CN114159998A - 试剂混合装置及液相色谱仪 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种试剂混合装置及液相色谱仪，所述试剂混合装置包括：主流道(1)，所述主流道(1)连接有多条入口流道；混合流道(2)，所述混合流道(2)连接于所述主流道(1)的下游侧，所述混合流道(2)的内壁形成有向所述混合流道(2)内凸起的凸部(21)，所述凸部(21)使所述混合流道(2)的横截面面积小于所述主流道(1)的横截面面积，使从所述主流道(1)进入所述混合流道(2)的流体产生延伸流；出口流道(5)，所述出口流道(5)连接于所述混合流道(2)的下游侧。
Description
技术领域
本申请属于液相色谱仪领域，特别涉及一种试剂混合装置及液相色谱仪。
背景技术
在使用液相色谱仪(例如糖化血红蛋白分析仪)进行分析测试时，经常需要使用由多种成分混合而成的混合物作为样本。为了使混合物的样本具有更好的分离度，以及提升测试分析效率，通常需要使试剂的组分持续变化或阶梯状变化。两种或两种以上的流动相会有更丰富的洗脱强度变化。
对于阶梯状变化模式来说，多路流动相试剂在进入样本分离***之前有完全独立的液路。如果不进行特意混合或者安装洗脱液混合器，洗脱的液体进入检测器后，会因为试剂的不均匀性产生基线波动甚至异常峰，影响样品分析的准确性和最小检测浓度，使得样品的分离效果和分离重复性就达不到测试要求。
因此，现有技术中采用阶梯状变化的混合模式的输液***会安装试剂混合器，使多路试剂均匀混合后再进入色谱柱。
根据混合理论，液体产生混合的原因包括流场的对流作用，引起不同流体之间相对位置的重新分布；以及分子的布朗运动产生的扩散作用，使得流体分子从浓度较高的地方向浓度较低的地方扩散，促使流体混合。
目前应用于液相色谱***的混合器大致可分为动态混合器和静态混合器。
(1)动态混合器具有运动组件，需要借助外力使搅拌部件在流动相中运动起来，进行搅拌，使液相达到均匀的混合状态。
(2)静态混合器不具有外力驱动的运动的组件，单纯依靠自身的结构使流动的液体进行混合。静态混合器的方式包括三种，第一种通过增加液体在管路中流动的距离和时间来提高混合效果；第二种管路为螺旋状，使液体在管路中沿螺旋方向流动；第三种是在管路中设置垫片、珠子之类的障碍物以增加阻力，使液体碰到障碍物后改变流动方向，达到混合的目的。
现有的混合器，对于动态混合器来说，由于尺寸的限制，难于设置可运动的旋转搅拌部件。对于静态混合器来说，难于加工出复杂的混合结构。无论是动态混合器还是静态混合器，都存在结构复杂，生产成本较高的缺点。
一种现有的混合器利用多个交叉微管道组成混合器，这样的混合器占用空间大，混合效率低，因此管路长、混合容积大，当液体进行阶梯转换时，过大的混合液体体积，导致延迟体积大，梯度流量变化到稳定所需的时间长，使得分析有所延迟，部分样品成份提前洗出，影响分析的准确度，影响分析效率。
另外现有技术中还存在其他采用复杂的加工工艺制成的混合器，例如借助压电晶体薄膜，同时施加交变电场产生超声振动来混合；或采用同时施加电场和磁场，通过洛仑兹力对电解质的作用进行混合，这样的混合器不仅占用空间大，而且加工复杂，成本较高，难以集成到现有检测设备中。
发明内容
本申请旨在提出一种体积较小，并且混合均匀性较好的试剂混合装置。
本申请提出一种试剂混合装置，所述试剂混合装置包括：
主流道，所述主流道连接有多条入口流道；
混合流道，所述混合流道连接于所述主流道的下游侧，所述混合流道的内壁形成有向所述混合流道内凸起的凸部，所述凸部使所述混合流道的横截面面积小于所述主流道的横截面面积，使从所述主流道进入所述混合流道的流体产生延伸流；
出口流道，所述出口流道连接于所述混合流道的下游侧。
