เครื่องผสมแบบอินไลน์ใหม่แบบคงที่ที่ปฏิวัติวงการได้รับการพัฒนาขึ้นโดยเฉพาะเพื่อตอบสนองความต้องการที่เข้มงวดของระบบโครมาโตกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง (HPLC) และระบบโครมาโตกราฟีของเหลวสมรรถนะสูงพิเศษ (HPLC และ UHPLC) การผสมเฟสเคลื่อนที่สองเฟสขึ้นไปที่ไม่ดีอาจส่งผลให้มีอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่สูงขึ้น ซึ่งลดความไวลง การผสมแบบคงที่ที่เป็นเนื้อเดียวกันของของเหลวสองชนิดขึ้นไปที่มีปริมาตรภายในและขนาดทางกายภาพขั้นต่ำของเครื่องผสมแบบคงที่ถือเป็นมาตรฐานสูงสุดของเครื่องผสมแบบคงที่ในอุดมคติ เครื่องผสมแบบคงที่ใหม่ทำได้โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติใหม่เพื่อสร้างโครงสร้าง 3 มิติที่ไม่ซ้ำใครซึ่งให้การผสมแบบคงที่แบบไฮโดรไดนามิกที่ดีขึ้นโดยมีเปอร์เซ็นต์การลดคลื่นไซน์พื้นฐานต่อหน่วยปริมาตรภายในของส่วนผสมสูงสุด การใช้ปริมาตรภายใน 1/3 ของเครื่องผสมแบบทั่วไปช่วยลดคลื่นไซน์พื้นฐานลงได้ 98% เครื่องผสมประกอบด้วยช่องการไหล 3 มิติที่เชื่อมต่อกันซึ่งมีพื้นที่หน้าตัดและความยาวเส้นทางที่แตกต่างกันในขณะที่ของเหลวเคลื่อนผ่านรูปทรงเรขาคณิต 3 มิติที่ซับซ้อน การผสมตามเส้นทางการไหลที่คดเคี้ยวหลายเส้นทาง ร่วมกับความปั่นป่วนและกระแสน้ำวนในพื้นที่ ส่งผลให้เกิดการผสมในระดับไมโคร เมโซ และแมโคร เครื่องผสมที่ไม่เหมือนใครนี้ได้รับการออกแบบโดยใช้การจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ข้อมูลการทดสอบที่นำเสนอแสดงให้เห็นว่าสามารถผสมได้อย่างยอดเยี่ยมด้วยปริมาตรภายในขั้นต่ำ
เป็นเวลากว่า 30 ปีแล้วที่โครมาโทกราฟีของเหลวถูกนำมาใช้ในหลายอุตสาหกรรม รวมถึงยา ยาฆ่าแมลง การปกป้องสิ่งแวดล้อม นิติเวชศาสตร์ และการวิเคราะห์ทางเคมี ความสามารถในการวัดค่าได้ถึงส่วนต่อล้านส่วนหรือต่ำกว่านั้นถือเป็นสิ่งสำคัญต่อการพัฒนาเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมใดๆ ประสิทธิภาพในการผสมที่ไม่ดีจะนำไปสู่อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนที่ไม่ดี ซึ่งเป็นปัญหาสำหรับชุมชนโครมาโทกราฟีในแง่ของขีดจำกัดการตรวจจับและความไว เมื่อผสมตัวทำละลาย HPLC สองตัว บางครั้งจำเป็นต้องใช้แรงผสมด้วยวิธีการภายนอกเพื่อทำให้ตัวทำละลายทั้งสองตัวเป็นเนื้อเดียวกัน เนื่องจากตัวทำละลายบางตัวผสมกันไม่ดี หากผสมตัวทำละลายไม่เข้ากันอย่างทั่วถึง โครมาโทกราฟี HPLC อาจเสื่อมสภาพลง ซึ่งแสดงออกมาในรูปของสัญญาณรบกวนพื้นฐานที่มากเกินไปและ/หรือรูปร่างพีคที่ไม่ดี เมื่อผสมไม่ดี สัญญาณรบกวนพื้นฐานจะปรากฏเป็นคลื่นไซน์ (ขึ้นและลง) ของสัญญาณตัวตรวจจับเมื่อเวลาผ่านไป ในขณะเดียวกัน การผสมที่ไม่ดีอาจนำไปสู่พีคที่ขยายกว้างและไม่สมมาตร ทำให้ประสิทธิภาพในการวิเคราะห์ รูปร่างพีค และความละเอียดของพีคลดลง อุตสาหกรรมได้ตระหนักดีว่าเครื่องผสมแบบอินไลน์และแบบทีเป็นวิธีการปรับปรุงขีดจำกัดเหล่านี้และช่วยให้ผู้ใช้สามารถบรรลุขีดจำกัดการตรวจจับที่ต่ำลง (ความไว) เครื่องผสมแบบทีในอุดมคติจะผสมผสานข้อดีของประสิทธิภาพการผสมที่สูง ปริมาตรคงที่ต่ำ และแรงดันตกต่ำเข้ากับปริมาตรต่ำสุดและปริมาณงานระบบสูงสุด นอกจากนี้ เมื่อการวิเคราะห์มีความซับซ้อนมากขึ้น นักวิเคราะห์จะต้องใช้ตัวทำละลายที่มีขั้วมากขึ้นและผสมยากขึ้นเป็นประจำ ซึ่งหมายความว่าการผสมที่ดีขึ้นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทดสอบในอนาคต ส่งผลให้ความต้องการการออกแบบและประสิทธิภาพของเครื่องผสมที่เหนือกว่าเพิ่มมากขึ้น
Mott ได้พัฒนาเครื่องผสมแบบอินไลน์ PerfectPeakTM ที่ได้รับสิทธิบัตรรุ่นใหม่ที่มีปริมาตรภายใน 3 ขนาด ได้แก่ 30 µl, 60 µl และ 90 µl ขนาดเหล่านี้ครอบคลุมปริมาตรและลักษณะการผสมที่จำเป็นสำหรับการทดสอบ HPLC ส่วนใหญ่ที่ต้องการการผสมที่ดีขึ้นและการกระจายตัวที่ต่ำ ทั้งสามรุ่นมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 นิ้ว และมอบประสิทธิภาพชั้นนำของอุตสาหกรรมในดีไซน์กะทัดรัด ผลิตจากสเตนเลสสตีล 316L ที่ผ่านการทำให้เฉื่อย แต่ยังมีไททาเนียมและโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อนและเฉื่อยทางเคมีอื่นๆ ให้เลือกอีกด้วย เครื่องผสมเหล่านี้มีแรงดันใช้งานสูงสุดถึง 20,000 psi รูปที่ 1a เป็นภาพถ่ายของเครื่องผสมแบบอินไลน์ Mott ขนาด 60 µl ที่ออกแบบมาเพื่อให้มีประสิทธิภาพในการผสมสูงสุดในขณะที่ใช้ปริมาตรภายในที่น้อยกว่าเครื่องผสมมาตรฐานประเภทนี้ การออกแบบเครื่องผสมแบบคงที่ใหม่นี้ใช้เทคโนโลยีการผลิตแบบเติมแต่งใหม่เพื่อสร้างโครงสร้าง 3 มิติที่ไม่ซ้ำใครซึ่งใช้การไหลภายในน้อยกว่าเครื่องผสมใดๆ ที่ใช้ในอุตสาหกรรมโครมาโตกราฟีในปัจจุบันเพื่อให้ได้การผสมแบบคงที่ เครื่องผสมดังกล่าวประกอบด้วยช่องการไหลสามมิติที่เชื่อมต่อกันซึ่งมีพื้นที่หน้าตัดต่างกันและความยาวเส้นทางต่างกันในขณะที่ของเหลวเคลื่อนผ่านสิ่งกีดขวางทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนภายใน รูปที่ 1b แสดงแผนผังของเครื่องผสมใหม่ ซึ่งใช้ข้อต่ออัด HPLC แบบเกลียว 10-32 มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับทางเข้าและทางออก และมีขอบแรเงาสีน้ำเงินของพอร์ตเครื่องผสมภายในที่จดสิทธิบัตร พื้นที่หน้าตัดต่างกันของเส้นทางการไหลภายในและการเปลี่ยนแปลงทิศทางการไหลภายในปริมาตรการไหลภายในสร้างบริเวณของการไหลแบบปั่นป่วนและแบบลามินาร์ ทำให้เกิดการผสมในระดับไมโคร เมโซ และแมโคร การออกแบบเครื่องผสมเฉพาะตัวนี้ใช้การจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) เพื่อวิเคราะห์รูปแบบการไหลและปรับปรุงการออกแบบก่อนการสร้างต้นแบบสำหรับการทดสอบวิเคราะห์ภายในบริษัทและการประเมินภาคสนามของลูกค้า การผลิตแบบเติมแต่งคือกระบวนการพิมพ์ส่วนประกอบทางเรขาคณิต 3 มิติโดยตรงจากแบบ CAD โดยไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องจักรแบบดั้งเดิม (เครื่องกัด เครื่องกลึง