JP2007263857A - 分析用試料調製装置及び分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ガスを用いることなくサンプルと試薬とを混合することができ、装置構成も簡易となる分析用試料調製装置と、この分析用試料調製装置を用いた分析装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 分析用試料調製装置は、シリンジ型計量ポンプ１を備えている。シリンジ型計量ポンプ１は、シリンジ２内にプランジャ３を挿入した周知のものであり、駆動装置４によって往復ストロークされる。シリンジ２の先端の液の出入口５は三方弁５０の第１ポート５１に接続されている。各容器１１〜１５，６４から軽量ポンプ１に試薬、サンプルを計量分取した後、ライン６５と軽量ポンプ１との間で液を往復させて混合する。その後、混合液について吸光度計７０で測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、分析用試料調製装置に係り、特にシリンジ型計量ポンプによって試料サンプル及び試薬を計量して分析用試料を調製する分析用試料調製装置に関する。また、本発明は、この分析用試料調製装置を備えた分析装置に関する。

シリンジ型計量ポンプによってサンプル及び試薬を計量分取し、これを混合した後、吸光度計などの分析用機器によって分析する分析装置が特開２００２−４８７８２号に記載されている。

この特開２００２−４８７８２号の一態様（００２８〜００３４段落）では、マルチゲートバルブを介して酸、アルカリなどの試薬をシリンジ型計量ポンプ内に計量分取し、これをシリンジ型計量ポンプから該マルチゲートバルブを介して試料容器内の試料に添加する。その後、試料容器内の液にガスを通気し、撹拌する。次いで、マルチゲートバルブによって試料容器内の液をシリンジ型計量ポンプに吸引し、この吸引した液を該マルチゲートバルブを介してＴＯＣ（全有機炭素）分析機器に送液し、ＴＯＣ分析を行う。

特開２００２−４８７８２号の００４０〜００４６段落には、同様に試料に酸化剤等の試薬とさらに希釈水を添加し、ガス通気により混合した後、酸化等の反応を行わせ、次いで吸光度を計測してＴＮ（全窒素）分析することが記載されている。００４７〜００５２段落には、同様にしてＴＰ（全リン）を分析することが記載されている。
特開２００２−４８７８２号公報

上記特開２００２−４８７８２号では、サンプルと試薬とをガス通気により混合しているが、かかる混合方式ではガスからの異物混入による試料汚染のおそれがある。また、ガス源も必要となる。

本発明は、ガスを用いることなくサンプルと試薬とを混合することができ、装置構成も簡易となる分析用試料調製装置と、この分析用試料調製装置を用いた分析装置を提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の分析用試料調製装置は、先端部に液の出入口が設けられたシリンジ型計量ポンプと、該出入口に流路切替手段を介して接続されたサンプル収容手段、試薬収容手段及び液流出流路とを備えた分析用試料調製装置において、シリンジ型計量ポンプのプランジャのストロークにより該シリンジ型計量ポンプ内の液が該液流出流路と往来し、これにより該液が混合されるよう構成されたことを特徴とするものである。

請求項２の分析用試料調製装置は、請求項１において、前記切替手段に清水源が接続されており、該清水源からの清水によりシリンジ型計量ポンプ及び液流出流路が洗浄可能とされていることを特徴とするものである。

請求項３の分析用試料調製装置は、請求項１又は２の分析用試料調製装置と該分析用試料調製装置によって混合された液を分析する分析手段とを備えてなるものである。

請求項４の分析用試料調製装置は、請求項３において、前記分析手段は、前記液流出流路内に送液された液の吸光度を測定する吸光度計であることを特徴とするものである。

本発明（請求項５）の分析装置は、かかる本発明の分析用試料調製装置と、この分析用試料調製装置で調製された試料を分析する手段とを備えたものである。

本発明の分析用試料調製装置では、シリンジ型計量ポンプ内にサンプル及び試薬を計量分取する。この場合、例えばまずサンプルを所定量だけシリンジ型計量ポンプ内に吸引した後、さらに１種又は２種以上の試薬を所定量ずつ吸引する。ただし、吸引の順序は任意である。サンプル及び試薬あるいは必要に応じさらに希釈水を吸引してシリンジ型計量ポンプ内に保持した後、切替手段を操作してシリンジ型計量ポンプ内を液流出流路に接続する。

