JP2004184159A

JP2004184159A - 液滴計量採集装置

Info

Publication number: JP2004184159A
Application number: JP2002349742A
Authority: JP
Inventors: Makoto Saito; 誠斉藤; Jinkichi Miyai; 迅吉宮井
Original assignee: DKK TOA Corp
Current assignee: DKK TOA Corp
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP4099379B2

Abstract

【課題】試料液を微少な液滴にしてノズルの先端から滴下させ、この液滴を採集する液滴計量採集装置であって、液滴の液量を正確に決定することができるとともに、液量が安定した液滴のみを採集することができる装置を提供する。
【解決手段】試料液の定量送液ポンプ１２と、定量送液ポンプに接続された液滴下ノズル２２と、液滴下ノズルから滴下された液滴を採集する採集管２４とを備えた装置において、液滴の数および滴下時間間隔を計測する液滴センサ６０を設ける。そして、液滴下ノズルから滴下された液滴の内、滴下時間間隔が安定しているときの液滴を採集管で採集するとともに、定量送液ポンプから液滴下ノズルに送液された試料液の量と、液滴下ノズルから滴下した液滴の数とから液滴の液量の平均値を演算し、この液滴の液量の平均値を採集管で採集した液滴の液量とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試料液を微少な液滴にしてノズルの先端から滴下させ、この液滴を採集する液滴計量採集装置に関する。本発明の液滴計量採集装置は、例えば、試料液の液滴を燃焼部内に落下させるとともに、この液滴を燃焼部内で落下燃焼させて得られるガス中の成分を測定する分析装置に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来、試料液を微少な液滴にして燃焼部内に落下させるとともに、この液滴を燃焼部内で落下中に燃焼させて得られるガス中の成分を測定する分析装置が知られている。このような分析装置としては、例えば燃焼式ＴＯＣ計、燃焼式全窒素計等がある。
【０００３】
この場合、試料液を液滴にして落下させるための液滴計量採集装置として、従来、図２に示すものがある（例えば、特許文献１参照）。図２の液滴計量採集装置において、１２はシリンジポンプを示す。このシリンジポンプ１２は、シリンジ１４、ピストン１６、温度調節機構（例えばヒータ等）１８、およびピストン１６を往復駆動するパルスモータ２０を備えている。また、図中２２はシリンジポンプ１２に接続された液滴下ノズル、２４は液滴下ノズル２２の下方に配置された採集管、２６は採集管２４の上部開口部の開閉を行う採集シャッタ、２８は採集シャッタ２６を往復駆動するソレノイドを示す。
【０００４】
さらに、図中３０は試料液流通管、３２は試料液流通管３０に設けられたフィルタ、３４は試料液流通管３０のフィルタ３２設置部分とシリンジポンプ１２との間に設けられた配管、３６は配管３４に介装された電磁弁、３８はシリンジポンプ１２と液滴下ノズル２２との間の配管、４０は配管３８に介装された電磁弁、４２は洗浄液槽、４４は洗浄液槽４２とシリンジポンプ１２との間に設けられた配管、４６は配管４４に介装された電磁弁、４８は制御および演算ユニットを示す。制御および演算ユニット４８は、前述した温度調節機構１８、パルスモータ２０、ソレノイド２８、電磁弁３６、４０、４６と電気的に接続されており、これらを制御するようになっている。
【０００５】
図２の液滴計量採集装置は、下記のようにして試料液の液滴を採集する。
（１）電磁弁３６を開、４０、４６を閉とした状態で、パルスモータ２０の作動によりピストン１６を後退させ、試料液流通管３０を流れる試料液を配管３４を通してシリンジ１４内に導入する。
【０００６】
（２）電磁弁４０を開、３６、４６を閉とした状態で、パルスモータ２０の作動によりピストン１６を前進させ、シリンジ１４内の試料液を配管３８を通して液滴下ノズル２２に送り、液滴下ノズル２２の先端から試料液の液滴を滴下させる。
【０００７】
（３）ソレノイド２８の作動により採集シャッタ２６を後退させて採集管２４の上部開口部を開き、液滴下ノズル２２の先端から滴下された液滴の内の必要な液滴５０を採集管２４内に落下させる。この液滴は、さらに分析装置の燃焼部内などに落下させる。また、不要な液滴５２５は、ソレノイド２８の作動により採集シャッタ２６を前進させて採集管２４の上部開口部を閉じ、採集管２４内に入らないようにする。
【０００８】
（４）必要に応じ、電磁弁４６を開、３６、４０を閉とした状態で、パルスモータ２０の作動によりピストン１６を後退させ、洗浄液槽４２内の洗浄液を配管４４を通してシリンジ１４内に導入した後、電磁弁４０を開、３６、４６を閉とした状態で、パルスモータ２０の作動によりピストン１６を前進させ、シリンジ１４内の洗浄液を配管３８を通して液滴下ノズル２２に送り、液滴下ノズル２２の先端から排出させることにより、流路を洗浄する。
【０００９】
図２に示した従来の液滴計量採集装置において、液滴の液量（１滴当たりの試料液の液量）は、ピストン１６の前進量によって決めている。具体的には、パルスモータ２０の送りパルス数と、その送りパルス数で送られた試料液によって液滴下ノズル２２先端から生成・滴下する液滴の液量との関係を予め調べておき、この関係にしたがって液滴の液量を決定している。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−７３４６７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示した従来の液滴計量採集装置では、前述したように、シリンジポンプのピストンの前進量によって液滴の液量を決定している。したがって、液滴の液量を実際に計量しているわけではない。しかし、実際には、液滴下ノズルの先端部内への汚れの付着、試料液の汚れ具合、試料液の種類、温度変化、液滴下ノズルの材質などによって液滴の滴下条件は変動し、ピストンの前進量が同じであっても液滴の液量が変化することがある。
【００１２】
