JP2023029636A

JP2023029636A - 検出サンプルの供給があるかどうかを判断する判断方法

Info

Publication number: JP2023029636A
Application number: JP2023004213A
Authority: JP
Inventors: ティングー; Ting Gu; ホンイーファン; Hongyi Huang; チャオシュー; Chao Xu
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2023-01-16
Publication date: 2023-03-03
Also published as: JP2019191181A; DE102019110898A1; CN110412659A; US20190331707A1; US10921339B2

Abstract

【課題】検出サンプルの供給があるかどうかを簡単に、確実に且つ速かに判断することができる判断方法を提供する。【解決手段】検出システムは、検出サンプルを反応させる容器である反応セル４と、反応セルの一側の面から反応セルの内部に検出光を照射する光源８と、光源に対向して反応セルの他の一側に配置され、反応セルを透過した検出光を電気信号に変換する光電センサ７と、を備え、光源及び光電センサの動作を持続させ、検出システムに、反応セルに対して検出サンプルを供給する指示を発送し、光電センサから出力された電気信号が変化するかどうかによって、検出サンプルの供給があるかどうかを判断する判断ステップを備え、検出サンプルの液面が、検出光の光路に到着し、光電センサから出力された電気信号の変化量が規定の閾値を超えた場合、検出サンプルの供給があると判断する。【選択図】図２

Description

本発明は、検出サンプルの供給があるかどうかを判断する判断方法に係るものである。

検出システムには、誤検出などによる検出の誤差又はリソースの無駄を避けるために、検出サンプルの供給があるかどうかを判断する必要がある。また、検出サンプルに対してリアルタイムのオンライン検出を行う検出システム、例えば、環境のリアルタイム監視システムなどには、サンプリングシステムが故障するかどうかを速やかに把握するために、オンラインサンプルをサンプリングしたかどうかを判断する必要がある。

上記の検出システムは、主に、反応セル、試料注入部、試薬供給部、及び分光計（光源、光電センサ）を備える。反応セルには、サンプルと試薬とを反応させて、反応したサンプルを検出することによって、サンプルにあるイオンなどの検出結果を手に入れる。

従来、上記検出システムにおける検出サンプルの供給が有るかどうかについて、以下の二つの判断方法がある。方法一は、液面センサを利用して、検出サンプルの供給の有無を判断することである。方法二は、検出システムに既存の分光計を利用して、試薬とサンプルとを混合した後に、且つ反応する前又は反応した後に、検出サンプルの供給の有無を判断することであり、つまり、検出サンプルの液面が、分光計が設置された位置を超えることに設定し、空気を通った検出光の光強度と検出サンプルの液体を通った検出光の光強度を比較して、検出サンプルの供給の有無を判断する。具体的には、まずは、検出サンプルを希釈する必要があるか、を判断する。次に、希釈する必要があるかどうかによって、異なる方法による判断を行う。

検出サンプルを希釈する必要がない、つまり、検出サンプルの濃度が小さい場合、検出サンプルの供給量が多い。検出サンプルの供給がない場合、後に試薬を追加しても、液面が分光計の位置より低いので、検出された光強度は、ほぼ反応セルに空気がある場合の光強度と同じである。従って、検出システムに対して検出サンプルが供給することを指令したが、分光計に検出された光強度が変化しない。それにより、検出サンプルの供給がないと判断する。一方、検出サンプルの供給がある場合、検出サンプルと試薬とを混合した後、液面が、分光計の位置（つまり、検出光の光路）を超え、分光計（つまり、光電センサ）は、光強度が変化したことを検出できる。それにより、検出サンプルの供給があると判断する。

検出サンプルを希釈する必要がある、つまり、検出サンプルの濃度が大きい場合、検出サンプルの供給量が少ない。その時、希釈溶液を追加する必要があるので、試薬を追加して液面が分光計の位置を超えても、検出サンプルの供給の有無を判断することができない。そのために、反応した後、呈色光強度などのみで、検出サンプルの供給の有無を判断する。

