JP2008224273A

JP2008224273A - 液体試料用フローセル

Info

Publication number: JP2008224273A
Application number: JP2007059712A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sato; 裕之佐藤; Takakazu Yano; 矢野　　敬和; Masahiro Fukuda; 福田　　匡広; Yoshiharu Sugiura; 美晴杉浦
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2008-09-25

Abstract

【課題】旋光度計や分光光度計などの光測定において液体試料用フローセルの管路や窓内壁に気泡が滞ってしまうと、光線が気泡により散乱してしまうため、正確な測定をすることができなくなってしまう。
【解決手段】液体試料用フローセルにおいてその管路および窓材質に親水性を持つ樹脂材料を使用することで流す液体により管路および窓内壁に溜まる気泡を浮かせて流し出す。これにより、流体試料用フローセルを装置からはずしてメンテナンスしたり気泡を除去するための付加装置を設ける必要がなくなるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は液体試料用フローセルに発生する気泡に関し、外部からの振動や圧力の印加を必要とせずにその気泡を取り除くことが可能な技術に関するものである。

液体試料用フローセルは、主に様々な液体試料中の成分を連続的に定量測定するなどの目的で用いられる。例えば、液体試料用フローセルに光を入射してその透過光信号より測定を行う光測定においては旋光度計や分光光度計などが挙げられる。図４は一般的な旋光度計の構成を示す概略図である。図４において、光源４０１より出射した光線を偏光子４０２に照射する。偏光子４０２によって光線は偏光子４０２の透過軸方向に光軸を持つ直線偏光となり、次に直線偏光を旋光角度変調素子４０３に照射する。旋光角度変調素子としては、例えば、液晶素子やファラデー素子などが挙げられる。旋光角度変調素子４０３を通過する際に直線偏光はその偏光方向が変調される。次に偏光方向が変調された直線偏光を試料の入った液体試料用フローセル４０４に照射する。ここで、直線偏光は液体試料用フローセル４０４を通過する際、液体試料内に含まれる旋光性物質によって旋光する。次に流体試料用フローセル４０４を通過した光線を検光子４０５に照射することで、検光子４０５の透過軸方向の光線のみが透過し、光検出器４０６の受光部に到達する。このとき、検光子４０５を回転させ、光検出器４０６で検出される光強度が最小となるときの検光子４０５の角度を測定することにより試料の旋光度を測定することが出来る。

上述のような旋光度計や、分光光度計などで液体試料内の成分を光を用いて測定する際、液体試料中の気泡が大きな問題となる。すなわち、液体試料中に気泡が存在する場合、気泡により光が散乱し、直進光が光検出器に到達しないため正確に測定することはできない。また、光線の径よりも小さい微小な気泡が混入した場合でも、本来到達する光線の一部が同様に散乱してしまうため、測定誤差を招く可能性が大きい。また、フローセルであるため、液体試料と共に気泡が流れ出ていく場合は、測定できない時間はその間のみで収まるが、気泡が光路内に一度留まってしまった場合、その後水等を大量に流してもその気泡を取り除くことは難しく、装置からはずしてのメンテナンスやフローセルの交換が必要となる。

そこで、この問題を解決するために、例えば特許文献１によれば、フローセルの入口をフローセル内室に比べて細い径とし、加えて入口に塵除去用のフィルタをつけることにより、気泡のフローセル内室への混入を防いでいる。また、フローセルに超音波振動子を設け、超音波によりフローセル内面に付着した気泡や塵を取り外す構成としている。また、特許文献２によれば、フローセルの出口を２箇所に設けることによって気泡が流れ易い構造としている。

実開平７−８７５９号公報（２頁）実開平６−６２３５５号公報（２頁）

しかし、前述の従来技術では以下に示す問題を有している。フローセルの入口をフローセル内室に比べて細い径とし、加えて入口に塵除去用のフィルタをつけることにより、気泡のフローセル内室への混入を防ぐ方法においては、例えば、気泡が多量に流れてきた場合などはそのまま気泡はフローセルに入り、フローセル内に混入した気泡が光路に留まってしまう可能性がある。また、フローセルに超音波振動子を設け、超音波によりフロー
セル内面に付着した気泡や塵を取り外す構成とする方法では、超音波振動子を配置するためにフローセル自体の構成が非常に複雑になってしまい、かつ大電力を必要としてしまう。更に、本来非常に精密な構成の光学系に超音波振動を加えることは光学素子のずれなどを引き起こす可能性があり、好ましくない。また、フローセルの出口を２箇所に設けることによって気泡が流れ易い構造とする方法においては出口側に気泡が留まる可能性は減少するが、光路入口側や光路途中に気泡が留まることは大いに考えられる。