优选地，所述凸部呈螺旋状延伸。
优选地，所述凸部绕所述混合流道的轴线环绕6至12周。
优选地，所述入口流道包括第一入口流道和第二入口流道，所述第一入口流道和所述第二入口流道相互垂直。
优选地，所述第一入口流道和所述第二入口流道中的一者与所述主流道的延伸方向相同。
优选地，所述凸部的横截面为三角形、弹头形或梯形。
优选地，所述凸部的凸起高度与所述主流道的内径之比为0.5至0.7。
优选地，所述凸部的表面与主流道的管壁的夹角为135°到150°。
优选地，所述试剂混合装置的流道的直径小于2毫米，和/或流量小于400微升/分钟。
本申请提出一种液相色谱仪，所述液相色谱仪包括上述技术方案中任一项所述的试剂混合装置。
通过采用上述技术方案，试剂混合装置的结构简单，混合效果较好，可以使试剂混合装置的体积较小。
附图说明
图1示出了根据本申请的实施方式的液相色谱仪的试剂混合装置的结构示意图。
图2示出了图1中框A部分的放大图。
图3示出了根据本申请的实施方式的试剂混合装置的混合流道内产生的涡流的分布图。
附图标记说明
100 试剂混合装置
1 主流道
2 混合流道
21 凸部
3 第一入口流道
4 第二入口流道
5 出口流道
具体实施方式
为了更加清楚地阐述本申请的上述目的、特征和优点，在该部分结合附图详细说明本申请的具体实施方式。除了在本部分描述的各个实施方式以外，本申请还能够通过其他不同的方式来实施，在不违背本申请精神的情况下，本领域技术人员可以做相应的改进、变形和替换，因此本申请不受该部分公开的具体实施例的限制。本申请的保护范围应以权利要求为准。
如图1至图3所示，本申请提出一种液相色谱仪，例如糖化血红蛋白分析仪，其包括试剂混合装置100。试剂混合装置100可以将多种，例如两种，不同浓度的试剂混合均匀。该试剂混合装置100为微型混合器，其流道的直径小于2毫米，流量小于400微升/分钟。例如流道的最大直径为1毫米，流量为300微升/分钟。
试剂混合装置100包括主流道1、混合流道2、第一入口流道3、第二入口流道4和出口流道5。
第一入口流道3和第二入口流道4均连接于主流道1，第一入口流道3和第二入口流道4形成夹角，例如该夹角的角度可以是60至120度，可选的，该角度为90度，即第一入口流道3和第二入口流道4相互垂直。第一入口流道3的延伸方向可以与主流道1的延伸方向相同。第一入口流道3和第二入口流道4可以分别通入不同的流体试剂，例如不同浓度的流体试剂，这两路试剂的流动方向不同，会引起交叉，产生剪切流，有利于两路试剂均匀混合。
可以理解，上述实施方式中主流道1连接有第一入口流道3和第二入口流道4这两个入口流道，但是本申请不限于此，主流道可以连接有更多个入口流道，例如主流道可以连接3个入口流道。
可选地，主流道1、第一入口流道3和第二入口流道4的横截面均可以是圆形，并且在它们的延伸方向上，各处的横截面面积可以相同。
混合流道2连接于主流道1的下游侧，混合流道2整体上的延伸方向和主流道1的延伸方向相同。混合流道2的内壁形成有向流道内凸起的凸部21，凸部21使混合流道2的横截面面积小于主流道1的横截面面积，混合流道2的横截面面积不一定在延伸方向上的各处都相同。
凸部21可以呈螺旋状延伸，在混合流道2内形成类似内螺纹的结构。凸部21的凸起高度L2与主流道1的内径L1之比可以为0.5至0.7。凸部21的轴向截面可以为三角形、弹头形或梯形，凸部21的表面与主流道1的管壁的夹角α可以为135°到150°，这样结构的凸起21可以使试剂的混合效果较好。凸部21可以设置有一条，即单螺旋结构。
优选地，在混合流道2的轴向截面中，可以观察到12至24个凸部21的截面，也就是说凸部21绕混合流道2的轴线螺旋环绕了6至12周，这样混合效果较好。例如本实施方式中，在混合流道2的轴向截面中，可以观察到16个凸部21的截面，也就是说凸部21绕混合流道2的轴线螺旋环绕了8周。
