(57)【要約】  マイクロ流体分離システムのミキサは、分配ウェルから混合ウェルまで延在する、複数の流路を含む。溶媒組成物の流入流は分配ウェルにおいて流路と同じ数のストリームに分割する。ストリームは、出力ストリームを生成するために混合ウェルにおいて再結合する。１つの実施形態は、各経路を流れる流入流の割合を決定する、異なるドエル容積を備える流路を有する。これらのドエル容積は、流入組成流における周知のノイズ特性を減衰させることを対象とすることが可能である。ミキサの別の実施形態は、分配および混合ウェルの間に設けられた輪郭表面を有する。経路はこの輪郭表面を通じて分配ウェルから混合ウェルまで延在し、各経路は対向して上方に傾斜した土手によって画定された異なる谷を通過する。谷は、各谷を流れる流入組成流の割合を決定する、異なるドエル容積を有することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体分離システムで使用するためのミキサであって
混合ウェルと、
周知のノイズ特性を有する溶媒組成物の流入流を受けるための分配ウェルと、
分配ウェルから混合ウェルまで延在する複数の流路とを含み、溶媒組成の流れは分配ウェルにおいて流路と同じ数のストリームに分割し、流路は、流路の各々によって担持される溶媒組成物の流れの割合を決定する、異なるドエル容積を有し、流路のドエル容積は特に、溶媒組成物の流れにおいて周知のノイズ特性を対象にするように構成されており、ストリームは、ノイズ特性を減衰させた出力組成ストリームを生成するために流路のドエル容積によって決定された割合にしたがって、混合ウェルにおいて再結合する、ミキサ。
【請求項２】
流路が異なる長さを有する、請求項１に記載のミキサ。
【請求項３】
流路が異なる断面積を有する、請求項１に記載のミキサ。
【請求項４】
任意の流路のドエル容積は、任意の流路の長さと断面積の関数である、請求項１に記載のミキサ。
【請求項５】
周知のノイズ特性が、溶媒組成物の流れを提供する低圧勾配ポンプシステムによって生成される、請求項１に記載のミキサ。
【請求項６】
周知のノイズ特性が、溶媒組成物の流れを提供する高圧勾配ポンプシステムによって意図的に生成される、請求項１に記載のミキサ。
【請求項７】
マイクロ流体分離システムであって、
周知のノイズ特性を有する溶媒組成物の流れをポンプ圧送するポンプシステムと、
混合ウェル、周知のノイズ特性を有する溶媒組成物の流れを受けるための分配ウェル、および分配ウェルから混合ウェルまで延在する複数の流路を備えるミキサとを含み、溶媒組成の流れは分配ウェルにおいて流路と同じ数のストリームに分割し、流路は、流路の各々によって担持される溶媒組成物の流れの割合を決定する、異なるドエル容積を有し、流路のドエル容積は特に、溶媒組成物の流れにおいて周知のノイズ特性を対象にするように構成されており、ストリームは、ノイズ特性を減衰させた出力組成ストリームを生成するために流路のドエル容積によって決定された割合にしたがって、混合ウェルにおいて再結合する、マイクロ流体分離システム。
【請求項８】
流路が異なる長さを有する、請求項７に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項９】
流路が異なる断面積を有する、請求項７に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項１０】
任意の流路のドエル容積が、任意の流路の長さと断面積の関数である、請求項７に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項１１】
ポンプシステムが、周知のノイズ特性を生成する低圧勾配ポンプシステムである、請求項７に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項１２】
ポンプシステムが、周知のノイズ特性を生成するために意図的に動作させられる高圧勾配ポンプシステムである、請求項７に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項１３】
マイクロ流体分離システムで使用するためのミキサであって、
混合ウェルと、
溶媒組成物の流入流を受けるための分配ウェルと、
