CN102401777B - zeta电位测量池和颗粒物性测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种颗粒物性测量池和颗粒物性测量装置。所述颗粒物性测量池包括：有底筒形的池主体(21)，形成沿长边方向延伸的内部空间(S1)，并在一个端部(21x)开口；一对施加电极(22)，在内部空间(S1)中相对配置；固定间隔件(23)，通过夹在一对施加电极(22)之间，限定所述施加电极(22)之间的距离，并且固定一对施加电极(22)。在把固定间隔件(23)插入到池主体(21)内的状态下，在池主体(21)的内部空间(S1)的下部形成一对施加电极(22)露出的zeta电位测量空间(S2)。
Description
技术领域
本发明涉及用于测量以zeta电位为主的颗粒的物性值的颗粒物性测量池或颗粒物性测量装置。
背景技术
在水溶液中，高分子及作为高分子聚集体的胶体颗粒因吸附解离性基团(dissociablegroup)或离子而带电。把因该带电形成的电位称为zeta(ζ)电位，通过对颗粒施加电场来测量颗粒的移动速度(电泳速度)，从而可以计算出所述zeta电位。
如专利文献1所示，为了利用电泳速度测量装置测量zeta电位，通过把电极插入到容纳有分散有颗粒的液体试样的测量池中，在该电极上施加直流电压，边对液体试样中的颗粒施加电场，边照射激光，在规定角度接收散射的散射光，并测量散射光与使一部分激光分开后得到的参考光(referencelight)的振动数的差(干涉现象)，从而计算出液体试样中的颗粒的移动速度。然后通过对得到的移动速度进行规定的计算处理来计算出zeta电位。
如专利文献1和专利文献1的图9所示，以往的zeta电位测量池包括：有底筒形的池主体，用于容纳液体试样；以及电极传感器，插入所述池主体中。所述电极传感器具有一对施加电极和埋设有该施加电极的传感器主体，通过把该传感器主体嵌入池主体中，从而使一对施加电极与容纳在池主体内的液体试样接触。
在该zeta电位测量池中，由于电流在一对施加电极中流动，所以在施加电极上发生氧化还原反应，液体试样中的离子析出并附着在施加电极上。此外，在液体试样例如含有蛋白质等的情况下，所述蛋白质会附着在电极上。因此，在测量前等必须进行用于从施加电极上去除附着物的清洗。
可是，在所述结构的电极传感器中，由于采用通过把一对施加电极埋设在传感器主体中从而构成一体的结构，所以为了去除附着在施加电极上的物质，必须把整个电极传感器从池主体中取出来进行清洗。于是，传感器主体成为妨碍物，存在难以清洗电极的问题。此外，在仅把电极更换成新的情况下，必须更换电极传感器本身，在成本方面也是个问题。
此外，在要更换为与液体试样的种类对应的表面处理或材质不同的施加电极的情况下，也必须更换电极传感器本身，存在造成制造成本增大的问题。
专利文献1：日本专利公开公报特开2010－101705号
发明内容
本发明可以一举解决所述的问题，本发明的主要目的是：不仅可以独立地更换施加电极，从而容易清洗施加电极，而且可以把旧的施加电极更换为新的施加电极，还可以根据液体试样的种类更换施加电极，并且可以简化颗粒物性测量池的组装操作。
即，本发明提供一种zeta电位测量池，用于测量分散在液体试样中的颗粒的物性值的zeta电位测量装置，其特征在于，所述zeta电位测量池包括：有底筒形的池主体，形成有沿长边方向延伸的内部空间，并在所述长边方向的一个端部开口；一对施加电极，从所述长边方向的一个端部插入所述池主体内，在所述内部空间中相对配置；固定间隔件，通过从所述长边方向的一个端部插入所述池主体内，并介于所述一对施加电极之间，来限定所述施加电极之间的距离，并且通过向所述池主体的内侧的面按压所述一对施加电极来固定所述施加电极，其中，在所述固定间隔件插入到所述池主体内的状态下，在所述池主体的所述内部空间下部形成有所述一对施加电极露出的zeta电位测量空间，在所述池主体上形成有用于将激光导入所述zeta电位测量空间内的光导入窗。
