JP3068202B2 - シリンダー型シリンジユニットを用いた水質自動分析装置 - Google Patents
シリンダー型シリンジユニットを用いた水質自動分析装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は水中に含まれている化学成分や汚染物質など
を無人自動で測定される自動分析装置において、特に実
時間の水質のモニターに適合する多用途分析機に関す
る。
を無人自動で測定される自動分析装置において、特に実
時間の水質のモニターに適合する多用途分析機に関す
る。
背景技術 水と廃水の分析において、溶存酸素、無機物、化学的
酸素要求量（COD）、総燐、総窒素、陽イオン・陰イオ
ン、有毒有機物、微量金属などの測定がしばしば用いら
れる。
酸素要求量（COD）、総燐、総窒素、陽イオン・陰イオ
ン、有毒有機物、微量金属などの測定がしばしば用いら
れる。
従来、前記の水質測定は、特定の成分と物理的パラメ
ーターとを除き、採取・移送してから実験室で行われて
いるため、現場での即時の分析が要求される。しかし、
無人自動分析機の導入は現場から直接的に持続的または
半持続的なデータを得ることを可能にした。実時間の水
質のモニターは有・無線のデータ伝送装置を用いて行わ
れる。現場に設置されている自動分析システムは現在の
水質状態および長期間の傾向を測定した巨大なデータが
蓄積できるとともに、人力、時間、コストなどを節約す
ることができるようになった。例えば、工場から流れ出
される廃水中の水質汚染についての監視や船舶による広
範囲の海洋調査、固定された場所にてブイを用いた水質
汚染についての監視、複数の場所での同時的な水質測定
などを行う様々な無人水質測定機が作られてきた。無人
水質測定装置は、有人操作に倣って一連の実験操作を行
う。前記無人自動分析機は一般的に、試料採取装置、混
合槽、反応槽、液体移送手段、試料および試薬の保管装
置、検出装置、電源装置、制御装置などから構成され
る。
ーターとを除き、採取・移送してから実験室で行われて
いるため、現場での即時の分析が要求される。しかし、
無人自動分析機の導入は現場から直接的に持続的または
半持続的なデータを得ることを可能にした。実時間の水
質のモニターは有・無線のデータ伝送装置を用いて行わ
れる。現場に設置されている自動分析システムは現在の
水質状態および長期間の傾向を測定した巨大なデータが
蓄積できるとともに、人力、時間、コストなどを節約す
ることができるようになった。例えば、工場から流れ出
される廃水中の水質汚染についての監視や船舶による広
範囲の海洋調査、固定された場所にてブイを用いた水質
汚染についての監視、複数の場所での同時的な水質測定
などを行う様々な無人水質測定機が作られてきた。無人
水質測定装置は、有人操作に倣って一連の実験操作を行
う。前記無人自動分析機は一般的に、試料採取装置、混
合槽、反応槽、液体移送手段、試料および試薬の保管装
置、検出装置、電源装置、制御装置などから構成され
る。
従来の自動分析装置は採取源から試料を採取し、液体
移送ポンプにより保管装置から供給された所定の試薬と
混合し、試料と試薬とを特定な条件下で反応槽で反応す
るようにし、検出装置により濃度を測ってからポンプを
用いて反応物を排出させる。なお、場合によっては試料
を消化または試薬との反応速度を増加させるため、加熱
・冷却槽が追加的に設置される。また、従来の自動分析
装置はマイクロプロセッサまたはコンピュータにより一
連の実験手続きおよび条件などを前もって設定または制
御できるようにデザインされている。
移送ポンプにより保管装置から供給された所定の試薬と
混合し、試料と試薬とを特定な条件下で反応槽で反応す
るようにし、検出装置により濃度を測ってからポンプを
用いて反応物を排出させる。なお、場合によっては試料
を消化または試薬との反応速度を増加させるため、加熱
・冷却槽が追加的に設置される。また、従来の自動分析
装置はマイクロプロセッサまたはコンピュータにより一
連の実験手続きおよび条件などを前もって設定または制
御できるようにデザインされている。
前記の装置において、流体の自動的な定量移送は流体
供給ポケット装置として知られている蠕動ポンプを用い
ることにより簡便になる。例えば、この蠕動ポンプはU.
