JP2021001778A

JP2021001778A - 濾紙受け台

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Publication number: JP2021001778A
Application number: JP2019114832A
Authority: JP
Inventors: 亮平團上; Ryohei Danjyo; 久成井上; Hisanari Inoue
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date: 2019-06-20
Filing date: 2019-06-20
Publication date: 2021-01-07
Anticipated expiration: 2039-06-20
Also published as: JP7188288B2

Abstract

【課題】液体試料の滴下時に、濾紙への中央領域かつ一定の面積に滴下でき、製造コストも低廉な濾紙受け台を提供する【解決手段】時計皿１と、時計皿１の内部に載置したリング２とからなり、リング２の外径は時計皿１の外径より小さく、リング２は濾紙１０を載せる台として用いられる。時計皿１の内面に、濾紙１０を適正位置に置くためのマーカーが表示されている。液体試料を滴下する際に、濾紙１０を支えるリング２が透けて見えるので、濾紙１０の中央領域が明確に認識でき、滴下液を濾紙１０の中央に集めることができる。濾紙１０の外縁は時計皿１の内面に沿うので中央領域が少しくぼみ滴下液が外側へにじみ出すことがなく、高温で溶ける蝋などを使ってないので成分分析に誤差を与えることはない。また、濾紙１０の中央領域が中空に浮いた状態になるので、滴下液が底面と接触することがない。よって、滴下液が外側へにじみ出すことがない。【選択図】図１

Description

本発明は、濾紙受け台に関する。さらに詳しくは、本発明は、液体試料を濾紙に滴下する際に用いられる濾紙受け台に関する。

液体試料の成分分析には、蛍光Ｘ線分析が用いられることがある。蛍光Ｘ線分析で液体試料を直接測定する場合には、固定試料で行っているような真空系での測定が困難であり、Ｘ線照射による気泡発生や試料溶解に使用する酸の影響で測定誤差が生じる等、再現性が得られ難い。このため、液状試料に直接Ｘ線を照射しない「濾紙滴下法」が従来より用いられている。

濾紙滴下法では、濾紙に液体試料を滴下して乾燥させることにより含有成分を濃縮し、かつ保持させる。この試料にＸ線を照射し、試料中の各元素成分からの固有の反射光（蛍光Ｘ線）をＸ線分析装置で分析して、各元素成分の存在量を検出する。
このように、蛍光Ｘ線分析を行う場合はＸ線分析装置にかける前に、濾紙に液体試料を含浸保持させなければならない。濾紙に液体試料を含浸保持するために、液体試料を滴下する分量は、測定感度や塩の析出等を考慮して１０〜２００μＬ程度が適正であるが、１回の液体試料の滴下で濾紙の中央に滴下されないと、蛍光Ｘ線が照射される測定面から外れるので、実際の滴下濃度と測定結果に乖離が生じることがある。

したがって、上記濾紙滴下法を用いる場合、つぎの注意が必要とされる。
（１）濾紙上に滴下された液体試料が濾紙の中央領域に残り拡散しないこと
（２）濾紙上に滴下された液体試料の液面積が一定であること
上記（１），（２）が満足されると、蛍光Ｘ線強度への寄与率が高い中央領域の一定面積に液体試料を固定できるので、分析精度が向上するのである。

特許文献１に従来技術として記載されている試料ホルダー（図５および図６のもの）は、円形の濾紙内にスリットを入れて小さな円形の試料保持部を島状に作り、この試料保持部の四隅にパラフィンを含浸させて外側の濾紙に接続したものである。
この従来技術によると、小さな島状の試料保持部から外への溶液の拡散はスリットにより防止でき、液体試料をＸ線の有効照射内に収めることができる。しかしながら、液体試料滴下後の濾紙を７０℃付近で乾燥させるとパラフィンが溶けて液体試料に混入したり、濾紙が変形するという問題が生じる。とくに、パラフィンの液体試料への混入は滴下された液体試料の均一な分布を阻害し、成分分析の精度を悪化させる。