分配および混合ウェルの間に設けられた輪郭表面とを含み、輪郭表面は分配ウェルから混合ウェルまで延在する複数の流路を有し、各流路は対向して上方に傾斜した土手によって画定された異なる谷を通過し、溶媒組成物の流入流は分配ウェルにおいて流路と同じ数のストリームに分割し、ストリームは出力組成ストリームを生成するために混合ウェルにおいて再結合する、ミキサ。
【請求項１４】
各谷が、その谷を通過する溶媒組成物の流れの割合を決定するドエル容積を有する、請求項１３に記載のミキサ。
【請求項１５】
谷のドエル容積が特に、溶媒組成物の流れの周知のノイズ特性を対象とするように構成されている、請求項１４に記載のミキサ。
【請求項１６】
ストリームが、ノイズ特性が減衰された出力組成ストリームを生成するために、谷のドエル容積によって決定された割合にしたがって混合ウェルにおいて再結合する、請求項１４に記載のミキサ。
【請求項１７】
任意の谷のドエル容積が、谷の長さと幅の、およびその任意の谷を通じて延在する流路のドエル容積の関数である、請求項１４に記載のミキサ。
【請求項１８】
流路が異なる長さを有する、請求項１３に記載のミキサ。
【請求項１９】
流路が異なる断面積を有する、請求項１３に記載のミキサ。
【請求項２０】
隣り合う谷が稜線で当接し、溶媒組成物は隣り合う谷の間の稜線からあふれることが可能な、請求項１３に記載のミキサ。
【請求項２１】
隣り合う谷が互いに流体的に隔離されている、請求項１３に記載のミキサ。
【請求項２２】
マイクロ流体分離システムであって、
溶媒組成物の流れをポンプ圧送するポンプシステムと、
溶媒組成物の流れを受けるための分配ウェル、混合ウェル、および分配および混合ウェルの間に設けられた輪郭表面を備えるミキサとを含み、輪郭表面は分配ウェルから混合ウェルまで延在する複数の流路を有し、各流路は対向して上方に傾斜した土手によって画定された異なる谷を通り、溶媒組成物の流れは分配ウェルにおいて流路と同じ数のストリームに分割し、ストリームは出力組成ストリームを生成するために混合ウェルにおいて再結合する、マイクロ流体分離システム。
【請求項２３】
各谷が、その谷を通過する溶媒組成物の流れの割合を決定するドエル容積を有する、請求項２２に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項２４】
谷のドエル容積が特に、溶媒組成物の流れの周知のノイズ特性を対象とするように構成されている、請求項２３に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項２５】
ストリームが、ノイズ特性が減衰された出力組成ストリームを生成するために、谷のドエル容積によって決定された割合にしたがって混合ウェルにおいて再結合する、請求項２３に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項２６】
任意の谷のドエル容積が、谷の長さと幅の、およびその任意の谷を通じて延在する流路のドエル容積の関数である、請求項２３に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項２７】
流路が等しい長さを有する、請求項２２に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項２８】
流路が異なる断面積を有する、請求項２２に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項２９】
隣り合う谷が稜線で当接し、溶媒組成物の流れは隣り合う谷の間の稜線からあふれることが可能な、請求項２２に記載のマイクロ流体分離システム。
【請求項３０】
隣り合う谷が互いに流体的に隔離されている、請求項２２に記載のマイクロ流体分離システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、参照によりその全内容が本明細書に組み込まれる、「Ｔａｒｇｅｔｅｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｐａｔｈ  Ｌｅｎｇｔｈ  Ｍｉｘｅｒｓ対象」と題された、２０１１年１２月１４日出願の同時係属米国仮出願第６１／５７０，４８７号明細書の恩典および優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、主にマイクロ流体分離システムに関する。より具体的には、本発明は、溶媒組成物を混合するためにマイクロ流体分離システム内で使用される、多重経路ミキサに関する。
