JP2007333624A - Solid/liquid interface reaction evaluating method and solid/liquid interface reaction evaluating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、固液界面反応評価方法および固液界面反応評価装置に関し、例えば、トレーサ物質を含む溶液(液相)を岩石等の評価対象物(固相)に接触させた際に、この評価対象物におけるトレーサ物質の拡散や吸着の程度を評価するために好適に使用することができる固液界面反応評価方法および固液界面反応評価装置に関する。 The present invention relates to a solid-liquid interface reaction evaluation method and a solid-liquid interface reaction evaluation apparatus. For example, when a solution (liquid phase) containing a tracer substance is brought into contact with an evaluation object (solid phase) such as rock, this evaluation is performed. The present invention relates to a solid-liquid interface reaction evaluation method and a solid-liquid interface reaction evaluation apparatus that can be suitably used for evaluating the degree of diffusion and adsorption of a tracer substance in an object.
従来、固液界面反応評価装置としては、岩盤に設けられたボーリング穴の内部に設置されて、岩盤(固相)の表面に沿うように形成された試薬の流路と、この流路を通過した試薬中のトレーサ物質の濃度変化を測定する測定器とを備えたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
この固液界面反応評価装置では、試薬が送液ポンプによって前記した流路に送り込まれると、岩盤の表面と接触しながら試薬が流れる。そして、試薬に含まれるトレーサ物質は岩盤内に拡散していく。このような固液界面反応評価装置では、前記した測定器が、流路を通過した試薬中のトレーサ物質の濃度変化を測定することによって、岩盤における拡散係数や、岩盤と地下水との間の分配係数が求められることとなる。
In this solid-liquid interface reaction evaluation apparatus, when the reagent is fed into the flow path by the liquid feed pump, the reagent flows while contacting the surface of the rock. The tracer substance contained in the reagent diffuses into the rock. In such a solid-liquid interface reaction evaluation apparatus, the above-mentioned measuring device measures the change in the concentration of the tracer substance in the reagent that has passed through the flow path, so that the diffusion coefficient in the rock mass and the distribution between the rock mass and groundwater A coefficient will be obtained.
しかしながら、従来の固液界面反応評価装置では、流路における試薬の圧力が岩盤内の液相(地下水等)の圧力よりも高くなると、試薬が流路内から岩盤側に向かって流れ込むこととなり、これとは逆に低くなると、岩盤側から流路内に地下水(液相)等が流れ込むこととなる。そのため、従来の固液界面反応評価装置では、流路内に送り込まれた試薬の圧力が変動することによって、トレーサ物質の濃度変化を精度よく測定することができない恐れがあった。つまり、従来の固液界面反応評価装置では、例えば、分配係数や拡散係数の測定のような固液界面反応の評価を精度よく行うことができない恐れがあった。 However, in the conventional solid-liquid interface reaction evaluation apparatus, when the pressure of the reagent in the flow path becomes higher than the pressure of the liquid phase in the rock (such as groundwater), the reagent flows from the flow path toward the rock, On the contrary, if it becomes low, groundwater (liquid phase) etc. will flow in the flow path from the bedrock side. Therefore, in the conventional solid-liquid interface reaction evaluation apparatus, there is a possibility that the change in the concentration of the tracer substance cannot be accurately measured due to fluctuations in the pressure of the reagent sent into the flow path. That is, in the conventional solid-liquid interface reaction evaluation apparatus, there is a possibility that the evaluation of the solid-liquid interface reaction such as measurement of a distribution coefficient and a diffusion coefficient cannot be performed with high accuracy.
そこで、本発明は、固液界面反応の評価を精度よく行うことができる固液界面反応評価方法および固液界面反応評価装置を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the solid-liquid interface reaction evaluation method and solid-liquid interface reaction evaluation apparatus which can evaluate solid-liquid interface reaction accurately.
