JP2005172692A - 微量液体連続霧化装置及びこれを使用した標準ガス発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 極微量の常温で液体の有機化合物や常温で固体の農薬等の難揮発性物質を溶解した液体試料を連続的に霧化させることができる微量液体連続霧化装置及びこれを使用した標準ガス発生装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の微量液体霧化装置Ａは、超音波振動子１２と、前記超音波振動子１２の表面に配置された多孔性部材１３と、前記超音波振動子１２及び多孔性部材１３の間に一端が配置された液体試料供給管２３と、該液体試料供給管２３の他端に接続された微量液体試料連続供給装置２４とからなる。
前記超音波振動子１２と、前記超音波振動子１２の表面に配置された多孔性部材１３とを恒温槽１１内に配置し、この恒温槽１１にキャリアガスの供給管１８及び標準ガスの排出管２２とを設けることにより、本発明の標準ガス発生装置１０が得られる。
【選択図】 図１
【解決手段】 本発明の微量液体霧化装置Ａは、超音波振動子１２と、前記超音波振動子１２の表面に配置された多孔性部材１３と、前記超音波振動子１２及び多孔性部材１３の間に一端が配置された液体試料供給管２３と、該液体試料供給管２３の他端に接続された微量液体試料連続供給装置２４とからなる。
前記超音波振動子１２と、前記超音波振動子１２の表面に配置された多孔性部材１３とを恒温槽１１内に配置し、この恒温槽１１にキャリアガスの供給管１８及び標準ガスの排出管２２とを設けることにより、本発明の標準ガス発生装置１０が得られる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、微量液体連続霧化装置及びこれを使用した標準ガス発生装置に関し、特に常温で液体の有機化合物や、常温で固体の農薬等の難揮発性化合物を溶解した微量の溶液の連続霧化装置及びこれを使用した標準ガス発生装置に関する。
内分泌攪乱作用を疑われている農薬については、その作用を科学的に証明する根拠が乏しいのが実情である。これらを科学的に評価するためには、ヒトや野生生物に於ける実際の暴露経路、暴露量と健康影響に関連した情報を適切に収集整備して対処しなければならない。近年、農薬の使用地域から遠く離れた極域領域からも多くの農薬が検出されており、大気を経由した農薬の広域拡散についての関心が高まり、大気経由の動態を明らかにする必要が生じている。そのためには、一般大気環境中の農薬濃度の連続モニタリングを行い、農薬濃度の実態の把握、濃度変動と変動要因の解析、代表的な濃度データを得るためのサンプリング期間の検討などを行うことが必要とされる。
大気中のこれらの農薬の分析に際しては、その含有量が極めて微量であるため、各種の高感度な分析装置が使用されているが、このような分析装置による定量分析ないしは定性分析に際しては、分析結果の信頼性を高めるために、基準となる標準試料が必要である。現在、液体状標準試料から揮発性ガスを発生させて標準ガスを得る方法としては、例えば、下記特許文献１及び２にも示唆されているように、
（１）パーミエーションチューブ法
（２）ディフュージョンチューブ法
等がよく使用されている。
（１）パーミエーションチューブ法
（２）ディフュージョンチューブ法
等がよく使用されている。
前記（１）のパーミエーションチューブ法は、多孔性管壁を有する管内に液状試料を封入して一定温度の恒温槽内に配置し、その周囲に希釈用ガスを流通させるとチューブ内の気化ガスの浸透速度が一定となるので、一定流量の希釈ガスを通気することで目的とする濃度の標準ガスを得る方法である。また、前記（２）のディフュージョンチューブ法は、上部に細管を有する容器（ディフュージョンチューブ）内に液体試料を封入し、このディフュージョンチューブを一定温度の恒温槽内に配置して前記細管の先端部を横切るように希釈用ガスを流通させると、ディフュージョンチューブ内の液体試料の蒸発拡散速度が一定となるので、一定流量の希釈ガスを通気することで目的とする標準ガスを得る方法である。