【背景技術】
【０００３】
クロマトグラフィは、混合物をその成分に分離するための一連の技術である。一般的に、液体クロマトグラフィ分析において、ポンプは高圧で液体溶媒の組成物を取り込んでサンプルマネージャに送達し、そこでサンプル（すなわち、分析対象の物質）は混合物への注入を待つ。ポンプとサンプルマネージャとの間に設けられて、ミキサは液体溶媒を均質な組成物に配合する。サンプルマネージャから、液体溶媒と流入サンプルとの混合物を含む結果的に得られる組成物は、粒子状物質のカラムなどの使用点まで移動する。組成物をカラムに通すことにより、サンプル中の様々な成分が異なる速度で互いに分離し、こうして異なる時点でカラムから溶離する。検出器は、カラムから溶出液を受け取り、アナライトの同定および量が判定される元になり得る出力を生成する。
【０００４】
高性能液体クロマトグラフィ（ＨＰＬＣ）は、定組成溶離および勾配溶離の２つの基本的溶離モードを使用する。定組成溶離モードでは、純粋溶媒または溶媒の混合物のいずれかを含む移動相は、クロマトグラフィの実行中ずっと同じままである。勾配溶離モードでは、移動相の組成は分離の間に変化する。勾配の形成は複数の溶媒の混合を伴うが、その割合は所定の時間割にしたがって経時的に変化する。いくつかのＨＰＬＣシステムは、ポンプの出口側で、下流の溶媒を混合することによって、高圧の下で勾配を生じる。このようなＨＰＬＣシステムは、本明細書において高圧勾配システムと称される。その他のＨＰＬＣシステムは、最大４つの溶媒から選択するために勾配比例弁を使用し、単一の吸引ポンプの吸入側で複数の溶媒を混合し、時間をかけて溶媒の比率を変化させることによって、低圧の下で勾配を生じる。このようなＨＰＬＣシステムは、本明細書において低圧勾配システムと称される。
【０００５】
高圧および低圧勾配システムの間での選択は、様々なトレードオフを伴う。１つには、溶媒混合は、ポンプの吸入側の前ではなくポンプの後に行われるので、高圧勾配システムは低圧勾配システムよりも少ないドエル容積を有する。その一方で、低圧勾配システムは１つのポンプのみで勾配を生じることができ、それに対して高圧勾配システムは一般的に各溶媒ごとに１つのポンプを必要とする。したがって、低圧勾配システムは高圧勾配システムよりも三成分および四成分勾配の影響を受けやすく、このため圧倒的にこのようなクロマトグラフィ用途での使用を見出しており、その一方で高圧勾配システムは一般的に、二成分勾配に関わる。
【０００６】
低圧および高圧勾配システムによって生成された溶媒組成物の出力ストリームは通常、組成ノイズと称される、クロマトグラフィベースラインにおける検出可能な摂動を有する。勾配ポンプが２つの流体の混合物を出力するとき、動作周波数は組成出力中の振動として現れる。
【０００７】
組成ノイズを低減するための従来の手法は、大容量ミキサをポンプシステムの出力に連結することである。しかしながらこのミキサはクロマトグラフィシステムに望ましくない量の遅延量を追加する可能性があり、これは正確で再現可能な勾配の送達に影響を及ぼし、液体クロマトグラフィシステムのサイクル時間に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、ミキサは実際には、組成ノイズを十分に低減する効果はないかも知れない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様において、本発明は、マイクロ流体分離システムで使用するためのミキサを特徴とし、これは：混合ウェルと、周知のノイズ特性を有する溶媒組成物の流入流を受けるための分配ウェルと、分配ウェルから混合ウェルまで延在する複数の流路と、を含む。溶媒組成物の流れは、分配ウェルにおいて流路と同じ数のストリームに分割する。流路は、流路の各々によって担持される溶媒組成物の流れの割合を決定する、異なるドエル容積を有する。流路のドエル容積は特に、溶媒組成物の流れにおいて周知のノイズ特性を対象にするように構成されている。ストリームは、ノイズ特性を減衰させた出力組成ストリームを生成するために流路のドエル容積によって決定された割合にしたがって、混合ウェルにおいて再結合する。