次いで、プランジャを前進させてシリンジ型計量ポンプ内の液を該液流出流路に送り出す。プランジャが適当長、好ましくは前進限まで前進した後、プランジャを後退させる。これにより、該液流出流路内に送り出された液が再びシリンジ型計量ポンプ内に戻される。この液のシリンジ型計量ポンプと液流出流路間の往復により液が混合される。

このプランジャの往復ストロークを必要に応じ複数回繰り返す。液が十分に混合された後、プランジャを前進させ、液を分析試料液として送り出す。

本発明の分析装置では、この分析試料液を分析手段で分析する。

本発明では、液を混合するための液流出路と、分析試料液を分析手段に送液するための分析試料液送液路とを別々に設けることも可能であるが、液流出路が分析試料液送液路を兼用するようにしてこの液流出流路内に送液された液の吸光度を吸光度計で計測するのが、簡便で好適である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は実施の形態に係る分析用試料調製装置及び分析装置を示す系統図である。

この分析用試料調製装置は、シリンジ型計量ポンプ１を備えている。シリンジ型計量ポンプ１は、シリンジ２内にプランジャ３を挿入した周知のものであり、モータ等の駆動装置４によって往復ストロークされる。この軽量ポンプは１００μＬ単位で吸引量を調節することができる。

シリンジ２の先端の液の出入口５は後述の三方弁５０の第１ポート５１に接続されている。

この実施の形態では、錯形成剤を収容した容器１１、マスキング剤を収容した容器１２、酸を収容した容器１３、サンプルを収容した容器１４、清水として超純水を収容した容器１５及び還元剤を収容した容器６４が設置されている。

容器１１〜１５は、各々、液取出ライン２１〜２５、電磁弁などよりなる開閉弁３１〜３５を介してライン４０に連なっており、該ライン４０が三方弁５０の第２ポート５２に接続されている。三方弁５０の第３ポート５３には、ライン６０が接続され、このライン６０はライン６１，６５に分岐している。一方のライン６１は電磁弁などよりなる開閉弁６２を介して容器６４に接続されている。

ライン６５は、液流出流路としての液流出ラインであり、電磁弁等の開閉弁６６が設けられている。開閉弁６６よりも下流側の該ライン６５に吸光度計７０が設けられている。即ち、吸光度計７０内の測定セル７１の流入側に対し、吸光度計７０よりも上流側のライン６５（６５ａ）が接続され、測定セルの流出側に対し下流側のライン６５（６５ｂ）が接続されている。

このように構成された分析用試料調製装置及び分析装置を用いた測定例について次に説明する。なお、この測定例では、サンプルはシリカ濃度０．５ｍｇ／Ｌ水溶液であり、錯体形成剤はモリブデン酸アンモニウム（四水和物）１０重量％水溶液であり、マスキング剤はクエン酸（一水和物）１０重量％水溶液である。酸は硫酸１６重量％水溶液である。還元剤はＬ（＋）アスコルビン酸１０重量％水溶液である。清水は超純水である。吸光度計は波長６６０ｎｍの吸光度を計測する。

＜サンプリング工程の準備＞
まず、三方弁５０を図示の通りポート５１，５２を連通させた状態としておく。開閉弁３４を開、その他の開閉弁をすべて閉としておき、プランジャ３を後退させ、容器１４内のサンプルをシリンジ２内に吸引する。