これらのパーミエーションチューブ法ないしはディフュージョンチューブ法によれば、恒温槽の温度を一定温度に維持すると共に希釈ガスの流量を制御すれば、液体試料の浸透速度ないしは蒸発拡散速度を一定とすることができるため、容易に一定濃度の標準ガスを発生させることができる。そして、これらのパーミエーションチューブ法ないしはディフュージョンチューブ法における浸透速度ないしは蒸発拡散速度の測定は、パーミエーションチューブないしはディフュージョンチューブの単位時間当たりの減量を測定することで行うことができるが、任意の濃度の標準ガスを発生させるのは非常に煩雑な操作を必要とし、更にリアルタイムで標準ガス濃度をモニタリングできないという難点があった。
加えて、パーミエーションチューブ法ないしはディフュージョンチューブ法は、液体試料を直接気化させる方法であるために、比較的蒸気圧の高い液体試料に対しては適用可能であるが、半揮発性ないしは難揮発性物質、或いは固体試料を溶解した液体試料等に対しては適用不可能である。なお、一般に、有機化合物の揮発性の程度は、常温における蒸気圧に応じて表１に示したような４種に分類されており、本願明細書においても揮発性の程度に関してはこの表１に示した分類に従うものとする。
農薬の中で蒸気圧が高いものには、いわゆる土壌消毒で用いられる臭化メチル、クロルピクリン、ｃｉｓ−１，３−ジクロロプロペン、ｔｒａｎｓ−１，３−ジクロロプロペン、メチルイソチオシアネート、ヨウ化メチル、臭化プロパギル等の土壌燻煙剤等があるが、これらの蒸気圧は、表２に示したように、高揮発性有機化合物ないしは揮発性有機化合物に分類されるものであり、また、他に揮発性が高いものとしては、２，２−ジクロロエテニルジメチルフォスフェート（ＤＤＶＰ、殺虫剤）、モリネート（Ｓ−エチルアゼパン−１−カルボチオエート、除草剤）など半揮発性有機化合物に分類されるものもあるが、これらはむしろ例外的なものであって、その他の農薬は実質的に半揮発性有機化合物であっても蒸気圧が低い部類のものから不揮発性有機化合物に属するものである。したがって、前記のような内分泌攪乱作用が疑われている物質の多くは半揮発性有機化合物から難揮発性有機化合物に分類されるものであるので、これらの物質を含む標準ガス調製法は確立されていない。
本発明者等は、上述のような従来技術の問題点に鑑みて、半揮発性ないしは難揮発性物質、或いは固体試料を溶解した液体試料等（以下、これらをまとめて「難揮発性物質」という。）を含む標準ガスの調整方法について種々検討を重ねた結果、これらの難揮発性物質を直接気化させることが困難である以上、ミストないしは霧状で標準ガス中に含有させる他はないので、霧化手段として一般的に使用されているネブライザー或いは超音波霧化装置の適用を検討した。しかしながら、これらの周知の霧化手段では単位時間当たりの霧化量が多すぎて、そのままでは空気中の農薬濃度等を測定するための極微量濃度の標準ガスを得ることは困難であった。例えば、通常の超音波霧化装置の場合、液体試料の供給量を減少させると、いわゆる空だきの状態となり、超音波振動子の発振特性の劣化及び損傷が生じてしまう。また、超音波振動子の劣化及び損傷を避けるために印加電圧を下げて定格電流よりも小さい電流で駆動すると今度は有効に霧化を行うことができなくなるという問題点が存在している。
そこで、本発明者等は、超音波霧化装置を使用して極微量の難揮発性物質を霧化できる手段につき種々検討を重ねた結果、超音波振動子と多孔性部材とを有効に組み合わせると、超音波振動子への印加電圧を下げて定格電流よりも小さい電流で駆動しても極微量の難揮発性物質を有効に霧化できること、更には極微量の難揮発性物質を含む標準ガスを得ることができることを見出し、本発明を完成するに至ったのである。