それにもかかわらず、従来の液滴計量採集装置では、液滴の液量を実際に計量することなく、ピストンの前進量が同じであれば液滴の液量は同じであるとみなしているので、実際の液滴の液量と液滴計量採集装置が決定した液滴の液量とが異なることがあり、このような場合には試料液の正確な分析を行うことができないという問題があった。
【００１３】
本発明は、液滴の液量を正確に決定することができるとともに、液量が安定した液滴のみを採集することができる液滴計量採集装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、試料液の定量送液ポンプと、該定量送液ポンプに接続され、定量送液ポンプから送液された試料液の液滴を滴下させる液滴下ノズルと、液滴下ノズルから滴下された液滴の内の所望の液滴を採集する液滴採集機構と、液滴下ノズルから滴下された液滴の数および滴下時間間隔を計測する液滴センサとを具備し、液滴下ノズルから滴下された液滴の内、滴下時間間隔が安定しているときの液滴を液滴採集機構で採集するとともに、所定時間内に定量送液ポンプから液滴下ノズルに送液された試料液の量と、前記所定時間内に液滴下ノズルから滴下した液滴の数とから液滴の液量の平均値を演算し、この液滴の液量の平均値を前記液滴採集機構で採集した液滴の液量とすることを特徴とする液滴計量採集装置を提供する。
【００１５】
本発明の液滴計量採集装置は、液滴センサによって液滴の滴下時間間隔を計測し、滴下時間間隔が安定しているときの液滴を液滴採集機構で採集するので、液量が安定した液滴のみを採集することができる。また、所定時間内に定量送液ポンプから液滴下ノズルに送液された試料液の量と、液滴下ノズルから滴下した液滴の数とから液滴の液量の平均値を演算するので、実際の送液量に基づいて液滴の液量を算出することができ、そのため液滴の液量を正確に決定することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係る液滴計量採集装置の一例を示す概略図である。本例の液滴計量採集装置は、図２に示した従来装置に液滴センサ６０を付加したもので、その他の点は図２に示した装置と同じであるため、図１において図２と同一構成の部分には、同一参照符号を付してその説明を省略する。
【００１７】
本例の装置の液滴センサ６０は、液滴下ノズル２２の下方に配置され、液滴下ノズル２２から滴下された液滴の数および滴下時間間隔を計測するものである。具体的には、液滴センサ６０は、発光部６２および受光部６４を備えた光センサであり、液滴下ノズル２２から落下して発光部６２と受光部６４との間を通過する液滴の数および滴下時間間隔を計測する。この液滴センサ６０は、制御および演算ユニット４８と電気的に接続されている。
【００１８】
本例の液滴計量採集装置は、下記のようにして試料液の液滴を採集する。
（１）電磁弁３６を開、４０、４６を閉とした状態で、パルスモータ２０の作動によりピストン１６を後退させ、試料液流通管３０を流れる試料液を配管３４を通してシリンジ１４内に導入する。
【００１９】
（２）電磁弁４０を開、３６、４６を閉とした状態で、パルスモータ２０の作動によりピストン１６を前進させ、シリンジ１４内の試料液を配管３８を通して液滴下ノズル２２に送り、液滴下ノズル２２の先端から試料液の液滴を滴下させる。
【００２０】
（３）液滴センサ６０によって液滴の滴下時間間隔を計測するとともに、ソレノイド２８の作動により採集シャッタ２６を後退させて採集管２４の上部開口部を開き、液滴下ノズル２２の先端から滴下された液滴の内、滴下時間間隔が安定しているときの液滴６６を採集管２４内に落下させる。この液滴は、さらに分析装置の燃焼部内などに落下させる。この場合、液滴センサ６０によって液滴下ノズル２２から滴下された液滴の数を計測するとともに、制御および演算ユニット４８において、所定時間内にシリンジポンプ１２から液滴下ノズル２２に送液された試料液の量と、前記所定時間内に液滴下ノズル２２から滴下した液滴の数とから液滴の液量の平均値を演算し、この液滴の液量の平均値を前記採集管２４内に落下させた液滴の液量とする。また、不要な液滴６８は、ソレノイド２８の作動により採集シャッタ２６を前進させて採集管２４の上部開口部を閉じ、採集管２４内に入らないようにする。
【００２１】
（４）必要に応じ、電磁弁４６を開、３６、４０を閉とした状態で、パルスモータ２０の作動によりピストン１６を後退させ、洗浄液槽４２内の洗浄液を配管４４を通してシリンジ１４内に導入した後、電磁弁４０を開、３６、４６を閉とした状態で、パルスモータ２０の作動によりピストン１６を前進させ、シリンジ１４内の洗浄液を配管３８を通して液滴下ノズル２２に送り、液滴下ノズル２２の先端から排出させることにより、流路を洗浄する。
【００２２】
なお、本例で用いたシリンジポンプ１２は定量送液ポンプの一例であり、定量送液ポンプとしては任意の構成のものを用いることができる。また、本例では採集管２４、採集シャッタ２６およびソレノイド２８によって液滴採集機構を構成したが、液滴採集機構は任意の構成とすることができる。さらに、液滴下ノズルおよび液滴センサとして他の構造のものを用いてもよい。
【００２３】
【実施例】
以下に実施例を示すが、この実施例は本発明の範囲を限定するものではない。図１の液滴計量採集装置を用いて液滴の生成・採集を行った。この場合、シリンジポンプ１２から液滴下ノズル２２への試料液の送液量は１００μＬ／分とした。また、液滴下ノズル２２としては、親水性素材（セルロース）からなるノズル、撥水性素材Ａ（ＰＥＥＫ：ポリエーテルエーテルケトン）からなるノズル、撥水性素材Ｂ（ＰＴＦＥ：ポリテトラフルオロエチレン）からなるノズルの３種を用いた。試料液としては、親水性素材からなるノズルの場合は純水および不純物溶解液の２種を用い、撥水性素材Ａ、Ｂからなるノズルの場合は純水のみを用いた。滴下番号ＮからＮ＋１０の液滴における滴下時間間隔（秒）を液滴センサ６０で計測した結果、および液滴の液量の平均値（μＬ／分）の演算結果を表１に示す。ここで、液滴の液量の平均値は下記式により演算した。
液滴の液量の平均値＝
（試料液の送液量×滴下時間間隔合計）／（液滴の数×６０）
試料液の送液量：１００μＬ／分
滴下時間間隔合計：表１のΣ（ＮＴ）
液滴の数：１０個
【００２４】
【表１】