そこで、本発明では上述した従来技術による問題点を解消するため、特別な付加装置を使わずに、管路内から気泡を流し出すことができる液体試料用フローセルを提供する事を目的とする。

これらの課題を解決するために本発明による液体試料用フローセルには、下記に記載の手段を採用する。すなわち本発明の液体試料用フローセルは、液体試料に光線を照射し液体試料に関する情報を得る光計測において、光線が入射する窓を有し、液体試料が光線の光軸に沿って通過する管路と、液体試料を管路へ送り込むセル入口と、液体試料を管路から外部へ排出するセル出口とを有し、管路を親水性樹脂で形成し流す液体で気泡を管路壁面から浮かせ、積極的に気泡を流し出すことを特徴とする。

また、本発明の液体試料用フローセルは、管路を親水性樹脂で形成することにより管路に液体が浸透膨潤して割れ等が入り液漏れすることを防ぐ為管路を疎水性、あるいは防水性のある物質で覆うことが好ましい。

また、本発明における液体試料用フローセルは、管路を親水性樹脂で形成することにより管路に液体が浸透膨潤して割れ等が入ることを防ぐ為、親水性樹脂に添加物を加えて強度や靭性を改質し、光線の入射する窓以外を単一の材料で形成することが好ましい。

また、本発明における液体試料用フローセルは、光線の入射する窓部に透明度の高く親水性のある樹脂材料を使用することが好ましい。

（作用）
液体試料用フローセルにおいて流体試料に気泡が混入していた場合、気泡が液体試料用フローセルの光線を照射する管路に留まってしまうと、光線が散乱して正確な測定ができなくなってしまう。そこで、その管路内に溜まる気泡を除去したい場合、管路を親水性樹脂で形成することで、流す液体そのもので管路内壁に溜まっている気泡を浮かせて流す。
同様に窓も親水性樹脂で形成することで同様の効果で溜まっている気泡を浮かせて流す。
この方式においては気泡を管路および窓から除去するための外部付加装置が必要ない。

以上の説明のように、本発明の液体試料用フローセルにおいては、下記に記載する効果を有する。

旋光度計や分光光度計などの光測定において様々な液体試料中の成分を連続的に定量測定するなどの目的で用いられる液体試料用フローセルにおいて、液体試料中に気泡が混入しており、気泡が光線を照射する管路中に入ってしまった場合、光線が気泡により散乱してしまうため、正確な測定をすることができなくなってしまう。そこで、気泡が入った場合でもスムーズに排出されることが望ましいが、気泡が管路中に留まってしまうという現象が発生する可能性がある。そこで液体試料用フローセルの管路を親水性樹脂で形成し流す液体で気泡を管路壁面から浮かせ、積極的に気泡を流し出す。また、窓部に留まる気泡
においても窓を親水性樹脂で形成することにより同様の効果で気泡を流し出す。この方式においては液体試料用フローセルに気泡が入ってしまった場合でも速やかに気泡を流しだすことによりフローセルを取り外してメンテナンスすることなく、測定の再開が可能となる。また実験・測定装置の場合気泡のない観測部位を確保するための管路自体の複数化・大型化や気泡を管路から除去するための外部付加装置が必要ない。よって装置自体の小型化を実現できる。

以下、図面を用いて本発明を利用した液体試料用フローセルの最適な実施形態を説明する。

（第一の実施形態）
図１は本発明の実施形態の一例としてビームを走査させて液体の特性を観測する液体試料用フローセルの図である。（ａ）が斜視図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が断面図である。図１において、液体試料フローセル１０２には窓1０４を管路１０１の両端に接着しており、液体を密封するとともに、ビーム走査の入出射口となっている。また、セル入口１０３ａ、セル出口１０３ｂと接続パイプ１０５が窓１０４に近接する形で管路の両端に設けてあり、図では省略するが、接続パイプ１０５にＰＴＦＥやビニル製のチューブを取り付けて外部から試液を取り入れ、また排出する。