【０００９】
別の態様において、本発明は、周知のノイズ特性を有する溶媒組成物の流れをポンプ圧送するポンプシステムと、混合ウェル、周知のノイズ特性を有する溶媒組成物の流れを受けるための分配ウェル、および分配ウェルから混合ウェルまで延在する複数の流路を備えるミキサとを含む、マイクロ流体分離システムを特徴とする。溶媒組成物の流れは、分配ウェルにおいて流路と同じ数のストリームに分割する。流路は、流路の各々によって担持される溶媒組成物の流れの割合を決定する、異なるドエル容積を有する。流路のドエル容積は特に、溶媒組成物の流れにおいて周知のノイズ特性を対象にするように構成されている。ストリームは、ノイズ特性を減衰させた出力組成ストリームを生成するために流路のドエル容積によって決定された割合にしたがって、混合ウェルにおいて再結合する。
【００１０】
さらに別の態様において、本発明は、マイクロ流体分離システムで使用するためのミキサを特徴とする。ミキサは、混合ウェルと、溶媒組成物の流入流を受けるための分配ウェルと、分配および混合ウェルの間に設けられた輪郭表面とを含む。輪郭表面は、分配ウェルから混合ウェルまで延在する複数の流路を有する。各流路は、対向して上方に傾斜した土手によって画定された異なる谷を通る。溶媒組成物の流入流は、分配ウェルにおいて流路と同じ数のストリームに分割する。ストリームは、出力組成ストリームを生成するために混合ウェルにおいて再結合する。
【００１１】
さらに別の態様において、本発明は、溶媒組成物の流れをポンプ圧送するポンプシステムと、溶媒組成物の流れを受けるための分配ウェル、混合ウェル、および分配および混合ウェルの間に設けられた輪郭表面を備えるミキサとを含む、マイクロ流体分離システムを特徴とする。輪郭表面は、分配ウェルから混合ウェルまで延在する複数の流路を有する。各流路は、対向して上方に傾斜した土手によって画定された異なる谷を通る。溶媒組成物の流入流は、分配ウェルにおいて流路と同じ数のストリームに分割する。ストリームは、出力組成ストリームを生成するために混合ウェルにおいて再結合する。
【００１２】
本発明の上記のおよびさらなる利点は、様々な図面において類似の番号が類似の構造要素および特徴を示す添付図面と併せて、以下の説明を参照することによって、より良く理解されるだろう。図面は必ずしも縮尺通りではなく、むしろ本発明の原理を図解する上で強調されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】多重経路ミキサと連通しているポンプを有する、液体クロマトグラフィシステムの実施形態の機能ブロック図である。
【図２】分散経路ミキサとも称される、多重経路ミキサの一実施形態の図である。
【図３】ミキサを通じて送られる組成物の段に応えての経時的なミキサ出力の例を示すグラフである。
【図４】ミキサに供給される溶媒組成ストリームのノイズ特性の例を示す、周波数領域グラフである。
【図５】多重経路ミキサの異なる経路での例示的な移動時間のグラフである。
【図６】流入溶媒組成ストリームのノイズ特性を示す図４のグラフに重ね合わされた、ミキサによって溶媒組成ストリーム内に導入される例示的周波数のグラフである。
【図７】流入溶媒組成ストリームのノイズ特性に対する、ミキサによって導入された周波数の消去効果を示すグラフである。
【図８】分散経路ミキサの別の実施形態の図である。
【図９】輪郭表面ミキサとも称される、多重経路ミキサの別の実施形態の図である。
【図１０】輪郭表面ミキサの実施形態の三次元上面図である。
【図１１】輪郭表面ミキサおよび類似の分散経路ミキサによって経時的に生成された例示的な出力量を比較するグラフである。