特許文献２は、濾紙を構成する成分元素の一つである炭素繊維からなる複数本の線材を一次Ｘ線の照射領域に張架し、この線材で濾紙を保持するようにした試料ホルダーを開示している。
この従来技術によると、濾紙自体の大きさを試料表面の蛍光Ｘ線強度への寄与率が高い中央部領域に対応させて小さいものにできる。しかしながら、液体試料の点滴時に濾紙に溶液を滴下する作業を容易化することには何ら貢献していない。また、装置が複雑になり手間が増加するとともに、炭素繊維製の線材を用いることで、装置の維持コストが高くなるという問題がある。

特許文献３は、金属リングとこのリングの中に充填され、かつプレスされたパウダー状濾紙からなる試料ホルダーを開示している。
この従来技術によると、試料の測定面がフラットになり凹凸の波や反りは発生しないので、高い分析精度が得られる。しかしながら、液体試料を濾紙の中央に溶液を滴下する作業を容易化することには何ら貢献していない。また、構成要素に金属リングとパウダー濾紙を要し、製作にプレス工程を要するので、製造コストが高いという問題がある。

特開昭６２−２７６４４７号公報実開平７−２６７４７号公報特開２０１０−１４７２２号公報

本発明は上記事情に鑑み、液体試料の滴下時に濾紙への中央領域であり、かつ一定の面積内に容易に滴下でき、製造コストも低廉な濾紙受け台を提供することを目的とする。

第１発明の濾紙受け台は、時計皿と、該時計皿の内部に載置したリングとからなり、該リングの外径は前記時計皿の外径より小さく、該リングは濾紙を載せる台として用いられることを特徴とする。
第２発明の濾紙受け台は、第１発明において、前記リングが、ゴム製のリングであることを特徴とする。
第３発明の濾紙受け台は、第１発明または第２発明において、前記時計皿の内面に、濾紙を適正位置に置くためのマーカーが表示されていることを特徴とする。

第１発明によれば、液体試料を滴下する際に、濾紙を支えるリングが透けて見えるので、濾紙の中央領域が明確に認識でき、滴下液を濾紙の中央に集めることができる。また、濾紙の外縁は時計皿の内面に沿うので中央領域が少しくぼみ滴下液が外側へにじみ出すことがない。また、濾紙の中央領域が中空に浮いた状態になるので、滴下液が底面と接触することがない。よって、滴下液が外側へにじみ出すことがない。さらに、高温で溶けるパラフィンなどを使ってないので成分分析に誤差を与えることはない。
第２発明によれば、ゴム製のリングを用いると時計皿の内面に軽く密着して不規則な動きが生じないので位置が正確に定まる。
第３発明によれば、マーカーを目印にして濾紙を時計皿内の適正位置に置けるので、濾紙の中央領域をリングの中心に容易に合わすことができ、より滴下液を濾紙の中央に集めることができる。

本発明の第１実施形態に係る濾紙受け台Ａの使用説明図であり、（Ａ）図は断面図、（Ｂ）図は平面図である。図１に示す濾紙受け台Ａの説明図であり、（Ａ）図は斜視図、（Ｂ）図は平面図である。図２の（Ｂ）図のIII−III線断面図である。本発明の第２実施形態に係る濾紙受け台Ｂの平面図である。実施例の実験で用いた分析工程図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本発明の濾紙受け台は、成分分析や各種実験において液体試料を濾紙に含浸させる際に濾紙自体を保持するために使用される治具である。
本発明の濾紙受け台を適用できる用途には、蛍光Ｘ線分析を例示でき、また分析対象の液体試料には、ニッケルやコバルト等の金属を含有する液体試料を例示できるが、これらに限らず、濾紙に液体試料を含浸させる必要がある用途であれば、全ての用途に本発明の濾紙受け台を適用できる。