前記課題を解決する本発明の固液界面反応評価方法は、固相の表面に沿うように形成された流路にトレーサ物質を含む溶液を流通させる溶液流通工程と、前記流路を通過した前記溶液中の前記トレーサ物質の濃度変化を測定する濃度測定工程とを有する固液界面反応評価方法において、前記流路内における前記溶液の圧力を制御する圧力制御工程を更に有することを特徴とする。
また、前記課題を解決する本発明の固液界面反応評価装置は、トレーサ物質を含む溶液を流通させるように固相の表面に沿うように形成された流路と、前記流路を通過した前記溶液中の前記トレーサ物質の濃度変化を測定する濃度測定手段とを備える固液界面反応評価装置において、前記流路内における前記溶液の圧力を制御する圧力制御手段を更に備えることを特徴とする。
このような本発明の固液界面反応評価方法および固液界面反応評価装置では、流路内における溶液の圧力が制御されることによって、流路と固相との間の溶液(液相)の流出入が抑制される。
The solid-liquid interface reaction evaluation method of the present invention that solves the above problems includes a solution flow step of flowing a solution containing a tracer substance in a flow path formed along the surface of a solid phase, and the above-mentioned flow path that has passed through the flow path. A solid-liquid interface reaction evaluation method including a concentration measurement step of measuring a concentration change of the tracer substance in the solution, further comprising a pressure control step of controlling the pressure of the solution in the flow path.
In addition, the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus of the present invention that solves the above problems includes a flow path formed along the surface of a solid phase so that a solution containing a tracer substance is circulated, and the flow path that has passed through the flow path. A solid-liquid interface reaction evaluation apparatus including a concentration measurement unit that measures a change in the concentration of the tracer substance in a solution, further comprising a pressure control unit that controls the pressure of the solution in the flow path.
In such a solid-liquid interface reaction evaluation method and solid-liquid interface reaction evaluation apparatus of the present invention, the solution (liquid phase) between the flow path and the solid phase is controlled by controlling the pressure of the solution in the flow path. Inflow and outflow are suppressed.
本発明の固液界面反応評価方法および固液界面反応評価装置によれば、流路と固相との間の溶液(液相)の流出入が抑制されるので、固液界面の反応の評価を精度よく行うことができる。 According to the solid-liquid interface reaction evaluation method and the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus of the present invention, since the inflow and outflow of the solution (liquid phase) between the flow path and the solid phase is suppressed, the evaluation of the reaction at the solid-liquid interface Can be performed with high accuracy.
(第1実施形態)
次に、本発明の第1実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図1は、本実施形態に係る固液界面反応評価装置の構成説明図である。図2は、マイクロ流路チップの分解斜視図である。
(First embodiment)
Next, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, FIG. 1 is a configuration explanatory diagram of a solid-liquid interface reaction evaluation apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is an exploded perspective view of the microchannel chip.
図1に示すように、本実施形態に係る固液界面反応評価装置A1は、花崗岩製の石板からなる評価対象物3(固相)における液体試料(トレーサ物質)の拡散係数、分配係数を求めるものであって、評価対象物3を浸漬する水槽2と、この評価対象物3に取り付けられたマイクロ流路チップ4と、マイクロ流路チップ4に形成された流路5と、この流路5に接続された配管T1および配管T2と、配管T1を介して液体試料を流路5に送り込む送液ポンプ1と、配管T2に設けられたバルブ6および放射線計測装置7とを備えている。なお、液体試料は、特許請求の範囲にいう溶液に相当し、放射線計測装置7は、濃度測定手段に相当し、バルブ6は、圧力制御手段に相当する。
As shown in FIG. 1, the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A1 according to the present embodiment obtains the diffusion coefficient and distribution coefficient of a liquid sample (tracer substance) in an evaluation object 3 (solid phase) made of granite stone. A water tank 2 in which the evaluation object 3 is immersed, a
本実施形態で使用する液体試料は、トレーサ物質として放射性核種であるストロンチウム−85(以下に、単に「Sr−85」と記す場合がある)を含む塩の水溶液である。なお、このトレーサ物質としては、これに限定されるものではなく、放射性同位元素を含む公知のものを使用することができる。 The liquid sample used in this embodiment is an aqueous solution of a salt containing strontium-85 (hereinafter sometimes simply referred to as “Sr-85”) which is a radionuclide as a tracer substance. In addition, as this tracer substance, it is not limited to this, The well-known thing containing a radioisotope can be used.