【図１２】輪郭表面ミキサを通る異なる経路を取る流体によって費やされる時間の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本明細書に記載されるマイクロ流体ミキサは、減衰のため、ミキサの吸入ポート（の上流）に結合されたポンプによって生成された溶媒組成ストリームの特定の周波数または周波数帯を対象にするように、構成されることが可能である。ポンプが２つ以上の流体の混合物を出力するために動作するとき、これらの動作周波数は、ポンプの流体出力の組成物における摂動または振動として現れる。このような振動は、組成ノイズまたは誤差と称される。このノイズは、モータ共振、ボールおよびねじ駆動、歯車、および／またはポンプピストンを駆動する線形運動を発生するためのその他の部品など、ポンプの機械的特徴を含むがこれらに限定されない、様々な源に起因する可能性がある。その他のノイズ源は、ストローク／再補充周期、溶媒圧縮の開始または完了、あるいはポンプチャンバからの溶媒送液の開始などの、物理的現象を含む。
【００１５】
ミキサは、特定範囲のこれらの周波数を減衰し、その一方でその他の周波数をそのまま通過させることによって、帯域消去フィルタのように機能する。帯域消去フィルタのような挙動を実現するために、ミキサは、流入溶媒組成ストリームをより小さい複数のストリームに分割する、複数の経路またはチャネルを有する。各経路のドエル容積は、経路の各々を流れる流入溶媒組成ストリームの割合を決定する。ミキサは、各経路のドエル容積を構成するために、固有の経路形状を使用する。任意の経路のドエル容積を決定する因子は、経路長および流れ抵抗を含む。流れ抵抗に影響を及ぼす因子は、経路の断面形状および断面積である。（一般的に、いずれの経路の流量も、その長さと流れ抵抗との積である）。出力溶媒組成ストリームの対象周期誤差を減衰または消去するために、複数のストリームはそれぞれのドエル容積にしたがって再結合する。
【００１６】
ミキサの複数の経路は、分散していてもよく（すなわち、互いに分離して独立していてもよく）、あるいは輪郭表面内で実現されてもよく、その輪郭は、周知の容積周波数の組成ノイズを減衰するために、混合特性を制御するように設計されている。加えて、本明細書に記載されるミキサの様々な実施形態は、いずれのタイプのポンプと結合されることも可能である。一般的に、低圧勾配ポンプシステムの容積ノイズ周波数は周知のパラメータであり、ミキサの設計はこの周波数を対象とすることができる。高圧勾配ポンプシステムでは、たとえばポンプストローク長を変化させることによって、特定の固有容積ノイズ周波数が意図的に生成されることが可能である。たとえば経路の数および各経路の形状などのミキサの設計は、減衰のためにこれらのノイズ周波数を特に対象とすることができる。
【００１７】
図１は、サンプルをその成分に分離するための、液体クロマトグラフィ（ＬＣ）システム１０の一部の実施形態を示す。液体クロマトグラフィシステム１０は、溶媒送液システム１２、多重経路ミキサ１４、およびサンプルマネージャ１６を含む。一般的に、溶媒送液システム１２は、そこから溶媒が引き込まれる溶媒リザーバと流体連通している、１つ以上のポンプ（図示せず）を含む。溶媒送液システム１２は、勾配比例弁および複数の溶媒からなる溶媒ストリームを送達する単一のポンプを備える、低圧勾配システムとして実現されることが可能である。あるいは、溶媒送液システム１２は、その出口において「Ｔ」によって接合された２つのポンプを備える、各ポンプは単一の溶媒を送達する、高圧勾配システムであってもよい。ミキサ１４の吸入ポート１８は、溶媒組成ストリームを受けるために溶媒送液システム１２と流体連通しており、ミキサ１４の出口ポート２０はサンプルマネージャ１６と流体連通している。
【００１８】
動作中、溶媒送液システム１２は溶媒組成ストリームをミキサ１４に送達する。ミキサ１４に到達する溶媒組成ストリームは、グラフ２２によって示されるような組成ノイズパターンを有する。多重経路ミキサ１４は、減衰のための組成ノイズパターンを対象とするような方式で、流入溶媒組成ストリーム中の溶媒を混合する。ミキサ１４の実施形態は、以下により詳細に記載されるように、分散経路ミキサおよび輪郭表面ミキサを含む。
【００１９】
ミキサ１４から、ろ過溶媒組成ストリームはサンプルマネージャ１６まで通過する。ろ過溶媒組成ストリームは、グラフ２４によって示されるような、低減された組成ノイズパターンを有する。サンプルマネージャ１６は、そこからサンプルマネージャ１６がサンプルを取得してミキサ１４から到達する溶媒組成物に導入する、サンプル源と流体連通している。サンプルマネージャ１６から、注入サンプルを含む溶媒組成ストリームはクロマトカラムまで通過する。液体クロマトグラフィシステム１０の実施形態は、ＨＰＬＣおよびＵＰＬＣ（超高性能液体クロマトグラフィ）システムを含む。