S.Pat.No.3358609および4233001に示されている構造を
有している。一般的に自動分析装置は流体経路ごとに数
個の蠕動ポンプが必要とされるため、この結果、ボリュ
ームと重量が大きくなり、製造コストも高くなる。な
お、サイズが大きく多量の電力を要するので、十分な空
間の現場または特別に考案された船またはブイは現場に
て数個の自動分析機を設置するため築造されるべきであ
る。多少の自動分析機においてはイナートガス源と迅速
に作動するソレノイドバルブが、加圧された保管装置か
ら反応槽への液体移送のために用いられる（U.S.Pat.N
o.4920056参照）。少数個の自動的に作動されるソレノ
イドバルブは試料を処理するため個々の加圧された試薬
を反応槽へ送るのに用いられる。反応槽に吸入される試
薬のボリュームはそれぞれ試薬バルブのオープニングタ
イムにより制御される。試薬のボリュームおよび流動率
は専ら保管装置の加圧程度とバルブのオープニングタイ
ムに依存されるため、温度変化によって粘性が変わる液
体を精確に与えるのは非常に難しい。
供給ポケット装置として知られている蠕動ポンプを用い
ることにより簡便になる。例えば、この蠕動ポンプはU.
S.Pat.No.3358609および4233001に示されている構造を
有している。一般的に自動分析装置は流体経路ごとに数
個の蠕動ポンプが必要とされるため、この結果、ボリュ
ームと重量が大きくなり、製造コストも高くなる。な
お、サイズが大きく多量の電力を要するので、十分な空
間の現場または特別に考案された船またはブイは現場に
て数個の自動分析機を設置するため築造されるべきであ
る。多少の自動分析機においてはイナートガス源と迅速
に作動するソレノイドバルブが、加圧された保管装置か
ら反応槽への液体移送のために用いられる（U.S.Pat.N
o.4920056参照）。少数個の自動的に作動されるソレノ
イドバルブは試料を処理するため個々の加圧された試薬
を反応槽へ送るのに用いられる。反応槽に吸入される試
薬のボリュームはそれぞれ試薬バルブのオープニングタ
イムにより制御される。試薬のボリュームおよび流動率
は専ら保管装置の加圧程度とバルブのオープニングタイ
ムに依存されるため、温度変化によって粘性が変わる液
体を精確に与えるのは非常に難しい。
従来の自動水質分析装置の欠点を改善して最近登場し
たのがEP 0185334 A2に開示されたシリンジ光度計であ
る。前記シリンジ光度計は、シリンダーヘッドおよびピ
ストンを有するシリンジポンプと、前記ピストンを往復
動させるためのモーターと、試料および試薬を適当に混
ぜるためのセパレートユニットと、前記ピストンの軸方
向にシリンダーヘッドまたは前記ピストンに並列に配置
されている光源および受光器とから構成されている。前
記シリンジ光度計は蠕動ポンプを持つ従来の自動分析機
より簡単な構成を有しているが、その応用において比色
測定に限ることなど短所を持っている。
たのがEP 0185334 A2に開示されたシリンジ光度計であ
る。前記シリンジ光度計は、シリンダーヘッドおよびピ
ストンを有するシリンジポンプと、前記ピストンを往復
動させるためのモーターと、試料および試薬を適当に混
ぜるためのセパレートユニットと、前記ピストンの軸方
向にシリンダーヘッドまたは前記ピストンに並列に配置
されている光源および受光器とから構成されている。前
記シリンジ光度計は蠕動ポンプを持つ従来の自動分析機
より簡単な構成を有しているが、その応用において比色
測定に限ることなど短所を持っている。
特にシリンジ光度計を多様な用途の自動水質分析機に
応用するには重大な問題点を持つ。前記シリンジ光度計
は、自体に撹拌機能を持っていないので、試料と試薬を
適切に混合するための補助混合ポンプ、混合槽、または
別のシリンジポンプが付加的に設置されるべきである。
さらに、連通管を通してシリンジ光度計と補助混合ユニ
ットとの間で互いに授受しながら溶液を混合しなければ
ならない。
応用するには重大な問題点を持つ。前記シリンジ光度計