すなわち、本発明の第１の目的は、極微量の常温で液体の有機化合物や常温で固体の農薬等の難揮発性物質を溶解した液体試料を連続的に霧化させることができる霧化装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は前記霧化装置を使用した標準ガス発生装置を提供することにある。
本発明の上記第１の目的は以下の構成により達成することができる。すなわち、本願の請求項１に記載の微量液体連続霧化装置の発明は、超音波振動子と、前記超音波振動子の表面に配置された多孔性部材と、前記超音波振動子及び多孔性部材の間に一端が配置された液体試料供給管と、該液体試料供給管の他端に接続された微量液体試料連続供給装置とからなることを特徴とする。
この場合、前記液体試料供給管としては、外径０．１ｍｍ、内径０．０２ｍｍ程度ないしはそれ以下の内径のステンレススチール製のシリンジニードルやフッ素樹脂製のチューブを使用することができる。また、微量液体試料連続供給装置は、周知の電動制御できるマイクロシリンジを使用することができる。更に、超音波振動子としては液体試料霧化用として市販されているものを適宜選択して使用し得るが、小型のものが好ましい。この超音波振動子は、液体試料が供給されていないとき、いわゆる空だき状態となった際に損傷しないように、印加電圧を下げて定格電流よりも小さい電流で駆動するとよい。
また、本願の請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の微量液体連続霧化装置において、前記多孔性部材は、金属部材、セラミックス又は高分子材料から形成された膜状部材であることを特徴とする。これらの材料としては、霧化する液体試料により腐食されないものであれば適宜選択して使用し得るが、金属部材の場合はステンレススチール製のものが、セラミック材料の場合はアルミナやジルコニア材料が、また、高分子材料の場合はフッ素樹脂が、それぞれ多様な液体試料に対して適用可能であるので好ましい。これらの材料は、メッシュ状のものや焼結した多孔性部材であっても使用し得る。
また、本願の請求項３に記載の発明は、前記請求項１又は２に記載の微量液体連続霧化装置において、前記多孔性部材の孔径は、超音波振動子との接触面側が大きく、その反対面側が小さくなっていることを特徴とする。この場合、多孔性部材の孔径は、霧化する液体試料の種類、必要とする霧化粒子の粒径等を考慮の上で適宜選択すればよい。この孔径が小さいほど得られる霧化液体試料の粒径が小さくなるが、あまり小さすぎると液体試料の種類によっては詰まりやすくなる。
さらに、本願の請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の微量液体連続霧化装置において、前記多孔性部材は、超音波振動子の表面に向かって押圧・固定されていることを特徴とする。この多孔性部材の押圧・固定は、バネで押圧・固定しても良いし、或いは剛性の固定部材をネジ止めすることにより押圧・固定してもよい。
さらに、本発明の第２の目的は以下の構成により達成し得る。すなわち本願の請求項５に記載の標準ガス発生装置の発明は、
恒温槽内に配置された超音波振動子と、
前記超音波振動子の表面に配置された多孔性部材と、
前記超音波振動子及び多孔性部材の間に一端が配置され、他端が前記恒温槽外に伸びている液体試料供給管と、
前記液体試料供給管の他端に接続されている微量液体連続供給装置と、
前記恒温槽に接続されたキャリアガスの供給管と、
前記恒温槽に接続された標準ガスの排出管と、
を有することを特徴とする。
恒温槽内に配置された超音波振動子と、
前記超音波振動子の表面に配置された多孔性部材と、