【００２０】
図２は、それによって吸入ポート１８に到達する組成ストリームが出口ポート２０まで通過することができる複数の分散マイクロ流路３０−１、３０−２、および３０−３（まとめて３０）を有する多重経路ミキサ１４の例示的実施形態を示す。入口チャネル３２は、吸入ポート１８から分配ウェル３６まで延在する。出口チャネル３４は、混合ウェル３８から出口ポート２０まで延在する。各経路３０は、分配ウェル３６から始まって混合ウェル３８で終わる。この例において、経路３０−１は３つの経路３０のうちで最も長く、経路３０−３は最も短く、分配ウェル３６と混合ウェル３８との間の直線経路である。図２において、線の太さは経路の相対的な断面積を表し、入口および出口チャネル３２、３４の各々は経路３０よりも大きい断面積を有している。各経路３０は、異なるドエル容積を有している（ここで、この例においては、ほぼ等しいように示されているその断面積よりも、異なる長さによる）。異なるドエル容積は、異なる割合の流入溶媒組成ストリームを経路に担持させる。
【００２１】
簡単にまとめると、流入組成ストリームは吸入ポート１８に進入し、入口チャネル３２を移動し、分配ウェル３６において３つの経路３０に対応する３つのストリームに分割する。異なるドエル容積により、各経路は異なる割合の流入組成ストリームを混合ウェル３８に送達し、そこでストリームは具体的に対象とする周期誤差を伴わずに出力組成ストリームを生成するために、再結合および混合する。出力組成ストリームは、出口ポート２０を通じてミキサを離れる。
【００２２】
図３は、ミキサ１４を通じて送られる組成物の段に応えて図２の３経路ミキサ１４によって生成された例示的なミキサ出力５２のグラフ５０を示す。組成物の段は、連続ストリームである代わりに設定容積を有し、ここではミキサ１４を通じての移動時間に対するドエル容積の効果を説明するために使用されている。一般的に、ミキサ１４を通じて送られる組成物の段は、いくつかの小さい段として現れる。時間ｔ０において、ミキサ入力５４（段０から１００で表される）はミキサ１４に進入する。ミキサ内で、入力組成段は、３つの経路にわたって３つの段部に分割する。すなわち、最短経路３０−３、中間経路３０−２、および最長経路３０−１である。
【００２３】
時間ｔ１において、最短経路３０−３を横切る組成段の部分は、３つのうち最初に混合ウェル３８に到達するものである。（この例のため、経路は同じ流れ抵抗を有し、経路長が各経路を通る移動時間を決定する）。ミキサ出力５２の容積は、この経路３０−３によって担持される容積にしたがって段階的に増加する。時間ｔ２において、中間経路３０−２を横切る組成段の部分は混合ウェル３８に到達し、そこでこの容積は最短経路３０−３を越えて到達する容積に加えられる。最短および中間経路３０−３、３０−２の結合容積は、ミキサ出力容積にさらなる段を作り出す。時間ｔ３において、最長経路３０−１を横切る組成段の部分は混合ウェル３８に到達し、そこでこの容積は最短および中間経路３０−３、３０−２全体に到達する結合容積に加えられる。ミキサ入力５４の全体は、ミキサ出力５２として現れる。
【００２４】
図４は、その成分周波数に分解された、ミキサ１４に入力されると溶媒送液システム１２（図１）によって提供される、流入組成ストリームの周波数領域グラフ６０を示す。ｘ軸には成分周波数があり、ｙ軸にはこれらの周波数における振幅がある。この例において、流入組成ストリームは、振幅が減少している成分周波数ｆならびに高調波周波数ｆ１、ｆ２、およびｆ３を明示している。グラフ６０は、流入組成ストリーム中の周期誤差の例を提供しており、ミキサ１４による減衰または消去のために対象とすべきノイズプロファイルを表すことができる。
【００２５】
