JP2003307521A - Water quality analyzing microreactor and water quality analyzer - Google Patents

Water quality analyzing microreactor and water quality analyzer

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JP2003307521A
JP2003307521A JP2002114309A JP2002114309A JP2003307521A JP 2003307521 A JP2003307521 A JP 2003307521A JP 2002114309 A JP2002114309 A JP 2002114309A JP 2002114309 A JP2002114309 A JP 2002114309A JP 2003307521 A JP2003307521 A JP 2003307521A
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Japan
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microreactor
water quality
flow path
substrate
measurement cell
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JP2002114309A
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Japanese (ja)
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Tomomi Komatsu
智美 小松
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microreactor and a water quality analyzer for easily and quickly analyzing a water quality. <P>SOLUTION: A spectral analysis is applied by constituting the microreactor where a supply part 4, a supply part 6, a supply part 8, and a supply part 10 are arranged on a base board 2, these supply parts are connected by a passage 12, and are mixed in prescribed order in a mixing section 16, and are colored in a coloring section 13, and water is made to flow to a measuring cell part 14. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水質を簡便かつ迅
速に分析するための水質分析用マイクロリアクタ、並び
に、水質分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water quality analysis microreactor and a water quality analysis device for analyzing water quality simply and quickly.

【0002】[0002]

【従来の技術】水質を分析する手段としては、分析対象
とする物質ごとにJIS(日本工業規格)が定められて
おり、通常これらの分析方法が用いられている。
2. Description of the Related Art As a means for analyzing water quality, JIS (Japanese Industrial Standard) has been established for each substance to be analyzed, and these analysis methods are usually used.

【0003】たとえば、分析対象とする物質が6価クロ
ムである場合はJIS K 0102 65.2が定められてい
る。対象試料が無色透明であるとして説明すると、
(1)50ミリリットルの有栓メスシリンダーに試料1
〜10ミリリットルを分取する。(2)濃硫酸を水で1
0倍に希釈したものを2.5ミリリットル入れる。
(3)さらに、ジフェニルカルバジド溶液を1ミリリッ
トル入れる。(4)純水で50ミリリットルに希釈す
る。(5)均一に撹拌し、摂氏約15度で5分間放置す
る。(6)540ナノメートルの波長で吸光度を測定す
る、の手順である。
For example, when the substance to be analyzed is hexavalent chromium, JIS K 0102 65.2. Explaining that the target sample is colorless and transparent,
(1) Sample 1 in a 50 ml graduated cylinder with stopper
Aliquot 10 ml. (2) 1 concentrated sulfuric acid with water
Add 2.5 ml of 0-fold diluted solution.
(3) Further, 1 ml of diphenylcarbazide solution is added. (4) Dilute to 50 ml with pure water. (5) Stir evenly and leave at about 15 degrees Celsius for 5 minutes. (6) The procedure of measuring the absorbance at a wavelength of 540 nanometers.

【0004】また、分析対象とする物質が塩素の場合
は、まず、次の抽出操作を行う。すなわち、(1)20
0ミリリットルのビーカに試料0.2ないし0.5グラ
ムを採取する。(2)純水で約100ミリリットルに希
釈する。(3)3ないし5時間、煮沸して、一部の水分
を蒸発させ、試料に含まれている塩素分を抽出する。
(4)冷却する。(5)目が1マイクロメートルのろ紙
でろ過する。ここでろ紙の目の孔径は特に定められるも
のではないが、一般的にはNo.5C(1μm)が使用されてお
り、試料粒径がもっと細かい場合にはメンブレンろ紙
(0.8μm、0.45μm)などを使用する場合もある。逆に試
料粒径がもっと粗い場合には、目の粗いろ紙を使用する
場合もある。(6)純水で100ミリリットルに希釈す
る。次に、JIS K 0101 32.1に定める比色分析を行
う。すなわち、(7)50ミリリットルの有栓メスシリ
ンダーに試料1ないし10ミリリットルを分取する。
(8)硫酸アンモニウム鉄溶液を10ミリリットル入れ
る。(9)さらに、チオシアン酸水銀エタノール溶液を
5ミリリットル入れる。(10)純水で50ミリリット
ルに希釈する。(11)均一に撹拌し、摂氏20度で1
0分間放置する。(12)460ナノメートルの波長で
分光分析機によって吸光度を測定する、の手順である。
When the substance to be analyzed is chlorine, first, the following extraction operation is performed. That is, (1) 20
Take 0.2 to 0.5 grams of sample in a 0 milliliter beaker. (2) Dilute to about 100 ml with pure water. (3) Boil for 3 to 5 hours to evaporate a part of the water content and extract the chlorine content contained in the sample.
(4) Cool. (5) Filter with a filter paper of 1 micrometer. The pore size of the filter paper is not specified here, but generally No. 5C (1 μm) is used, and if the sample particle size is smaller, the membrane filter paper
(0.8 μm, 0.45 μm) etc. may be used. On the contrary, when the sample particle size is coarser, coarse filter paper may be used. (6) Dilute to 100 ml with pure water. Next, colorimetric analysis specified in JIS K 0101 32. 1 is performed. That is, (7) 1 to 10 ml of the sample is dispensed into a 50 ml graduated cylinder with a stopper.
(8) Add 10 ml of ammonium iron sulfate solution. (9) Further, 5 ml of mercury thiocyanate ethanol solution is added. (10) Dilute to 50 ml with pure water. (11) Stir evenly and make 1 at 20 degrees Celsius.
Leave for 0 minutes. (12) Measuring the absorbance with a spectrophotometer at a wavelength of 460 nanometers.

【0005】しかし、この方法は、吸光度を測定するま
での工程が手作業であり、所要時間も長いので、分析結
果が得られるまでの労力が多い点において問題となるこ
とがある。実際に発明者が塩素の水質分析を行うと、
(1)から(6)までの抽出操作だけで3〜5時間、発
色(試薬混合)操作で15分、発色するまでに10分、吸
光度測定に20分を、それぞれ要するのが通常である。
これに加えて、ビーカや吸光度測定セルの洗浄等に要す
る時間が発生する。もちろん、検液を室温から所定の抽
出温度まで上昇させるための時間も別途に必要である。
そのため、1回の分析のために合計で6〜7時間を要す
るのである。
However, in this method, the steps up to the measurement of the absorbance are manual and the required time is long, which may cause a problem in that much labor is required to obtain the analysis result. When the inventor actually conducted a chlorine water quality analysis,
It is usual that the extraction operation from (1) to (6) requires 3 to 5 hours, the color development (reagent mixing) operation takes 15 minutes, the color development takes 10 minutes, and the absorbance measurement takes 20 minutes.
In addition to this, the time required for cleaning the beaker and the absorbance measuring cell is generated. Of course, an additional time is required to raise the test solution from room temperature to a predetermined extraction temperature.
Therefore, it takes 6 to 7 hours in total for one analysis.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の従来
技術の有する問題点に鑑みて、水質分析を簡便かつ迅速
に行うためのマイクロリアクタを提供することを目的と
する。また、本発明は、マイクロリアクタと分光分析機
とを組み合わせた簡便かつ迅速な水質分析装置を提供す
ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a microreactor for performing water quality analysis simply and quickly. Another object of the present invention is to provide a simple and quick water quality analyzer that combines a microreactor and a spectroscopic analyzer.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、分析対象物や
試薬を供給する供給部と、分析対象物と試薬とを混合す
る流路と、測定セル部とを、一枚の基板上に組み込んで
なることを特徴とする。本発明によれば、分析対象物や
試薬の移し変え作業を排除することにより、操作を迅速
化できる。また、流路を幅50マイクロメートル以上5
00マイクロメートル以下、好ましくは100μm以上
200μm以下、さらに好ましくは150μm以上20
0μm以下のマイクロチャンネル構造とすることによ
り、分析対象物と試薬との混合速度を飛躍的に高めるこ
とができる。
According to the present invention, a supply unit for supplying an analyte or a reagent, a flow path for mixing the analyte and the reagent, and a measurement cell unit are provided on a single substrate. It is characterized by being incorporated. According to the present invention, the operation can be speeded up by eliminating the work of transferring the analyte or the reagent. In addition, the width of the flow path is 50 micrometers or more 5
00 μm or less, preferably 100 μm or more and 200 μm or less, more preferably 150 μm or more 20
With a microchannel structure of 0 μm or less, the mixing speed of the analyte and the reagent can be dramatically increased.