如图3所示，由于在试剂从主流道1进入混合流道2时内其通流面积减小，流速加快，拉伸流体微元，使分子扩散作用增强。并且可以产生延伸流，从而减小流体元的体积，增大不同流体间的界面面积，加强分子扩散作用，进而达到均匀混合目的。
可以理解，上述凸部21不仅限于螺旋状，还包括其他能够使从主流道1进入混合流道2的流体产生延伸流的结构。
出口流道5位于混合流道2的下游侧，出口流道5的延伸方向可以和主流道1的延伸方向相同。出口流道5的横截面面积可以大于混合流道2的横截面面积，例如出口流道5的横截面面积可以与主流道1的横截面面积相同。
本申请的试剂混合装置通过产生剪切流和延伸流，加强分子扩散作用，使试剂均匀混合，混合效果较好。试剂混合装置实现相同的混匀效果时需要的液体流路较短，试剂混合装置的体积较小，试剂混合装置内容纳流体的容积较小，因此容易集成安装到液相色谱仪，作为液相色谱仪的液路的一部分，而不影响液相色谱仪的原有液路容积。液相色谱仪在检测分析时，试剂梯度转换速度更快，分析效率更高，分析的准确度和重复性也更高。
试剂混合装置可以使用例如不锈钢的金属材料借助模具成型，不锈钢耐腐蚀，并且便于机械加工，加工成本较低。另外不锈钢制成的试剂混合装置可以承受高达40Mpa的压力，不锈钢还可以使试剂不残留在试剂混合装置的表面。
虽使用上述实施方式对本申请进行了详细说明，但对于本领域技术人员来说，本申请显然并不限于在本说明书中说明的实施方式。本申请能够在不脱离由权利要求书所确定的本申请的主旨以及范围的前提下加以修改并作为变更实施方式加以实施。因此，本说明书中的记载以示例说明为目的，对于本申请并不具有任何限制性的含义。
Claims (10)
1.一种试剂混合装置，其特征在于，所述试剂混合装置包括：
主流道(1)，所述主流道(1)连接有多条入口流道；
混合流道(2)，所述混合流道(2)连接于所述主流道(1)的下游侧，所述混合流道(2)的内壁形成有向所述混合流道(2)内凸起的凸部(21)，所述凸部(21)使所述混合流道(2)的横截面面积小于所述主流道(1)的横截面面积，使从所述主流道(1)进入所述混合流道(2)的流体产生延伸流；
出口流道(5)，所述出口流道(5)连接于所述混合流道(2)的下游侧。
2.根据权利要求1所述的试剂混合装置，其特征在于，所述凸部(21)呈螺旋状延伸。
3.根据权利要求1所述的试剂混合装置，其特征在于，所述凸部(21)绕所述混合流道(2)的轴线环绕6至12周。
4.根据权利要求1所述的试剂混合装置，其特征在于，所述入口流道包括第一入口流道(3)和第二入口流道(4)，所述第一入口流道(3)和所述第二入口流道(4)相互垂直。
5.根据权利要求4所述的试剂混合装置，其特征在于，所述第一入口流道(3)和所述第二入口流道(4)中的一者与所述主流道(1)的延伸方向相同。
6.根据权利要求1所述的试剂混合装置，其特征在于，所述凸部(21)的横截面为三角形、弹头形或梯形。
7.根据权利要求1所述的试剂混合装置，其特征在于，所述凸部(21)的凸起高度与所述主流道(1)的内径之比为0.5至0.7。
8.根据权利要求1所述的试剂混合装置，其特征在于，所述凸部(21)的表面与主流道(1)的管壁的夹角为135°到150°。
9.根据权利要求1所述的试剂混合装置，其特征在于，所述试剂混合装置的流道的直径小于2毫米，和/或流量小于400微升/分钟。
10.一种液相色谱仪，其特征在于，所述液相色谱仪包括权利要求1至9中任一项所述的试剂混合装置。
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