(57)【要約】【課題】小型で効率の高い液体混合器を提供する。【解決手段】表面にジグザグ形状の溝１１を刻設し、溝の一端に貫通孔１２を穿設した部材を２つ（Ａ、Ｂ）用意し、溝１１が刻設された面同士を接合する。溝と部材に囲われた空間が流路となり、流路両端の貫通孔が流入口・流出口となり、混合器１０が構成される。混合器１０内に混合液を流通させると、流路が交差する点で混合液が互いに渦流れを生じさせ合う。流路の交差点を多数設けることで、混合器の混合効率を向上させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体流入口から流入する液体を混合する混合部を有する混合器であって、
前記混合部は、第１の部材と第２の部材が接合されてなり、
前記第１の部材及び前記第２の部材には溝が刻設され、
前記第１の部材と前記第２の部材の接合面で各々の溝が第１の流路及び第２の流路を形成し、
前記第１の流路と第２の流路が交差することを特徴とする混合器。
【請求項２】
前記溝は、ジグザグ形状であることを特徴とする請求項１に記載の混合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化学分析や合成などの分野において微小な量の液体を混合するための混合器に関し、例えば液体クロマトグラフにおいて溶離液を混合するための混合器として利用するのに適するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体クロマトグラフでは、カラムに流入する移動相の組成が経時的に変化するグラジエント分析法がある。例えば、図４（ａ）に示されるように、移動相Ａ液を１００％、移動相Ｂ液を０％という送液状態から分析を開始し、徐々に移動相Ａ液の送液比率を減少させる一方で移動相Ｂ液の送液比率を増加させ、最終的に移動相Ａ液を０％、移動相Ｂ液を１００％に変化させることで、カラムでの試料の保持力を変化させながら分析するものである。図４（ａ）では、横軸は時間を示し、縦軸のＡ，ＢはそれぞれＡ液１００％、Ｂ液１００％を示している。
【０００３】
グラジエント分析法のための液体クロマトグラフを図４（ｂ）に示す。移動相１Ａ,１Ｂを送液するための送液流路上にそれぞれの送液ポンプ２Ａ，２Ｂが設けられている。送液ポンプ２Ａ，２Ｂはモータの回転数を制御することによって送液量を調節する。送液流路は混合器Ｍで合流しており、混合器Ｍは移動相１Ａと１Ｂを混合して分析流路に送液するようになっている。分析流路にはインジェクタ４（試料注入部）を介して分離カラム５が設けられる。カラム５はカラムオーブン６により一定温度に保たれ、その下流に検出器７が設けられている。インジェクタ４から注入された試料は、混合器Ｍで混合された移動相により分離カラム５に導かれて成分ごとに分離され、分離された試料成分は検出器７で検出され、制御・処理装置８でデータ処理が行なわれる。送液ポンプ２Ａ及び２Ｂは制御・処理装置８によってそれぞれの送液量が制御され、所定の送液プログラムに沿って送液量が変化させられる。
【０００４】
グラジエント分析法では、移動相の組成が経時的に変化するので、混合器Ｍにおいて安定した混合が行なわれなければ分析の精度に非常に大きな影響を与えることとなる。
【０００５】
図５（ａ）に従来の混合器を示す。混合器３０は流入口３１と流出口３２の間に混合部を構成している。混合部は、図５（ｂ）に示すような円盤３３が複数重ねられており、個々の円盤３３には流れ方向に延びる長溝３４ａと、長溝の下流側に円形溝３４ｂとが刻設されている。上流側から円盤３３に流入する混合液は、破線で示した矢印のように、溝の形状に沿って流れ、円形溝３４ｂに穿設された貫通孔３５を経て次の円盤の長溝３４ａに流れ込む。混合液は、溝形状に沿って流れることで、渦を形成する。これにより、液体の混合が促進される。
【０００６】
出願人は、他に特許文献１〜３の混合器を提案している。
【特許文献１】特許第３７８０９１７号
【特許文献２】特許第３８２４１６０号