現在に既存の上記の二つの方法には、方法一は、液面センサが必要であり、また、検出システムにおける相応なハードウェア及びソフトウェアを改めてデザインする必要がある。方法二は、希釈する必要があるかどうかによって、異なる方法による判断を行うので、ファームウェアのロジックが複雑である。また、試薬を協力して使用する必要があるので、試薬を浪費し、試薬がない場合、間違った判断が発生する可能性がある。また、検出サンプルを希釈する必要がある場合、反応した後のみに判断することができるので、検出サンプルの供給がないと、試薬の浪費をもたらす。また、検出サンプルの特定の濁度または色度により、空気を通った検出光の光強度と検出サンプルの液体を通った検出光の光強度が同じである場合、方法二を採用すれば、誤判断となる可能性が有る。そして、方法二には、検出サンプルの液体を通った検出光の光強度は、一定の時間後の安定値であるので、判断までに、時間がかかる。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、検出システムに既存の装置で、検出サンプルの供給があるかどうかを簡単に、確実に且つ速かに判断することができる判断方法を提供することを目的とする。

本発明に係る検出サンプルの供給があるかどうかを判断する判断方法は、検出システムにおいて検出サンプルの供給があるかどうかを判断する判断方法であって、前記検出システムは、前記検出サンプルを反応させる容器である反応セルと、前記反応セルの一側の面から前記反応セルの内部に検出光を照射する光源と、前記光源に対向して前記反応セルの他の一側に配置され、前記反応セルを透過した前記検出光を受信し、受信された前記検出光の信号を電気信号に変換する光電センサと、を備え、前記判断方法は、前記光源及び前記光電センサの動作を持続させ、前記検出システムに、前記反応セルに対して前記検出サンプルを供給する指示を発送し、前記光電センサから出力された電気信号が変化するかどうかによって、前記検出サンプルの供給があるかどうかを判断する判断ステップを備え、前記判断ステップにおいて、前記検出サンプルの液面が、前記検出光の光路に到着し、前記光電センサから出力された電気信号の変化量が規定の閾値を超えた場合、前記検出サンプルの供給があると判断することを特徴とする。

本発明によれば、検出システムに既存の光源及び光電センサを検出器とし、光源及び光電センサの動作を持続させ、検出システムに、反応セルに対して検出サンプルを供給する指示を発送する。検出サンプルの供給がある場合、液体の張力により、反応セルにおける液面が凹面または凸面になる。それにより、検出サンプル液体の液面が検出光の光路に到着した場合、検出光がその液面にて散乱、屈折されるので、光電センサが受信した検出光の光強度は、大幅に減少し、その時の光強度の変化によって、検出サンプルの供給があると判断する。そのために、検出システムに既存の装置で、検出サンプルの供給があるかどうかを簡単に、確実に且つ速かに判断することができる。

図１は、本発明の判断方法を適用する検出システムの一例を説明する図である。図２は、検出サンプルの液面が検出光の光路に到着する前後に、検出光の伝播の方向を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかる実施の形態を説明する。

図１に示すように、本発明に係る検出システムは、空気混合ポンプ１、シリンジ２、マルチポートバルブ３、６、反応セル４、廃液バケツ５、光電センサ７、光源８、及び試薬A～D、希釈水が装備されている容器を備える。光電センサ７と光源８とは、検出システムに既存の分光計にある設備である。光電センサ７は、光源８からの反応セル４を透過した検出光を受信する。具体的には、光源８は、反応セル４の一側の面から反応セル４の内部に検出光を照射し、光電センサ７は、光源８に対向して反応セル４の他の一側に配置され、反応セル４を透過した検出光を受信し、受信された検出光の信号を電気信号に変換する。また、図１に示すように、マルチポートバルブ６の切り替えにより、本発明に係る検出システムは、オフラインサンプルを検出できるだけではなく、リアルタイムサンプリングのオンラインサンプルを検出できる。以下、オンラインサンプルを検出する場合を説明するが、本発明の判断方法は、オフラインサンプルを検出する場合にも適用できる。また、本発明の判断方法は、オフラインサンプルやオンラインサンプルを検出することに適用することに限らず、検出システムの補正、コントロールサンプルの検出などには、本発明の方法も適用されてサンプルの供給が正常であるかどうかを判断することができる。

