)例和實(shí)例7中,混合器使用具有60μL的類似總體積的混合器。實(shí)例9與實(shí)例5類似地設(shè)置模擬色譜系統(tǒng),其不具有混合裝置。儲(chǔ)集器102A含有去離子水并且儲(chǔ)集器102B含有1mMNa2CO3。溶離劑配比泵經(jīng)編程以從儲(chǔ)集器102A泵送100%保持1分鐘,并且接著從儲(chǔ)集器102B泵送100%保持3分鐘。圖8A說(shuō)明在去離子水流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)的相對(duì)低電導(dǎo)率和在Na2CO3流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)的電導(dǎo)率增加,直到其到達(dá)平線區(qū)。一旦泵切換回去離子水,電導(dǎo)率降低。電導(dǎo)率達(dá)到基線值所需的時(shí)間表示不具有混合裝置的系統(tǒng)的洗滌時(shí)間。實(shí)例10用混合裝置114A測(cè)試實(shí)例7的模擬色譜系統(tǒng),其為2×100mm(O.D.×長(zhǎng)度,60μL體積)。儲(chǔ)集器102A含有去離子水并且儲(chǔ)集器102B含有1mMNa2CO3。溶離劑配比泵經(jīng)編程以從儲(chǔ)集器102A泵送100%保持1分鐘,并且接著從儲(chǔ)集器102B泵送100%保持3分鐘。圖8B說(shuō)明在去離子水流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)的相對(duì)低電導(dǎo)率和在Na2CO3流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)的電導(dǎo)率增加,直到其到達(dá)平線區(qū)。一旦泵切換回去離子水,電導(dǎo)率降低。電導(dǎo)率達(dá)到基線值所需的時(shí)間表示具有混合裝置的系統(tǒng)的洗滌時(shí)間。實(shí)例11測(cè)試與實(shí)例7類似的模擬色譜系統(tǒng)。在這一實(shí)例中,使用市售混合裝置。儲(chǔ)集器102A含有去離子水并且儲(chǔ)集器102B含有1mMNa2CO3。溶離劑配比泵經(jīng)編程以從儲(chǔ)集器102A泵送100%保持1分鐘,并且接著從儲(chǔ)集器102B泵送100%保持3分鐘。圖8C說(shuō)明在去離子水流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)的相對(duì)低電導(dǎo)率和在Na2CO3流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)的電導(dǎo)率增加,直到其到達(dá)平線區(qū)。一旦泵切換回去離子水,電導(dǎo)率降低。電導(dǎo)率達(dá)到基線值所需的時(shí)間表示具有混合裝置的系統(tǒng)的洗滌時(shí)間。圖9A、9B和9C分別說(shuō)明圖8A、8B和8C的模擬色譜運(yùn)行的展開圖。圖9B說(shuō)明混合裝置114A(2mm×100mm,60μL體積)的洗滌時(shí)間比市售裝置快得多并且與不具有混合裝置的系統(tǒng)類似。當(dāng)與不具有混合裝置的相同系統(tǒng)相比時(shí),混合裝置114A引起洗滌時(shí)間增加小于0.05分鐘。另外,市售混合裝置的洗滌時(shí)間實(shí)質(zhì)上超過(guò)混合裝置114A。圖9C展示在市售混合器的情況下,碳酸鹽溶離劑的洗滌在0.75分鐘之后仍不徹底。雖然已經(jīng)在本文中展示和描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例,但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)清楚,這類實(shí)施例僅是作為實(shí)例而提供的。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員現(xiàn)將在不脫離本發(fā)明的情況下意識(shí)到大量變型、變化以及取代。雖然已經(jīng)依據(jù)特定變型和說(shuō)明性圖式而描述本發(fā)明,但所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明不限于所描述的變型或圖式。另外,在其中上述方法和步驟指示某些事件以某種次序存在的情況下,所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到某些步驟的排序可以被修改并且這些修改符合本發(fā)明的變型。另外,這些步驟中的某些在可能時(shí)可以在一個(gè)平行過(guò)程中同時(shí)進(jìn)行,以及如上文所描述依次進(jìn)行。因此,在處于本本發(fā)明的精神內(nèi)或與權(quán)利要求書中所見發(fā)明相當(dāng)?shù)谋景l(fā)明變型所能達(dá)到的程度內(nèi),這一專利將意圖同樣涵蓋那些變型。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
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