【0008】本発明による第一の実施の形態は、基板
と、基板上に設けられた一以上の供給部と、基板上に設
けられた測定セル部と、前記供給部と前記測定セル部と
を接続した流路とを含んでなる水質分析用マイクロリア
クタである。
A first embodiment according to the present invention is a substrate, one or more supply units provided on the substrate, a measurement cell unit provided on the substrate, the supply unit and the measurement cell unit. A microreactor for water quality analysis, which comprises a flow path connected to each other.

【0009】ここで、上記供給部はその数、用量、配置
順序、混合時間などが各分析法によって種々定められ
る。通常は、後述の1つの系列には、測定対象試料を収
める1つの試料供給部と、分析用試薬を収める1以上の
試薬供給部とを有する。また、試薬供給部には、試料の
溶剤を収める溶剤供給部も含まれる。
Here, the number, dose, arrangement order, mixing time, etc. of the above-mentioned supply parts are variously determined by each analytical method. Usually, one series to be described later has one sample supply section for storing a measurement target sample and one or more reagent supply sections for storing analysis reagents. The reagent supply unit also includes a solvent supply unit that stores the solvent of the sample.

【0010】この実施の形態によれば、分析対象試料や
試薬を供給する部分と、測定セルとが一枚の基板上に形
成されるので、内容物の移し変えにかかる手間が不要と
なる。また、流路同士を合流させることによって、分析
対象試料と試薬とが混合されることになるので、内容物
の混合にかかる手間も不要となる。
According to this embodiment, since the portion for supplying the sample to be analyzed or the reagent and the measuring cell are formed on one substrate, it is not necessary to transfer the contents. Further, since the sample to be analyzed and the reagent are mixed by merging the flow paths, it is not necessary to mix the contents.

【0011】本発明による第二の実施の形態は、前記流
路は幅が通常150マイクロメートル以上500マイク
ロメートル以下、好ましくは150マイクロメートル以
上200マイクロメートル以下であることを特徴とする
水質分析用マイクロリアクタである。この実施の形態に
よれば、流路がマイクロチャンネル効果を発揮するの
で、混合速度を飛躍的に高めることができる。
In a second embodiment according to the present invention, the flow path has a width of usually 150 micrometers or more and 500 micrometers or less, preferably 150 micrometers or more and 200 micrometers or less, for water quality analysis. It is a microreactor. According to this embodiment, the flow channel exerts the microchannel effect, so that the mixing speed can be dramatically increased.

【0012】本発明による第三の実施の形態は、前記供
給部と前記測定セル部と前記流路とをそれぞれ一以上含
んで構成される系列を、2以上含んでなることを特徴と
する水質分析用マイクロリアクタである。
A third embodiment according to the present invention is characterized in that it includes two or more series including one or more of each of the supply section, the measurement cell section and the flow path. It is a micro reactor for analysis.

【0013】この実施の形態によれば、分析の系列を複
数にすることができる。たとえば、系列の数が2である
場合は一枚の基板上において分析対象試料の分析とブラ
ンク測定とを同時に進行させることができる。また、系
列の数が3である場合は一枚の基板上において分析対象
試料の分析とブランク測定と基準液の分析とを同時に進
行させることができる。
According to this embodiment, there can be a plurality of analysis series. For example, when the number of series is 2, the analysis of the sample to be analyzed and the blank measurement can be simultaneously performed on one substrate. When the number of series is 3, the analysis of the sample to be analyzed, the blank measurement, and the analysis of the reference solution can be simultaneously performed on one substrate.

【0014】ここで、一つの系列とは、少なくとも一つ
の測定セル部と、その測定セル部に一端を接続した流路
と、その流路の他端に接続した一以上の供給部とにより
構成される。流路が分岐しているか否かは問わない。供
給部には、通常、外部ポンプによって各種試薬類が圧送
されて、測定セル部に供給されるようになっている。試
料の移動方法として、ポンプで圧送する際には、例えば
60μl/分程度で送ることができる。供給部の途中には
液溜めが構成されていても良い。
Here, one series is composed of at least one measurement cell section, a flow path whose one end is connected to the measurement cell section, and one or more supply sections connected to the other end of the flow path. To be done. It does not matter whether or not the flow path is branched. Various reagents are usually pressure-fed to the supply unit by an external pump and supplied to the measurement cell unit. As a method for moving the sample, for example, when pumping the sample,
It can be sent at about 60 μl / min. A liquid reservoir may be provided in the middle of the supply unit.

【0015】本発明による第四の実施の形態は、前記流
路の途中に一以上の固液分離手段を備えてなることを特
徴とする水質分析用マイクロリアクタである。ここで、
固液分離手段としては、例えばメンブレンろ紙、GFP
(ガラスファイバーペーパー)などが用いられる。この
実施の形態によれば、内容物に微量の固形分が混在する
場合であっても、流路の目詰まりを防ぎ、確実に水質分
析を行うことができる。
A fourth embodiment according to the present invention is a microreactor for water quality analysis characterized by comprising one or more solid-liquid separation means in the middle of the flow path. here,
Examples of solid-liquid separation means include membrane filter paper and GFP
(Glass fiber paper) or the like is used. According to this embodiment, even when a small amount of solid content is mixed in the content, it is possible to prevent clogging of the flow path and reliably perform water quality analysis.

【0016】本発明による第五の実施の形態は、前記流
路の途中に一以上の加熱手段を備えてなることを特徴と
する水質分析用マイクロリアクタである。ここで、加熱
手段としては、例えば銅線、ニクロム線、セラミックヒ
ータなどの他に、光を利用したもの(レーザ、ハロゲ
ン、キセノンなど)が考えられる。銅線やニクロム線の
ほうが安価である反面、温度や昇温までの時間の点では
光を利用する方が制御が容易である。一方、光を利用す
る方法は、昇温が早いという利点がある反面、光源が別
途必要になることから高価になる。マイクロリアクター
基板に埋設された流路がその光を吸収する素材であるこ
とも必要になる。光ファイバーなどの手段によってマイ
クロリアクター内流路のピンポイントに光を効率よく照
射し加熱させることが可能である。上記の加熱手段は、
例えば上記発熱体(線状)を流路に沿わす、もしくは流路
を発熱体で覆う構成とすることが好適である。電源とし
ては、外部電源もしくはマイクロリアクターに埋設した
電池を用いるのがよい。
A fifth embodiment according to the present invention is a microreactor for water quality analysis, characterized by comprising one or more heating means in the middle of the flow path. Here, as the heating means, for example, a copper wire, a nichrome wire, a ceramic heater, or the like, which uses light (laser, halogen, xenon, etc.) can be considered. While copper wire or nichrome wire is cheaper, it is easier to control using light in terms of temperature and time until temperature rise. On the other hand, the method using light has an advantage that the temperature is raised quickly, but it is expensive because a light source is separately required. It is also necessary that the flow path embedded in the microreactor substrate is a material that absorbs the light. It is possible to efficiently irradiate and heat the pinpoint of the flow path in the microreactor with a means such as an optical fiber. The above heating means,
For example, it is preferable that the heating element (linear) is arranged along the flow path or the flow path is covered with the heating element. As the power source, it is preferable to use an external power source or a battery embedded in a microreactor.