マイクロ流路チップ4は、図2に示すように、スリット4dが中央部に形成されたガスケット4cと、基板チップ4bとを備えている。ガスケット4cは、ポリテトラフルオロエチレン等の弾性部材で形成されている。このガスケット4cは、評価対象物3と基板チップ4bとの間に配置された際に、スリット4dの部分に流路5が形成されるようになっている。つまり、この流路5は、評価対象物3の表面に沿うように形成されることとなる。そして、基板チップ4bには、スリット4dの両端に連通するように一対の連通穴4a,4aが形成されている。この連通穴4a,4aには、それぞれ配管T1および配管T2(図1参照)が接続されるようになっている。
このようなマイクロ流路チップ4は、図1に示すように、その流路5が水槽2においてその水面から深さHで水平となるように配置されている。
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 1, such a
本実施形態での送液ポンプ1は、図1に示すように、シリンジポンプ、プランジャポンプ等の定容積ポンプで構成されている。そして、この送液ポンプ1は、前記した液体試料を所定の流量で流路5に供給するようになっている。
As shown in FIG. 1, the
バルブ6は、その開度が調節可能になっており、送液ポンプ1から送り出される液体試料が、配管T1、流路5、および配管T2を介して流通する際に、後記するように、流路5内における液体試料の圧力が所定の圧力P1となるように制御するようになっている。
The opening degree of the valve 6 can be adjusted, and when the liquid sample delivered from the
放射線計測装置7は、液体試料が流路5から配管T2を介して回収される際に、回収される液体試料中のトレーサ物質の濃度を検出するものである。
The
次に、この固液界面反応評価装置A1の動作について説明しつつ、この固液界面反応評価装置A1を使用した固液界面反応評価方法(以下、単に「評価方法」という)について適宜図面を参照しながら説明する。なお、ここでは、花崗岩(固相)における拡散係数および分配係数の測定方法を例にとって本発明の評価方法について説明する。 Next, while explaining the operation of the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A1, a solid-liquid interface reaction evaluation method (hereinafter simply referred to as “evaluation method”) using the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A1 is referred to as appropriate. While explaining. Here, the evaluation method of the present invention will be described taking as an example a method for measuring the diffusion coefficient and distribution coefficient in granite (solid phase).
まず、この評価方法では、図1に示すように、マイクロ流路チップ4が取り付けられた評価対象物3(花崗岩製の石板)が水槽2内に浸漬される。このとき、マイクロ流路チップ4の流路5は、前記したように、水槽2の水面から深さHで水平となっている。
First, in this evaluation method, as shown in FIG. 1, an evaluation object 3 (a granite stone plate) to which a
次に、流路5には、送液ポンプ1から液体試料が送り込まれる。その結果、流路5には、トレーサ物質としてのSr−85を所定の量で含む液体試料が流通することとなる。この工程は、特許請求の範囲にいう「溶液流通工程」に相当する。
Next, the liquid sample is fed into the
そして、液体試料が流路5を流通する際に、配管T2に設けられたバルブ6の開度が調節されることによって、流路5における液体試料の圧力が制御される。なお、この工程は、特許請求の範囲にいう「圧力制御工程」に相当する。
And when a liquid sample distribute | circulates the
図1に示すように、この工程においては、水槽2の水面から深さHの位置に流路5が配置されることによって、流路5に面する花崗岩部分Xの水圧、つまり、花崗岩内における微小な間隙に満たされた水の圧力は、この位置での水頭と釣り合ってP2となっている。そして、この工程では、バルブ6の開度が調節されることによって、流路5内に送り込まれた液体試料の圧力P1が、このP2と等しくなるように設定される。
As shown in FIG. 1, in this step, the
そして、流路5を流通した液体試料がバルブ6を介して放射線計測装置7に到達すると、この放射線計測装置7は、液体試料中のSr−85(トレーサ物質)の濃度変化を測定する。この工程は、特許請求の範囲にいう「濃度測定工程」に相当する。
When the liquid sample flowing through the