図５は、たとえば図４のノイズプロファイルなど、特定のノイズプロファイルを対象とする混合プロファイルを生成するように設計された、３つの例示的ミキサ出力段７２−１、７２−２、および７２−３（まとめて７２）を伴うグラフ７０を示す。ｘ軸は、ミキサ１４を流れる組成段の一部の移動時間の量を表す。ｙ軸は、ミキサによる組成出力の量（容積）を表す。ミキサ１４は、特定の割合の入力組成段が所定の移動時間にしたがって混合ウェル３８に現れるように、これらの出力段を生成するように設計されることが可能な、３つの経路３０−１、３０−２、３０−２を有する。たとえば、経路３０−１の形状の設計は、時間ｔ１に混合ウェルに容積Ｖ１を送達し、経路３０−２の形状の設計は、時間ｔ２に容積Ｖ２を送達し、そして経路３０−３の形状の設計は、時間ｔ３に容積Ｖ３を送達するように目指すことができる。釣り鐘曲線は、入力組成段の各部分が時間ウィンドウにわたってミキサ出力に到達することを示すように、各段７２を表している。
【００２６】
図６は、ミキサ１４によって生成された混合プロファイル（実線）に関連付けて設計された成分周波数が、図４に関連して記載された例示的ノイズプロファイル（破線）に重ね合わされた、周波数領域グラフ８０を示す。混合プロファイルのトラフ８２は、図７の周波数領域グラフ９０に示されるようにこのような周期誤差が減衰または消去された出力組成ストリームを生成するために、ノイズプロファイルの成分および高調波周波数と一致するように、設計されている。
【００２７】
図８は、本明細書に記載された原理がその他のミキサ設計にも容易に適用されることを示す目的で、分散経路ミキサ１４−２の別の例示的実施形態を示す。この分散経路ミキサ１４−２は、吸入ポート１１８、出口ポート１２０、およびそれによって吸入ポート１１８に到達する組成ストリームが分割して出口ポート１２０まで通過することができる、４つのマイクロ流路１００−１、１００−２、１００−３、および１００−４（まとめて、１００）を有する。入口チャネル１０２は、吸入ポート１１８から分配ウェル１０６まで延在する。出口チャネル１０４は、混合ウェル１０８から出口ポート１２０まで延在する。各経路１００は、分配ウェル１０６から始まって混合ウェル１０８で終わる。
【００２８】
この例において、経路１００−３は、その他の経路１００−１、１００−２、１００−４よりも大きい断面積（線の太さによって表される）と、したがってより低い流れ抵抗とを有する。経路１００−４は最長経路であり、経路１００−２は最短経路であり、経路１００−１、１００−３は互いにほぼ等しい長さである。これら２つの経路はほぼ等しい長さの１００−１、１００−３であるが、その断面積の差のため、経路１００−１を通る組成ストリームの移動時間の方が経路１００−３を通るよりも長い。
【００２９】
これらの経路１００の形状は、流入溶媒組成ストリームの周知のノイズ特性に対して消去または減衰効果を協同で生み出す、１組の異なるドエル容積を作り出すように調整されている。この溶媒組成ストリームは吸入ポート１１８に進入し、入口チャネル１０２を移動し、分配ウェル１０６において４つの経路１００に対応する４つのストリームに分割する。各経路は、そのドエル容積に応じた割合の流入溶媒組成ストリームを担持する。４つのストリームは、経路１００によって担持される割合にしたがって混合ウェル１０８に到達し、出力組成ストリームを生成するために再結合する。これら特定の混合割合によって達成された混合プロファイルは、ミキサの設計によって具体的に対象とされる周波数、または周波数帯域を減衰または消去するように、作用する。
【００３０】
図９は、輪郭表面ミキサと称される、多重経路ミキサ１４−３の別の実施形態を示す。ミキサ１４−３は、拡散接合によって、またはガスケットを用いて作成される、輪郭表面チャンバを含む。輪郭表面ミキサは、入口ポート１３４、出口ポート１３６、および分配ウェル１２２と混合ウェル１２４との間の輪郭領域１２０を有する。輪郭領域１２０は、４つの主要経路１２６−１、１２６−２、１２６−３、および１２６−４（まとめて１２６）を有する。分散経路ミキサと輪郭表面ミキサとの比較を容易にする目的のため、これらの経路１２６の形状は、図８の分散ミキサの経路１００と類似である（すなわち、経路１２６−１の形状は経路１００−１と似ており、経路１２６−２の形状は経路１２６−２と似ているなど）。入口チャネル１２８は、吸入ポート１３４から分配ウェル１２２まで延在する。出口チャネル１３０は、混合ウェル１２４から出口ポート１３６まで延在する。各経路１２６は、分配ウェル１２２から始まって混合ウェル１２４で終わる。
