JP2010133826A

JP2010133826A - ピペット

Info

Publication number: JP2010133826A
Application number: JP2008309999A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Sueoka; 善之末岡; Kazuya Oe; 一也大江
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc
Priority date: 2008-12-04
Filing date: 2008-12-04
Publication date: 2010-06-17

Abstract

【課題】粒子径分布の測定の精度を向上できるピペット、液体採取方法および粒子径分布の測定方法を提供する。
【解決手段】ピペット１０は、内部が中空で、かつ一方端が覆われている管１１と、管１１の側部に形成された吸上部１２とを備えている。吸上部１２は管１１の側部から内部に貫通する孔であり、孔を通じて外部から内部へ液体を吸い上げる。液体採取方法は、ピペット１０を準備する工程と、ピペット１０の吸上部１２から液体を吸い上げる工程とを備えている。粒子径分布の測定方法は、液体採取方法により液体を採取する工程と、液体の粒子径分布を測定する工程とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ピペット、液体採取方法および粒子径分布の測定方法に関する。

従来より用いられてきた粒子径分布測定方法には、ＪＩＳＺ８８２０−２（非特許文献１）に記載の液相重力沈降法による粒子径分布測定方法のピペット法（第２部）が挙げられる。ＪＩＳＺ８８２０−２には、沈降容器内の一定深さ（採取位置）まで挿入したピペットから適当な時間間隔で一定量の懸濁液を吸引し、懸濁液に含まれる粒子の質量および沈降時間から積算粒子径分布を得る方法が開示されている。

図７は、従来のピペット法に用いられるピペットを概略的に示す拡大断面図である。図８は、図７における線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩでの断面図である。図７および図８に示すように、ＪＩＳＺ８８２０−２のピペット法に用いられる従来のピペット２００は、管１１を備えている。管１１の先端１１ａには孔１１ｂが形成されている。この管１１の先端１１ａの孔１１ｂから懸濁液を採取し、先端１１ａを採取位置としている。
ＪＩＳＺ８８２０−２：２００４、日本工業規格

しかしながら、従来のピペットを用いた液体の採取方法では、ピペット２００の先端１１ａの孔１１ｂが下向きに形成されている。このため、図７における矢印に示すように、採取位置である先端１１ａよりも下方からの懸濁液を吸上げてしまうので、採取位置よりも下方に沈降した粒子を吸上げてしまう。したがって、上記粒子の質量および沈降時間に影響を及ぼすので、粒子径分布測定の精度が悪いという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、粒子径分布の測定の精度を向上できるピペット、液体採取方法および粒子径分布の測定方法を提供することを目的とする。

本発明のピペットは、内部が中空で、かつ一方端が覆われている管と、管の側部に形成された吸上部とを備えている。吸上部は管の側部から内部に貫通する孔であり、孔を通じて外部から内部へ液体を吸い上げる。

本発明のピペットによれば、吸上部は管の側部に形成されているので、この側部を通じてピペットの外部から内部へ液体を吸上げることができる。このとき、管の一方端が覆われているので、吸上部より下方から吸上げる液体量を低減することができる。このため、吸上部を採取位置とすると、採取位置より下方に沈降した粒子を吸上げることを抑制することができるので、採取する液体中に対流を起こすことを抑制することができる。これにより、液体中の粒子の沈降速度への影響を抑制することができる。したがって、このピペットを用いて採取した液体中の粒子径分布の測定の精度を向上することができる。

上記ピペットにおいて好ましくは、管は筒状であり、吸上部は断面視において四方に広がる孔である。これにより、液体の対流を抑制し、かつ設計の容易なピペットを実現することができる。

本発明の液体採取方法は、上記いずれかのピペットを準備する工程と、ピペットの吸上部から液体を吸い上げる工程とを備えている。

本発明の液体採取方法によれば、上記ピペットを用いて液体を採取しているので、液体中に対流を起こすことを抑制して、液体中の粒子の沈降速度への影響を抑制することができる。このため、本発明の液体採取方法により採取した液体を用いて粒子径分布の測定をすると、精度を向上することができる。

本発明の粒子径分布の測定方法は、上記液体採取方法により液体を採取する工程と、液体の粒子径分布を測定する工程とを備えている。

本発明の粒子径分布の測定方法によれば、上記液体採取方法により採取された液体を用いて粒子径分布を測定している。この液体は、対流を起こすことを抑制して、粒子の沈降速度への影響を抑制されて、採取されている。このため、精度を向上して液体の粒子径分布の測定をすることができる。

以上説明したように、本発明のピペットによれば、一方端が覆われている管と、管の側部に形成された吸上部とを備えているので、粒子径分布の測定の精度を向上することができる。