このトレーサ物質の濃度変化は、液体試料が流路5を流通しながら評価対象物3(花崗岩製の石板)の表面と接触する際に、液体試料に含まれるトレーサ物質が花崗岩内に拡散することによって生じる。
そして、この評価方法においては、放射線計測装置7で測定した液体試料中のトレーサの濃度変化に基づいて、評価対象物3(花崗岩製の石板)におけるトレーサ物質の破過曲線が作成される。
This change in the concentration of the tracer substance is that the tracer substance contained in the liquid sample diffuses into the granite when it comes into contact with the surface of the evaluation object 3 (granite stone plate) while flowing through the
In this evaluation method, a breakthrough curve of the tracer substance in the evaluation object 3 (a granite stone plate) is created based on the change in the concentration of the tracer in the liquid sample measured by the
ここで参照する図3は、評価対象物3(花崗岩製の石板)におけるSr−85(トレーサ物質)の破過曲線を示すグラフであり、縦軸に、流路5を通過した液体試料中のSr−85の濃度比を示し、横軸に、流路5を流通した液体試料の積算容量を示している。なお、縦軸の濃度比は、送液ポンプ1から送り出される液体試料中のSr−85の濃度に対する、流路5を通過した液体試料中のSr−85の濃度の比である。ちなみに、この破過曲線を得た際の、流路5における液体試料の流速は、10μL/minに設定された。
FIG. 3 referred to here is a graph showing a breakthrough curve of Sr-85 (tracer substance) in the evaluation object 3 (granite stone plate). The concentration ratio of Sr-85 is shown, and the accumulated capacity of the liquid sample flowing through the
図3中の破線で表される「Sr−85の濃度の入力波形」に示すように、流路5(図1参照)には、Sr−85の濃度比が1となる液体試料が供給される。そして、図3中の実線で表される破過曲線が示すように、液体試料が流路5に供給された当初では、流路5を通過した液体試料中のSr−85は、評価対象物3(図1参照)内に拡散することで消費される。その後、積算容量が増大していくにしたがって、Sr−85(トレーサ物質)の濃度比が増大していく。そして、さらに積算容量が増大していくと、Sr−85の濃度比が1未満の所定の値で略一定となって評価対象物3(花崗岩製の石板)は破過状態となる。
As shown in the “input waveform of the Sr-85 concentration” represented by the broken line in FIG. 3, a liquid sample having a Sr-85 concentration ratio of 1 is supplied to the flow path 5 (see FIG. 1). The Then, as shown by the breakthrough curve represented by the solid line in FIG. 3, Sr-85 in the liquid sample that has passed through the
この評価方法では、このような破過曲線に基づいて得られるデータと、別途にシミュレーションにより得られたデータとを比較する公知の手法(例えば、特開2005−315607号公報参照)を使用することによって、評価対象物3(花崗岩製の石板)の拡散係数、および評価対象物3に対するトレーサ物質の分配係数が算出されることとなる。ちなみに、本実施形態で求めた分配係数は、100mL/gであった。 In this evaluation method, a known method for comparing data obtained based on such a breakthrough curve and data obtained separately by simulation (see, for example, JP-A-2005-315607) is used. Thus, the diffusion coefficient of the evaluation object 3 (granite stone plate) and the distribution coefficient of the tracer substance with respect to the evaluation object 3 are calculated. Incidentally, the distribution coefficient obtained in the present embodiment was 100 mL / g.