【００３１】
各経路１２６は、輪郭領域１３２によって両側が区切られている。喩えるなら、輪郭領域１３２の間を通る各経路は、谷底が各川の両側の土手から上方に傾斜している谷を流れる川のようなものである。谷は異なる深さおよび幅を有することができ、いずれの谷もそれ自体が、変動する深さおよび幅を有することができる。単一の輪郭領域１３２を共有する隣り合う谷は、稜線１４０（すなわち、分配ウェル１２２から混合ウェル１２４まで延在して谷の間の最大隆起部を画定する峰）で合流する。
【００３２】
喩えを続けると、各谷は氾濫原のようなものである。分配ウェル１２２に到達する流入溶媒組成ストリームは、まず４つの経路１２６に対応する４つのストリームに分割する。流入組成ストリームの容積が経路の容量を超過した場合には、その経路の土手があふれて、組成ストリームは経路が通る谷を満たし始める。有利なことに、谷は、組成ストリーム中の溶媒を混合するための追加領域を提供する。加えて、任意の谷の容量が超過されてもよく、組成ストリームは谷の稜線からあふれて隣り合う谷に流入することが可能である。いくつかの実施形態において、チャンバの被覆表面は、稜線１４０のうちの１つ以上に接触して、流体が谷から谷へとあふれないように、隣り合う谷を互いに流体的に隔離するように作用する。
【００３３】
図１０は、輪郭表面ミキサ１４−３の実施形態の三次元図である（輪郭領域１２０の様々な下層要素を示すために、チャンバの上層または被覆を省略している）。分配ウェル１２２および混合ウェル１２４は、ミキサ１４−３の両端の沈下領域である。各経路１２６は、分配ウェル１２２から混合ウェル１２４まで延在し、上方に傾斜した土手１４２によって両側が区切られる。峰１４０は隣り合う谷を分離する。
【００３４】
経路および谷の形状は、特定のノイズプロファイルを対象とするように設計されることが可能である。輪郭領域１２０を通過する経路１２６の形状、その幅および深さは、ミキサ１４−３の主要な特性を決定する。谷の深さおよび幅など、輪郭領域の二次的特徴の形状は、経路によって生成される主要な特性を平滑化または配合するように作用する。谷のドエル容積（そこを通る経路を含む）は、混合ウェル１２４における混合割合を決定する。
【００３５】
図１１は、図８の類似の分散経路ミキサ１４−２の例示的なミキサ出力１４４と比較した、図９の４経路輪郭表面ミキサ１４−３によって生成される例示的なミキサ出力１４２のグラフ１５０を示す。（両方のタイプの多重経路ミキサへの）ミキサ入力１４６は、時間ｔ０においてミキサに進入する段として表される。分散経路ミキサ１４−２のミキサ出力１４４は、４つの経路１００の各々を通る組成段の各部分の移動時間と一致する、４つの異なる段を有する。４経路輪郭表面ミキサ１４−３のミキサ出力１４２は４つの対応する段を有しているが、これらはミキサ出力１４４の段ほど急峻ではない。図示されるように、輪郭表面ミキサ１４−３を通じて送られる組成物の入力段は、いくつかの配合段として現れる。したがって、輪郭表面ミキサ１４−３の輪郭表面は、分散経路ミキサ１４−２よりもアナログ的な、ノイズを消去するためのフィルタ効果を実現することができる。
【００３６】
図１２は、図１０の輪郭表面ミキサ１４−３を流れる組成物の異なるストリームを示す図である。ピーク容積は、圧倒的に経路１２６−１、１２６−２、１２６−３、１２６−４を通る。組成物の一部は、経路のいくつかまたは全て（たとえば、１２６−１）の土手からあふれて、隣り合う谷に流れ込む可能性がある。一般的に流体は、入口チャネル１２８の真向かいのこれらの経路１２６−２、１２６−３においてより短い時間を費やし、外側の経路１２６−１、１２６−４ではより長い時間を費やす。
【００３７】
本発明は特定の好適な実施形態を参照して図示および説明されてきたが、以下の請求項によって定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、形式および詳細について様々な変更がなされてもよいことは、当業者によって理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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