は、自体に撹拌機能を持っていないので、試料と試薬を
適切に混合するための補助混合ポンプ、混合槽、または
別のシリンジポンプが付加的に設置されるべきである。
さらに、連通管を通してシリンジ光度計と補助混合ユニ
ットとの間で互いに授受しながら溶液を混合しなければ
ならない。
本来、撹拌機が欠如すると、検査用の試料において特
殊な反応を完了するために必要な標準溶液の液体試薬量
の測定することにより分析する容量分析ができないので
ある。試料を標準溶液と共に滴定するために少量の試薬
を当量点に到るまで継続的に添加と混合を行わければな
らない。しかし、上述の補助混合ユニットは、この種の
分析にシリンジポンプの応用を制限する。
殊な反応を完了するために必要な標準溶液の液体試薬量
の測定することにより分析する容量分析ができないので
ある。試料を標準溶液と共に滴定するために少量の試薬
を当量点に到るまで継続的に添加と混合を行わければな
らない。しかし、上述の補助混合ユニットは、この種の
分析にシリンジポンプの応用を制限する。
前記シリンジ光度計の他の重大な短所は光源および受
光器が直接に液体と接触することで、その結果シリンダ
ー内部に流入された試料や試薬、あるいは着色された混
合物により表面が汚れやすい。光度測定を目的にする着
色された合成物または混合物はその大部分が固体表面に
吸着すると予想され、光源や検出装置の汚染は分析にお
いて基準線の移動または感度の減少などを起こす可能性
がある。
光器が直接に液体と接触することで、その結果シリンダ
ー内部に流入された試料や試薬、あるいは着色された混
合物により表面が汚れやすい。光度測定を目的にする着
色された合成物または混合物はその大部分が固体表面に
吸着すると予想され、光源や検出装置の汚染は分析にお
いて基準線の移動または感度の減少などを起こす可能性
がある。
したがって、手動のピストンポンプの洗滌が必要とな
り、現場での自動化された機械を維持・管理するのは容
易ではない。
り、現場での自動化された機械を維持・管理するのは容
易ではない。
発明の開示 前記の自動水質分析装置と比べて、本発明は形態が簡
素し、流動体の操作、混合、検出がまとまった機能を有
する新しいシステム又は装置を提供することを目的とす
る。
素し、流動体の操作、混合、検出がまとまった機能を有
する新しいシステム又は装置を提供することを目的とす
る。
前記の目的を達成するため、本発明は撹拌装置および
検出装置が具備された簡単なシリンダー型シリンジユニ
ットを有する自動分析装置を提供する。特に、前記シリ
ンジポンプ、混合槽、反応槽、測定装置、滴定装置、希
釈装置、検出装置など多様な機能を遂行する。
検出装置が具備された簡単なシリンダー型シリンジユニ
ットを有する自動分析装置を提供する。特に、前記シリ
ンジポンプ、混合槽、反応槽、測定装置、滴定装置、希
釈装置、検出装置など多様な機能を遂行する。
本発明の実施例は、試料、試薬、洗滌液、大気などが
供給・放出されるシリンジ筒を有するとともに、可変的
な密閉空間を形成するため前記シリンジ筒の内側に挿入
・装置されているピストンを有するシリンジユニット
と、 溶液を混合させるため前記シリンジ筒の内部に位置さ
れる撹拌手段と、 前記ピストンを上下運動させる駆動手段と、 前記シリンジ筒へ試料、試薬、洗滌液、大気などを提
供・放出する連通管と、 それぞれの連通管に連結される２路開閉バルブと、 前記シリンジ筒の外側面に前記ピストン軸と垂直に設
けられている検出手段と、 前記の撹拌手段、駆動手段、検出手段、バルブなどを
コントロールする制御装置とからなる。
供給・放出されるシリンジ筒を有するとともに、可変的
な密閉空間を形成するため前記シリンジ筒の内側に挿入
・装置されているピストンを有するシリンジユニット
と、 溶液を混合させるため前記シリンジ筒の内部に位置さ
れる撹拌手段と、 前記ピストンを上下運動させる駆動手段と、 前記シリンジ筒へ試料、試薬、洗滌液、大気などを提
供・放出する連通管と、 それぞれの連通管に連結される２路開閉バルブと、 前記シリンジ筒の外側面に前記ピストン軸と垂直に設