【0017】また、加熱手段は試料や目的に応じて2以
上設けることが可能であり、例えば、第1の加熱手段で
溶剤を加熱し、第2の加熱手段で抽出した試料を含む液
を加熱すること、などが考えられる。この実施の形態に
よれば、分析対象物質がたとえば塩素であるなど、前処
理として加熱操作を要する場合であっても、水質分析を
行うことができる。
Further, it is possible to provide two or more heating means depending on the sample and purpose. For example, the first heating means heats the solvent and the second heating means heats the liquid containing the sample. Things to do are possible. According to this embodiment, water quality analysis can be performed even when a heating operation is required as a pretreatment when the substance to be analyzed is chlorine, for example.

【0018】本発明による第六の実施の形態は、前記加
熱手段の一部に振とう機を用いることを特徴とする水質
分析用マイクロリアクタであり、混合攪拌効率を向上さ
せるために振とう機を併設する。振とう機による振とう
の二次的効果により、発熱も期待できる。振とう機には
発振装置が付属しており、発振装置の一例としては水晶
発振器やピエゾ素子、レーザ発振器などが挙げられる
が、この中でも本発明においてはピエゾ素子が好適に利
用できる。振とうに際しては、超音波振とう以外に、軸
の周囲に円形状錘を設置し、その中心位置をずらして高
速回転させることによって振動を発生させても良い。あ
るいは、容器内に流体を充填させ、その中に物体を封じ
てそれを移動させることにより振動を発生させても良
い。これらは比較的簡易な構造であるために安価且つ容
易に製造することが可能である。
A sixth embodiment of the present invention is a microreactor for water quality analysis characterized by using a shaker for a part of the heating means, and a shaker is provided for improving mixing and stirring efficiency. Be attached. Heat can be expected due to the secondary effect of shaking by a shaker. An oscillating device is attached to the shaker, and examples of the oscillating device include a crystal oscillator, a piezo element, and a laser oscillator. Among them, the piezo element can be preferably used in the present invention. At the time of shaking, in addition to ultrasonic shaking, a circular weight may be installed around the shaft, and the center position may be shifted to rotate at high speed to generate vibration. Alternatively, the container may be filled with a fluid, an object may be sealed in the container, and the object may be moved to generate the vibration. Since these have a relatively simple structure, they can be manufactured inexpensively and easily.

【0019】マイクロリアクターで振とうを行うと、振
とうによる攪拌が必要である部位(ヒータ位置に相当)以
外にも振動が波及する場合があり得る。そこで、検出時
に振動があると悪影響が出るため、振動を発する時間内
は検出操作をおこなわないことが望ましい。ピエゾ素子
は小型である上に様々な形態のものが選択できることか
ら、マイクロリアクター上で必要な形態および強度の振
動を与えることが可能である。そして混合攪拌を目的と
した振動を与える場合には、振動が弱すぎると効果が現
れず、逆に振動が強すぎるとキャビテーション現象を起
こし流路内で気泡を発生するおそれがあるので、流路に
与える振とう効果は適度な振動に調整することが必要が
ある。
When the microreactor is shaken, the vibration may spread to a portion (corresponding to the heater position) where stirring by shaking is necessary. Therefore, it is desirable that the detection operation is not performed during the time when the vibration is generated because the vibration is adversely affected when the vibration is detected. Since the piezo element is small and various forms can be selected, it is possible to give vibration of a form and intensity required on the microreactor. When giving vibration for the purpose of mixing and stirring, if the vibration is too weak, the effect does not appear, and if the vibration is too strong, cavitation phenomenon may occur and bubbles may be generated in the flow path. It is necessary to adjust the shaking effect to the appropriate vibration.

【0020】この実施の形態によれば、振とう機によっ
て、例えば溶媒中に分散している難溶解性の試料につい
て、粒子を破壊して、溶解あるいは微分散させることが
できる。そして、抽出の高効率化が期待でき、更なる分
析時間短縮化を実現することができる。
According to this embodiment, a shaker can be used to dissolve or finely disperse particles of a hardly soluble sample dispersed in a solvent by breaking the particles. Further, it is possible to expect high efficiency of extraction, and it is possible to further shorten the analysis time.

【0021】本発明による第七の実施の形態は、前記供
給部の一つを前記基板の内部に配設し、前記供給部の残
りと前記測定セル部とを前記基板の表面に配設してなる
ことを特徴とする水質分析用マイクロリアクタである。
In a seventh embodiment according to the present invention, one of the supply units is arranged inside the substrate, and the rest of the supply unit and the measurement cell unit are arranged on the surface of the substrate. It is a microreactor for water quality analysis characterized by the following.

【0022】この実施の形態によれば、基板の内部を加
熱のために用い、かつ、基板の表面を冷却のために用い
ることができるので、温度の上昇または下降操作を短時
間で効率よく行うことができる。すなわち、基板の内部
に配設した供給部には、固体試料を収めることが可能で
あり、加熱によって溶剤への抽出や溶解を基板内部で行
うとともに、基板表面において効率的な冷却を行うこと
ができる。
According to this embodiment, since the inside of the substrate can be used for heating and the surface of the substrate can be used for cooling, the temperature raising or lowering operation can be efficiently performed in a short time. be able to. That is, the solid sample can be stored in the supply unit arranged inside the substrate, and the extraction and the dissolution in the solvent can be performed inside the substrate by heating, and the substrate surface can be efficiently cooled. it can.

【0023】本発明による第八の実施の形態は、前記供
給部及び測定セル部が、前記基板の外部に対して開放し
て配設してなることを特徴とする水質分析用マイクロリ
アクタである。
An eighth embodiment according to the present invention is a water quality analysis microreactor characterized in that the supply part and the measurement cell part are arranged open to the outside of the substrate.

【0024】この実施の形態によれば、外部から分析対
象試料を連続的に供給するとともに、測定を終えた検液
を測定セル部から外部へオーバーフローによって連続的
に排出することができるので、バッチ分析と連続分析と
の両方に適用することができる。
According to this embodiment, the sample to be analyzed can be continuously supplied from the outside, and the test liquid after the measurement can be continuously discharged from the measurement cell section to the outside by overflowing. It can be applied to both analysis and continuous analysis.

【0025】本発明による第九の実施の形態は、前記測
定セル部の最下部に、前記流路が接続していることを特
徴とする上記いずれかに記載の水質分析用マイクロリア
クタである。この実施の形態では、測定セル下部から溶
液が流入し上部からオーバーフロー分を排出する構造と
なり、これにより測定セル部に流入した液体の入れ替え
が容易になる。また、測定セル部(検出部)に流入する流
路については、例えば供給部からの溶液の流れととも
に、測定セル部最下部に向かって傾斜している態様が好
適に挙げられる。
A ninth embodiment according to the present invention is the microreactor for water quality analysis according to any one of the above, wherein the flow path is connected to the lowermost part of the measurement cell section. In this embodiment, the solution flows in from the lower part of the measuring cell and the overflow is discharged from the upper part, which facilitates replacement of the liquid flowing into the measuring cell part. Further, with respect to the flow path flowing into the measurement cell section (detection section), for example, a mode in which the flow path of the solution from the supply section is inclined toward the lowermost part of the measurement cell section is preferable.