【特許文献３】特許第３８７３９２９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の混合器は、円形溝で形成される渦により混合を促進するものであるが、互いに混ざりにくい液を用いる場合には、混合が不十分となる。円盤の数を増やせば、溝部分の内容積が大きくなり、混合器を通過するために要する時間が長大となるので、特に微小流量（数μ／分）の分析には適さない。本発明は、混合効率が高い混合器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に鑑みなされた本発明に係る混合器は、液体流入口から流入する液体を混合する混合部を有する混合器であって、前記混合部は、第１の部材と第２の部材が接合されてなり、前記第１の部材及び前記第２の部材には溝が刻設され、前記第１の部材と前記第２の部材の接合面で各々の溝が第１の流路及び第２の流路を形成し、前記第１の流路と第２の流路が交差することを特徴とする。
【０００９】
この構成により、一方の部材の溝が刻設された部分と、他方の部材の溝が刻設されない部分とに囲まれた空間が形成され、この空間が混合液を流通する流路となり、また、一方の部材の溝が刻設された部分と、他方の部材の溝が刻設された部分とに囲まれた空間が、流路の交差点となる。
【００１０】
刻設する溝はジグザグ形状とすることで、混合器内の流路に多数の交差点が形成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の混合器によれば、一方の流路と他方の流路との交差点において、一方の流路を流れる混合液の流れにより、他方の流路を流れる混合液の流れの向きと交差する方向に流れの力を与えることで渦が生じる。この渦により混合が促進され、混合器によって安定した混合が得られる。安定した混合により、高精度な分析結果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明に係る混合器について、以下、図に沿って詳細に説明する。図１は、本発明の思想に基づく混合器の構成要素の概略を図示したものである。第１の板状部材１０Ａには、表面に溝１１Ａが刻設されており、溝の一端が他の要素との接続部１２Ａが設けられている。溝はジグザグ形状であり、溝の一端に設けられた接続部１２Ａは板状部材１０Ａを貫通するように穿設された貫通孔である。同様に、第２の板状部材２Ｂも溝１１Ｂと接続部１２Ｂを有する。この例では、部材１０Ａと部材１０Ｂは同一形状のもので、材質として、ステンレス（ 例えばＳＵＳ３１６など）を用いることができ、溝の加工にはプレス加工やエッチング加工により形成することが可能である。
【００１３】
第１の部材１０Ａと第２の部材１０Ｂとを各々溝が刻設された面を接合して、混合器１０が構成される。混合器１０中、実線で描かれた部分は部材１０Ａによる部分、破線で描かれた部分は部材１０Ｂによる部分を示している。部材１０Ｂの外形は部材１０Ａの外形と一致している。
【００１４】
図２は、混合器１０の各部の断面と、混合器１０に混合液を流通させたときの混合液の流れの向きを示している。Ａ−Ａ’断面は、混合器１０に外部から混合液を流入する流入口の部分を図示している。部材１０Ａの接続部１２Ａ（貫通孔）が混合液の流入口となっている。混合液は、貫通孔に沿って混合器１０に流入する。
【００１５】
Ｂ−Ｂ’断面は、一端を接続部１２Ａと接する溝１１Ａを図示している。部材１０Ｂについては、対応する部分に溝が刻設されておらず、溝１１Ａと、部材１０Ｂとに囲まれた空間が流路を形成している。混合液は形成された流路に沿って流れる。
【００１６】
Ｃ−Ｃ’断面は、部材１０Ａに刻設された溝１１Ａと部材１０Ｂに刻設された溝１１Ｂの一端とが接合する部分を図示している。混合液の流入口からみて、溝１０Ａと溝１０Ｂとが接合する最初の点であり、ここで、混合器１０に流入した混合液が分岐される。
【００１７】
Ｄ−Ｄ’断面は、溝１１Ａと部材１０Ｂとに囲まれた空間、溝１１Ｂと部材１０Ａとに囲まれた空間が各々流路（説明の便宜上、それぞれ「流路Ａ」，「流路Ｂ」と呼称する）を形成する状態を図示している。混合液は、分岐した後、それぞれの流路に沿って流れる。
【００１８】
Ｅ−Ｅ’断面は、流路Ａと流路Ｂとが交差する流路の交差点を図示しており、Ｆ−Ｆ’断面は、流路Ａに沿って見た流路Ｂとの交差点を図示している。流路Ａの流れの方向に対して、流路Ｂの流れの方向が交差しており、この交差点で各々の流路内を流れる液体は、双方共に渦を形成することとなる。混合器１０内では、この交差点が多数存在し、混合が促進される。