按照所述的zeta电位测量池，由于可以把施加电极和固定间隔件分别独立地从池主体上取下来，所以可以简化施加电极的清洗操作。此外，在施加电极的污垢弄不掉等情况下而需要更换施加电极的情况下，由于可以独立地更换施加电极，所以可以廉价地进行施加电极的更换。此时，由于仅通过把一对施加电极和固定间隔件插入池主体内，就可以在池主体内形成zeta电位测量空间，所以zeta电位测量池的组装简单。此外，由于可以独立地制作与液体试样的种类对应的不同的表面处理或不同材质的施加电极，且施加电极的更换也简单，从而可以容易地制作与各种液体试样的种类专门对应的zeta电位测量池。
为了实现不考虑固定间隔件相对于池主体的插入位置，仅通过把固定间隔件插入池主体中，就可以形成zeta电位测量空间，优选的是，所述固定间隔件包括：插入部，插入所述池主体中；以及卡合部，在所述插入部插入到所述池主体中的状态下，与所述长边方向的一个端部卡合，所述插入部比所述内部空间的长边方向的长度短。
为了在利用固定间隔件把施加电极固定在池主体上后，可以把液体试样导入zeta电位测量空间内，从而可以与分批式测量和流动式测量的双方对应，优选的是，所述固定间隔件具有试样导入通道，该试样导入通道把液体试样从外部导入所述zeta电位测量空间内。
本发明还提供一种颗粒物性测量装置，使用所述的zeta电位测量池。
按照所述结构的本发明，不仅可以独立地更换施加电极，从而使施加电极的清洗变得容易，而且可以把旧的施加电极更换成新的施加电极，还可以根据液体试样的种类更换施加电极，并且可以简化zeta电位测量池的组装操作。
附图说明
图1是表示本发明一个实施方式的zeta电位测量装置的结构的示意图。
图2是与图1为相同实施方式的zeta电位测量池的立体图。
图3是与图1为相同实施方式的zeta电位测量池的主视图。
图4是与图1为相同实施方式的zeta电位测量池的侧视图。
图5是与图1为相同实施方式的zeta电位测量池的俯视图。
图6是与图1为相同实施方式的zeta电位测量池的A－A线剖面图。
图7是与图1为相同实施方式的zeta电位测量池的B－B线剖面图。
图8是与图1为相同实施方式的zeta电位测量池的分解立体图。
附图标记说明
100…zeta电位测量装置(颗粒物性测量装置)
2…zeta电位测量池(颗粒物性测量池)
21…池主体
S1…内部空间
21x…长边方向的一个端部
22…施加电极
23…固定间隔件
231…插入部
232…卡合部
23a…试样导入通道
23b…试样导出通道
S2…zeta电位测量空间(颗粒物性测量空间)
具体实施方式
下面参照附图对本发明的zeta电位测量装置的一个实施方式进行说明。
如图1所示，本实施方式的zeta电位测量装置100包括：zeta电位测量池(以下只称为测量池)2，容纳使颗粒团分散于水等分散介质中而形成的液体试样，并且测量池2具有施加电极22，该施加电极22对所述液体试样施加电压；激光源3，向容纳在测量池2中的液体试样照射激光L；光检测部4，接收从被照射了激光L的液体试样中的颗粒团发出的散射光S，由输出与光子数对应的脉冲信号或与光强度的波动对应的电信号的光电倍增管等构成；参考光学系统5，包括：半透半反镜51，使从激光源3射出的一部分激光L分支；反射镜52、53；以及半透半反镜54，把来自反射镜53的参考光R和散射光S混合。此时，参考光R也可以被调制。
此外，本实施方式的zeta电位测量装置100在装置主体(图中没有表示)内容纳有激光源3、光检测部4和参考光学系统5，测量池2可以装在装置主体中或从装置主体中取出来。
此外，在利用所述zeta电位测量装置100测量zeta电压的情况下，使用电泳法，通过在设置在测量池2中的施加电极22上施加直流或交流电压，边对液体试样中的颗粒施加电场边对液体试样照射激光L，在规定角度处接受散射的散射光S，并测量散射光S与参考光R的振动数的差(干涉现象)，从而计算出液体试样中的颗粒的移动速度。进而通过对得到的移动速度进行规定的计算处理，来计算出zeta电位。