【0026】本発明による第十の実施の形態は、上記い
ずれかに記載の水質分析用マイクロリアクタと、分光分
析機とを含んでなる水質分析装置である。この実施の形
態によれば、分光分析機にマイクロリアクタを装填した
状態で前処理及び測定ができるので、さらに操作が簡便
となる。
The tenth embodiment according to the present invention is a water quality analyzer comprising the water quality analysis microreactor according to any one of the above and a spectroscopic analyzer. According to this embodiment, the pretreatment and measurement can be performed in a state where the microreactor is loaded in the spectroscopic analyzer, so that the operation is further simplified.

【0027】本発明による第十一の実施の形態は、前記
分光分析機に接続したデータ出力手段を、さらに含んで
なる水質分析装置である。この実施の形態によれば、デ
ータ出力手段から出力される分析データを有線で直結し
た現場のコンピュータに格納できるので、データ処理に
公的に用いることができる。また、この実施の形態によ
ればデータ出力手段から通信回線を通じて接続した遠隔
地のコンピュータに格納することができるので、測定現
場に設置した水質分析装置の出力するデータを、任意の
地点で利用することができる。
The eleventh embodiment of the present invention is a water quality analyzer further including data output means connected to the spectroscopic analyzer. According to this embodiment, the analysis data output from the data output means can be stored in the computer at the site directly connected by wire, so that it can be publicly used for data processing. Further, according to this embodiment, since the data can be stored in the computer at the remote place connected through the communication line from the data output means, the data output from the water quality analyzer installed at the measurement site can be used at any point. be able to.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の水質分析用マイ
クロリアクタについての実施例を、図面に基づいて詳細
に説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the microreactor for water quality analysis of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0029】図1は、本発明のマイクロリアクタを示す
斜視図である。ここでは、基板2上に溶液を溜めること
ができる形状、例えば円形の供給部4,6,8及び10
が設けられている。供給部4は試料供給部であり、供給
部6、8、10は試薬供給部であり、この内、供給部1
0は溶剤供給部である。各供給部には図示しないポンプ
が接続され、流体を図面で見て左から右に流すようにな
っている。図面で見て左側は前処理部16であり、右側
は発色部18である。このマイクロリアクタをJIS
K 0102 65.2に準じて利用する場合は、試料
供給部4に測定対象試料を、供給部6に濃硫酸を純水で
10倍に希釈したものを、供給部8にジフェニルカルバ
ジド溶液を、溶剤供給部10に純水を、それぞれ供給す
れば良い。このように供給することにより、JIS K
0102 65.2に定められた順序で試料及び試薬が混合され
ることとなる。発色部18は、JISに定める5分放置
に相当する手順を行うためのものである。ここで、流体
を流す有効な手段としてはポンプが挙げられ、ポンプに
よって圧送することができるが、ポンプに代えて重力や
遠心力を利用することもできる。
FIG. 1 is a perspective view showing the microreactor of the present invention. Here, the supply portions 4, 6, 8 and 10 having a shape capable of storing the solution on the substrate 2, for example, a circular supply portion are used.
Is provided. The supply unit 4 is a sample supply unit, and the supply units 6, 8 and 10 are reagent supply units, of which the supply unit 1
Reference numeral 0 is a solvent supply unit. A pump (not shown) is connected to each supply unit so that the fluid flows from left to right as viewed in the drawing. In the drawing, the left side is the pre-processing section 16 and the right side is the coloring section 18. This micro reactor is JIS
When used in accordance with K 0102 65.2, the sample supply unit 4 is a sample to be measured, the supply unit 6 is a 10-fold diluted concentrated sulfuric acid with pure water, and the supply unit 8 is a diphenylcarbazide solution. Pure water may be supplied to the solvent supply unit 10, respectively. By supplying in this way, JIS K
The sample and reagents will be mixed in the order defined in 65.2. The color-developing portion 18 is for performing a procedure corresponding to leaving for 5 minutes specified by JIS. Here, a pump can be cited as an effective means for flowing the fluid, and the fluid can be pumped by the pump, but gravity or centrifugal force can be used instead of the pump.

【0030】基板2の材質に特に制限はないが、本発明
は分光分析に好適に用いられる関係上、透明な材料を採
用することが好ましい。具体的には、石英、ガラス、各
種の透明ポリマーなどが利用可能である。
The material of the substrate 2 is not particularly limited, but in the present invention, it is preferable to use a transparent material because it is preferably used for spectroscopic analysis. Specifically, quartz, glass, various transparent polymers and the like can be used.

【0031】図2(a)は、図1を平面図に変換したも
のであるので、説明を省略する。図2(b)は、図2
(a)のI−I断面を示す図である。ここでは流路12
は基板2の内部に配設されており、断面は図のように角
を有する形状であっても、円形や波型状であっても良
い。そのため、流路12から外部へ流体があふれ出るお
それはない。図2(c)は図2(a)のII−II断面
を示す図である。ここでは測定セル部14が流路12よ
りも深いので、吸光度を稼ぐことができる。また図2の
装置では、測定セル部14の上面は開放されているの
で、吸光度測定を終えた検液を廃棄するのに好適である
が、必ずしも測定セル部の上面は開放されていなくても
良い。
Since FIG. 2A is a plan view of FIG. 1, a description thereof will be omitted. 2 (b) is shown in FIG.
It is a figure which shows the II cross section of (a). Here, the flow path 12
Is disposed inside the substrate 2, and the cross section thereof may be a shape having corners as shown in the drawing, or may be circular or corrugated. Therefore, there is no possibility that the fluid overflows from the flow path 12. FIG. 2C is a view showing a II-II cross section of FIG. Here, since the measurement cell unit 14 is deeper than the flow channel 12, it is possible to earn the absorbance. Further, in the apparatus of FIG. 2, since the upper surface of the measurement cell unit 14 is open, it is suitable for discarding the test solution after the absorbance measurement, but the upper surface of the measurement cell unit is not necessarily open. good.

【0032】測定セル部の材質は、例えばポリスチレ
ン、ガラスもしくは石英などが挙げられるが、加熱を伴
うマイクロリアクターでは特にガラスが好ましい。測定
セル部の容量は、例えば200μl程度が好適であり、
200μlであればR2=0.97以上の相関係数が得られ
る。また、測定セル部における光学系では、通常、セル
に対して垂直に照射し、波長は6価クロムの場合には5
40nm、塩素の場合には460nmで行うことができ
る。
Examples of the material of the measuring cell portion include polystyrene, glass, quartz and the like, and glass is particularly preferable in a microreactor accompanied by heating. The volume of the measurement cell unit is preferably about 200 μl,
With 200 μl, a correlation coefficient of R 2 = 0.97 or more can be obtained. Also, in the optical system in the measurement cell part, the light is normally irradiated perpendicularly to the cell, and the wavelength is 5 in the case of hexavalent chromium.
40 nm, and in the case of chlorine, 460 nm.

【0033】このような構造のマイクロリアクタを作製
するためには、基板2を二つの部品から構成すれば良
い。つまり、供給部4,6,8及び10と、流路12
と、測定セル部14とを彫った第一の部材と、測定セル
部14に相当する丸孔を明けた第二の部材とを用意し、
第一の部材と第二の部材とを貼り合わせることによっ
て、本発明のマイクロリアクタを作製することができ
る。
In order to manufacture the microreactor having such a structure, the substrate 2 may be composed of two parts. That is, the supply parts 4, 6, 8 and 10 and the flow path 12
A first member engraved with the measurement cell unit 14 and a second member with a round hole corresponding to the measurement cell unit 14 prepared,
The microreactor of the present invention can be produced by bonding the first member and the second member together.