次いで、開閉弁３４を閉とし、三方弁５０をポート５１，５３が連通するように操作し、開閉弁６６を開とする。この状態でプランジャ３を前進させ、シリンジ２内の液をライン６５に送り出す。この液は吸光度計７０よりも下流側のライン６５ｂにまで達する。

この容器１４からのサンプルの吸引とライン６５への送り出し工程を必要に応じ複数回繰り返す。

この準備工程を行うことにより、前回の分析時に通液した試料液の残留分が排出されると共に、シリンジ２内に容器１４内のサンプルが導入可能となる。

＜サンプリング工程（１）＞
三方弁５０を図に示すポート５１，５２の連通状態とする。まず開閉弁３１のみを開とし、プランジャ３を所定ストローク後退させ、所定量の錯体形成剤溶液をシリンジ２に吸入する。次に、開閉弁３１を閉に戻し、開閉弁３４のみを開とし、プランジャ３を所定ストローク後退させ、所定量のサンプルをシリンジ２内にさらに吸引する。

次に、開閉弁３４を閉とし、開閉弁３３のみを開とし、プランジャ３を所定ストローク後退させ、シリンジ２内に酸溶液をさらに吸引する。

しかる後、開閉弁３３を閉とし、三方弁５０をポート５１，５３の連通に切り替え、開閉弁６６のみを開とする。この状態でプランジャ３を前進限まで前進させ、シリンジ２内の液（サンプル、錯体形成剤、酸）をライン６５へ送り出す。

プランジャ３が前進限まで前進した後、プランジャ３を前進ストローク分だけ後退させる。これにより、ライン６５に送り出した液がすべてシリンジ２内に戻される。

次に、プランジャ３を再度前進限まで前進させ、再びプランジャ３を前進ストローク分だけ後退させる。

このプランジャ３の前進、後退を繰り返すことにより、サンプル、錯体形成剤及び酸が十分に混合される。

この混合が終了した後、プランジャ３が後退した状態で５分間待機する。この間、液内で錯体形成反応が進行する。

＜サンプリング工程（２）＞
三方弁５０を再びポート５１，５２の連通状態とし、開閉弁３２のみを開とし、プランジャ３を所定ストローク後退させ、マスキング剤容器を所定量シリンジ２内に吸引する。即ち、シリンジ２内に貯留していた液にマスキング剤容器を添加する。

次に開閉弁３２を閉に戻し、三方弁５０をポート５１，５３の連通状態とし、開閉弁６２のみを開とする。この状態でプランジャ３を所定ストローク後退させ、還元剤溶液をシリンジ２内に吸引する。

次いで、開閉弁６２を閉に戻し、開閉弁６６のみを開とし、プランジャ３を前進限まで前進させる。これにより、シリンジ２内の液がライン６５に送り出される。この液は、セル７１を通過してライン６５ｂにまで達するが、排出はされない。プランジャ３が前進限まで前進した後、前進ストローク分だけ後退させ、ライン６５内の液をシリンジ２内に吸い戻す。ライン６５内とシリンダ２内とでこの液の送り出し、吸い戻しを複数回繰り返し、液を十分に混合する。

混合終了後、液をシリンジ２内に吸い戻した状態で１０分間停止する。

＜吸光度測定＞
この１０分間が経過した後、開閉弁６６のみを開とした状態でプランジャ３を前進させ、シリンジ２内の液をライン６５へ送り出し、測定セル７１内に送り出された液を吸光度計７０で吸光度を測定する。測定データは通信線等を介して出力される。

なお、プランジャ３の前進中に、すなわち、送液中に吸光度を測定してもよいが、分析精度を向上させるためには、プランジャ３を前進限まで前進させて、送液を停止した状態で吸光度を測定することが好ましい。

＜洗浄工程＞
開閉弁６６を閉とし、開閉弁３４を開とし、三方弁５０をポート５１，５２の連通状態とし、プランジャ３を所定ストローク後退させ、所定量のサンプルをシリンジ２内に吸引する。次に、開閉弁３４を閉、開閉弁３５を開とし、プランジャ３を後退限まで後退させ、清水をシリンジ２内に吸引する。