如图2～图7所示，本实施方式的测量池2包括：有底筒形的池主体21，形成沿长边方向延伸的内部空间S1，并在长边方向的一个端部21x开口；一对施加电极22，从长边方向的一个端部21x插入池主体21内，在所述内部空间S1中相对配置；以及固定间隔件23，通过从长边方向的一个端部21x插入池主体21内，并夹在一对施加电极22之间，来限定所述施加电极22之间的距离，并且通过把一对施加电极22按压在所述池主体21的内侧的面上来固定所述施加电极22。
下面参照图2～图7对池主体21～固定间隔件23等各部分进行说明。
池主体21例如由对有机溶剂等液体试样有耐蚀性的石英玻璃等透明材料制成。如图2～图5等所示，池主体21为在长边方向的一个端部(Z轴方向上部)21x开口的有底筒形，池主体21包括：底壁部21a；左侧壁部21b、右侧壁部21c，在X轴方向上相对，为平板形；以及前侧壁部21d、后侧壁部21e，在Y轴方向上相对，为平板形。如上所述构成的池主体21形成内部空间S1，该内部空间S1由底壁部21a、左侧壁部21b、右侧壁部21c、前侧壁部21d及后侧壁部21e构成，为等截面矩形，且沿长边方向延伸(参照图3)。此外，在用石英玻璃制成底壁部21a～后侧壁部21e各壁部的情况下，通过玻璃熔接制造，使得可以承受清洗时的强度。
如图4等所示，在池主体21上，形成有在把测量池2安装在装置主体的池设置部100H中的状态下把来自激光源3的激光L导入后述的zeta电位测量空间S2内的光导入窗23；以及用于把透射过zeta电位测量空间S2的散射光S导入光检测部4的光导出窗24。所述光导入窗23和光导出窗24形成于在Y轴方向上相对的前侧壁部21d、后侧壁部21e上。具体地说，光导入窗23和光导出窗24设置在形成后述的zeta电位测量空间S2的侧面的前侧壁部21d、后侧壁部21e上。
如图3、图5和图6所示，把一对施加电极22从长边方向的一个端部21x插入池主体21内，一对施加电极22配置成在内部空间S1中在X轴方向上相对。此外，一对施加电极22分别例如由铂等制成，为长板形，一对施加电极22的形状相互相同，如图4所示，在本实施方式中，一对施加电极22从侧面看大体为L形。把所述施加电极22的垂直部221插入池主体21中。此外，在把测量池2安装在装置主体的池设置部100H中的状态下，一对施加电极22的水平部(弯曲部)222与设置在装置主体一侧的电压施加电路的施加端子61接触。
此外，根据各种液体试样，施加电极22可以使用各种材料和/或实施了各种处理的电极。例如在有机溶剂中使用施加电极22的情况下，优选的是使用金。为了使颗粒在有机溶剂中泳动，当必须要施加高电压时，如果施加电极22使用金，则因金的电阻值小而易导电，所以难以产生热量，因此不易破坏液体试样。此外，例如在水中使用施加电极22的情况下，优选的是使用碳或金刚石。在含盐的水中，在电极表面上容易产生极化电阻，难以产生与施加电极22对应的电泳。此时，由于电极表面的表面积大的这些材料可以抑制极化电阻，所以可以按照施加电压使颗粒泳动。特别是在施加电极22使用碳时，即使在测量高盐浓度的液体试样时，也可以延长施加电极22的寿命，并可以更进一步抑制极化电阻。此外，通过利用酸蚀刻或碱蚀刻使电极表面粗化，也可以具有同样的效果。通过在酸或碱中使电流在施加电极22中流动来进行蚀刻。
如图6所示，施加电极22的垂直部221与形成在池主体21内的内部空间S1的长边方向的长度大体相同。即，在把垂直部221插入池主体21内的状态下，施加电极22的垂直部221延伸到内部空间S1的下侧的面(底壁部21a)。此外，如图7所示，垂直部221的宽度方向尺寸与池主体21的前侧壁部21d、后侧壁部21e相对的面的宽度(即内部空间S1在Y轴方向上的尺寸)大体相同。此外，图7中用粗线表示的部分是垂直部221的一部分。由此，在把施加电极22的垂直部221插入池主体21内的状态下，内部空间S1在Y轴方向上的大体整个内侧的面被施加电极22覆盖。