【0034】マイクロリアクタの形状及び大きさには特
に制限はないが、分光機の測定セル格納部の形状及び大
きさに合わせてマイクロリアクタを設計するのが好まし
い。分光機のメーカ及び形式によってマイクロリアクタ
の具体的な寸法は異なるが、その形状は通常図1に示す
ごとく薄い直方体状で、長さが10ないし100ミリメ
ートル、幅が10ないし50ミリメートル、厚さが5な
いし10ミリメートル程度のものが一般的である。
The shape and size of the microreactor are not particularly limited, but it is preferable to design the microreactor according to the shape and size of the measurement cell storage portion of the spectroscope. Although the specific dimensions of the microreactor vary depending on the manufacturer and type of the spectroscope, the shape is usually a thin rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. 1, with a length of 10 to 100 mm, a width of 10 to 50 mm, and a thickness of 5 mm. It is generally about 10 to 10 mm.

【0035】図3は、図1に示す実施例を発展させて、
一枚のマイクロリアクタで流路を2系列設けたものであ
る。これにより、たとえば、一方の系列では分析対象試
料を測定し、他方の系列ではブランクを測定することが
できる。この場合、分光分析機は測定セル部14または
14’のいずれかの位置を選択して片方ずつ測定するこ
ととなる。位置を選択するためには、座標制御機能を有
する分光分析機を利用すると便利である。
FIG. 3 is a development of the embodiment shown in FIG.
Two microfluidic channels are provided in one microreactor. Thereby, for example, the analysis target sample can be measured in one series, and the blank can be measured in the other series. In this case, the spectroscopic analyzer will select one of the positions of the measurement cell unit 14 or 14 'and measure each one. To select a position, it is convenient to use a spectroscopic analyzer having a coordinate control function.

【0036】図4は、図3に示す実施例をさらに発展さ
せて、一枚のマイクロリアクタにおいて流路を3系列設
けたものである。これにより、一つめの系列では分析対
象試料を測定し、二つめの系列ではブランクを測定し、
三つめの系列では標準試料を測定することができる。標
準試料としては、たとえば関連法規で定められる環境基
準値の濃度を有する溶液を利用すると、分析対象試料と
環境基準値との濃度の大小関係を明瞭に比較することが
できる。
FIG. 4 shows a further development of the embodiment shown in FIG. 3 in which three channels are provided in one microreactor. As a result, the first series measures the sample to be analyzed, the second series measures the blank,
The third series can measure standard samples. As a standard sample, for example, when a solution having a concentration of an environmental standard value defined by relevant laws and regulations is used, it is possible to clearly compare the concentration relationship between the sample to be analyzed and the environmental standard value.

【0037】分光分析機側の寸法が許す限り、このよう
な系列の数はさらに増やすことができる。多数の系列を
有するマイクロリアクタを使用すれば、各々の系列に濃
度を区々にした標準液を通すことにより、検量線の作成
が容易になる利点も発揮する。
The number of such series can be further increased, as the dimensions of the spectrophotometer allow. If a microreactor having a large number of series is used, there is an advantage that a calibration curve can be easily prepared by passing a standard solution having different concentrations in each series.

【0038】図5は、連続分析に好適に利用できるマイ
クロリアクタの例である。ここでは、供給部34、3
6、38及び40は液だめを有さず、図示しない外部ポ
ンプに接続される流路だけから構成されている。また、
測定セル部14には排出流路42が接続され、用済み後
の検液を外部に放流できるようになっている。この場
合、排出流路42の前途には図示しない廃液だめを設
け、分光分析機の内部の汚染を防ぐような構成とするこ
とが望ましい。
FIG. 5 shows an example of a microreactor that can be suitably used for continuous analysis. Here, the supply units 34, 3
Nos. 6, 38 and 40 do not have a liquid reservoir, and are composed only of flow paths connected to an external pump (not shown). Also,
A discharge channel 42 is connected to the measurement cell unit 14 so that the used test liquid can be discharged to the outside. In this case, it is desirable that a waste liquid reservoir (not shown) is provided in front of the discharge flow path 42 to prevent the inside of the spectroscopic analyzer from being contaminated.

【0039】図6は、塩素分析に好適に利用できるマイ
クロリアクタの例である。図6に示す形状及び寸法のマ
イクロリアクタは、測定対象試料が200マイクロリッ
トルであるときに、特に好適に利用できる。このこと
は、測定データを添えて後述する。
FIG. 6 shows an example of a microreactor that can be suitably used for chlorine analysis. The microreactor having the shape and dimensions shown in FIG. 6 can be particularly suitably used when the measurement target sample is 200 microliters. This will be described later together with the measurement data.

【0040】図6(a)は平面図、図6(b)はIII
−III’断面を示す図である。ここでは、供給部4か
らは図示しないポンプを利用して純水を供給する。図6
(a)の点線で示した部分は、流路が三次元的に窪んで
いる区間を示す。その詳細は図6(b)に示す通り、マ
イクロリアクタの内部(図面では裏面付近)に供給部6
が設けられている。流路を三次元構造とすることによ
り、流路の窪んだ部位だけを加熱することができ、さら
に加熱した液を容易に冷却することもできる。
FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is III.
It is a figure which shows a III 'cross section. Here, pure water is supplied from the supply unit 4 using a pump (not shown). Figure 6
The part shown by the dotted line in (a) shows the section in which the flow path is three-dimensionally depressed. As shown in FIG. 6B for details, the supply unit 6 is provided inside the microreactor (near the back surface in the drawing).
Is provided. By forming the flow channel into a three-dimensional structure, it is possible to heat only the recessed portion of the flow channel, and it is also possible to easily cool the heated liquid.

【0041】供給部6には測定対象試料が2ミリグラム
程度収められている。通常用いられる化学天秤は0.1
ミリグラム単位で秤量するものであるので、測定対象試
料を2ミリグラム取れば、秤量誤差は20分の1に収め
ることができる。本発明の測定精度は後述する検量線の
相関係数であるR2によって支配されるので、秤量誤差
が20分の1であれば、精度のつりあいが取れるもので
ある。
The supply unit 6 contains about 2 milligrams of the sample to be measured. Normally used chemical balance is 0.1
Since the measurement is performed in milligram units, if the measurement target sample is 2 milligrams, the weighing error can be reduced to 1/20. Since the measurement accuracy of the present invention is governed by R 2 which is the correlation coefficient of the calibration curve described later, if the weighing error is 1/20, the accuracy can be balanced.

【0042】供給部4から供給部6へと向かう途中の水
は、第1の加熱手段であるヒータ22によって摂氏10
0度程度に加熱される。加熱された水は、供給部6を経
ることによって、そこに収められた試料と接触し、溶剤
として抽出を行う。供給部6からマイクロリアクタの表
面に戻る途中の水は、第2の加熱手段であるヒータ24
によって摂氏200度程度に加熱される。ここは厳密に
摂氏200度である必要はなく、上下40度程度の誤差
範囲内であっても問題はない。これらのヒータの発生す
る熱によって、測定対象試料に含まれている塩素が抽出
される。加熱部分は流路の窪んだ部位に設置している。
これにより、流路前部および後部の加熱不要部分には、
熱が伝わり難いように配置できる。また、流路を三次元
構造とすることにより、加熱部位と冷却部位の間に断熱
手段を設置しないでも済むという効果もある。
Water on the way from the supply unit 4 to the supply unit 6 is heated to 10 degrees Celsius by the heater 22 which is the first heating means.
It is heated to about 0 degrees. The heated water passes through the supply unit 6 to come into contact with the sample contained therein and is extracted as a solvent. Water on the way from the supply section 6 to the surface of the microreactor is heated by the heater 24, which is the second heating means.
Is heated to about 200 degrees Celsius. This does not need to be strictly 200 degrees Celsius, and there is no problem even within an error range of about 40 degrees up and down. Chlorine contained in the sample to be measured is extracted by the heat generated by these heaters. The heating part is installed in the recessed part of the flow path.
As a result, the heating-free parts at the front and rear of the flow path are
It can be arranged so that heat cannot be transmitted easily. In addition, the three-dimensional structure of the flow path also has the effect of eliminating the need for installing heat insulating means between the heating portion and the cooling portion.