ฯลฯ) เครื่องผสมแบบคงที่ใหม่เหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อผลิตโดยใช้กระบวนการนี้ โดยตัวเครื่องผสมจะถูกสร้างขึ้นจากแบบ CAD และชิ้นส่วนต่างๆ จะถูกผลิต (พิมพ์) ทีละชั้นโดยใช้การผลิตแบบเติมแต่ง ที่นี่ จะมีการเคลือบผงโลหะที่มีความหนาประมาณ 20 ไมครอน จากนั้นเลเซอร์ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์จะหลอมผงโลหะและหลอมรวมเป็นรูปร่างของแข็งอย่างเลือกสรร ทาอีกชั้นหนึ่งทับบนชั้นนี้แล้วใช้การเผาผนึกด้วยเลเซอร์ ทำซ้ำกระบวนการนี้จนกว่าชิ้นส่วนจะเสร็จสมบูรณ์ จากนั้นจึงนำผงโลหะออกจากชิ้นส่วนที่ไม่ได้เชื่อมด้วยเลเซอร์ เหลือชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติที่ตรงกับแบบ CAD ดั้งเดิม ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายจะค่อนข้างคล้ายกับกระบวนการไมโครฟลูอิดิก โดยมีความแตกต่างหลักคือ ส่วนประกอบไมโครฟลูอิดิกมักจะมีสองมิติ (แบน) ในขณะที่การใช้การผลิตแบบเติมแต่งนั้น สามารถสร้างรูปแบบการไหลที่ซับซ้อนในรูปทรงเรขาคณิตสามมิติได้ ปัจจุบันก๊อกน้ำเหล่านี้มีจำหน่ายในรูปแบบชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติด้วยสเตนเลสสตีล 316L และไททาเนียม โลหะผสม โพลิเมอร์ และเซรามิกบางชนิดส่วนใหญ่สามารถใช้ทำส่วนประกอบโดยใช้กรรมวิธีนี้ได้ และจะนำมาพิจารณาในการออกแบบ/ผลิตภัณฑ์ในอนาคต
ข้าว 1. ภาพถ่าย (ก) และแผนภาพ (ข) ของเครื่องผสมแบบคงที่ Mott ขนาด 90 μl ที่แสดงหน้าตัดของเส้นทางการไหลของของเหลวในเครื่องผสมที่แรเงาด้วยสีน้ำเงิน
การจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ของประสิทธิภาพเครื่องผสมแบบคงที่ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบเพื่อช่วยพัฒนาการออกแบบที่มีประสิทธิภาพและลดการทดลองแบบลองผิดลองถูกที่ใช้เวลานานและมีค่าใช้จ่ายสูง การจำลอง CFD ของเครื่องผสมแบบคงที่และท่อมาตรฐาน (การจำลองแบบไม่ใช้เครื่องผสม) โดยใช้ชุดซอฟต์แวร์ COMSOL Multiphysics การสร้างแบบจำลองโดยใช้กลศาสตร์ของไหลแบบลามินาร์ที่ขับเคลื่อนด้วยแรงดันเพื่อทำความเข้าใจความเร็วและแรงดันของไหลภายในชิ้นส่วน พลศาสตร์ของไหลนี้เมื่อรวมกับการขนส่งทางเคมีของสารประกอบเฟสเคลื่อนที่จะช่วยให้เข้าใจการผสมของของเหลวเข้มข้นสองชนิดที่แตกต่างกัน แบบจำลองนี้ศึกษาเป็นฟังก์ชันของเวลา ซึ่งเท่ากับ 10 วินาที เพื่อให้คำนวณได้ง่ายขณะค้นหาวิธีแก้ปัญหาที่เปรียบเทียบได้ ข้อมูลเชิงทฤษฎีได้รับจากการศึกษาที่สัมพันธ์กันตามเวลาโดยใช้เครื่องมือฉายภาพจุดโพรบ โดยเลือกจุดตรงกลางทางออกสำหรับการรวบรวมข้อมูล แบบจำลอง CFD และการทดสอบเชิงทดลองใช้ตัวทำละลายสองชนิดที่แตกต่างกันผ่านวาล์วสุ่มตัวอย่างตามสัดส่วนและระบบปั๊ม ส่งผลให้มีปลั๊กทดแทนสำหรับตัวทำละลายแต่ละชนิดในสายการสุ่มตัวอย่าง จากนั้นตัวทำละลายเหล่านี้จะถูกผสมในเครื่องผสมแบบคงที่ รูปที่ 2 และ 3 แสดงการจำลองการไหลผ่านท่อมาตรฐาน (ไม่มีเครื่องผสม) และผ่านเครื่องผสมแบบคงที่ของ Mott ตามลำดับ การจำลองดำเนินการบนท่อตรงยาว 5 ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 0.25 มม. เพื่อสาธิตแนวคิดของการสลับปลั๊กของน้ำและอะซีโตไนไตรล์บริสุทธิ์เข้าไปในท่อโดยไม่มีเครื่องผสมแบบคงที่ ดังที่แสดงในรูปที่ 2 การจำลองใช้ขนาดที่แน่นอนของท่อและเครื่องผสม และอัตราการไหล 0.3 มล./นาที