本発明の濾紙受け台Ａは、時計皿１とリング２とから構成される。
本発明にいう時計皿は、化学実験等に用いられる皿状容器であり、形状は球面の一部を円形に切りとった形状のものである。時計皿との名称は、腕時計あるいは懐中時計などに付いている指針保護用のガラス蓋に似た形からきている。
本発明にいうリングは、大円形部材の中心に小円形の孔があいた環状の部材をいう。

（第１実施形態）
図２および図３に基づき、本発明の第１実施形態に係る濾紙受け台Ａを説明する。
時計皿１は、凹みの付いた皿部１ａと台座１ｂとからなる。皿部１ａは断面視で円弧状に凹んだ形状をしている。台座１ｂは、円筒状の部材であり、皿部１ａの下面に形成されている。台座１ｂの高さは、高くても低くてもよいが、低い方が時計皿１を安定して置けるので好ましい。台座１ｂの外径は、図示の例では皿部１ａより小さいが、皿部１ａの外径と同じ位に大きいものであってもよい。
皿部１ａは、内部にリング２を設置する部材であり、台座１ｂは時計皿１を机上で安定させて置くための部材である。

時計皿１の大きさは、とくに制限はないが、外径が５０〜１３０ｍｍのものが使いやすい。
時計皿１の材料は、ガラスが一般的であり、並質ガラスのほか硬質ガラス、石英ガラスなどを利用できる。また、ガラス以外の材料として、ＰＰやＰＴＦＥなども使用できる。

リング２は、大円形部材の中心に小円形の孔があいた環状の部材であれば、とくに制限なく用いることができる。
リング２の断面は、長方形や正四角形のほか、円形や三角形等の多角形でもよい。ただし、後述する濾紙１０を安定して載置するためには、断面長方形のリングが好ましい。

リング２の大きさは、時計皿１の内部に載置するという条件に制約される。そのため、リング２の外径は時計皿１の皿部１ａの外径より小さいものとされる。
この条件を満たす限り、リング２の大きさに制限はないが、外径が３０〜７０ｍｍ、内径が５〜４０ｍｍのものが使いやすい。なお、リング２の内縁または外縁を、蛍光Ｘ線分析を行う場合の蛍光Ｘ線の照射領域とほぼ一致させておくのが、後述する理由で好ましい。

リング２の材料は、とくに制限なく、ゴムや金属、合成樹脂などを使用できる。
ゴム製のリングであれば、市販の輪状の平パッキン（ゴム製）を購入して使用できる。
ゴム製のリング２の場合、時計皿１の皿部１ａへ軽く密着して不規則な動きが生じないので使いやすい。また、市販のパッキンから選択でき、低廉なコストで濾紙受け台を作製できる。
リング２の色彩は、とくに制限ないが、濃い色が好ましい。リング２の色が濃いと、濾紙１０を載せてもリング２が透けて見え、濾紙１０の中心領域が肉眼で容易に認識できるからである。

図２および図３に示すように、時計皿１の皿部１ａの内面にリング２を置いた状態が濾紙受け台Ａであり、この状態で使用される。
皿部１ａの断面は円弧状に凹んでいるので、皿部１ａの内面は傾斜している。このため、置かれたリング２は自動的に皿部１ａの中心に収まる自動調心機能が働きやすい。よってリング２の置き方に過度な注意を払うことなく、時計皿１とリング２の中心を一致させることが可能になる。

つぎに、図１に基づき第１実施形態の濾紙受け台Ａの使用方法を説明する。
時計皿１の皿部１ａの内面にリング２を置く。リング２は先に述べた自動調心作用も利用して皿部１ａとほぼ中心を合わせた状態に置かれる。
濾紙１０はリング２の上面に置かれる。濾紙１０の中心をリング２の中心に合わすように置くのが好ましいが、リング２の孔の内縁は透けて見えるので、容易に行える。濾紙１０は円形のものが用いられ、皿部１ａの外径より小さくリング２の外径よりも大きい外径のものが用いられる。