如图3等所示，池主体21的前侧壁部21d、后侧壁部21e的上端部比左侧壁部21b、右侧壁部21c的上端部低，在把施加电极22插入到池主体21内的状态下，施加电极22的水平部222上侧的面与左侧壁部21b、右侧壁部21c的上侧的面大体在同一个面上。
如图2～图5等所示，固定间隔件23为截面大体为矩形的柱状，如前所述，通过将固定间隔件23从长边方向的一个端部21x插入池主体21内，并夹在一对施加电极22之间，来限定所述施加电极22之间的距离，并且通过把一对施加电极22按压在池主体21的内侧的面上，从而把施加电极22固定在池主体21上。此外，该固定间隔件由耐蚀性优良的PTFE等氟树脂制成。
具体地说，如图6和图7所示，固定间隔件23包括：插入部231，插入池主体21中；以及卡合部232，在把所述插入部231插入到池主体21中的状态下，与池主体21的长边方向的一个端部21x卡合。
如图6所示，插入部231的X轴方向上的侧面与施加电极22的侧面接触，限定施加电极22相对的电极面22A之间的距离，并且把施加电极22按压在池主体21的左右侧壁的内侧的面上从而固定施加电极22。即，插入部231的X轴方向上的尺寸为从内部空间S1的X轴方向上的尺寸减去一对施加电极22的厚度后得到的尺寸。此外，如图7所示，插入部231的Y轴方向上的尺寸与前侧壁部21d、后侧壁部21e的相对面的宽度(即内部空间S1的Y轴方向上的尺寸)大体相同。
另一方面，卡合部232与插入部231的长边方向的一个端部(Z轴方向的上端部)连接设置，卡合部232通过与池主体21的长边方向的一个端部21x卡合，限定插入部231在池主体21内的内部空间S1中的插入位置。所述卡合部232具有：前后卡合部232a，与前侧壁部21d、后侧壁部21e的上端部接触；以及左右卡合部232b，与左侧壁部21b、右侧壁部21c的上端部接触。特别是由于左右卡合部232b位于施加电极22的上部(参照图6)，所以可以防止施加电极22从池主体21脱出。
此外，在本实施方式中，插入部231的长边方向的长度被设定成比内部空间S1的长边方向的长度小。由此，在卡合部232与长边方向的一个端部21x卡合的状态下，在池主体21的内部空间S1下部形成一对施加电极22露出的zeta电位测量空间S2。这样构成的zeta电位测量空间S2成为大体为长方体形的空间，该长方体形的空间的下侧的面为池主体21的底壁部21a的内侧的面，上侧的面为固定间隔件23的下侧的面，左右侧面为施加电极22的相对面(电极面22A)，前后侧面为前侧壁部21d、后侧壁部21e的内侧的面。此时，形成zeta电位测量空间S2的前侧壁部21d、后侧壁部21e成为所述光导入窗23和光导出窗24(参照图7)。
如图6等所示，在固定间隔件23上形成有用于把液体试样从外部导入zeta电位测量空间S2的试样导入通道23a和试样导出通道23b。所述试样导入通道23a和试样导出通道23b沿长边方向相互并排，大体为直线形。试样导入通道23a的一个端部和试样导出通道23b的一个端部都在形成zeta电位测量空间S2的上侧的面开口，试样导入通道23a和试样导出通道23b的另一端部在固定间隔件23的上侧的面开口。通过这样形成试样导入通道23a和试样导出通道23b，当测量池2在立起状态下使用(测量池2被安装在装置主体上)时，内部的液体试样不会泄露到外部。
如图7所示，在固定间隔件23的侧壁上形成有连通试样导入通道23a和外周面的连通孔23h以及连通试样导出通道23b和外周面的连通孔23h。由此，可以从外部看到试样导入通道23a和试样导出通道23b的内部，可以确认在试样导入通道23a、试样导出通道23b内是否滞留有气泡等。
在流动测量的情况下，需要设置试样导入通道23a和试样导出通道23b，但在分批测量的情况下，特别是在测量池2为一次性的、无需排出容纳的液体试样的情况下，无需设置试样导出通道23b。但是在这种情况下，如果也形成试样导出通道23b，则由于除了作为排气通道起作用以外，还可以用两个流道把液体试样导向zeta电位测量空间S2，因此可以提高导入试样的可操作性。