ข้าว 2. การจำลองการไหลของ CFD ในท่อขนาด 5 ซม. ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน 0.25 มม. เพื่อแสดงถึงสิ่งที่เกิดขึ้นในท่อ HPLC กล่าวคือ ในกรณีที่ไม่มีเครื่องผสม สีแดงเต็มแสดงถึงเศษส่วนมวลของน้ำ สีน้ำเงินแสดงถึงการขาดน้ำ กล่าวคือ อะซีโตไนไตรล์บริสุทธิ์ บริเวณการแพร่กระจายสามารถมองเห็นได้ระหว่างปลั๊กสลับกันของของเหลวสองชนิดที่แตกต่างกัน
ข้าว 3. เครื่องผสมแบบคงที่ที่มีปริมาตร 30 มล. จำลองในแพ็คเกจซอฟต์แวร์ COMSOL CFD คำอธิบายแสดงเศษส่วนมวลของน้ำในเครื่องผสม น้ำบริสุทธิ์แสดงเป็นสีแดงและอะซีโตไนไตรล์บริสุทธิ์แสดงเป็นสีน้ำเงิน การเปลี่ยนแปลงในเศษส่วนมวลของน้ำจำลองแสดงโดยการเปลี่ยนแปลงสีของการผสมของเหลวสองชนิด
รูปที่ 4 แสดงการศึกษาการตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองความสัมพันธ์ระหว่างประสิทธิภาพการผสมและปริมาตรการผสม เมื่อปริมาตรการผสมเพิ่มขึ้น ประสิทธิภาพการผสมก็จะเพิ่มขึ้นด้วย จากความรู้ของผู้เขียน แรงทางกายภาพที่ซับซ้อนอื่นๆ ที่กระทำภายในเครื่องผสมไม่สามารถนำมาพิจารณาในแบบจำลอง CFD นี้ได้ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการผสมสูงขึ้นในการทดสอบเชิงทดลอง ประสิทธิภาพการผสมเชิงทดลองวัดเป็นเปอร์เซ็นต์การลดลงของไซน์ฐาน นอกจากนี้ แรงดันย้อนกลับที่เพิ่มขึ้นมักส่งผลให้ระดับการผสมสูงขึ้น ซึ่งไม่ได้นำมาพิจารณาในการจำลอง
เงื่อนไข HPLC และการตั้งค่าการทดสอบต่อไปนี้ใช้เพื่อวัดคลื่นไซน์ดิบเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพสัมพันธ์ของเครื่องผสมแบบคงที่ต่างๆ ไดอะแกรมในรูปที่ 5 แสดงเค้าโครงระบบ HPLC/UHPLC ทั่วไป เครื่องผสมแบบคงที่ได้รับการทดสอบโดยวางเครื่องผสมไว้หลังปั๊มโดยตรงและก่อนหัวฉีดและคอลัมน์แยก การวัดไซน์พื้นหลังส่วนใหญ่ทำโดยเลี่ยงหัวฉีดและคอลัมน์แคปิลลารีระหว่างเครื่องผสมแบบคงที่และเครื่องตรวจจับ UV เมื่อประเมินอัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวนและ/หรือวิเคราะห์รูปร่างของจุดสูงสุด การกำหนดค่าระบบจะแสดงในรูปที่ 5
รูปที่ 4 กราฟประสิทธิภาพการผสมเทียบกับปริมาณการผสมสำหรับเครื่องผสมแบบคงที่หลายรุ่น สิ่งเจือปนในเชิงทฤษฎีมีแนวโน้มเดียวกันกับข้อมูลสิ่งเจือปนในเชิงทดลองซึ่งยืนยันความถูกต้องของการจำลอง CFD