以上のような固液界面反応評価装置A1を使用した評価方法では、前記したように、流路5内における液体試料(液相)の圧力P1が、評価対象物3(固相)の圧力P2と等しくなるようにバルブ6で制御可能となっている。その結果、この評価方法では、流路5と評価対象物3(固相)との間の液体試料(液相)の流出入が抑制される。つまり、送液ポンプ1から流路5に供給される液体試料の量と、流路5から送り出される液体試料の量とが略一致することとなる。したがって、この固液界面反応評価装置A1およびこれを使用した評価方法によれば、固液界面の反応の評価を精度よく行うことができる。
In the evaluation method using the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A1 as described above, as described above, the pressure P1 of the liquid sample (liquid phase) in the
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図4は、本実施形態に係る固液界面反応評価装置の構成説明図である。なお、本実施形態において、前記した第1実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, FIG. 4 is a configuration explanatory diagram of the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus according to the present embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図4に示すように、本実施形態に係る固液界面反応評価装置A2では、水槽2に設けられた水供給口2aと水排出口2bとを介して水槽2内に水が出入りすることによって、水槽2の水位が変動するようになっている。そして、この固液界面反応評価装置A2には、流路5に面する花崗岩部分Xの水圧、つまり、花崗岩内における微小な間隙に満たされた水の圧力P2を検出する圧力センサSが設けられている。この圧力センサSは、バルブ6aにその圧力検出信号を出力するようになっており、特許請求の範囲にいう「圧力検出手段」に相当する。
As shown in FIG. 4, in the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A2 according to the present embodiment, water enters and exits the water tank 2 through the
バルブ6aは、図示しないコントローラが組み込まれたものであり、このコントローラに圧力センサSからの圧力検出信号が入力するようになっている。そして、圧力検出信号を入力したコントローラは、圧力P2に基づいてバルブ6aの開度を調節することによって、流路5における液体試料の圧力P1を、圧力P2と等しくするように制御している。このバルブ6aは、特許請求の範囲にいう「圧力制御手段」に相当する。
The valve 6a incorporates a controller (not shown), and a pressure detection signal from the pressure sensor S is input to this controller. The controller that has input the pressure detection signal controls the pressure P1 of the liquid sample in the
次に、この固液界面反応評価装置A2の動作について説明しつつ、この固液界面反応評価装置A2を使用した評価方法について適宜図面を参照しながら説明する。
この固液界面反応評価装置A2では、水槽2の水位が変動することによって圧力P2が変動した際に、バルブ6aは、前記したように、圧力P1を圧力P2と等しくするように制御している。その結果、この評価方法では、評価対象物3(固相)の圧力P2の変動にかかわらずに、流路5と評価対象物3(固相)との間の液体試料(液相)の流出入が抑制される。したがって、この固液界面反応評価装置A2およびこれを使用した評価方法によれば、評価対象物3(固相)の圧力P2の変動にかかわらずに、固液界面の反応の評価を精度よく行うことができる。
Next, while describing the operation of the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A2, an evaluation method using the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A2 will be described with reference to the drawings as appropriate.
In this solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A2, when the pressure P2 fluctuates due to fluctuations in the water level of the water tank 2, the valve 6a controls the pressure P1 to be equal to the pressure P2 as described above. . As a result, in this evaluation method, the outflow of the liquid sample (liquid phase) between the
次に、このような固液界面反応評価装置A2を使用して、圧力P2の変動が、流路5における液体試料の流速に与える影響、およびトレーサ物質の濃度比の測定値に与える影響について検証した。
まず、図4に示す送液ポンプ1から流路5内に、トレーサ物質としてトリチウムを含む液体試料が供給された。ちなみに、流路5における液体試料の流速は、20μL/minに設定された。なお、このトリチウムは、周知のとおり、評価対象物3(固相)としての花崗岩に殆ど吸着されない。
Next, using such a solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A2, the effect of the fluctuation of the pressure P2 on the flow rate of the liquid sample in the
First, a liquid sample containing tritium as a tracer substance was supplied from the