けられている検出手段と、 前記の撹拌手段、駆動手段、検出手段、バルブなどを
コントロールする制御装置とからなる。
本発明によれば、前記シリンジユニットは、前記連通
管に連結されている２路開閉バルブを選択的に開閉する
とともに前記ピストンを上下運動させることにより、精
確な量の液体を吸入・排出することができる。前記シリ
ンジ筒の下部に具備されている撹拌手段は試料および試
薬を十分かつ迅速に混合させるため前記シリンジ内部に
撹拌棒を用いることができる。２路開閉バルブに供給さ
れる分離された試薬投入口は前記ピストン自体にまたは
前記シリンジ筒下部にそれぞれ設置されているし、試薬
よる汚染を防止することができる。
管に連結されている２路開閉バルブを選択的に開閉する
とともに前記ピストンを上下運動させることにより、精
確な量の液体を吸入・排出することができる。前記シリ
ンジ筒の下部に具備されている撹拌手段は試料および試
薬を十分かつ迅速に混合させるため前記シリンジ内部に
撹拌棒を用いることができる。２路開閉バルブに供給さ
れる分離された試薬投入口は前記ピストン自体にまたは
前記シリンジ筒下部にそれぞれ設置されているし、試薬
よる汚染を防止することができる。
本発明によれば、撹拌手段の統合されたシリンジユニ
ットは滴定器として利用でき、比色測定ばかりでなく、
電位差分析、電量分析、光滴定分析など多様な分析を可
能にする。なお、シリンジ筒の外壁にピストン軸と垂直
に設置される光源または蛍光源及び検出装置は前記シリ
ンジ筒の反復的なストロークによりシリンジ壁面が常に
洗滌されるから、光路の汚れを防ぐ利点を有する。この
ことはシリンジ筒の手動洗滌せず長期間の稼働を可能に
する。
ットは滴定器として利用でき、比色測定ばかりでなく、
電位差分析、電量分析、光滴定分析など多様な分析を可
能にする。なお、シリンジ筒の外壁にピストン軸と垂直
に設置される光源または蛍光源及び検出装置は前記シリ
ンジ筒の反復的なストロークによりシリンジ壁面が常に
洗滌されるから、光路の汚れを防ぐ利点を有する。この
ことはシリンジ筒の手動洗滌せず長期間の稼働を可能に
する。
本発明の形状と多様な利点については次の実施例と図
面を通じてわかることができるのである。
面を通じてわかることができるのである。
図面の簡単な説明 本明細書の一部を構成する添付図面は本発明の実施例
を説明し、詳細な説明とともに本発明の原理を記述す
る。
を説明し、詳細な説明とともに本発明の原理を記述す
る。
図１は、本発明による自動分析装置の一実施例を示す
概略図である。
概略図である。
図２は、本発明による自動分析装置の別の実施例を示
す概略図である。
す概略図である。
発明を行うための最良の様態 実施例１ 図１に図示したように、本発明による自動分析装置
は、試料、試薬、洗滌液などを吸入・移送および排出さ
せるための反応槽および液体処理手段としてのシリンダ
ー型シリンジユニット１と、前記シリンダー型シリンジ
ユニット１内に流入された反応液を測定・分析するため
の検出装置２と、前記シリンダー型シリンジユニット１
内の反応液を混合させるための撹拌装置３と、加熱冷却
装置４と、各種の試薬および洗滌液などを格納しておく
保管装置５と、中央制御部６とから構成されている。
は、試料、試薬、洗滌液などを吸入・移送および排出さ
せるための反応槽および液体処理手段としてのシリンダ
ー型シリンジユニット１と、前記シリンダー型シリンジ
ユニット１内に流入された反応液を測定・分析するため
の検出装置２と、前記シリンダー型シリンジユニット１
内の反応液を混合させるための撹拌装置３と、加熱冷却
装置４と、各種の試薬および洗滌液などを格納しておく
保管装置５と、中央制御部６とから構成されている。
本発明の核心部は前記シリンダー型シリンジユニット
１であり、前記シリンダー型シリンジユニット１のシリ
ンジ筒11の内部に可変的な密閉空間を形成するようにピ
ストン12が挿入・装置される。前記ピストン12はピスト
ン軸14と連結されている駆動装置13により上下運動がで