ระบบ HPLC ที่ใช้ทดสอบนี้คือ Agilent 1100 Series HPLC พร้อมเครื่องตรวจจับ UV ที่ควบคุมด้วยพีซีที่ใช้ซอฟต์แวร์ Chemstation ตารางที่ 1 แสดงเงื่อนไขการปรับแต่งทั่วไปสำหรับการวัดประสิทธิภาพของเครื่องผสมโดยการตรวจสอบไซนัสพื้นฐานในกรณีศึกษาสองกรณี การทดสอบเชิงทดลองดำเนินการกับตัวทำละลายสองตัวอย่างที่แตกต่างกัน ตัวทำละลายสองตัวที่ผสมกันในกรณีที่ 1 คือตัวทำละลาย A (แอมโมเนียมอะซิเตท 20 มิลลิโมลาร์ในน้ำดีไอออนไนซ์) และตัวทำละลาย B (อะซีโตไนไตรล์ 80% (ACN)/น้ำดีไอออนไนซ์ 20%) ในกรณีที่ 2 ตัวทำละลาย A คือสารละลายอะซีโตน 0.05% (ฉลาก) ในน้ำดีไอออนไนซ์ ตัวทำละลาย B คือส่วนผสมของเมทานอล 80/20% และน้ำ ในกรณีที่ 1 ปั๊มถูกตั้งค่าให้มีอัตราการไหล 0.25 มิลลิลิตรต่อนาทีถึง 1.0 มิลลิลิตรต่อนาที และในกรณีที่ 2 ปั๊มถูกตั้งค่าให้มีอัตราการไหลคงที่ 1 มิลลิลิตรต่อนาที ในทั้งสองกรณี อัตราส่วนของส่วนผสมของตัวทำละลาย A และ B คือ 20% A/80% B เครื่องตรวจจับถูกตั้งค่าเป็น 220 นาโนเมตรในกรณีที่ 1 และการดูดกลืนสูงสุดของอะซิโตนในกรณีที่ 2 ถูกตั้งค่าเป็นความยาวคลื่น 265 นาโนเมตร
ตารางที่ 1 การกำหนดค่า HPLC สำหรับกรณีที่ 1 และ 2 กรณีที่ 1 กรณีที่ 2 ความเร็วปั๊ม 0.25 มิลลิลิตร/นาที ถึง 1.0 มิลลิลิตร/นาที 1.0 มิลลิลิตร/นาที ตัวทำละลาย A แอมโมเนียมอะซิเตท 20 มิลลิโมลาร์ในน้ำดีไอออนไนซ์ 0.05% อะซิโตนในน้ำดีไอออนไนซ์ ตัวทำละลาย B อะซีโตไนไตรล์ (ACN) 80% / น้ำดีไอออนไนซ์ 20% เมทานอล 80% / น้ำดีไอออนไนซ์ 20% อัตราส่วนตัวทำละลาย 20% A / 80% B 20% A / 80% B ตัวตรวจจับ 220 นาโนเมตร 265 นาโนเมตร
ข้าว 6. กราฟของคลื่นไซน์ผสมที่วัดก่อนและหลังการใช้ตัวกรองแบบโลว์พาสเพื่อลบส่วนประกอบดริฟท์พื้นฐานของสัญญาณ
รูปที่ 6 เป็นตัวอย่างทั่วไปของสัญญาณรบกวนพื้นฐานแบบผสมในกรณีที่ 1 ซึ่งแสดงเป็นรูปแบบไซน์ซ้ำๆ ที่ทับซ้อนบนค่าดริฟต์พื้นฐาน ค่าดริฟต์พื้นฐานคือการเพิ่มขึ้นหรือลดลงอย่างช้าๆ ของสัญญาณพื้นหลัง หากระบบไม่ได้รับการอนุญาตให้ปรับสมดุลนานพอ ระบบมักจะลดลง แต่จะดริฟต์อย่างไม่สม่ำเสมอ แม้ว่าระบบจะเสถียรอย่างสมบูรณ์แล้วก็ตาม ค่าดริฟต์พื้นฐานนี้มีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นเมื่อระบบทำงานในสภาวะที่มีความชันสูงหรือแรงดันย้อนกลับสูง เมื่อค่าดริฟต์พื้นฐานนี้มีอยู่ การเปรียบเทียบผลลัพธ์จากตัวอย่างหนึ่งไปยังอีกตัวอย่างหนึ่งอาจทำได้ยาก ซึ่งสามารถเอาชนะได้โดยการใช้ฟิลเตอร์โลว์พาสกับข้อมูลดิบเพื่อกรองการเปลี่ยนแปลงความถี่ต่ำเหล่านี้ออกไป จึงทำให้ได้กราฟการสั่นที่มีค่าพื้นฐานที่แบนราบ ในรูปที่ 6 ยังแสดงกราฟสัญญาณรบกวนพื้นฐานของมิกเซอร์หลังจากใช้ฟิลเตอร์โลว์พาสอีกด้วย
หลังจากเสร็จสิ้นการจำลอง CFD และการทดสอบการทดลองเบื้องต้น เครื่องผสมแบบคงที่สามเครื่องแยกกันได้รับการพัฒนาในภายหลังโดยใช้ส่วนประกอบภายในที่อธิบายไว้ข้างต้น โดยมีปริมาตรภายในสามขนาด ได้แก่ 30 µl, 60 µl และ 90 µl ซึ่งช่วงนี้ครอบคลุมปริมาตรและประสิทธิภาพการผสมที่จำเป็นสำหรับการใช้งาน HPLC ที่มีสารวิเคราะห์ต่ำ ซึ่งจำเป็นต้องมีการผสมที่ดีขึ้นและการกระจายตัวต่ำเพื่อให้ได้ค่าพื้นฐานแอมพลิจูดต่ำ ในรูปที่ 7 แสดงการวัดคลื่นไซน์พื้นฐานที่ได้จากระบบทดสอบของตัวอย่างที่ 1 (อะซีโตไนไตรล์และแอมโมเนียมอะซิเตทเป็นตัวติดตาม) โดยใช้เครื่องผสมแบบคงที่สามปริมาตรและไม่มีการติดตั้งเครื่องผสมใดๆ เงื่อนไขการทดสอบในการทดลองสำหรับผลลัพธ์ที่แสดงในรูปที่ 7 นั้นคงที่ตลอดการทดสอบทั้ง 4 ครั้งตามขั้นตอนที่ระบุไว้ในตารางที่ 1 ที่อัตราการไหลของตัวทำละลาย 0.5 มล./นาที ใช้ค่าออฟเซ็ตกับชุดข้อมูลเพื่อให้สามารถแสดงแบบเคียงข้างกันโดยไม่มีสัญญาณทับซ้อนกัน ค่าออฟเซ็ตไม่มีผลต่อแอมพลิจูดของสัญญาณที่ใช้ในการตัดสินระดับประสิทธิภาพของเครื่องผสม แอมพลิจูดไซน์เฉลี่ยโดยไม่ใช้มิกเซอร์คือ 0.221 mAi ในขณะที่แอมพลิจูดของมิกเซอร์ Mott แบบคงที่ที่ 30 µl, 60 µl และ 90 µl ลดลงเหลือ 0.077, 0.017 และ 0.004 mAi ตามลำดับ
รูปที่ 7 การชดเชยสัญญาณของเครื่องตรวจจับ UV ของ HPLC เทียบกับเวลาสำหรับกรณีที่ 1 (อะซีโตไนไตรล์กับอินดิเคเตอร์แอมโมเนียมอะซิเตท) แสดงให้เห็นการผสมตัวทำละลายโดยไม่ใช้เครื่องผสม เครื่องผสม Mott 30 µl, 60 µl และ 90 µl แสดงให้เห็นการผสมที่ได้รับการปรับปรุง (แอมพลิจูดสัญญาณต่ำกว่า) เมื่อปริมาตรของเครื่องผสมแบบคงที่เพิ่มขึ้น (การชดเชยข้อมูลจริง: 0.13 (ไม่มีเครื่องผสม) 0.32, 0.4, 0.45mA เพื่อการแสดงผลที่ดีขึ้น)
ข้อมูลที่แสดงในรูปที่ 8 นั้นเหมือนกับในรูปที่ 7 แต่ในครั้งนี้จะรวมถึงผลลัพธ์ของเครื่องผสมแบบคงที่ HPLC ที่ใช้กันทั่วไปสามเครื่องที่มีปริมาตรภายใน 50 µl, 150 µl และ 250 µl ข้าว รูปที่ 8 กราฟการชดเชยสัญญาณของเครื่องตรวจจับ UV HPLC เทียบกับเวลาสำหรับกรณีที่ 1 (อะซีโตไนไตรล์และแอมโมเนียมอะซิเตทเป็นตัวบ่งชี้) ที่แสดงการผสมตัวทำละลายโดยไม่ใช้เครื่องผสมแบบคงที่ เครื่องผสมแบบคงที่ Mott ซีรีส์ใหม่ และเครื่องผสมแบบธรรมดาสามเครื่อง (การชดเชยข้อมูลจริงคือ 0.1 (โดยไม่ใช้เครื่องผสม) 0.32, 0.48, 0.6, 0.7, 0.8 และ 0.9 mA ตามลำดับ เพื่อเอฟเฟกต์การแสดงผลที่ดีขึ้น) การลดเปอร์เซ็นต์ของคลื่นไซน์พื้นฐานจะคำนวณจากอัตราส่วนของแอมพลิจูดของคลื่นไซน์ต่อแอมพลิจูดโดยไม่ติดตั้งเครื่องผสม เปอร์เซ็นต์การลดทอนคลื่นไซน์ที่วัดได้สำหรับกรณีที่ 1 และ 2 แสดงอยู่ในตารางที่ 2 พร้อมด้วยปริมาตรภายในของเครื่องผสมแบบคงที่ใหม่และเครื่องผสมมาตรฐานเจ็ดเครื่องที่ใช้กันทั่วไปในอุตสาหกรรม ข้อมูลในรูปที่ 8 และ 9 รวมถึงการคำนวณที่นำเสนอในตารางที่ 2 แสดงให้เห็นว่าเครื่องผสมแบบคงที่ของ Mott สามารถให้การลดทอนคลื่นไซน์ได้สูงถึง 98.1% ซึ่งเกินประสิทธิภาพของเครื่องผสม HPLC ทั่วไปภายใต้เงื่อนไขการทดสอบเหล่านี้มาก รูปที่ 9 กราฟการชดเชยสัญญาณของเครื่องตรวจจับ UV ของ HPLC เทียบกับกราฟเวลาสำหรับกรณีที่ 2 (เมทานอลและอะซิโตนเป็นตัวติดตาม) แสดงให้เห็นว่าไม่มีเครื่องผสมแบบคงที่ (รวมกัน) เครื่องผสมแบบคงที่ของ Mott ซีรีส์ใหม่ และเครื่องผสมแบบทั่วไปสองเครื่อง (การชดเชยข้อมูลจริงคือ 0, 11 (ไม่มีเครื่องผสม) 0.22, 0.3, 0.35 mA และเพื่อการแสดงผลที่ดีขึ้น) เครื่องผสมที่ใช้กันทั่วไปเจ็ดเครื่องในอุตสาหกรรมยังได้รับการประเมินอีกด้วย ซึ่งรวมถึงมิกเซอร์ที่มีปริมาตรภายในต่างกันสามขนาดจากบริษัท A (กำหนดเป็นมิกเซอร์ A1, A2 และ A3) และบริษัท B (กำหนดเป็นมิกเซอร์ B1, B2 และ B3) บริษัท C มีการจัดอันดับขนาดเดียวเท่านั้น