前記超音波振動子及び多孔性部材の間に一端が配置され、他端が前記恒温槽外に伸びている液体試料供給管と、
前記液体試料供給管の他端に接続されている微量液体連続供給装置と、
前記恒温槽に接続されたキャリアガスの供給管と、
前記恒温槽に接続された標準ガスの排出管と、
を有することを特徴とする。
また、本願の請求項６に記載の発明は、前記請求項５に記載の標準ガス発生装置において、前記多孔性部材は、金属部材、セラミックス又は高分子材料から形成された膜状部材であることを特徴とする。
また、本願の請求項７に記載の発明は、前記請求項５又は６に記載の標準ガス発生装置において、前記多孔性部材の孔径は、超音波振動子との接触面側が大きく、その反対面側が小さくなっていることを特徴とする。
また、本願の請求項８に記載の発明は、前記請求項５〜７のいずれか１項に記載の標準ガス発生装置において、前記多孔性部材は、中央部に開口が設けられた多孔性部材固定手段により前記超音波振動子に押圧・固定されていることを特徴とする。
また、本願の請求項９に記載の発明は、前記請求項５に記載の標準ガス発生装置において、前記キャリアガスの供給管は、空気供給手段及びフィルタ手段を備えていることを特徴とする。
また、本願の請求項１０に記載の発明は、前記請求項５に記載の標準ガス発生装置において、前記標準ガスの排出管には、加熱手段が設けられていることを特徴とする。
本発明は上記構成を備えることにより以下に述べるような優れた効果を奏する。すなわち、本願の請求項１に記載の微量液体連続霧化装置によれば、超音波振動子の表面に多孔性部材が配置され、この多孔性部材と超音波振動子との間に微量液体連続供給装置より連続的に液体試料が供給されるので、超音波振動子への印加電圧をいわゆる空だき状態となっても損傷しないような電圧に落としても、従来例では霧化できなかったにも拘わらず、有効に霧化させることができ、目的とする物質が液体試料の場合にはそのままもしくは溶媒で希釈し、固体の場合には適当な溶媒で溶解することにより、高揮発性及び揮発性のものだけでなく、半揮発性及び難揮発性のものまで多種の試料を簡便に、効率よく、連続的に霧化させることができる。
また、本願の請求項２に記載の微量液体連続霧化装置によれば、多孔性部材が膜状の軽量かつ簡単な構成であるので、超音波振動子の発振特性をほとんど変化させることなく、供給された微量の液体試料を連続的に効率よく霧化させることができる。
また、本願の請求項３に記載の微量液体連続霧化装置によれば、多孔性部材の孔径を、超音波振動子との接触面側が大きく、その反対面側が小さくなっているようにしたので、超音波振動子から発生した超音波は多孔性部材の孔径が大きい面側から小さい面側へ進むに従って収束するために、超音波のエネルギーが効率よく液体試料に供給されるので、粒径が小さな霧化粒子が得られる。
また、本願の請求項４に記載の微量液体連続霧化装置によれば、前記多孔性部材は、その周囲が超音波振動子の表面に向かって押圧・固定されているので、前記液体試料供給管を経て連続的に供給される液体試料は、多孔性部材の側面から漏れることがなく、効率よく霧化させることができる。
更に、本願の請求項５に記載の標準ガス発生装置によれば、微量液体連続供給装置より連続的に供給される液体試料の流量、キャリアガスの流量及び恒温槽の温度を一定に維持することにより、目的とする物質が液体試料の場合にはそのままもしくは溶媒に希釈し、固体の場合には適当な溶媒で溶解することにより、高揮発性及び揮発性のものだけでなく、半揮発性及び難揮発性のものまで多種の液体試料を簡便に、効率よく、連続的に霧化させて、一定濃度の霧化された液体試料を含む標準ガスを得ることができる。この場合、標準ガス中の霧化液体試料濃度は、霧化効率が実質的に１００％に近いため、供給される液体試料の流量、キャリアガスの流量及び恒温槽の温度によりリアルタイムで一意に定めることができる。
