JP2013013840A - 流体分離装置、気体分離装置及びそれを用いた検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 流体分離装置12は、第1流体試料Aを保持する保持部材100と、保持部材に特定波長の光を照射する光源110と、を有する。第1流体試料Aが特定物質を含むとき、特定物質が特定波長帯域の光を吸収する吸収率の最大値L1と、特定物質以外の第1流体試料中の他の物質が特定波長帯域の光を吸収する吸収率L2は、L1>L2を満足し、かつ、保持部材が特定波長帯域の光を吸収する吸収率L3は、L3<L1を満足する。
【選択図】 図1
Description
また一方で、ラマン分光のような物質の同定が可能な測定法も用いられる。この測定方法では物質に励起光を照射した際に、励起光から物質の分子振動エネルギーに対応する分の波長がシフトした散乱光(ラマン散乱光)を分光検出し、分子指紋スペクトルを得る。この分子指紋スペクトルの形状は物質ごと固有であるため、測定対象物質を同定することが可能となる。しかし、混合物の測定ではこの指紋スペクトルは重畳し、その解析は大変困難になる。
第1流体試料を保持する保持部材と、
前記保持部材に特定波長の光を照射する光源と、
を有し、
前記第1流体試料が特定物質を含むとき、前記特定物質が前記特定波長帯域の光を吸収する吸収率L1と、前記特定物質以外の前記第1流体試料中の他の物質が前記特定波長帯域の光を吸収する吸収率L2は、L1>L2を満足し、かつ、
前記保持部材が前記特定波長帯域の光を吸収する吸収率L3は、L3<L1を満足する流体分離装置に関する。
前記第1流体試料が導入され、前記第1流体試料が前記特定物質を含むとき、前記第1流体試料より特定物質を分離して、前記特定物質の濃度を高めた第2流体試料を生成する(1)〜(4)のいずれかに記載の流体分離装置と、
前記第2流体試料が前記特定物質を含むとき、前記第2流体試料から前記特定物質を検出する検出部と、
を有する検出装置に関する。
第1気体試料を吸着する吸着材と、
前記吸着材に特定波長の光を照射する光源と、
を有し、
前記第1気体試料が特定物質を含むとき、前記光源から前記特定波長の光を前記吸着材に照射することで、前記吸着材から脱離された第2気体試料中の前記特定物質の分圧を、前記第1気体試料中の前記特定物質の分圧よりも高くする気体分離装置に関する。
前記第1気体試料が導入され、前記第1気体試料が前記特定物質を含むとき、前記第1気体試料より前記特定物質を分離して、前記特定物質の分圧を高めた前記第2気体試料を生成する(6)に記載の気体分離装置と、
前記第2気体試料が前記特定物質を含むとき、前記第2気体試料から前記特定物質を検出する検出部と、
を有する検出装置に関する。本発明のさらに他の態様では、上述した気体離装置を検出部と接続することで、特定物質の分圧を高めた第2気体試料を検出部に導くことができ、検出部での検出精度を高めることができる。
第1流体試料が導入され、前記第1流体試料が特定物質を含むとき、前記第1流体試料より前記特定物質を分離して、前記特定物質の濃度を高めた第2流体試料を生成する流体分離装置と、
前記第2流体試料が前記特定物質を含むとき、前記第2流体試料から前記特定物質を検出する検出部と、
を有し、
前記流体分離装置は、
前記第1流体試料を保持する保持部材と、
発光波長が可変であり、前記保持部材より前記特定物質を脱離させる波長の光を前記保持部材に照射する光源と、
を有する検出装置に関する。
以下、本発明の一実施形態を、前置処理として流体分離装置と検出部とを備えた検出装置について説明する。
2.1.流体分離装置の概要
流体分離装置12について、図1を参照して説明する。この流体分離装置12は、第1流体試料Aを保持する保持部材100と、保持部材100に光を照射する光源110とを有する。具体的には、少なくとも保持部材100が配置されるチャンバー(筐体)120が設けられている。なお、光源110はチャンバー120内に設けてもよいが、これに限定されない。光源110の発光波長に対して透明な材質の窓を介して、チャンバー120の外部に設けた光源110の光をチャンバー120内部に導入しても良い。
分子を構成する原子は、その質量や相互位置、結合の強さなどに応じた振動を絶えず繰り返しており、これにより分子全体の重心移動や回転が生じる。このうち、双極子モーメントが変化するような振動では、電磁波と分子の間で相互作用を生じる。このような振動を有する分子に、光源110から特定波長帯域の光、特に赤外光を照射する。そうすると、赤外光の振動周期と原子の振動周期とが一致しない場合、赤外光は分子に吸収されず、そのまま透過する。しかし、外光の振動周期と原子の振動周期とが一致した場合には、赤外光は分子に吸収され、振動は基底状態から励起状態に変化する。したがって、物質はその分子構造により、吸収する赤外光の波長が異なる。