【００２５】
表１より、本発明によれば、液滴の滴下条件によって変化する液滴の液量を、実際の送液量に基づいて正確に決定できることがわかる。この場合、滴下時間間隔が安定しているときの液滴とは、その液滴が滴下するまでの滴下時間間隔が滴下時間間隔の平均値に近い液滴をいう。
【００２６】
また、特定の液滴の液量を演算により補正した例を次に示す。すなわち、表１において、その特定の液滴が滴下するまでの滴下時間間隔が長い場合は液滴の液量が大きく、その特定の液滴が滴下するまでの滴下時間間隔が短い場合は液滴の液量が小さいとみなし、時間配分による比例演算の考え方により、下記式を用いて滴下番号Ｎ＋ｎの液滴の液量を演算補正した。
滴下番号Ｎ＋ｎの液滴の液量＝液滴の液量の平均値×
｛（滴下番号Ｎ＋ｎの液滴の滴下時間間隔）／滴下時間間隔の平均値）｝
【００２７】
例えば、撥水性素材Ｂからなるノズルを用いた場合における滴下番号Ｎ＋７の液滴の液量の補正演算は、滴下番号Ｎ＋６とＮ＋７の間の滴下時間間隔が５．５３秒であるから、下記のようになる。
滴下番号Ｎ＋７の液滴の液量
＝９．２１１μＬ×（５．５３秒／５．５２７秒）＝９．２１６μＬ
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の液滴計量採集装置によれば、液滴の滴下条件によって変化する液滴の液量を実際の送液量に基づいて正確に決定することができるとともに、液量が安定した液滴のみを採集することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液滴計量採集装置の一例を示す概略図である。
【図２】従来の液滴計量採集装置の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
１２シリンジポンプ
１４シリンジ
１６ピストン
２０パルスモータ
２２液滴下ノズル
２４採集管
２６採集シャッタ
２８ソレノイド
３０試料液流通管
４８制御および演算ユニット
６０液滴センサ
６２発光部
６４受光部