また、本願の請求項６に記載の標準ガス発生装置によれば、前記請求項２に記載の発明と同じく、多孔性部材が膜状の軽量かつ簡単な構成であるので、超音波振動子の発振特性をほとんど変化させることなく、供給された微量の液体試料を連続的に効率よく霧化させることができるので、濃度変動がほとんどない標準ガスが得られる。
また、本願の請求項７に記載の標準ガス発生装置によれば、前記請求項３に記載の発明と同じく、多孔性部材の孔径を、超音波振動子との接触面側が大きく、その反対面側が小さくなっているようにしたので、超音波振動子から発生した超音波は多孔性部材の孔径が大きい面側から小さい面側へ進むに従って収束するので、超音波のエネルギーが効率よく液体試料に供給されるために、粒径が小さな霧化粒子が得られるから、配管の途中で霧化粒子が凝縮することが少なくなり、濃度変動が少ない標準ガスが得られる。
また、本願の請求項８に記載の標準ガス発生装置によれば、簡単な構成により容易に多孔性部材を超音波振動子の表面に固定することができ、加えて液体供給管も同時に動かないように所定位置に固定することができる。
また、本願の請求項９に記載の標準ガス発生装置によれば、キャリアガスとして安価な空気を使用することができ、また、本願の請求項１０に記載の標準ガス発生装置によれば、霧化した液体試料中の液体試料自体ないしは溶媒を気化させたり、霧化粒子の粒径を小さくしたり、更には霧化粒子の凝縮を少なくすることができるようになる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を用いて詳細に説明する。なお、図１は本発明の標準ガス発生装置の概略を示す図、図２は図１の一部拡大断面図である。
図１及び図２に示すように、本発明の標準ガス発生装置１０は、恒温槽１１、超音波振動子１２、多孔性部材１３、微量液体試料連続供給装置１４、フィルタ１５、加熱装置１６を有している。恒温槽１１は、内部に霧化液体が凝縮して付着しないようにするため、少なくとも内側は撥水性のフッ素樹脂製とすることが好ましい。フィルタ１５は、図示しない外部空気源からの空気、ガスボンベからの不活性ガス等のキャリアガスをろ過・清浄化するためのものであり、このフィルタ１５はキャリアガス配管１８を経て恒温槽１１のキャリアガス入口１９に接続されている。また、加熱装置１６の入口端は、出口配管２０を介して恒温槽１１の標準ガス出口２１に接続されており、同じく加熱装置１６の出口端２２から所定濃度の標準ガスを得るようになされている。なお、加熱装置１６の加熱手段については図示を省略した。
恒温槽１１内の超音波振動子１２は、フッ素樹脂製の基台１７に載置され、図示しない駆動装置に接続されている。また、この超音波振動子１２の表面には多孔性部材１３が載置され、液体試料供給管２３の一端２４が前記超音波振動子１２及び多孔性部材１３の間のほぼ中央部に位置している。多孔性部材１３は、中央部に開口２５が設けられているフッ素樹脂製の多孔性部材固定手段２６により周囲が固定され、中央部がスプリング２７に押圧固定されている。この多孔性部材固定手段２６の中央部の開口２５と多孔性部材１３との境界部には、上部が大きく開口したフッ素樹脂製のコーン状部材２８が配置され、前記スプリング２７の上端とコーン状部材２８の上端がフッ素樹脂製の上部固定部材２９により固定されている。なお、多孔性部材固定手段２６は、多孔性部材１３を固定すると共に液体試料供給管２３の固定手段も兼ねており、また、多孔性部材固定手段２６及び上部固定部材２９は共に図示しないネジ止め等の手段により基台１７に強固に固定されている。
液体試料供給管２３としては、ステンレススチール製ないしはフッ素樹脂製のものが各種液体試料と反応し難いので好ましい。その孔径は、供給される液体試料の流量によって変化するが、空気中の農薬濃度測定用等に使用するために極めて低濃度の標準ガスを得るには外径０．１ｍｍ、内径０．０２ｍｍ程度の極細チューブを用いるとよい。必要に応じてより細い外径ないしは内径の極細チューブも使用し得る。