また、本発明の液体採取方法によれば、上記ピペットを用いているので、粒子径分布の測定の精度を向上することができる。

また、本発明の粒子径分布の測定方法によれば、上記液体採取方法により採取された液体を用いているので、粒子径分布の測定の精度を向上することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の一実施の形態におけるピペットを概略的に示す断面図である。図２（Ａ）は、図１における領域ＩＩ（Ａ）を概略的に示す拡大断面図である。図２（Ｂ）は、図１における線分ＩＩ（Ｂ）および図２（Ａ）における線分ＩＩ（Ｂ）での断面図である。図１、図２（Ａ）および（Ｂ）を参照して、本実施の形態におけるピペット１０を説明する。

図１（Ａ）、図２（Ａ）および（Ｂ）に示すように、ピペット１０は、管１１と、吸上部１２とを備えている。吸上部１２は、管１１の側部に形成されている。

管１１は、内部が中空で、液体を保持する。また、管１１において、一方端（図１および図２（Ａ）において下端）は覆われており、他方端１３（図１および図２（Ａ）において上端）は開口している。図２（Ｂ）に示すように、本実施の形態における管１１は筒状であるが、特にこれに限定されず、断面視において矩形などであってもよい。

吸上部１２は管１１の側部から内部に貫通する孔であり、孔を通じて外部から内部へ液体を吸い上げる。吸上部１２は、管１１の一方端の近傍に形成されていることが好ましい。

図２（Ｂ）に示すように、本実施の形態における吸上部１２は、断面視において四方に広がる孔である。吸上部１２が複数である場合には、一方端からのそれぞれの距離が略同じであることが好ましい。なお、吸上部１２の位置および形状は特に限定されず、図３に示すように、吸上部１２は１つであってもよい。また、図４に示すように、吸上部１２は３つであってもよく、吸上部は５つ以上（図示せず）であってもよい。このように、吸上部１２は、断面視において内部の中空から放射状に複数の開口部が広がる形状であることが好ましい。液体を吸上げる際に対流を起こすことを抑制するという観点からは、吸上部１２の数は多い方が好ましく、また吸上部１２の開口面積が大きいほど好ましい。なお、図３および図４は、本実施の形態における吸上部の変形例を概略的に示す断面図である。

図５は、本実施の形態におけるピペットの別の変形例を概略的に示す斜視図である。図５に示すように、別の変形例のピペットの吸上部１２は、側方から見たときに四角形の開口部を有している。この場合、吸上部１２を通過する際の液体の流速を小さくすることにより、液体を吸上げる際に対流を起こすことを抑制することができるので好ましい。

他方端１３近傍には、たとえば液溜め部などをさらに有していてもよい。また図１に示すように他方端１３が開口していてもよく、他方端１３近傍の側部に開口部（図示せず）を有し、この開口部から採取した液体を取り出してもよい。

続いて、本実施の形態におけるピペット１０の動作について説明する。本実施の形態では、ピペット１０を用いて、粒子と分散媒とを含む液体（懸濁液）を吸上げる。具体的には、ピペット１０の外部から液体を吸上げる際、他方端１３を負圧にする。これにより、図２（Ａ）および（Ｂ）の矢印に示すように、吸上部１２を通じてピペット１０の外部から内部へ液体を吸上げる。

本実施の形態におけるピペット１０の吸上部１２は管１１の側部に形成され、かつ管１１の一方端が覆われているので、吸上部１２より下方から吸上げる液体量を低減することができる。このため、吸上部１２を採取位置とすることができ、採取位置より下方に沈降した粒子を吸上げることを抑制することができる。したがって、採取する液体中に対流を起こすことを抑制することができるので、液体中の粒子の沈降速度への影響を抑制して液体を採取することができる。

（実施の形態２）
図６は、本実施の形態における液体採取方法および粒子径分布の測定方法に用いる装置を概略的に示す模式図である。まず、図１〜図６を参照して、本実施の形態における液体採取方法および粒子径分布の測定方法に用いる装置について説明する。

図６に示すように、この装置は、図１〜図５に示す実施の形態１におけるピペット１０と、沈降管１０１と、栓１０３とを備えている。沈降管１０１は、一方端が開口しており、内部に液体を保持する。栓１０３は、沈降管１０１の開口部を塞ぐように配置されている。また栓１０３は、実施の形態１のピペット１０の一方端が沈降管１０１の内部に配置され、かつ他方端１３が沈降管１０１の外部に配置されるように保持している。

この装置の具体的寸法および材料の一例を示すと、沈降管の直径は５ｃｍ程度であり、高さは３５ｃｍ程度であり、ガラス製である。また栓１０３は通気孔を有するベル形ドームである。またピペット１０の内径は１ｍｍ程度である。また沈降管１０１に投入する液体の量は５００ｃｍ³程度である。

続いて、図１〜図６を参照して、本実施の形態における液体採取方法および粒子径分布の測定方法について説明する。

まず、実施の形態１におけるピペット１０を準備する。その後、このピペット１０を用いて図６に示す装置を準備する。次いで、粒子を分散液に分散した液体（懸濁液）を沈降管１０１に投入する。そして、装置を図６に示す状態にセットする。その後、十分攪拌した後、ピペット１０を静置する。液体を採取するときの温度の変動を抑制するため、恒温室あるいは恒温槽などに装置を配置することが好ましい。