図6は、発光波長が可変である光源110を示している。図6において、この光源110は、分離対象物質が吸収する波長を含む広帯域の光を照射するランプ例えばカーボンランプ111が電源112に接続されている。ランプ111を保持する筐体113には、と、出射光をコリメートするためのレンズ114と、光学フィルター115と、ビームダンパー116と、ミラー117が保持されている。
図9に保持部材100の取付機構を示す。チャンバー120に対してスライド移動可能なスライダー101上に流体試料が通過できる例えばメッシュ状のバスケット102が固定され、保持部材100がバスケット102に設置される。スライダー101がチャンバー120に当接する部分にシール材103が配置され、スライダー101がシール材103を挟んで押え金具104により閉鎖固定する。これにより、気密状態で保持部材100をチャンバー120内に設置できる。また、押え金具104を解除すれば、スライダー101を引き出して保持部材100を交換できる。
図10(A)〜図10(C)を用いて、流体分離装置12より創出される第2流体試料(混合流体)B中の特定物質を反映した光検出原理の一例として、ラマン散乱光の検出原理の説明図を示す。図10(A)に示すように、光学デバイス20に吸着される第2流体試料B中の検出対象の試料分子1に入射光(振動数ν)が照射される。一般に、入射光の多くは、レイリー散乱光として散乱され、レイリー散乱光の振動数ν又は波長は入射光に対して変化しない。入射光の一部は、ラマン散乱光として散乱され、ラマン散乱光の振動数(ν−ν’及びν+ν’)又は波長は、試料分子1の振動数ν’(分子振動)が反映される。つまり、ラマン散乱光は、検出対象の試料分子1を反映した光である。入射光の一部は、試料分子1を振動させてエネルギーを失うが、試料分子1の振動エネルギーがラマン散乱光の振動エネルギー又は光エネルギーに付加されることもある。このような振動数のシフト(ν’)をラマンシフトと呼ぶ。図11に、試料分子の一例としてアセトンのラマンシフトを示す。
図12は、本実施形態の検出装置の具体的な構成例を示す。図12に示される検出装置10も、図1に示す光学デバイス20と、光学系30と、吸引部40と、光源50と、光検出部60とを有している。
Claims (8)
- 第1流体試料を保持する保持部材と、
前記保持部材に特定波長の光を照射する光源と、
を有し、
前記第1流体試料が特定物質を含むとき、前記特定物質が前記特定波長帯域の光を吸収する吸収率L1と、前記特定物質以外の前記第1流体試料中の他の物質が前記特定波長帯域の光を吸収する吸収率L2は、L1>L2を満足し、かつ,
前記保持部材が前記特定波長帯域の光を吸収する吸収率L3は、L3<L1を満足することを特徴とする流体分離装置。 - 請求項1において、
L1−L2≧60%で、かつ、L1−L3≧60%であることを特徴とする流体分離装置。 - 請求項1または2において、
前記光源は、発光波長が可変であることを特徴とする流体分離装置。 - 請求項1乃至3のいずれかにおいて、
前記保持部材が収容される筐体と、
前記筐体に設けられ導入口と、
前記筐体に設けられた排気口と、
前記筐体に接続された流路と、
前記導入口または前記排気口の少なくとも一方に設けられたファンと、
前記導入口、前記排気口及び前記流路にそれぞれ設けられた開閉弁と、
をさらに有することを特徴とする流体分離装置。 - 前記第1流体試料が導入され、前記第1流体試料が前記特定物質を含むとき、前記第1流体試料より特定物質を分離して、前記特定物質の濃度を高めた第2流体試料を生成する請求項1乃至4のいずれかに記載の流体分離装置と、
前記第2流体試料が前記特定物質を含むとき、前記第2流体試料から前記特定物質を検出する検出部と、
を有することを特徴とする検出装置。 - 第1気体試料を吸着する吸着材と、
前記吸着材に特定波長の光を照射する光源と、
を有し、
前記第1気体試料が特定物質を含むとき、前記光源から前記特定波長の光を前記吸着材に照射することで、前記吸着材から脱離された第2気体試料中の前記特定物質の分圧を、前記第1気体試料中の前記特定物質の分圧よりも高くすることを特徴とする気体分離装置。 - 前記第1気体試料が導入され、前記第1気体試料が前記特定物質を含むとき、前記第1気体試料より前記特定物質を分離して、前記特定物質の分圧を高めた前記第2気体試料を生成する請求項6に記載の気体分離装置と、
前記第2気体試料が前記特定物質を含むとき、前記第2気体試料から前記特定物質を検出する検出部と、
を有することを特徴とする検出装置。 - 第1流体試料が導入され、前記第1流体試料が特定物質を含むとき、前記第1流体試料より前記特定物質を分離して、前記特定物質の濃度を高めた第2流体試料を生成する流体分離装置と、
前記第2流体試料が前記特定物質を含むとき、前記第2流体試料から前記特定物質を検出する検出部と、
を有し、
前記流体分離装置は、
前記第1流体試料を保持する保持部材と、
発光波長が可変であり、前記保持部材より前記特定物質を脱離させる波長の光を前記保持部材に照射する光源と、
を有することを特徴とする検出装置。
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