微量液体試料連続供給装置１４は、例えば周知のシリンジポンプ３０からなり、このシリンジポンプ３０の吐出口３１に前記液体試料供給管２３の他端が接続されている。このシリンジポンプ３０は、図示しない駆動装置によって送り速度が制御され、液体試料を所定流量で液体試料供給管２３を経て恒温槽１１内に配置されている超音波振動子１２と多孔性部材１３との間に供給するようになっている。シリンジポンプ３０の供液速度は、用いるシリンジポンプの大きさとシリンジポンプ３０の送り速度の組合せによって設定可能である。例えば、一般に市販されている小型のものでは、最小０．００１μｌ／ｍｉｎから最大１０ｍｌ／ｍｉｎまで設定可能である。
多孔性部材１３は、図３に拡大して示したように、超音波振動子１２と接する側の面の孔径をＬ１とし、超音波振動子１３とは反対側の面の開口をＬ２とすると、Ｌ１>>Ｌ２とするとよい。このような構成とすると、超音波振動子１３から発生した超音波が超音波振動子とは反対側の面に至る間に収束されるので、霧化効率が向上するために微細な霧化粒子が得られる。これらの孔径Ｌ１、Ｌ２及び膜厚Ｗの数値は、臨界的なものではないが、例えばＬ１＝５０μｍ、Ｌ２＝５μｍ、Ｗ＝５０μｍ程度のものを使用し得る。多孔性部材の材質としては、霧化する液体試料により腐食されないものであれば適宜選択して使用し得るが、金属部材の場合はステンレススチール製のものが、セラミック材料の場合はアルミナやジルコニア材料が、また、高分子材料の場合はフッ素樹脂が、それぞれ多様な液体試料に対して適用可能であるので好ましい。これらの材料は、メッシュ状のものや焼結した多孔性部材であっても使用し得る。
なお、上記標準ガス発生装置１０のうち、少なくとも超音波振動子１２、多孔性部材１３、前記超音波振動子１２と多孔性部材１３の間に一端が配置された液体試料供給管２３、及び該液体試料供給管２３の他端に接続された微量液体試料連続供給装置１４が本発明の微量液体霧化装置Ａを構成している。
以下に、上記の標準ガス発生装置１０の各種特性を測定した具体的結果を示す。
以下に、上記の標準ガス発生装置１０の各種特性を測定した具体的結果を示す。
まず、図１に示した標準ガス発生装置１０を使用して、ブランク試験として水素イオン結合性を有し、極性及び表面張力の大きな純水の霧化特性を測定した。フィルタ１５としては、外部空気中の粒子状物質及びガス状物質を除去して外部空気をキャリアガスとして使用する目的で、農薬を使用して予備実験を行った結果を参照して粒子状物質捕集用石英繊維性濾紙（ＰＡＬＬＦＬＥＸ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ＣＯＲＰ．２５００ＱＡＴ−ＵＰ）を使用し、ガス状物質捕集用にポリウレタンフォームを選択した。また、加熱装置１６内の温度を１００℃に制御して恒温槽１１から得られた標準ガス中に含まれる純水の霧化粒子の粒径分布測定を行った。なお、粒径分布測定には、レーザーパーティクルサイズスペクトロメーター（ＴＯＰＡＳ ＰＲＯＤＵＣＴＳ 社製、ＬＡＰ３２０）を用いた。
最初に、２．４ＭＨｚの超音波周波数の振動子１２を単独で用いて定格電流を供給したが、微量液体試料の霧化には発振特性の劣化が認められると共に、中心霧化粒子径が３μｍと大きく、不適当であった。そこで、超音波振動子１２への供給電流を定格電流よりも低下させると共に、アルミナ製の多孔質部材１３（Ｌ１＝５０μｍ、Ｌ２＝５μｍ、Ｗ＝５０μｍ、図３参照）を使用して適度の力で超音波振動子１２の表面に押しつけ、この多孔質部材１３と超音波振動子１２との間に純水を２０μｌ／ｍｉｎの割合で供給した。このような構成とすることで超音波振動子１２の破損を防止できると共に、良好な霧化特性が得られることが確認できた。得られた霧化粒子の粒径分布を市販のネブライザーを用いた場合の粒径分布と共に図４に示す。