きる。試料、試薬、洗滌液および大気はソレノイドバル
ブ16a−16fが選択的に開閉される時、ピストン12の動き
によって連通管15a−15fを通って供給または排出され
る。また、すべての前記連通管15a−15fに具備されてい
るソレノイドバルブ16a−16fはマイクロプロセッサによ
り独立的に開閉させることができる。前記連通管15a−1
5fはピストン12だけではなくシリンジ筒11の下部にも配
置される。
１であり、前記シリンダー型シリンジユニット１のシリ
ンジ筒11の内部に可変的な密閉空間を形成するようにピ
ストン12が挿入・装置される。前記ピストン12はピスト
ン軸14と連結されている駆動装置13により上下運動がで
きる。試料、試薬、洗滌液および大気はソレノイドバル
ブ16a−16fが選択的に開閉される時、ピストン12の動き
によって連通管15a−15fを通って供給または排出され
る。また、すべての前記連通管15a−15fに具備されてい
るソレノイドバルブ16a−16fはマイクロプロセッサによ
り独立的に開閉させることができる。前記連通管15a−1
5fはピストン12だけではなくシリンジ筒11の下部にも配
置される。
望ましい実施例として、前記シリンジ筒11は光度検出
が行われる間内壁の腐蝕及び汚染物質の吸着を防ぐため
透明ガラス又は石英で作られる。前記ピストンも例えば
ポリ四フッ化エチレン（PTFE）のような公知材料でつく
られており、腐蝕防止、水密性および気密性といった特
性を有する。
が行われる間内壁の腐蝕及び汚染物質の吸着を防ぐため
透明ガラス又は石英で作られる。前記ピストンも例えば
ポリ四フッ化エチレン（PTFE）のような公知材料でつく
られており、腐蝕防止、水密性および気密性といった特
性を有する。
前記駆動手段13は前記ピストン12を一定距離上下動さ
せる機能を持つ。ステッピングモーターまたはサーボモ
ーターなどを駆動手段13で用いることができるが、前記
シリンダー型シリンジユニット１ではモーター軸自体が
直線上に動くリニア・アクチュエータ・ステッピング・
モーターを用い、構成を極めて簡単化している。
せる機能を持つ。ステッピングモーターまたはサーボモ
ーターなどを駆動手段13で用いることができるが、前記
シリンダー型シリンジユニット１ではモーター軸自体が
直線上に動くリニア・アクチュエータ・ステッピング・
モーターを用い、構成を極めて簡単化している。
また、試薬相互間に混合されたり試薬により汚染され
たりすることを防止するため、前記各連通管15a−15fの
分離された試薬投入口はそれぞれ独立的にソレノイドバ
ルブ16a−16fを備え付け、また前記ピストン12自体また
はシリンジ筒11の下部に連結する。特に、流体が前記の
加熱槽41および冷却槽42に通じるために、加熱および冷
却連通管15a、15bは記シリンジ筒11の下部に連結するの
が好ましい。また、排水連通管15fは通常前記シリンジ
筒11の底面に位置し、一方大気吸排気連通管15cは前記
ピストン12に連結するのが好ましい。
たりすることを防止するため、前記各連通管15a−15fの
分離された試薬投入口はそれぞれ独立的にソレノイドバ
ルブ16a−16fを備え付け、また前記ピストン12自体また
はシリンジ筒11の下部に連結する。特に、流体が前記の
加熱槽41および冷却槽42に通じるために、加熱および冷
却連通管15a、15bは記シリンジ筒11の下部に連結するの
が好ましい。また、排水連通管15fは通常前記シリンジ
筒11の底面に位置し、一方大気吸排気連通管15cは前記
ピストン12に連結するのが好ましい。
本発明の基本設計の応用において、特定タイプの化学
分析だけに制限されることはないが、自動分析装置の好
ましい実施例として光滴定のためのデバイスを紹介す
る。光源21および受光器22は比色測定のための装置であ
るが、これらは前記ピストン軸14と垂直に設置され、ま
たシリンジ筒11の外側面に互いに向き合うように配置し
ているが、反復する前記シリンジ筒11のピストン動作に
より内側壁面がいつもきれいになるので光路の汚染を防