【0043】流路の途中に設けられている網30は、流
路の詰まりを防止し、さらには供給部6からの試料流出
を防止する機能を有する。所定の加熱が終わった後の流
体は冷却区間26によって冷却される。冷却区間26の
一部はマイクロリアクタの表面付近にあるため、冷却効
果が高いものである。
The mesh 30 provided in the middle of the flow channel has a function of preventing clogging of the flow channel and further preventing the sample from flowing out from the supply section 6. After the predetermined heating is completed, the fluid is cooled by the cooling section 26. Since a part of the cooling section 26 is near the surface of the microreactor, the cooling effect is high.

【0044】冷却区間26の先には固液分離手段である
ろ紙28が設置され、仮に冷却によって固形分が析出し
たとしても、これを捕捉する。固形分が混在すると、流
路が詰まる以外にも、分光分析の障害ともなるので、好
ましくない。固液分離手段であるろ紙28の種類は特に
制限がなく、たとえばグラスファイバペーパ(GFP)
やポリカーボネートペーパ(PC)を利用することがで
きる。また、ろ紙に代えて他の材料のフィルタであって
も良い。
A filter paper 28, which is a solid-liquid separating means, is installed at the end of the cooling section 26, and even if the solid content is deposited by cooling, it is captured. If the solid content is mixed, not only the flow path is clogged, but also the spectroscopic analysis is hindered, which is not preferable. The type of the filter paper 28 that is a solid-liquid separation means is not particularly limited, and for example, glass fiber paper (GFP) is used.
Polycarbonate paper (PC) can be used. Further, a filter made of another material may be used instead of the filter paper.

【0045】供給部8からは図示しないポンプを用いて
硫酸アンモニウム鉄溶液を、供給部10からは図示しな
いポンプを用いてチオシアン酸水銀エタノール溶液を、
それぞれ供給する。これによって、マイクロリアクタ全
体としてはJIS K 010132.1に定める方法に準じ
て、流路12のうち混合区間16において各試薬類が混
合されることとなる。流路12のうち、右側が発色区間
18である。
From the supply unit 8, an ammonium sulfate iron sulfate solution is supplied by using a pump not shown, and from the supply unit 10, a mercury thiocyanate ethanol solution is supplied by using a pump not shown.
Supply each. As a result, the reagents are mixed in the mixing section 16 of the flow channel 12 in accordance with the method defined in JIS K 010132.1 for the entire microreactor. The color development section 18 is on the right side of the flow path 12.

【0046】流路12の先には測定セル部14が配置さ
れている。ここでの測定セル部14は、200マイクロ
リットルの容量として設計したものであり、具体的に
は、例えば直径8ミリメートルで深さが5ミリメートル
の円筒形状が挙げられる。この円筒には計算上で251
マイクロリットルの体積があるが、測定中のあふれを防
止する観点から約八分目の200マイクロリットルを入
れて使用するようにしている。その内訳は、供給部4か
ら供給する純水140マイクロリットル、供給部8から
供給する硫酸アンモニウム鉄溶液40マイクロリット
ル、供給部10から供給するチオシアン酸水銀エタノー
ル溶液20マイクロリットルである。
A measuring cell portion 14 is arranged in front of the flow path 12. The measuring cell unit 14 here is designed to have a capacity of 200 microliters, and specifically, for example, a cylindrical shape having a diameter of 8 mm and a depth of 5 mm can be mentioned. This cylinder has 251
Although there is a volume of microliters, from the viewpoint of preventing overflow during measurement, 200 microliters at about the eighth minute is put in and used. The content is 140 microliters of pure water supplied from the supply unit 4, 40 microliters of ammonium iron sulfate solution supplied from the supply unit 8 and 20 microliters of mercury thiocyanate ethanol solution supplied from the supply unit 10.

【0047】一方、光路長が長いほど強い吸光度を得る
ことができるので、測定セル部14の溶液量200μl
を保ったままセル部の径(面積)を絞って深さ方向に長
くすることにより、光路長を長くすることもできる。測
定セル部の形状は円筒形状の他、四角柱等の多角柱形状
などが挙げられる。具体的には、例えば5ミリ角の面積
に対し10mm深さの測定セル部(計算上250μlの体
積)であっても良い。このように光路長を長く取ること
により、強い吸光度を得ることができるという効果があ
る。なお、マイクロリアクターの厚さよりも光路長(測
定セル部深さ)を長く取ることはできず、また、測定セ
ル部の面積は測定に用いる分光器光源の径によって制約
を受ける。
On the other hand, the longer the optical path length, the stronger the absorbance that can be obtained.
It is possible to increase the optical path length by narrowing the diameter (area) of the cell portion and keeping it longer in the depth direction while maintaining the above condition. The shape of the measurement cell portion may be a polygonal columnar shape such as a quadrangular prism or the like in addition to a cylindrical shape. Specifically, for example, it may be a measuring cell portion (calculated volume of 250 μl) having a depth of 10 mm for an area of 5 mm square. By taking a long optical path length in this way, there is an effect that a strong absorbance can be obtained. The optical path length (measurement cell portion depth) cannot be longer than the thickness of the microreactor, and the area of the measurement cell portion is restricted by the diameter of the spectroscopic light source used for measurement.

【0048】マイクロリアクタの材質はガラスや石英製
が用いられ、ヒータ24による摂氏200度程度の加熱
に耐えうる設計となっている。また、流路は円形の場合
は直径500マイクロメートル以下、矩形の場合は一辺
500マイクロメートル以下とすると、マイクロチャン
ネル効果が現れ始める。特に好ましい条件は、直径20
0マイクロメートルの円筒断面流路や、一辺200マイ
クロメートルの矩形断面流路である。
The material of the microreactor is made of glass or quartz, and is designed to withstand heating by the heater 24 at about 200 degrees Celsius. In addition, when the diameter of the flow channel is 500 μm or less in the case of a circular shape and 500 μm or less per side in the case of a rectangular shape, the microchannel effect starts to appear. Particularly preferred conditions are diameter 20
It is a 0 μm cylindrical cross section flow path or a 200 μm side rectangular cross section flow path.

【0049】ここで、流路12を通る流体の総量は20
0マイクロリットルであるから、この区間を60マイク
ロリットル毎分で流すことにより、通過に要する時間は
3分20秒となる。このような微小流量のポンプも、当
業者によって広く使用されているものである。
Here, the total amount of fluid passing through the flow path 12 is 20.
Since it is 0 microliters, by flowing this section at 60 microliters per minute, the time required for passage becomes 3 minutes and 20 seconds. Such a minute flow rate pump is also widely used by those skilled in the art.