このように液体試料が流路5に供給される際に、水槽2の水位は前記したように変動している。そして、ここでは、図4に示す花崗岩部分Xの水圧P2を測定した。その結果を図5(a)に示す。図5(a)は、縦軸が花崗岩部分Xの圧力P2を表し、横軸が圧力P2を測定した時間(経過時間)を表したグラフである。この図5(a)から明らかなように、圧力P2は、時間の経過とともに常に変動していた。この際、固液界面反応評価装置A2では、前記したように、図4に示すバルブ6aの開度が調節されることによって流路5内の圧力P1が圧力P2と等しくなるように制御されている。
Thus, when the liquid sample is supplied to the
そして、ここでは図4に示す流路5における液体試料の流速が測定された。その結果を図5(b)に「実施例」として示す。図5(b)は、縦軸が流路5における液体試料の流速を表し、横軸が流速を測定した時間(経過時間)を表したグラフである。ちなみに、横軸の流速を測定した時間は、図5(a)の横軸で示す圧力P2を測定した時間に対応している。この図5(b)から明らかなように、流路5における液体試料の流速は、殆ど変動していない。
Here, the flow rate of the liquid sample in the
また、ここでは流路5を通過した液体試料におけるトレーサ物質の濃度が放射線計測装置7で測定されることによって、トレーサ物質の濃度比が前記第1実施形態と同様にして測定された。その結果を図5(c)に「実施例」として示す。図5(c)は、縦軸が流路5を通過した液体試料におけるトレーサ物質の濃度比を表し、横軸が濃度比を測定した時間(経過時間)を表したグラフである。ちなみに、横軸の濃度比を測定した時間は、図5(a)の横軸で示す圧力P2を測定した時間に対応している。この図5(c)から明らかなように、測定した濃度比は、殆ど変動していない。
Here, the concentration ratio of the tracer substance in the liquid sample that has passed through the
次に、図4に示す圧力センサSでバルブ6aの開度を調節しない以外は、固液界面反応評価装置A2と同様に構成された固液界面反応評価装置を使用して、流路5における液体試料の流速、およびトレーサ物質の濃度比を、前記したと同様に測定した。その結果を図5(b)および(c)に「比較例」として示す。図5(b)および(c)から明らかなように、比較例の固液界面反応評価装置では、流路5における液体試料の流速、およびトレーサ物質の濃度比が、圧力P2の変動に伴って変動している。
以上のように、固液界面反応評価装置A2によれば、圧力センサSでバルブ6aの開度を調節しない固液界面反応評価装置(比較例)と異なって、評価対象物3(固相)の圧力P2の変動にかかわらずに、固液界面反応の評価を精度よく行えることが検証された。
Next, except that the opening degree of the valve 6a is not adjusted by the pressure sensor S shown in FIG. 4, the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus configured in the same manner as the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A2 is used. The flow rate of the liquid sample and the concentration ratio of the tracer substance were measured as described above. The results are shown as “comparative examples” in FIGS. As is clear from FIGS. 5B and 5C, in the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus of the comparative example, the flow rate of the liquid sample in the
As described above, according to the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A2, the evaluation object 3 (solid phase) is different from the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus (comparative example) in which the pressure sensor S does not adjust the opening degree of the valve 6a. It was verified that the solid-liquid interface reaction can be evaluated accurately regardless of the fluctuation of the pressure P2.
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図6は、本実施形態に係る固液界面反応評価装置の構成説明図である。なお、本実施形態において、前記した第1実施形態および第2実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, FIG. 6 is a configuration explanatory diagram of the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus according to the present embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment and the second embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
図6に示すように、本実施形態に係る固液界面反応評価装置A3は、例えば、生物の表皮(動植物の表皮を含む)のような評価対象物3a(固相)における液体試料(トレーサ物質)の拡散係数、分配係数を求めるものであって、評価対象物3aに取り付けられたマイクロ流路チップ4と、このマイクロ流路チップ4に形成された流路5と、この流路5に接続された配管T1および配管T2と、配管T1を介して液体試料を流路5に送り込む送液ポンプ1aと、配管T2に設けられた流量計9、バルブ6bおよび放射線計測装置7と、制御部8とを備えている。なお、流量計9は、特許請求の範囲にいう「流量測定手段」に相当し、バルブ6bは、圧力制御手段に相当する。