図４に示した結果から明らかなように、市販のネブライザーを用いた場合、純水の霧化粒子の粒子径はピークが約５μｍと大きく、０〜１５μｍの範囲に亘る幅広い粒径分布を有していたが、本発明の標準ガス発生装置１０を使用した場合、得られる純水の霧化粒子径は３μｍ以下の微粒子ないしはガスとなっていることが確認でき、しかも霧化効率は実質的に１００％であった。この図４に示した結果から、図１に示した装置は良好な標準ガス発生装置として使用し得ることが確認できた。
実施例１で使用した標準ガス発生装置１０と同じ装置を同じ条件で使用し、液体試料として純水に変えてＮａＣｌ水溶液の濃度を０．８７５質量％、１．７５質量％及び３．５０質量％と変化させて霧化特性を測定した。得られたＮａＣｌ水溶液の霧化粒子の粒径分布を図５に示した。
図５に示した結果から、ＮａＣｌ水溶液を用いた系では、ＮａＣｌが核となって微小なエアロゾルが生成し、フィルムドロップ（<１μｍ）のものがジェットドロップ（１〜５μｍ）のものよりも優先して生成していた。ＮａＣｌ濃度によってエアロゾルの粒子径分布が変化しているが、この粒径分布の変化は、溶液の粘度に依存していると考えられる。なお、霧化効率は、未霧化残存物が存在していないことから、実質的に１００％であった。この図５に示した結果からも、図１に示した装置は良好な標準ガス発生装置として使用し得ることが確認できた。
実施例３としては、農薬としてよく使用されている
（１）ｔｈｉｏｂｅｎｃａｌｂ
（２）ｆｅｎｉｔｒｏｔｈｉｏｎ
（３）ｆｅｎｏｂｃａｒｂ
（４）ｓｉｍｅｔｒｙｎ
の４種について、実施例１で使用した標準ガス発生装置を使用して、得られた標準ガスについて分析装置で分析することにより標準ガス発生装置の霧化効率を測定した。
（１）ｔｈｉｏｂｅｎｃａｌｂ
（２）ｆｅｎｉｔｒｏｔｈｉｏｎ
（３）ｆｅｎｏｂｃａｒｂ
（４）ｓｉｍｅｔｒｙｎ
の４種について、実施例１で使用した標準ガス発生装置を使用して、得られた標準ガスについて分析装置で分析することにより標準ガス発生装置の霧化効率を測定した。
各農薬の設定濃度を０．０１μｇ／ｍ３、０．１μｇ／ｍ３、１．０μｇ／ｍ３、１０μｇ／ｍ３及び１００μｇ／ｍ３の５段階に設定し、粒子状物質捕集用に石英繊維性濾紙（ＰＡＬＬＦＬＥＸ ＰＲＯＤＵＣＴＳ ＣＯＲＰ．２５００ＱＡＴ−ＵＰ）及びガス状物質捕集用にポリウレタンフォームを使用したフィルタにより実際に捕集した後、ＧＣ−ＭＳ（ＳＩＭモード）（ガスクロマトグラフィー質量分析計（選択イオンモニターモード））を用いて回収できた農薬の濃度を測定した。結果を、横軸を「設定農薬濃度」とし、縦軸を「測定農薬濃度／設定農薬濃度」として図６に表した。図６の記載から明らかなように、農薬の種類によって僅かなばらつきはあるが、「測定農薬濃度／設定農薬濃度」は実質的に１に近い値を示しており、農薬試料の霧化効率は実質的に１００％に近い値であることが確認できた。
なお、参考のために、粒径２．５μｍ以上の粒子をカットするインパクターを装備したローボリュームエアーサンプラー（Ｒ&Ｐ社製、Ｐａｒｔｉｓｏｌ Ｍｏｄｅｌ ２０００ Ａｉｒ Ｓａｍｐｌａｒ）を使用して、農業環境技術研究所水田圃場周辺に設置して捕集を行い、大気中の農薬濃度の変動を測定した例を図７に示す。なお、図７は、吸引流量は１６．７Ｌ／ｍｉｎ、サンプリング時間は２４ｈｒｓであり、前述のものと同様のフィルタを使用して粒子状物質及びガス状物質を捕集し、このフィルタを前処理した後、ＧＣ−ＭＳ（ＳＩＭモード）を使用して分析を行った結果である。この測定結果によれば、発生源に近いため、μｇ／ｍ３以上の大気濃度に達するものもあった。