オンラインサンプルを検出する場合、未図示のサンプリングシステムによって、リアルタイムの監視対象であるオンラインサンプルに対してリアルタイムサンプリングを行う。その後、オンラインサンプルは、オンラインサンプル入口を介して、検出システムに追加される。空気混合ポンプ１及びシリンジ２を介してオンラインサンプルが反応セル４に追加される前に、前処理ユニットA又は前処理ユニットBによってオンラインサンプルを前処理する。また、前処理しなくてオンラインサンプルが直接に反応セル４に追加されても良い。

その後、オンラインサンプルを使用して管路、シリンジ２、マルチポートバルブ３、６、反応セル４を洗浄する。洗浄した後、オンラインサンプルが廃液バケツ５に排出される。その後、規定量のオンラインサンプルと試薬が反応セル４に追加され、オンラインサンプルと試薬とを反応させる。反応が完了した後、反応後の液体を検出して、サンプルにあるイオンなどの検出結果を手に入れる。検出が完了した後、空気混合ポンプ１及びシリンジ２を介して反応後の液体が、廃液バケツ５に排出される。

そのような検出システムについては、オンラインサンプルの供給があるかどうかを判断する必要がある。

本発明は、検出システムに既存の分光計における光電センサ７及び光源８を利用してオンラインサンプルの供給があるかどうかを判断する。具体的には、判断の過程において、光電センサ７及び光源８の動作を持続させ、検出システムに、反応セル４に対して前記検出サンプルを供給する指示を発送する。

図２のaに示すように、オンラインサンプルの供給がない、または、オンラインサンプルの供給があるが、オンラインサンプルの液面が検出光の光路に到着しない場合、光電センサ７が受信した光強度は、反応セル４における空気を通った検出光の光強度である。そして、図２のｂに示すように、オンラインサンプルの供給が有る場合、液体の張力により、反応セルにおける液面が凹面になる。オンラインサンプルの液面が検出光の光路に到着した場合、検出光が凹面になる液面にて散乱、屈折されるので、光電センサ７が受信した検出光の光強度は、大幅に減少し、それに対して、光電センサ７から出力された電気信号は、大幅に変化する。それにより、オンラインサンプルの供給が有ると判断できる。ここで、液面の最高点のみが検出光の光路に到着しても、検出光がその液面の最高点にて散乱、屈折されるので、光電センサ７が受信した検出光の光強度も、大幅に減少する。

また、光電センサ７から出力された電気信号の変化量に対して閾値を設定しても良い。変化量がその閾値を超えた場合だけで、オンラインサンプルの供給が有ると判断する。また、規定の時間が経過した後、光電センサ７から出力された電気信号が変化しない、または変化量がその閾値を超えない場合、オンラインサンプルの供給がないと判断する。それにより、空気の湿度などが変化することによる誤判断を避けることができる。

上記のように、前記判断方法は、前記光源及び前記光電センサの動作を持続させ、前記検出システムに、前記反応セルに対して前記検出サンプルを供給する指示を発送し、前記光電センサから出力された電気信号が変化するかどうかによって、前記検出サンプルの供給があるかどうかを判断する判断ステップを備え、前記判断ステップにおいて、前記検出サンプルの液面の最高点が、前記検出光の光路に到着し、前記光電センサから出力された電気信号の変化量が規定の閾値を超えた場合、前記検出サンプルの供給があると判断する。

また、本発明の判断方法は、オンラインサンプルを検出する前に、オンラインサンプルを使用して検出システムにおける管路、及び反応セル４を洗浄する洗浄ステップを更に備え、判断ステップにおいて、反応セル４を洗浄する時、光電センサ７から出力された電気信号が変化するかどうかによって、オンラインサンプルの供給があるかどうかを判断する。それにより、洗浄と同時に、オンラインサンプルの供給があるかどうかを判断できる。