止する大きな利点を持つ。このような特性は、前記シリ
ンジ筒11を手動で洗滌せずに長期間の稼働を可能にす
る。
分析だけに制限されることはないが、自動分析装置の好
ましい実施例として光滴定のためのデバイスを紹介す
る。光源21および受光器22は比色測定のための装置であ
るが、これらは前記ピストン軸14と垂直に設置され、ま
たシリンジ筒11の外側面に互いに向き合うように配置し
ているが、反復する前記シリンジ筒11のピストン動作に
より内側壁面がいつもきれいになるので光路の汚染を防
止する大きな利点を持つ。このような特性は、前記シリ
ンジ筒11を手動で洗滌せずに長期間の稼働を可能にす
る。
前記撹拌装置３はシリンダー型シリンジユニット１内
の試料および試薬を混合させるための装置である。本発
明の実施例では、前記シリンジ筒11の外周に電磁石32を
配置し、この電磁石32のNS磁界が撹拌制御装置33によっ
て回転することから前記シリンジ筒11に内装されている
撹拌棒31が回転できるようになっている。前記撹拌棒31
はシリンジ筒11が混合槽、反応槽、滴定器、検出器など
の多様な役割が遂行できるようにする。
の試料および試薬を混合させるための装置である。本発
明の実施例では、前記シリンジ筒11の外周に電磁石32を
配置し、この電磁石32のNS磁界が撹拌制御装置33によっ
て回転することから前記シリンジ筒11に内装されている
撹拌棒31が回転できるようになっている。前記撹拌棒31
はシリンジ筒11が混合槽、反応槽、滴定器、検出器など
の多様な役割が遂行できるようにする。
すべての試薬、標準溶液および洗滌液などは前記保管
装置５のコンテーナに保管されており、それぞれコンテ
ーナの排出口は保管装置連通管開閉バルブ16dが備え付
いている保管装置連通管15dを通し、前記シリンジ筒11
と連通されている。前記の試薬および洗滌液などは前記
ピストン12の運動により移送されるので、別途の蠕動ポ
ンプを設置する必要がなく、従来より全体の装置の構成
が極めて簡単となる。
装置５のコンテーナに保管されており、それぞれコンテ
ーナの排出口は保管装置連通管開閉バルブ16dが備え付
いている保管装置連通管15dを通し、前記シリンジ筒11
と連通されている。前記の試薬および洗滌液などは前記
ピストン12の運動により移送されるので、別途の蠕動ポ
ンプを設置する必要がなく、従来より全体の装置の構成
が極めて簡単となる。
前記加熱冷却装置４の用途は反応温度の調節または試
料の消化のためである。前記加熱冷却装置４の構成は、
加熱器43および温度センサ44が備わっている加熱槽41と
放熱ファン45および温度センサ46が備わっている冷却槽
42などからなる。しかし、前記シリンジ筒11が混合物を
前記の加熱槽41または冷却槽42へ移送するのみならず、
試料を前記加熱槽41または冷却槽42から返送する。本発
明のユニークな構成は流体を移送するために付加的な蠕
動ポンプを必要としないことである。
料の消化のためである。前記加熱冷却装置４の構成は、
加熱器43および温度センサ44が備わっている加熱槽41と
放熱ファン45および温度センサ46が備わっている冷却槽
42などからなる。しかし、前記シリンジ筒11が混合物を
前記の加熱槽41または冷却槽42へ移送するのみならず、
試料を前記加熱槽41または冷却槽42から返送する。本発
明のユニークな構成は流体を移送するために付加的な蠕
動ポンプを必要としないことである。
なお、本システムは蠕動ポンプを持っていない、多量
の電力を必要としなく、従って、DC電源供給用として太
陽電池または蓄電池を用いれば遠隔場所または水上のブ
イにおいても使用することができる。
の電力を必要としなく、従って、DC電源供給用として太
陽電池または蓄電池を用いれば遠隔場所または水上のブ
イにおいても使用することができる。
前記中央制御部６は自動分析装置のそれぞれのユニッ
トを総括制御するところである。前記各種制御装置の作
動部分、すなわち駆動手段13と、連通管開閉バルブ16a
−16fと、検出装置２と、撹拌装置３と、加熱冷却装置