ตารางที่ 2 ลักษณะการกวนของเครื่องผสมแบบสถิตและปริมาตรภายใน กรณีที่ 1 การกู้คืนไซน์: การทดสอบอะซีโตไนไตรล์ (ประสิทธิภาพ) กรณีที่ 2 การกู้คืนไซน์: การทดสอบน้ำเมทานอล (ประสิทธิภาพ) ปริมาตรภายใน (µl) ไม่มีเครื่องผสม – - 0 Mott 30 65% 67.2% 30 Mott 60 92.2% 91.3% 60 Mott 90 98.1% 97.5% 90 เครื่องผสม A1 66.4% 73.7% 50 เครื่องผสม A2 89.8% 91.6% 150 เครื่องผสม A3 92.2% 94.5% 250 เครื่องผสม B1 44.8% 45.7% 9 35 เครื่องผสม B2 845.% 96.2% 370 เครื่องผสม C 97.2% 97.4% 250
ผลการวิเคราะห์ในรูปที่ 8 และตารางที่ 2 แสดงให้เห็นว่าเครื่องผสม Mott แบบคงที่ขนาด 30 µl มีประสิทธิภาพในการผสมเท่ากับเครื่องผสม A1 คือ 50 µl อย่างไรก็ตาม เครื่องผสม Mott ขนาด 30 µl มีปริมาตรภายในน้อยกว่า 30% เมื่อเปรียบเทียบเครื่องผสม Mott ขนาด 60 µl กับเครื่องผสม A2 ขนาด 150 µl จะพบว่าประสิทธิภาพในการผสมดีขึ้นเล็กน้อยที่ 92% เทียบกับ 89% แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือ การผสมในระดับที่สูงขึ้นนี้ทำได้ที่ 1/3 ของปริมาตรเครื่องผสม เครื่องผสม A2 ที่คล้ายกัน ประสิทธิภาพของเครื่องผสม Mott ขนาด 90 µl เป็นไปตามแนวโน้มเดียวกันกับเครื่องผสม A3 ที่มีปริมาตรภายใน 250 µl นอกจากนี้ยังสังเกตเห็นการปรับปรุงประสิทธิภาพในการผสม 98% และ 92% โดยปริมาตรภายในลดลง 3 เท่า ผลลัพธ์และการเปรียบเทียบที่คล้ายกันได้รับสำหรับเครื่องผสม B และ C เป็นผลให้เครื่องผสมแบบคงที่ซีรีส์ใหม่ Mott PerfectPeakTM ให้ประสิทธิภาพการผสมที่สูงกว่าเครื่องผสมของคู่แข่งที่เทียบเคียงได้ แต่มีปริมาตรภายในที่น้อยกว่า ทำให้มีเสียงรบกวนพื้นหลังที่ดีกว่าและอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่ดีกว่า ความไวของสารวิเคราะห์ รูปร่างของจุดสูงสุด และความละเอียดของจุดสูงสุดที่ดีขึ้น พบแนวโน้มที่คล้ายคลึงกันในประสิทธิภาพการผสมทั้งในงานวิจัยกรณี 1 และกรณี 2 สำหรับกรณี 2 ได้ทำการทดสอบโดยใช้ (เมทานอลและอะซิโตนเป็นตัวบ่งชี้) เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการผสมของ Mott ขนาด 60 มล. เครื่องผสมที่เทียบเคียงได้ A1 (ปริมาตรภายใน 50 µl) และเครื่องผสมที่เทียบเคียงได้ B1 (ปริมาตรภายใน 35 µl) ประสิทธิภาพจะต่ำเมื่อไม่ได้ติดตั้งเครื่องผสม แต่ใช้สำหรับการวิเคราะห์พื้นฐาน เครื่องผสม Mott ขนาด 60 มล. พิสูจน์แล้วว่าเป็นเครื่องผสมที่ดีที่สุดในกลุ่มการทดสอบ โดยให้ประสิทธิภาพการผสมเพิ่มขึ้น 90% เครื่องผสม A1 ที่เทียบเคียงได้มีประสิทธิภาพการผสมดีขึ้น 75% ตามมาด้วยเครื่องผสม B1 ที่เทียบเคียงได้มีประสิทธิภาพการผสมดีขึ้น 45% การทดสอบการลดคลื่นไซน์พื้นฐานด้วยอัตราการไหลได้ดำเนินการกับเครื่องผสมชุดหนึ่งภายใต้เงื่อนไขเดียวกันกับการทดสอบเส้นโค้งไซน์ในกรณีที่ 