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HPLC用ミキサーの選び方

5.カートリッジ式ミキサーの容量選定ガイド

HPLC／UHPLC で安定したグラジエントを得るために、ミキサー容量（Mixing Volume）の選定は非常に重要です。容量が小さすぎると「混ざり不足によるノイズ」や「組成のばらつき」が生じ、大きすぎると「遅延時間（Delay Volume）」が増えて応答性が悪化します。低圧グラジエントと高圧グラジエントのそれぞれの立場から、最適容量の選び方を解説します。

シングルポンプの低圧グラジエントシステム

リニアグラジエントの場合

シングルポンプによる低圧混合グラジエントシステムでは、複数のポンプを用いた高圧グラジエントシステムよりも “大きな混合容量（ミキサー容量）” が必要 になります。その理由は次のとおりです。

  • 混合タイミングは「ポンプストロークごと」に限られる
    • 低圧混合では、移動相の組成が変えられるのは 各ポンプストロークの瞬間だけです。一般的なポンプのストローク量は 約 100 µL。このストロークが“1回分のバッチ”としてミキサーに流れ込みます。
  • 十分な混合には「バッチ容量の約3倍」が必要
    • 1回のストロークで送られる 100 µL をしっかり混合するためには、少なくともその 3倍（300 µL 程度）のミキサー容量が必要となります。したがって、実際に安定した混合を得るには350 µL 以上のミキサー容量が推奨されます。また、組成変更時に溶解性の問題が起こりやすい移動相の組み合わせでは、より大きな混合容量 が必要となる場合があります。
  • ミキサー容量の選び方（低圧グラジエント）
    • 許容できる遅延体積（Delay Volume）とのバランスを取りながら可能な限り大きいミキサーカートリッジを選択することが基本です。多くのアプリケーションでは、350 µL 以上 が “実用上の最小目安” となります。

高圧グラジエントシステム

リニアグラジエントの場合

高圧混合型のシステムでは、一定の流量であれば比較的大きなミキサー容量を使用しても問題ありません。
むしろ、混合容量が大きいほど混合ノイズが減少し、より滑らかなグラジエントが得られます。しかし、容量は「大きければ良い」というわけではなく、次のような 上限・下限条件 を考慮して選ぶ必要があります。

  • ミキサー容量を決める「上限」の条件
    • 1. 許容できる最大遅延時間（ディレイボリューム）
      • ミキサーの容量が大きいほど、グラジエントの応答が遅れます。
        システム全体の遅延が大きくなりすぎると、分析時間の延長や制御性の低下を招きます。
    • 2. グラジエント開始・終了付近のゆがみ（テーリング）
      • 容量が大きすぎると、グラジエントの立ち上がり／立ち下がりがぼやけ、本来の組成変化が正確に再現されなくなる場合があります。
  • ミキサー容量を決める「下限」の条件
    • 許容できる混合ノイズ
      • 容量が小さすぎると、溶媒 A/B の混合が不十分となり、ベースラインに“混合ノイズ（凹凸）”が発生しやすくなります。

推奨容量の考え方（バランス点＝妥協点）

上記の 「遅延時間（大きいほど不利）」 と「混合ノイズ（容量が小さいほど不利）」の 2点のバランスをとり、両者をちょうど良く両立できる容量（妥協点）＝推奨ミキサーカートリッジ容量として選択するのが最適です。 メーカーが提示する容量は、この妥協点を基準にした実践的な推奨値です。

ASI社 HyperShearミキサーの推奨値

流量 カートリッジ容量
< 1 µL/min. 0.5 µL
0.5 µL/min. - 2 µL/min.
 1 µL
1 µL/min. - 5 µL/min. 2 µL
2 µL/min. - 10 µL/min. 5 µL
5 µL/min. - 20 µL/min. 10 µL
10 µL/min. - 50 µL/min. 25 µL
20 µL/min. - 100 µL/min. 50 µL
100 µL/min. - 250 µL/min. 150 µL
200 µL/min. - 500 µL/min. 250 µL
500 µL/min. - 2 mL/min. 350 µL
1 mL/min. - 5 mL/min. 500 µL
2 mL/min. - 10 mL/min. 800 µL
5 mL/min. - 20 mL/min. 1.0 mL
10 mL/min. - 30 mL/min. 1.5 mL
20 mL/min. - 50 mL/min. 3.0 mL
30 mL/min. - 80 mL/min. 6.0 mL
50 mL/min. - 100 mL/min. 9.0 mL
80 mL/min. - 1 L/min. 15 mL
カートリッジ式ミキサー
4.カートリッジ式ミキサーの形状選定ガイド
6.参考資料