ここで、この液体試料用フローセル１０２の管路として嵌め込まれているパイプが管路１０１である。本図において、管路１０１は親水性樹脂で形成されており、セル入口１０３ａ、出口１０３ｂと垂直に繋がっている。外部から注入される試液は、セル入口１０３ａから入り、管路１０１に流れ込む。このとき管路１０１は前述の通り親水性樹脂で形成されているので試液は管路内壁に張り付くように流れる。この親水性の特徴により、管路内壁に停滞しようとする微小気泡を管路内壁から浮かせて流す。

この実施例では試液が連続的に注入されることを前提とし、フローセルが空の状態から試液を注入した際に生じる気泡の除去を説明したが、試液の注入が断続的であったり、また、試液中に気泡が混ざって注入される時もその都度、親水性により上記と同じ作用で気泡を浮かせ、流す。しかし試液の流れる頻度が極端に低い場合、測定の精度が低下する場合にはフローセルへの注入の前段階で試液が連続的に注入されるようにしておくことが望ましい。

この実施例で用いられる管路１０１の素材としては、ナイロン、ポリカーボネート等の材料自体が親水性を持つものや、微細な穴を持たせ液体が浸透するようなポリエチレン等の焼結材料、つまり親水性を極限まで高めた材料を用いることが望ましい。この場合液体試料用フローセル１０２の材料は管路１０１から漏れる液体を封じ込める為に液体を通さない疎水性や防水性を持つ材料にしておくことが望ましい。また、管路１０１は親水性樹脂によるコーティングにより形成しても構わない。

（第二の実施形態）
次に第二の実施形態について説明する。図2は本実施形態における液体試料用フローセルの図である。（ａ）が斜視図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が断面図である。第一の実施形態と同様に、液体試料用フローセル２０２は窓２０４、セル入口２０３ａ、出口２０３ｂ、接続パイプ２０５そして光線を通す管路２０１で構成されているが管路２０１は液体試料用フローセル２０２に直接穴を開けた構造になっている。

本実施形態において液体試料用フローセル２０２は親水性樹脂で形成される。流される液体は前述の親水性により管路内壁に張り付くように流れ、管路内壁に停滞しようとする
微小気泡を浮かせて押し流す。

本実施形態では窓以外の部位を単一の材料で一体成型で作ることが可能であるため、金型の簡易化や部品構成の単純化、製作作業の単純化が可能である。

この実施例で用いられる液体試料用フローセル２０２の素材としてはナイロン、ポリカーボネート等の材料自体が親水性を持つ素材にガラス繊維等の添加物を加えて長時間液体に浸していても割れや膨れ等が出ないように配合した材料を用いることが望ましい。

（第三の実施形態）
次に第三の実施形態について説明する。図3は本実施形態における液体試料用フローセルの図である。（ａ）が斜視図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が断面図である。第一の実施形態と同様に、液体試料用フローセル３０２は窓３０４、セル入口３０３ａ、出口３０３ｂ、接続パイプ３０５そして光線を通す管路３０１で構成されている。

本実施形態において窓３０４は親水性樹脂で形成される。流される液体は前述の親水性により窓内壁に張り付くように流れ、窓内壁に停滞しようとする微小気泡を浮かせて押し流す。

この実施例で用いられる窓３０４の素材としてはポリカーボネート等の材料自体が親水性を持ち、かつ透明度の高い素材に透明なフィルム等の補強材を貼り長時間液体に浸していても割れないような構成にした材料を用いることが望ましい。

本発明の第一の実施形態の液体試料用フローセルの図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が断面図である。本発明の第二の実施形態の液体試料用フローセルの図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が断面図である。本発明の第三の実施形態の液体試料用フローセルの図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が断面図である。一般的な旋光度計の構成を示す概略図である。

符号の説明

１０１管路
１０２液体試料用フローセル
１０３ａセル入口
１０３ｂセル出口
１０４窓
１０５接続パイプ
２０１管路
３０４窓

Claims

液体試料に光線を照射し、該液体試料に関する情報を得る光計測において使用される液体試料用フローセルであって、前記光線が入射する窓を有し、前記液体試料が前記光線の光軸に沿って通過する管路と、前記液体試料を前記管路へ送り込むセル入口と、前記液体試料を前記管路から外部へ排出するセル出口とを有し、前記管路を親水性樹脂によって形成する液体試料用フローセル。
前記窓以外を親水性樹脂で形成することを特徴とする請求項１に記載の液体試料用フローセル。
前記窓を親水性樹脂によって形成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の液体試料用フローセル。