【0050】ところで、この実施例の条件では、最後の
発色試薬であるチオシアン酸水銀エタノール溶液が添加
されてから測定セル部14に至るまでの発色時間が3分
20秒であることになる。JIS K 0101 32.1の規定
では発色時間を5分確保するようになっているため、本
実施例では発色時間が規定よりも少ない。しかし、マイ
クロチャンネル効果によって、十分に発色が進むものと
推測される。
By the way, under the conditions of this embodiment, the color development time from the addition of the last ethanol solution of mercury thiocyanate as the color development reagent to the measurement cell portion 14 is 3 minutes and 20 seconds. According to the JIS K 0101 32.1 standard, the coloring time is set to 5 minutes, so that the coloring time is shorter than the standard in this embodiment. However, it is speculated that the color development proceeds sufficiently due to the microchannel effect.

【0051】ここで、マイクロチャンネル効果とは、微
小な流路を流体が通過するときに分子拡散によって効率
よく混合が進む効果をいい、当業者に広く知られてい
る。一例としては、従来10時間かかるような混合操作
が、マイクロチャンネル効果を利用すると10分で完了
するデータも知られている。また、流路幅が1センチメ
ートルのものと100マイクロメートルのものとを比べ
ると、後者のほうが分子拡散時間は1万分の1ですむこ
とが知られている(“化学プロセスのマイクロチップ集
積化”、東京大学北森武彦教授、2001年5月30日
講演)。
Here, the microchannel effect means an effect of efficiently admixing due to molecular diffusion when a fluid passes through a minute channel, and is widely known to those skilled in the art. As an example, it is known that the mixing operation which conventionally takes 10 hours can be completed in 10 minutes by utilizing the microchannel effect. In addition, it is known that the molecular diffusion time of the latter is 1 / 10,000 when comparing the flow channel width of 1 cm and 100 μm (“Chemical process microchip integration ", Professor Takehiko Kitamori of the University of Tokyo, lecture on May 30, 2001).

【0052】ここで、マイクロチャンネル効果によって
反応が過度に進んで、吸光度が減衰してしまうのではな
いか、との懸念が存在するのは確かである。実際に、J
ISに定められる10ミリメートルのセルを使用して5
分だけ放置した場合に比べて、60分間放置した場合の
吸光度は約半分である、とのデータが得られている。す
なわち、放置時間を正確に定めないと誤った分析値を得
ることとなる。しかし、この問題については、ピーク測
定機能を有する分光分析機を使用すれば解決できること
であり、実用上は影響を受けることがない。
Here, it is certain that there is concern that the absorbance may be attenuated due to the excessive progress of the reaction due to the microchannel effect. In fact, J
5 using a 10 mm cell as defined by IS
Data is obtained that the absorbance when left for 60 minutes is about half of that when left alone for 60 minutes. That is, an incorrect analysis value will be obtained unless the leaving time is accurately determined. However, this problem can be solved by using a spectroscopic analyzer having a peak measurement function, and is not affected in practice.

【0053】また、本実施の形態によれば、分析対象試
料や発色試薬が微量で済む利点も有する。つまり、JI
S K 0101 32.1では10ミリメートルのセルを用いて
検液を4ミリリットル使うように規定されているとこ
ろ、本発明では200マイクロリットルで済むことにな
る。このようなダウンサイジングにより、発色試薬の使
用量を低減することができる。
Further, according to the present embodiment, there is an advantage that the amount of the sample to be analyzed and the coloring reagent are small. That is, JI
In SK 0101 32.1, it is specified that a test solution of 4 milliliters is used using a cell of 10 millimeters, but the present invention requires 200 microliters. Such downsizing can reduce the amount of color-developing reagent used.

【0054】ここまででは測定対象物質が6価クロムや
塩素である場合についてだけ述べたが、本発明の実施の
形態はこれらに限定されない。具体的には、本発明のマ
イクロリアクタは測定対象物質がリン酸(JIS K 0
102 46.1)やシリカ(JISK 0101 44.1)である場合
の分析にも同様に適用することができる。
Up to this point, only the case where the substance to be measured is hexavalent chromium or chlorine has been described, but the embodiment of the present invention is not limited to these. Specifically, in the microreactor of the present invention, the substance to be measured is phosphoric acid (JIS K 0
102 46.1) and silica (JISK 0101 44.1) can be similarly applied.

【0055】なお、分析対象物質がフッ素(JIS K
0102 34.1)、シアン(JIS K0102 38)、アンモ
ニア(JIS K 0102 42.2)である場合は、本発明のマ
イクロリアクタをそのまま適用することは困難な場合が
ある。その理由は、前処理の段階で蒸留が必要であっ
て、蒸留時に発生する蒸気を逃がすことができないため
である。この場合には、前もって外部で蒸留操作を行っ
たものを測定対象試料とすれば、本発明のマイクロリア
クタを適用できるようになる。
The substance to be analyzed is fluorine (JIS K
In the case of cyanide (JIS K0102 38) and ammonia (JIS K 0102 42.2), it may be difficult to directly apply the microreactor of the present invention. The reason is that the distillation is required in the pretreatment stage and vapor generated during the distillation cannot escape. In this case, the microreactor of the present invention can be applied by using a sample that has been subjected to an external distillation operation in advance as a sample to be measured.

【0056】[0056]

【実施例】図6に示すマイクロリアクタを用いた実験例
として、6価クロムの検量線データの結果を、表1に示
す。表1をグラフにしたものを図7として示す。
EXAMPLE As an experimental example using the microreactor shown in FIG. 6, the results of the calibration curve data of hexavalent chromium are shown in Table 1. FIG. 7 shows a graph of Table 1.

【0057】[0057]

【表1】 [Table 1]

【0058】このように、測定セル部に200マイクロ
リットルの検液をためた実験例では検量線の相関関数R
2が0.9759を示し、本発明は簡易かつ迅速な分析
を目的とする場合の検量線としては十分に実用できるこ
とがわかった。なお、時間をかけてでも精度を確保した
分析を行いたい場合に必要なR2は最低でも0.99以
上、好ましくは0.998以上である。
As described above, in the experimental example in which 200 microliters of the test solution was stored in the measurement cell part, the correlation function R of the calibration curve was obtained.
2 shows 0.9759, and it was found that the present invention can be sufficiently put to practical use as a calibration curve for the purpose of simple and quick analysis. In addition, when it is desired to perform an analysis that secures accuracy even if it takes time, R 2 is at least 0.99 or more, preferably 0.998 or more.

【0059】検液を減らせば、さらに微量の分析が可能
となることが予想できるが、実際に100マイクロリッ
トルで検量線を作成したところ、相関係数R2は0.8
651となった。これは実用に耐えない精度である。ま
た、検液を50マイクロリットルとすると表面張力の効
果が相対的に大きくなって光路長を均一に保つことがで
きず、測定ができなかった。逆に、検液を増やせば分析
精度が向上することが予想できるが、図6に示す測定セ
ル部14の満液容量が251マイクロリットルであるの
で、実験例の200マイクロリットルが実用的な上限で
あると考えられる。
It can be expected that even a trace amount of analysis will be possible by reducing the amount of test solution, but when a calibration curve was actually created with 100 microliters, the correlation coefficient R 2 was 0.8.
It became 651. This is an accuracy that cannot be put to practical use. Further, when the test solution was 50 microliters, the effect of surface tension was relatively large, and the optical path length could not be kept uniform, and measurement could not be performed. On the contrary, although it can be expected that the accuracy of analysis will be improved by increasing the amount of test liquid, since the full capacity of the measuring cell unit 14 shown in FIG. 6 is 251 microliters, 200 microliters of the experimental example is a practical upper limit. Is considered to be.