置かれた濾紙１０は、外縁が皿部１ａの内面に接して多少はたわみ、濾紙１０の中心部はリング２に接触する。もしくは、乾燥状態では濾紙１０はリング２から多少浮いていても、溶液を少し滴下すると重みでたわみリング２に接触して、軽く密着する。
また、濾紙１０の外縁は皿部１ａの傾斜面で支えられているので、ズリ上ったりズリ落ちたりすることはない。

以上の状態で、濾紙１０の上に液体試料を点滴器具２０を用いて滴下する。
この場合、濾紙１０の下のリング２が透けて見えるので、リング２の内円を濾紙１０の中心領域と明確に認識できる。
このため、滴下液をリング２の中心に滴下さすことで、Ｘ線照射領域（これは、リング２の内縁または外縁とほぼ一致する）の内側に滴下させ、外側に滴下しないようにできる。
液体試料の濾紙１０への浸み込み状態も、透けて見えるリング２の内縁に近づく様子で観察でき、滴下量が適正であることの確認や、濾紙の乾燥タイミングの確認ができる。

また、濾紙１０はリング２で支えられて宙に浮いた状態であるので、時計皿１０の内面底部と接触することがない。

液体試料の濾紙１０への滴下を終えると、濾紙１０を時計皿１に載せた状態で保持し、乾燥工程に移すと、濾紙１０中に液体試料を固定でき、かつ濃縮した状態にできる。
その後に、蛍光Ｘ線分析装置により濾紙１０を用いて成分分析すればよい。

本実施形態の濾紙受け台Ａを用いると、蛍光Ｘ線が照射される測定面に、実際に液体試料が固定されている領域が完全に収まるので、実際の液体試料濃度と測定結果に誤差が生じない。また、高温で溶けるパラフィンなどを使ってないので成分分析に誤差を与えることはない。

（第２実施形態）
つぎに、図４に基づき第２実施形態の濾紙受け台Ｂを説明する。
濾紙受け台Ｂは時計皿１の皿部１ａ内面にマーカー３を配置したものである。このマーカー３は濾紙１０を置く位置のインジケータである。
マーカー３の形成方法は、印刷や貼付など任意の手法を採用できる。マーカー３の形状もとくに制限はない。使用者が濾紙１０を置く際の目安にできるなら、いかなる形のものでもよい。

第２実施形態の濾紙受け台Ｂによれば、マーカー３を目印にして濾紙１０を時計皿１内の適正位置に置けるので、濾紙１０の中央領域をリング２の中心に容易に合わすことができ、分析準備を手早く正確に行える。

つぎに実施例を説明する。
図５に示す分析工程に基づきＸＲＦ（Ｘ−ｒａｙＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ）測定を行った。なお、蛍光Ｘ線分析とＸＲＦ測定は同義であり、以降、蛍光Ｘ線分析のことをＸＲＦ測定と称することがある。
分析工程は、まず（１）測定対象液採取、（２）測定対象液の密度測定、（３）液体試料調製と進む。工程（３）では、１０ｍＬスチレン管に測定対象液１ｍＬと内部標準溶液３ｍＬを入れ、内部標準溶液としてイットリウム濃度を８ｇ／Ｌに調整した水溶液を用いた。ここで、測定対象液１ｍＬと内部標準溶液３ｍＬは、精密天秤を用いて０．１ｍｇの桁まで精確に量り取った。

ついで、（４）１０ｍＬスチレン管を密閉して振とう撹拌し、（５）撹拌済みの液体試料から２０μＬを分取した。このようにして、液体試料の滴下準備を整えた。
工程（６）では、本発明の濾紙受け台ＡまたはＢを用いて濾紙１０に分取した液体試料２０ｍＬを滴下した。この工程で本発明の濾紙受け台ＡまたはＢが使用された。
ついで、（７）濾紙１０を乾燥させ（たとえば、乾燥機を用い５０℃で１時間）、（８）蛍光Ｘ線分析装置でＸＲＦ測定を行った。