As shown in FIG. 6, the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A3 according to the present embodiment is a liquid sample (tracer substance) in an evaluation object 3a (solid phase) such as a biological epidermis (including animal and plant epidermis). ) Of the
本実施形態での送液ポンプ1aは、前記した液体試料を流路5に供給するようになっているとともに、送り出す液体試料の流量信号を制御部8に出力するようになっている。
流量計9は、流路5を通過した液体試料の流量を測定するとともに、この測定した流量信号を制御部8に出力するようになっている。
The
The
バルブ6bは、次に説明する制御部8からの指令信号に基づいてその開度を後記する手順で調節することによって、流路5における液体試料の圧力P1を制御するようになっている。
The valve 6b is configured to control the pressure P1 of the liquid sample in the
制御部8は、送液ポンプ1aからの流量信号と流量計9からの流量信号に基づいて、バルブ6bにその開度を調節させる指令信号を出力するようになっている。この指令信号は、送液ポンプ1aから流路5に送り出される液体試料の流量の値と、流量計9で測定された流量の値と、図6に示す評価対象物3a(固相)の表皮部分Xにおける圧力P2と、流路5における液体試料の圧力P1との相関関係を表す所定のマップに基づいて制御部8が出力する。つまり、制御部8は、この指令信号をバルブ6bに出力することによって、流路5における液体試料の圧力P1を、圧力P2と等しくするようにバルブ6bの開度を制御するようになっている。
Based on the flow rate signal from the liquid feed pump 1 a and the flow rate signal from the
次に、この固液界面反応評価装置A3の動作について説明しつつ、この固液界面反応評価装置A3を使用した評価方法について適宜図面を参照しながら説明する。
この固液界面反応評価装置A3では、例えば、送液ポンプ1aから送り出される液体試料の流量の値に対して、流量計9で測定された流量の値が大きくなって圧力P1が圧力P2よりも小さくなった場合には、制御部8は、指令信号をバルブ6bに出力することによって圧力P1が圧力P2と等しくなるようにバルブ6bの開度を狭める。これとは逆に、送液ポンプ1aから送り出される液体試料の流量の値に対して、流量計9で測定された流量の値が小さくなって圧力P1が圧力P2よりも大きくなった場合には、制御部8は、指令信号をバルブ6bに出力することによって圧力P1が圧力P2と等しくなるようにバルブ6bの開度を広げる。
このような固液界面反応評価装置A3、およびこれを使用した評価方法によれば、流路5内における液体試料の流量の変動にかかわらずに、固液界面反応の評価を精度よく行うことができる。
Next, while describing the operation of the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A3, an evaluation method using the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A3 will be described with reference to the drawings as appropriate.
In this solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A3, for example, the value of the flow rate measured by the
According to such a solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A3 and an evaluation method using the same, it is possible to accurately evaluate the solid-liquid interface reaction regardless of fluctuations in the flow rate of the liquid sample in the
(第4実施形態)
次に、本発明の第4実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。参照する図面において、図7は、本実施形態に係る固液界面反応評価装置の構成説明図である。なお、本実施形態において、前記した第1実施形態、第2実施形態、および第3実施形態と同様の構成要素については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
図7に示すように、本実施形態に係る固液界面反応評価装置A4は、地面に穿たれたボーリング穴の壁面を構成する岩盤のような評価対象物3b(固相)における液体試料(トレーサ物質)の拡散係数、分配係数を求めるものであって、評価対象物3bに取り付けられたマイクロ流路チップ4と、このマイクロ流路チップ4に形成された流路5と、この流路5に接続された配管T1および配管T2と、配管T1を介して液体試料を流路5に送り込む送液ポンプ1aと、配管T2に設けられた流量計9、放射線計測装置7、および回収ポンプ1bと、制御部8aとを備えている。なお、ここでの送液ポンプ1a、回収ポンプ1b、および制御部8aは、特許請求の範囲にいう「圧力制御手段」に相当する。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. In the drawings to be referred to, FIG. 7 is a configuration explanatory diagram of the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus according to the present embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
As shown in FIG. 7, the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A4 according to this embodiment is a liquid sample (tracer) in an
本実施形態で使用する液体試料は、トレーサ物質として放射性核種であるストロンチウム−85を含む塩の水溶液である。 The liquid sample used in this embodiment is an aqueous solution of a salt containing strontium-85 which is a radionuclide as a tracer substance.