このように、本発明の標準ガス発生装置によれば、揮発性の有機物から難揮発性の物質までガス化（霧化）させることが可能となり、供給する溶液濃度、送液速度、キャリアガス（希釈ガス）の通気速度等を適宜に設定することで、任意の濃度の標準ガスを長期間連続的に発生させることが簡単に行うことができるようになった。本発明の標準ガス発生装置は、大気分析における信頼性の確認、大気環境における物質の動態研究、化学物質の暴露試験などへの適用が可能である。
１０ 標準ガス発生装置
１１ 恒温槽
１２ 超音波振動子
１３ 多孔性部材
１４ 微量液体供給装置
１５ フィルタ
１６ 加熱装置
１７ 基台
１８ キャリアガス配管
１９ キャリアガス入口
２０ 出口配管
２１ 標準ガス出口
２２ 加熱装置の出口端
２３ 液体試料供給管
２４ 液体試料供給管の一端
２５ 多孔性部材固定手段の開口
２６ 多孔性部材固定手段
２７ スプリング
２８ コーン状部材
２９ 上部固定部材
１１ 恒温槽
１２ 超音波振動子
１３ 多孔性部材
１４ 微量液体供給装置
１５ フィルタ
１６ 加熱装置
１７ 基台
１８ キャリアガス配管
１９ キャリアガス入口
２０ 出口配管
２１ 標準ガス出口
２２ 加熱装置の出口端
２３ 液体試料供給管
２４ 液体試料供給管の一端
２５ 多孔性部材固定手段の開口
２６ 多孔性部材固定手段
２７ スプリング
２８ コーン状部材
２９ 上部固定部材
Claims (10)
- 超音波振動子と、前記超音波振動子の表面に配置された多孔性部材と、前記超音波振動子及び多孔性部材の間に一端が配置された液体試料供給管と、該液体試料供給管の他端に接続された微量液体試料連続供給装置とからなることを特徴とする微量液体連続霧化装置。
- 前記多孔性部材は、金属部材、セラミックス又は高分子材料から形成された膜状部材であることを特徴とする請求項１に記載の微量液体連続霧化装置。
- 前記多孔性部材の孔径は、超音波振動子との接触面側が大きく、その反対面側が小さくなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の微量液体連続霧化装置。
- 前記多孔性部材は、その周囲が超音波振動子の表面に向かって押圧・固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微量液体連続霧化装置。
- 恒温槽内に配置された超音波振動子と、
前記超音波振動子の表面に配置された多孔性部材と、
前記超音波振動子及び多孔性部材の間に一端が配置され、他端が前記恒温槽外に伸びている液体試料供給管と、
前記液体試料供給管の他端に接続されている微量液体試料連続供給装置と、
前記恒温槽に接続されたキャリアガスの供給管と、
前記恒温槽に接続された標準ガスの排出管と、
を有することを特徴とする標準ガス発生装置。 - 前記多孔性部材は、金属部材、セラミックス又は高分子材料から形成された膜状部材であることを特徴とする請求項５に記載の標準ガス発生装置。
- 前記多孔性部材の孔径は、超音波振動子との接触面側が大きく、その反対面側が小さくなっていることを特徴とする請求項５又は６に記載の標準ガス発生装置。
- 前記多孔性部材は、中央部に開口が設けられた多孔性部材固定手段により前記超音波振動子に押圧・固定されていることを有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の標準ガス発生装置。
- 前記キャリアガス供給管は、外部空気供給手段及びフィルタ手段を備えていることを特徴とする請求項５に記載の標準ガス発生装置。
- 前記標準ガスの排出管には、加熱手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の標準ガス発生装置。
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