次に、開閉弁３５を閉、三方弁５０をポート５１，５３の連通状態とし、開閉弁６６を開とする。次いで、プランジャ３を前進限まで前進させ、シリンジ２内の液をライン６５へ送り出す。

このようにサンプル吸引→清水吸引→ライン６５への排出を行った後、同様に酸吸引→清水吸引→ライン６５への排出、マスキング剤吸引→清水吸引→ライン６５への排出、錯体形成剤吸引→清水吸引→ライン６５への排出を行う。さらに、容器６４内の還元剤溶液についても同様にして還元剤溶液吸引→清水吸引→ライン６５への排出を行う。

これにより、ライン内の試薬残留を極力少なくすることができる。

また、このように液取出ライン２１〜２５のライン４０への接続位置が、液流出側から遠い順番で洗浄することにより、各液取出ラインに設けられた開閉弁から、各液取出ラインのライン４０への接続位置までのラインに残留する液への、他の試薬等の混入を極力少なくすることができる。

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態をもとりうる。例えば、上記実施の形態では三方弁と複数の開閉弁の組み合わせにより流路切り替えを行うようにしているが、三方弁を用いずに複数の開閉弁のみによって流路切り替えを行うようにしてもよく、マルチポートバルブなど、その他の切替機構を用いてもよい。

また、本実施の形態ではサンプル収容手段としてサンプルが収容された容器１４を用いたが、純水製造工程などの水処理工程において連続的に水質をモニタリングする場合などは測定対象の水が流れる配管や貯留されるタンクなどをサンプル収容手段とし、これら配管などからサンプルを直接抜出すようにしてもよい。

本発明は、試薬添加後の反応が数分〜数十分程度で進行する場合に好適であり、そのようなものとしては水中の全リンやシリカ濃度の計測が挙げられる。

本発明装置を用いると、シリカ濃度０．１〜１ｍｇ／Ｌの水を連続監視することができる。例えば、純水製造工程において、シリカは電気脱イオン装置の樹脂を劣化させる原因となるので、このような装置を用いることで連続モニタリングが可能となる。更に前段に希釈・濾過装置を設置することで、ボイラーや冷却水分野のシリカ分析においても連続モニタリングが可能となる。

本発明では、吸光度の測定値をフィードバックして、各試薬の注入量、最適値、攪拌回数最適値をパソコン等の演算装置で判断して、必要に応じて軽量ポンプの動作量回数を変更するようにしてもよい。

実施の形態を示す系統図である。

符号の説明

１ シリンジ型計量ポンプ
２ シリンジ
３ プランジャ
５０ 三方弁
７０ 吸光度計
７１ 測定セル

Claims (5)

1. 先端部に液の出入口が設けられたシリンジ型計量ポンプと、
   該出入口に流路切替手段を介して接続されたサンプル収容手段、試薬収容手段及び液流出流路とを備えた分析用試料調製装置において、
   シリンジ型計量ポンプのプランジャのストロークにより該シリンジ型計量ポンプ内の液が該液流出流路と往来し、これにより該液が混合されるよう構成されたことを特徴とする分析用試料調製装置。
2. 請求項１において、前記切替手段に清水源が接続されており、該清水源からの清水によりシリンジ型計量ポンプ及び液流出流路が洗浄可能とされていることを特徴とする分析用試料調製装置。
3. 請求項１又は２の分析用試料調製装置と該分析用試料調製装置によって混合された液を分析する分析手段とを備えてなる分析装置。
4. 請求項３において、前記分析手段は、前記液流出流路内に送液された液の吸光度を測定する吸光度計であることを特徴とする分析用試料調製装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の分析用試料調製装置と、
   該分析用試料調製装置で調製された試料を分析する手段と、
   を備えてなる分析装置。

Images