上記測定対象液として硫酸ニッケル水溶液（約１２５ｇ／Ｌ）を用い、上記（３）液体試料調製における硫酸ニッケル水溶液の採取量を変化させ、ＮｉとＹの濃度比に対するＮｉとＹの蛍光Ｘ線強度比からなる検量線を作成した。検量線の直線性は良好であり、相関係数は０．９９９であった。

（実施例１）
図２および図３に示す濾紙受け台Ａを用いた。なお、図４に示す濾紙受け台Ｂを用いてもよい。
時計皿１は、ポリプロピレン製であり、皿部１ａの外径６０ｍｍ、深さ７ｍｍのもの（東京硝子器株式会社の品番４５２）である。
リング２は、ゴム製平パッキンであり、外径３４ｍｍ、内径１９ｍｍ、厚さ２ｍｍであって、リング部の断面形状は長方形のもの（カクダイ社の品番９８５１−１１）である。
上記濾紙受け台Ａに、外径５５ｍｍの円形であり、ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製の濾紙１０（ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製の品番Ｎｏ．５Ｃ）を載せて、試料溶液を所定量滴下した。
上記要領で、濾紙１０を１０枚用い同一ＸＲＦ測定用試料を１０個作成した。

（比較例１）
比較例１は、外径４８ｍｍの大円形の濾紙に直径１６ｍｍの円形のスリットを入れ、内側の小円濾紙と外側の環状濾紙とはパラフィンで接合した濾紙（Ｒｉｇａｋｕ社製、商品名マイクロキャリー）を用いた。
この濾紙を作業台の天板に置いて保持し（つまり、実施例１の濾紙受け台Ａは使用していない）、試料溶液を所定量滴下した。
上記要領で、同一ＸＲＦ測定用試料を１０個作成した。

（実験）
ここで、実施例１および比較例１では、測定対象液として、あらかじめ滴定分析法により濃度が分析された硫酸ニッケル水溶液（Ｎｉ濃度１２５．３ｇ／Ｌ）を用いた。
実施例１の１０個のＸＲＦ測定用試料と比較例１の１０個のＸＲＦ測定用試料につき、蛍光Ｘ線分析装置でＸＲＦ測定を行った。そこで得られた、それぞれ１０点のＮｉ濃度について、平均Ｎｉ濃度（ｇ／Ｌ）と標準偏差（σｎ−１）（ｇ／Ｌ）を求めた。
結果を以下に示す。

上記実験によると、実施例１の方が比較例１に比べ、滴定分析法による分析値（Ｎｉ濃度１２５．３ｇ／Ｌ）に近い値となっており、標準偏差についても比較例１の０．７３ｇ／Ｌが実施例１では０．５１ｇ／Ｌへと改善される結果となった。

比較例１では、濾紙が作業台と接触していることや中心から若干外れた液体試料があるため、蛍光Ｘ線分析値が滴定分析法による分析値より低めに出ていると考えられる。一方で、実施例１の液体試料では、液が濾紙上の中央部に均一に拡がっていることが確認され、乾燥後の濾紙に反りや歪みが発生せずに濾紙の状態が良好であり、分析値が安定したことが確認された。

本発明の濾紙受け台の使用は、分析方法や分析対象溶液の種類には制限されない。
したがって、蛍光Ｘ線分析以外の分析法、たとえば、ペーパークロマトグラフィー、繊維の吸水性試験、医療分野での血液分析、味覚試験等や、その他種々の実験等に、本発明の濾紙受け台を応用することができる。
また、濾紙に含浸される液体試料の種類や含有金属の種類にも、とくに制限なく様々な液体試料の含浸保持に適用できる。

１時計皿
２リング
１０濾紙

Claims

時計皿と、該時計皿の内部に載置したリングとからなり、
該リングの外径は前記時計皿の外径より小さく、
該リングは濾紙を載せる台として用いられる
ことを特徴とする濾紙受け台。
前記リングが、ゴム製のリングである
ことを特徴とする請求項１記載の濾紙受け台。
前記時計皿の内面に、濾紙を適正位置に置くためのマーカーが表示されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の濾紙受け台。