Claims

試料液の定量送液ポンプと、該定量送液ポンプに接続され、定量送液ポンプから送液された試料液の液滴を滴下させる液滴下ノズルと、液滴下ノズルから滴下された液滴の内の所望の液滴を採集する液滴採集機構と、液滴下ノズルから滴下された液滴の数および滴下時間間隔を計測する液滴センサとを具備し、液滴下ノズルから滴下された液滴の内、滴下時間間隔が安定しているときの液滴を液滴採集機構で採集するとともに、所定時間内に定量送液ポンプから液滴下ノズルに送液された試料液の量と、前記所定時間内に液滴下ノズルから滴下した液滴の数とから液滴の液量の平均値を演算し、この液滴の液量の平均値を前記液滴採集機構で採集した液滴の液量とすることを特徴とする液滴計量採集装置。
液滴の液量の平均値を下記式により演算することを特徴とする請求項１に記載の液滴計量採集装置。
液滴の液量の平均値（μＬ）＝
（試料液の送液量（μＬ／分）×滴下時間間隔合計）／（液滴の数×６０）
液滴の液量の平均値と、滴下時間間隔の平均値と、特定の液滴が滴下するまでの滴下時間間隔とから、前記特定の液滴の液量を演算により補正することを特徴とする請求項１または２に記載の液滴計量採集装置。
前記特定の液滴の液量を下記式を用いた演算により補正することを特徴とする請求項３に記載の液滴計量採集装置。
特定の液滴の液量＝液滴の液量の平均値×
｛（特定の液滴が滴下するまでの滴下時間間隔／滴下時間間隔の平均値）｝