【0060】[0060]

【発明の効果】本発明によれば、簡便かつ迅速に水質分
析を行えるマイクロリアクタを提供することができる。
また、本発明によれば、測定試料が微量であっても水質
分析を行えるマイクロリアクタ及び水質分析装置を提供
することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a microreactor capable of analyzing water quality simply and quickly.
Further, according to the present invention, it is possible to provide a microreactor and a water quality analyzer capable of performing water quality analysis even if a measurement sample is a trace amount.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかるマイクロリアクタの外観を示す
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a microreactor according to the present invention.

【図2】(a)は図1に示すマイクロリアクタの平面
図、(b)は(a)のI−I断面図、(c)は(a)の
II−II断面図である。
2A is a plan view of the microreactor shown in FIG. 1, FIG. 2B is a sectional view taken along line I-I of FIG. 2A, and FIG. 2C is a sectional view taken along line II-II of FIG. 2A.

【図3】本発明にかかる系列数が2のマイクロリアクタ
の外観を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing the appearance of a microreactor having two series according to the present invention.

【図4】本発明にかかる系列数が3のマイクロリアクタ
の外観を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing an appearance of a microreactor having three series according to the present invention.

【図5】本発明にかかる連続操作に好適に用いられるマ
イクロリアクタの外観を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an appearance of a microreactor that is preferably used for continuous operation according to the present invention.

【図6】(a)は本発明にかかる塩素分析に好適に用い
られるマイクロリアクタの平面図、(b)は(a)のI
II−III断面図である。
FIG. 6A is a plan view of a microreactor suitably used for chlorine analysis according to the present invention, and FIG. 6B is I of FIG.
It is a II-III sectional view.

【図7】図6に示すマイクロリアクタを使用して塩素分
析を行ったときの分光分析結果を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a spectroscopic analysis result when chlorine analysis is performed using the microreactor shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 基板 4,4’,4” 試料供給部 6,6’,6” 供給部 8,8’,8” 供給部 10,10’,10” 溶剤供給部 12,12’,12” 流路 14,14’,14” 測定セル部 16 混合部 18 発色部 22,24 ヒータ 26 冷却区間 28,30 フィルタ 34 供給部 36 供給部 38 供給部 40 供給部 42 排出流路 2 substrates 4,4 ', 4 "sample supply unit 6,6 ', 6 "supply section 8,8 ', 8 "supply section 10, 10 ', 10 "solvent supply section 12,12 ', 12 "flow path 14,14 ', 14 "measuring cell section 16 mixing section 18 Coloring part 22,24 heater 26 cooling sections 28,30 filters 34 Supply Department 36 Supply Department 38 Supply Department 40 Supply Department 42 discharge channel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 21/77 G01N 21/77 B 31/20 ZAB 31/20 ZAB 33/18 106 33/18 106Z // G01N 21/27 21/27 Z Fターム(参考) 2G042 AA01 BB16 BB17 BB18 BC06 CA02 CB03 DA08 EA03 EA07 FA01 FA11 FB02 GA01 GA04 HA02 HA07 2G054 AA02 AB10 BA01 BB02 CA10 EA06 GB01 2G057 AA01 AB01 AB06 AC01 AD05 BA03 BA05 BB01 BB04 BB06 EA06 JA20 2G059 AA01 AA05 BB04 DD12 DD16 EE01 EE06 FF08 FF12 HH02 HH06 JJ01 LL03 MM12 MM15 4G075 AA13 AA65 BB05 BD15 CA02 EB01 ED15 FB06 FB12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) G01N 21/77 G01N 21/77 B 31/20 ZAB 31/20 ZAB 33/18 106 33/18 106Z // G01N 21/27 21/27 Z F term (reference) 2G042 AA01 BB16 BB17 BB18 BC06 CA02 CB03 DA08 EA03 EA07 FA01 FA11 FB02 GA01 GA04 HA02 HA07 2G054 AA02 AB10 BA01 BB02 CA10 EA06 GB01 2G057 A05 BB01 BA03 AB01 AB01 AB01 AB01 AB06 AB06 EA06 JA20 2G059 AA01 AA05 BB04 DD12 DD16 EE01 EE06 FF08 FF12 HH02 HH06 JJ01 LL03 MM12 MM15 4G075 AA13 AA65 BB05 BD15 CA02 EB01 ED15 FB06 FB12

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板と、基板上に設けられた一以上の供
給部と、基板上に設けられた測定セル部と、前記供給部
と前記測定セル部とを接続した流路とを含んでなる水質
分析用マイクロリアクタ。
1. A substrate, a one or more supply unit provided on the substrate, a measurement cell unit provided on the substrate, and a flow path connecting the supply unit and the measurement cell unit. Microreactor for water quality analysis.
【請求項2】 前記流路は幅が50マイクロメートル以
上500マイクロメートル以下であることを特徴とする
請求項1に記載の水質分析用マイクロリアクタ。
2. The microreactor for water quality analysis according to claim 1, wherein the flow path has a width of 50 micrometers or more and 500 micrometers or less.
【請求項3】 前記供給部と前記測定セル部と前記流路
とをそれぞれ一以上含んで構成される系列を、2以上含
んでなることを特徴とする請求項1または2に記載の水
質分析用マイクロリアクタ。
3. The water quality analyzer according to claim 1, comprising two or more series including one or more of each of the supply unit, the measurement cell unit, and the flow channel. Micro reactor.
【請求項4】 前記流路の途中に一以上の固液分離手段
を備えてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
に記載の水質分析用マイクロリアクタ。
4. The microreactor for water quality analysis according to claim 1, wherein one or more solid-liquid separation means is provided in the middle of the flow path.
【請求項5】 前記流路の途中に一以上の加熱手段を備
えてなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記
載の水質分析用マイクロリアクタ。
5. The microreactor for water quality analysis according to claim 1, further comprising one or more heating means in the middle of the flow path.
【請求項6】 前記加熱手段の一部に振とう機を用いる
ことを特徴とする請求項5に記載の水質分析用マイクロ
リアクタ。
6. The microreactor for water quality analysis according to claim 5, wherein a shaker is used as a part of the heating means.
【請求項7】 前記供給部の一つを前記基板の内部に配
設し、前記供給部の残りと前記測定セル部とを前記基板
の表面に配設してなることを特徴とする請求項5または
6に記載の水質分析用マイクロリアクタ。
7. The one of the supply units is disposed inside the substrate, and the rest of the supply unit and the measurement cell unit are disposed on the surface of the substrate. 7. The microreactor for water quality analysis according to 5 or 6.
【請求項8】 前記供給部及び前記測定セル部は、前記
基板の外部に対して開放して配設してなることを特徴と
する請求項1〜7のいずれかに記載の水質分析用マイク
ロリアクタ。
8. The microreactor for water quality analysis according to claim 1, wherein the supply unit and the measurement cell unit are arranged open to the outside of the substrate. .
【請求項9】 前記測定セル部の最下部に、前記流路が
接続していることを特徴とする請求項1〜8のいずれか
に記載の水質分析用マイクロリアクタ。
9. The microreactor for water quality analysis according to claim 1, wherein the flow path is connected to the lowermost portion of the measurement cell section.
【請求項10】 請求項1〜9のいずれかに記載の水質
分析用マイクロリアクタと、分光分析機を含んでなる水
質分析装置。
10. A water quality analyzer comprising the water quality analysis microreactor according to claim 1 and a spectroscopic analyzer.
【請求項11】 前記分光分析機に接続したデータ出力
手段を、さらに含んでなる請求項10に記載の水質分析
装置。
11. The water quality analyzer according to claim 10, further comprising data output means connected to the spectroscopic analyzer.
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