上記のように、本発明の判断方法は、液面センサなどのハード部品を必要としない、検出サンプルの濁度や色度による影響を受けないので、検出システムに既存の装置で、検出サンプルの供給があるかどうかを簡単に、確実に判断することができる。また、本発明の判断方法において、検出サンプルは、液面の最高点が、検出光の光路に到着したとき、検出サンプルの供給を停止しても良い。それにより、判断に必要とする検出サンプルの供給量が減少できる。そして、本発明の判断方法において、検出サンプルの液面の最高点が検出光の光路に到着すると、光電センサ７が受信した検出光の光強度がすぐに大幅に減少する。それにより、判断に必要とする時間が短くでき、検出サンプルの供給があるかどうかを速かに判断することができる。

また、オンラインサンプルの供給がないと判断した場合、リアルタイムサンプリングのためのサンプリングシステムに故障がある、と判断でき、できるだけ早く調査と修理を行うことができる。

また、上記は、オンラインサンプルの液面が凹面になる場合であるが、オンラインサンプルの種類などに応じて、オンラインサンプルの液面が凸面になる可能性も有る。オンラインサンプルの液面が凸面になる場合にも本発明の判断方法は適用できる。

以上は本発明の実施形態を説明したが、実施形態は例示的な説明だけであり、発明範囲を限定する意図を有さない。これらの実施形態はその他の様々な形態によって実施され、発明の主旨を逸脱しない範囲内で様々な省略、置き換え、変更、組合せを行うことができる。これらの実施形態及びその変形は発明の範囲と主旨に含まれると同時に、請求項の範囲に記載の発明及びそれに等価な範囲内にも含まれる。

1 空気混合ポンプ、2 シリンジ、3 マルチポートバルブ、4 反応セル、5 廃液バケツ、6 マルチポートバルブ、7 光電センサ、8 光源。

Claims

検出システムにおいて検出サンプルの供給があるかどうかを判断する判断方法であって、
前記検出システムは、
前記検出サンプルを反応させる容器である反応セルと、
前記反応セルの一側の面から前記反応セルの内部に検出光を照射する光源と、
前記光源に対向して前記反応セルの他の一側に配置され、前記反応セルを透過した前記検出光を受信し、受信された前記検出光の信号を電気信号に変換する光電センサと、
を備え、
前記判断方法は、前記光源及び前記光電センサの動作を持続させ、前記検出システムに、前記反応セルに対して前記検出サンプルを供給する指示を発送し、前記光電センサから出力された電気信号が変化するかどうかによって、前記検出サンプルの供給があるかどうかを判断する判断ステップを備え、
前記判断ステップにおいて、前記検出サンプルの液面が、前記検出光の光路に到着し、前記検出光が液面で散乱又は屈折されることで、前記検出光の光強度が減少し、それに伴う前記光電センサから出力された電気信号の変化量が規定の閾値を超えた場合、前記検出サンプルの供給があると判断する、
ことを特徴とする検出サンプルの供給があるかどうかを判断する判断方法。
規定の時間が経過した後、前記光電センサから出力された電気信号が変化しない、または変化量が前記閾値を超えない場合、前記検出サンプルの供給がないと判断する
ことを特徴とする請求項１に記載の判断方法。
前記判断ステップにおいて、前記検出サンプルの液面の最高点が、前記検出光の光路に到着し、前記光電センサから出力された電気信号の変化量が規定の閾値を超えた場合、前記検出サンプルの供給があると判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載の判断方法。
前記判断方法は、前記検出サンプルを検出する前に、前記検出サンプルを使用して前記検出システムにおける管路、及び前記反応セルを洗浄する洗浄ステップを更に備え、
前記判断ステップは、前記洗浄ステップを行う時に行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の判断方法。
前記検出システムがオンラインのリアルタイム検出を行う場合、前記検出サンプルは、サンプリングシステムを介して、リアルタイムサンプリングされたオンラインサンプルであり、
前記判断ステップには、前記オンラインサンプルの供給がないと判断した場合、前記サンプリングに故障がある、と判断する、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の判断方法。