本実施形態での送液ポンプ1aは、前記した液体試料を流路5に供給するようになっているとともに、送り出す液体試料の流量信号を制御部8aに出力するようになっている。
流量計9は、流路5を通過した液体試料の流量を測定するとともに、この測定した流量信号を制御部8aに出力するようになっている。
The
The
制御部8aは、送液ポンプ1aからの流量信号と流量計9からの流量信号に基づいて、回収ポンプ1bに液体試料を回収する流量を調節させる指令信号を出力するようになっている。この指令信号は、送液ポンプ1aから流路5に送り出される液体試料の流量の値と、流量計9で測定された流量の値と、図7に示す評価対象物3b(固相)の岩盤部分Xにおける圧力P2と、流路5における液体試料の圧力P1との相関関係を表す所定のマップに基づいて制御部8aが出力する。つまり、制御部8aは、この指令信号を回収ポンプ1bに出力することによって、流路5における液体試料の圧力P1が、圧力P2と等しくなるように回収ポンプ1bにおける液体試料の回収の流量を制御するようになっている。
Based on the flow rate signal from the
次に、この固液界面反応評価装置A4の動作について説明しつつ、この固液界面反応評価装置A4を使用した評価方法について適宜図面を参照しながら説明する。
この固液界面反応評価装置A4では、例えば、送液ポンプ1aから送り出される液体試料がマイクロ流路チップ4を通過した後に、流量計9が液体試料の流量を測定する。そして、送液ポンプ1aから送り出される液体試料の所定の流量と比較して、流量計9で測定された流量が大きくなった場合、つまり、圧力P1が圧力P2よりも小さくなった場合には、制御部8は、指令信号を回収ポンプ1bに出力することによって圧力P1が、圧力P2と等しくなるように回収ポンプ1bにおける液体試料の回収の流量を低減する。これとは逆に、流量計9が測定した流量が、送液ポンプ1aから送り出される液体試料の所定の流量と比較して小さくなった場合、つまり圧力P1が圧力P2よりも大きくなった場合には、制御部8は、指令信号を回収ポンプ1bに出力することによって圧力P1が、圧力P2と等しくなるように回収ポンプ1bにおける液体試料の回収の流量を増加させる。
このような固液界面反応評価装置A4、およびこれを使用した評価方法によれば、流路5内における液体試料の流量の変動にかかわらずに、固液界面反応の評価をより簡便な機構で精度よく行うことができる。
Next, while describing the operation of the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A4, an evaluation method using the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A4 will be described with reference to the drawings as appropriate.
In the solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A4, for example, the
According to such a solid-liquid interface reaction evaluation apparatus A4 and an evaluation method using the same, the evaluation of the solid-liquid interface reaction can be performed with a simpler mechanism regardless of fluctuations in the flow rate of the liquid sample in the
なお、本発明は、前記実施形態に限定されることなく、様々な形態で実施される。
前記第3実施形態では、流路5内における液体試料の流量の測定値に基づいて流路5内の液体試料の圧力P1が制御されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、流路5内の圧力を測定する圧力測定手段を設けるとともに、この圧力測定手段が測定した圧力値に基づいて、圧力P1が圧力P2と等しくなるように制御されるものであってもよい。また、この場合、液体試料の流量の測定値と、圧力の測定値の両方に基づいて圧力P1が圧力P2と等しくなるように制御されるものであってもよい。
In addition, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
In the third embodiment, the pressure P1 of the liquid sample in the
1a 送液ポンプ
1b 回収ポンプ
3 評価対象物
3a 評価対象物
3b 評価対象物
5 流路
6 バルブ(圧力制御手段)
6a バルブ(圧力制御手段)
6b バルブ(圧力制御手段)
7 放射線計測装置(濃度測定手段)
8a 制御部(圧力制御手段)
9 流量計(流量測定手段)
A1 固液界面反応評価装置
A2 固液界面反応評価装置
A3 固液界面反応評価装置
A4 固液界面反応評価装置
S 圧力センサ(圧力検出手段)
DESCRIPTION OF
6a Valve (pressure control means)
6b Valve (pressure control means)
7 Radiation measurement equipment (concentration measuring means)
8a Control unit (pressure control means)
9 Flow meter (flow rate measuring means)
A1 Solid-liquid interface reaction evaluation device A2 Solid-liquid interface reaction evaluation device A3 Solid-liquid interface reaction evaluation device A4 Solid-liquid interface reaction evaluation device S Pressure sensor (pressure detection means)
Claims (8)
前記流路内における前記溶液の圧力を制御する圧力制御工程を更に有することを特徴とする固液界面反応評価方法。 A solution flow step for flowing a solution containing a tracer substance through a flow path formed along the surface of the solid phase; a concentration measurement step for measuring a concentration change of the tracer substance in the solution that has passed through the flow path; In the solid-liquid interface reaction evaluation method having
The solid-liquid interface reaction evaluation method further comprising a pressure control step of controlling the pressure of the solution in the flow path.
前記流路内における前記溶液の圧力を制御する圧力制御手段を更に備えることを特徴とする固液界面反応評価装置。 A flow path formed along the surface of the solid phase so that a solution containing the tracer substance flows, and a concentration measuring means for measuring a concentration change of the tracer substance in the solution that has passed through the flow path. In the solid-liquid interface reaction evaluation device,
The solid-liquid interface reaction evaluation apparatus further comprising pressure control means for controlling the pressure of the solution in the flow path.
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