1 โดยมีการเปลี่ยนแปลงเฉพาะอัตราการไหลเท่านั้น ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าในช่วงอัตราการไหลตั้งแต่ 0.25 ถึง 1 มล./นาที การลดลงเริ่มต้นของคลื่นไซน์ยังคงค่อนข้างคงที่สำหรับปริมาตรเครื่องผสมทั้งสาม สำหรับเครื่องผสมที่มีปริมาตรน้อยกว่าสองเครื่อง มีการหดตัวแบบไซน์เพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่ออัตราการไหลลดลง ซึ่งคาดว่าจะเกิดจากระยะเวลาที่ตัวทำละลายอยู่ในเครื่องผสมเพิ่มขึ้น ทำให้การผสมแบบแพร่กระจายเพิ่มขึ้น คาดว่าการลบคลื่นไซน์จะเพิ่มขึ้นเมื่อการไหลลดลงต่อไป อย่างไรก็ตาม สำหรับปริมาตรเครื่องผสมที่ใหญ่ที่สุดที่มีการลดทอนฐานคลื่นไซน์สูงสุด การลดทอนฐานคลื่นไซน์ยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเกือบทั้งหมด (ภายในช่วงความไม่แน่นอนในการทดลอง) โดยมีค่าตั้งแต่ 95% ถึง 98% ข้าว 10. การลดทอนพื้นฐานของคลื่นไซน์เทียบกับอัตราการไหลในกรณีที่ 1 การทดสอบดำเนินการภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายกับการทดสอบไซน์โดยมีอัตราการไหลที่แปรผัน โดยฉีดส่วนผสม 80/20 ของอะซีโตไนไตรล์และน้ำ 80% และแอมโมเนียมอะซิเตท 20 มิลลิโมลาร์ 20%
เครื่องผสมแบบอินไลน์ PerfectPeakTM ที่ได้รับการจดสิทธิบัตรซึ่งพัฒนาขึ้นใหม่นี้มีปริมาตรภายใน 3 ขนาด ได้แก่ 30 µl, 60 µl และ 90 µl ซึ่งครอบคลุมปริมาตรและช่วงประสิทธิภาพการผสมที่จำเป็นสำหรับการวิเคราะห์ HPLC ส่วนใหญ่ที่ต้องการการผสมที่ดีขึ้นและพื้นการกระจายตัวที่ต่ำ เครื่องผสมแบบอินไลน์ใหม่ทำได้โดยใช้เทคโนโลยีการพิมพ์ 3 มิติใหม่เพื่อสร้างโครงสร้าง 3 มิติที่ไม่ซ้ำใครซึ่งให้การผสมแบบอินไลน์ไฮโดรไดนามิกที่ดีขึ้นโดยมีเปอร์เซ็นต์การลดเสียงรบกวนพื้นฐานต่อหน่วยปริมาตรของส่วนผสมภายในสูงสุด การใช้ปริมาตรภายใน 1/3 ของเครื่องผสมแบบเดิมช่วยลดเสียงรบกวนพื้นฐานได้ 98% เครื่องผสมดังกล่าวประกอบด้วยช่องการไหลสามมิติที่เชื่อมต่อกันซึ่งมีพื้นที่หน้าตัดต่างกันและความยาวเส้นทางต่างกันในขณะที่ของเหลวเคลื่อนผ่านสิ่งกีดขวางทางเรขาคณิตที่ซับซ้อนภายใน เครื่องผสมแบบอินไลน์รุ่นใหม่นี้ให้ประสิทธิภาพที่ดีขึ้นเมื่อเทียบกับเครื่องผสมของคู่แข่ง แต่มีปริมาตรภายในน้อยกว่า ส่งผลให้มีอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนที่ดีกว่าและขีดจำกัดการวัดปริมาณที่ต่ำกว่า รวมถึงรูปร่างของจุดสูงสุด ประสิทธิภาพ และความละเอียดที่ดีขึ้นสำหรับความไวที่สูงขึ้น
ในฉบับนี้ โครมาโตกราฟี – RP-HPLC ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม – การใช้โครมาโตกราฟีแบบคอร์-เชลล์เพื่อแทนที่อะซีโตไนไตรล์ด้วยไอโซโพรพานอลในการวิเคราะห์และการทำให้บริสุทธิ์ – แก๊สโครมาโตกราฟีแบบใหม่สำหรับ…
ศูนย์ธุรกิจ International Labmate Limited Oak Court Sandridge Park, Porters Wood St Albans Hertfordshire AL3 6PH สหราชอาณาจักร