接着参照图8对如上结构的测量池2的制造方法进行简单说明。首先，通过玻璃熔接由石英玻璃构成的底壁部21a、左侧壁部21b、右侧壁部21c、前侧壁部21d及后侧壁部21e，制造出池主体21。然后，通过把预先形成的施加电极22和固定间隔件23从长边方向的一个端部21x插入池主体21内，以使施加电极22紧贴在池主体21的左侧壁部21b、右侧壁部21c内侧的面上的方式来固定施加电极22。此时，插入固定间隔件23，直到使固定间隔件23的卡合部232(前后卡合部232a、左右卡合部232b)与池主体21的长边方向的一个端部21x接触。这样制作出测量池2。此外，在要清洗或更换施加电极22的情况下，可以通过把固定间隔件23抽出，仅把施加电极22取下来进行清洗或更换成不同的施加电极22等。
＜本实施方式的效果＞
按照所述结构的本实施方式的zeta电位测量装置100，由于可以把施加电极22和固定间隔件23分别独立地从池主体21上取下来，所以可以简化施加电极22的清洗操作。
此外，由于在施加电极22的污垢弄不掉等情况下而要更换施加电极22的情况下，可以独立地更换施加电极22，所以可以廉价地更换施加电极22。此时，仅通过把一对施加电极22和固定间隔件23插入池主体21内，就可以在池主体21内形成zeta电位测量空间S2，所以zeta电位测量池2的组装简单。
此外，可以独立地制造与液体试样的种类对应的不同的表面处理或不同材质的施加电极22，施加电极22的更换也简单，可以容易地制作与各种液体试样的种类专门对应的zeta电位测量池2。
此外，无须如以往那样制造具有一对施加电极22的单元，可以独立地分别制造施加电极22和固定间隔件23，所以也可以降低制造成本。
＜其他的变形实施方式＞
本发明不限于所述实施方式。
例如，所述实施方式的内部空间大体为四棱柱形，除此以外，内部空间也可以大体为多棱柱形，内部空间还可以大体为圆柱形。
此外，所述实施方式的施加电极在侧面看大体为L形，除此以外，施加电极从侧面看也可以为矩形。
此外，在所述实施方式中，作为卡合部具有左右卡合部和前后卡合部，但只要具有左右卡合部和前后卡合部中的任一个卡合部就可以。
此外，在所述实施方式中对zeta电位测量装置进行了说明，但也可以用于进行zeta电位以外的颗粒物性测量的装置。
此外，本发明不限于所述实施方式，当然在不脱离本发明宗旨的范围内可以进行各种变形。
Claims (4)
1.一种zeta电位测量池，用于测量分散在液体试样中的颗粒的物性值的zeta电位测量装置，其特征在于，所述zeta电位测量池包括：
有底筒形的池主体，形成有沿长边方向延伸的内部空间，并在所述长边方向的一个端部开口；
一对施加电极，从所述长边方向的一个端部插入所述池主体内，在所述内部空间中相对配置；
固定间隔件，通过从所述长边方向的一个端部插入所述池主体内，并介于所述一对施加电极之间，来限定所述施加电极之间的距离，并且通过向所述池主体的内侧的面按压所述一对施加电极来固定所述施加电极，其中，
在所述固定间隔件插入到所述池主体内的状态下，在所述池主体的所述内部空间下部形成有所述一对施加电极露出的zeta电位测量空间，
在所述池主体上形成有用于将激光导入所述zeta电位测量空间内的光导入窗。
2.根据权利要求1所述的zeta电位测量池，其特征在于，
所述固定间隔件包括：插入部，插入所述池主体中；以及卡合部，在所述插入部插入到所述池主体中的状态下，与所述长边方向的一个端部卡合，
所述插入部比所述内部空间的长边方向的长度短。
3.根据权利要求1所述的zeta电位测量池，其特征在于，所述固定间隔件具有试样导入通道，该试样导入通道把液体试样从外部导入所述zeta电位测量空间内。
4.一种颗粒物性测量装置，其特征在于，使用权利要求1至3中任一项所述的zeta电位测量池。
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