次に、ピペット１０の吸上部１２から液体を吸い上げる。この工程は実施の形態１のピペット１０の動作と同様である。本実施の形態では、攪拌した後あらかじめ定めた時間ごとに、沈降中の液体の表面からの深さＨ（図６参照）の位置において、ピペット１０の一方端から懸濁液を吸い上げる。時間ｔ経過後には、Ｈ／ｔの速度で沈降するストークス径よりも大きい粒径を有するすべての粒子は、採取位置より下方に沈降している。このため、吸い上げた試料は、それより小さいストークス径だけを含んでいる。そして、あらかじめ秤量してある蒸発皿に、ピペット１０の他方端１３から採取した液体を移す。液体を吸い上げる量は、たとえば１０ｃｍ³である。

以上の工程を実施することにより、液体を採取することができる。本実施の形態における液体採取方法によれば、採取する液体中に対流を起こすことを抑制することができるので、採取位置以外に位置する粒子を含むことを抑制することができ、液体中の粒子の沈降速度への影響を抑制することができる。

次に、液体（懸濁液）の粒子径分布を測定する。本実施の形態における液体の粒子径分布の測定方法は、ＪＩＳＺ８８２０−２に記載の液相重力沈降法による粒子径分布測定方法のピペット法を適用することができる。すなわち、粒子の質量基準ふるい下積算分布は、ピペット１０から吸い上げた各試料から分散液を除去した後、残留物をひょう量することによって得られる。

具体的には、蒸発皿に流し出した液体をたとえば１０５℃〜１１０℃で恒量になるまで乾燥する。そして、吸上げた液体中に分散している粒子の質量を測定する。これにより、粒子の密度を求めることができる。その後、ｖは粒子の落下速度、ｇは重力加速度、σおよびρはそれぞれ粒子および液体の密度、ηは流体の粘性係数、ｄは球の直径とした場合に、ｖ＝（ｇ／１８）・[（σ−ρ）/η]・ｄ²で表されるストークスの式からストークス径を求める。

なお、本実施の形態では、液体を構成する分散媒として水を用いてもよく、水以外を用いてもよい。水よりも粘度の大きな分散媒を用いる場合には、大きい粒子の測定に有利である。また、粒子との反応を避ける目的でケロシン、エチルアルコールなど非水系の分散媒を用いてもよい。粒子が細かく軽い場合には、液体の採取の影響で粒子の沈降速度に変化が生じやすいが、本実施の形態では液体中に対流を起こすことを抑制できるため、本実施の形態における液体採取方法および粒子径分布の測定方法は、粒子が細かく軽い場合に好適に用いられる。

以上の工程を実施することにより、採取した液体の粒子径分布の測定することができる。本実施の形態における粒子径分布の測定方法によれば、対流を抑制して液体を採取しているので、採取位置以外に位置する粒子を含むことを抑制した液体中の粒子を測定している。このため、精度を向上して粒子径分布を測定することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明のピペット、液体採取方法および粒子径分布の測定方法は、精度を向上して粒子径分布を測定できるので、環境分析等に好適に用いることができる。

本発明の実施の形態１におけるピペットを概略的に示す断面図である。（Ａ）は、図１における領域ＩＩ（Ａ）を概略的に示す拡大断面図であり、（Ｂ）は、図１における線分ＩＩ（Ｂ）および図２（Ａ）における線分ＩＩ（Ｂ）での断面図である。実施の形態１における吸上部の変形例を概略的に示す断面図である。実施の形態１における吸上部の変形例を概略的に示す断面図である。実施の形態１におけるピペットの別の変形例を概略的に示す斜視図である。実施の形態２における液体採取方法および粒子径分布の測定方法に用いる装置を概略的に示す模式図である。従来のピペット法に用いられるピペットを概略的に示す拡大断面図である。図７における線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩでの断面図である。

符号の説明

１０ピペット、１１管、１２吸上部、１３他方端、１０１沈降管、１０３栓。

Claims

内部が中空で、かつ一方端が覆われている管と、
前記管の側部に形成された吸上部とを備え、
前記吸上部は前記管の側部から内部に貫通する孔であり、前記孔を通じて外部から内部へ液体を吸い上げる、ピペット。
前記管は、筒状であり、
前記吸上部は、断面視において四方に広がる孔である、請求項１に記載のピペット。
請求項１または２に記載のピペットを準備する工程と、
前記ピペットの前記吸上部から液体を吸い上げる工程とを備えた、液体採取方法。
請求項３に記載の液体採取方法により液体を採取する工程と、
前記液体の粒子径分布を測定する工程とを備えた、粒子径分布の測定方法。