【００１９】
グラジエント分析法では、目的に応じて許容される混合器の容量で最適な混合効果を得る必要がある。本発明に係る混合器においては、容量は刻設される溝の幅、深さ、長さで定まるので、交差点の数を増すことで混合効率を向上させることができる。適当な大きさに納めるためには、部材の面にジグザグ形状の溝を折り返して刻設すればよい。図３（ａ）は、ジグザグ形状の角度を６０度、ピッチを０．８ｍｍとして、混合部を成す第１の部材を描いたものである。図３（ｂ）は、同様にジグザグ形状の溝が刻設された混合部を成す第１の部材を描いたものである。第１の部材と第２の部材の各々溝が刻設された面を接合すると、図３（ｃ）のように一辺が約５ｍｍの正方形大きさで、流路の交差点を４０箇所設定することができる。例えば、容量１００μＬの混合器について、溝幅０．１ｍｍ、溝深さ０．１ｍｍとすると、溝の総延長が１０ｍ（５ｍの溝長さ×２つの部材）となるが、上述と同じ条件では作成すると、約１０ｃｍ四方のサイズとすることが可能となる。ジグザグ形状の条件は一例であり、角度をさらに鋭角にすれば、より高密度に交差点を形成することができ、同等の性能を持つ小さな混合器を得ることができる。
【００２０】
混合器の混合効率の比較は、定量的に行なうことが可能である。液体クロマトグラフの場合では、例えば紫外可視分光光度検出器を用いて混合効率を評価することができる。移動相の混合が不十分であると、移動相の組成が送液プログラムに沿って変化するベースラインにうねりが現われる。このうねりは、ノイズ成分よりも長周期的な変動を示すので、判別は容易である。このうねりの大きさで、混合効率の評価が可能である。
【００２１】
以上、本発明に係る混合器について、部材Ａと部材Ｂが同一形状である場合を例に説明をしてきたが、異なる形状のものでも良い。溝が刻設される面は平面でなくとも良く、円柱状の部材の側面と円筒状の部材の内面のように立体的なものでも可能である。本発明の混合器は、構造上、分岐流路を形成することとなるので、分岐後の各々の流路の流路抵抗を等しく設計し、各々の流路の流量を等しくなるようにするとよい。流路抵抗は、溝の断面積、長さ、流路の形状、流路を形成する部材表面の材質等で定まる。
【００２２】
上記実施例は本発明の単に一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正することも可能である。これら変更や修正したものも本発明に包含されることは明らかである
【産業上の利用可能性】
【００２３】
液体クロマトグラフでは、時間と共に移動相組成を変化させカラムに送液するグラジエント分析法の移動相混合部、カラムで分離後に試薬を反応させ誘導体化するポストカラム法の反応部として、また、微小液体を反応させるためのマイクロリアクタなど、液体を混合するものに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る混合器の一例を構成を示す図である。
【図２】本発明に係る混合器の一例をについて、各部の断面図と流路を流れる液の流れの方向を示す図である。
【図３】本発明に係る混合器の一例を構成を示す図である。
【図４】グラジエント分析法を説明するための一般的なクロマトグラフの構成を示す図である。
【図５】従来の混合器を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１Ａ，Ｂ・・移動相
２Ａ，Ｂ・・送液ポンプ
３・・・・・混合器
４・・・・・インジェクタ
５・・・・・カラム
６・・・・・カラムオーブン
７・・・・・検出器
８・・・・・制御・処理装置
１０・・・・・混合器
１０Ａ，Ｂ・・部材
１１Ａ，Ｂ・・溝
１２Ａ，Ｂ・・接続部
３０・・・・・混合器
３１・・・・・流入口
３２・・・・・流出口
３３・・・・・円盤
３４ａ，ｂ・・溝
３５・・・・・貫通孔
【図１】
2008264640.tif 000003
【図２】
2008264640.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008264640.tif 000006
【図５】
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