４とに、マイクロプロセッサが前もってプログラム化さ
れた命令を送り出し作動させる。前記中央制御部６は測
定されたデータを貯蔵・表示・移送させるためにデータ
貯蔵装置61、表示装置62、通信手段63などから構成され
ている。
トを総括制御するところである。前記各種制御装置の作
動部分、すなわち駆動手段13と、連通管開閉バルブ16a
−16fと、検出装置２と、撹拌装置３と、加熱冷却装置
４とに、マイクロプロセッサが前もってプログラム化さ
れた命令を送り出し作動させる。前記中央制御部６は測
定されたデータを貯蔵・表示・移送させるためにデータ
貯蔵装置61、表示装置62、通信手段63などから構成され
ている。
本発明による光滴定自動分析装置の基本動作を以下に
示す。まず、試料吸入連通管開閉バルブ16eがオープン
のとき、前記シリンジ筒11の前記ピストン12を上部に引
っ張り試料が吸入されるようにする。試料の吸入量はピ
ストン12の移動距離のみに依存しており、そして、前記
ピストン12の移動距離はステッピングモータに送られた
パルス数に比例する。前記保管装置５から他の試薬およ
び洗滌液などの吸入も前記試料と同様の方法で行うこと
ができる。
示す。まず、試料吸入連通管開閉バルブ16eがオープン
のとき、前記シリンジ筒11の前記ピストン12を上部に引
っ張り試料が吸入されるようにする。試料の吸入量はピ
ストン12の移動距離のみに依存しており、そして、前記
ピストン12の移動距離はステッピングモータに送られた
パルス数に比例する。前記保管装置５から他の試薬およ
び洗滌液などの吸入も前記試料と同様の方法で行うこと
ができる。
前記撹拌制御装置33は前記撹拌棒31を回転させ、試料
と試薬を適切に混合させる。試料を消化するためには、
前記ピストン12は前記加熱槽連通管開閉バルブ16aがオ
ープンされてから押し下げ、混合液を前記加熱槽41へ移
送する。
と試薬を適切に混合させる。試料を消化するためには、
前記ピストン12は前記加熱槽連通管開閉バルブ16aがオ
ープンされてから押し下げ、混合液を前記加熱槽41へ移
送する。
前記混合溶液の移動は空気を加圧するための前記ピス
トン12の短いストロークにより行われる。前記ピストン
12が上昇するときソレノイドバルブ16aはクローズさ
れ、バルブ16cはオープンされる。前記ピストン12が下
降するとき前記ソレノイドバルブ16aはオープンされ、
バルブ16cはクローズされる。前記加熱槽41で消化され
た試料はそれぞれのソレノイドバルブ16a、16b、16cを
作動することによって冷却槽42へ運搬される。冷却が完
了されると消化された溶液は再び前記冷却槽42から吸い
込まれ、前記ピストン12の上昇及び試薬と消化された試
料との混合により滴定が行われる。吸光度（透過率）は
滴定過程の間、溶液に特定波長の光を照射したとき試料
を透過する光の量を検出することによって測定すること
ができる。当量点は、関与物質の濃度比例により混合物
の量を直接に測定するかまたは指示薬を添加することに
よって測光法的に見出すことができる。滴定が終了する
と、前記ピストン12を下降させ、廃水を外部に放出す
る。
トン12の短いストロークにより行われる。前記ピストン
12が上昇するときソレノイドバルブ16aはクローズさ
れ、バルブ16cはオープンされる。前記ピストン12が下
降するとき前記ソレノイドバルブ16aはオープンされ、
バルブ16cはクローズされる。前記加熱槽41で消化され
た試料はそれぞれのソレノイドバルブ16a、16b、16cを
作動することによって冷却槽42へ運搬される。冷却が完
了されると消化された溶液は再び前記冷却槽42から吸い
込まれ、前記ピストン12の上昇及び試薬と消化された試
料との混合により滴定が行われる。吸光度（透過率）は
滴定過程の間、溶液に特定波長の光を照射したとき試料
を透過する光の量を検出することによって測定すること
ができる。当量点は、関与物質の濃度比例により混合物
の量を直接に測定するかまたは指示薬を添加することに
よって測光法的に見出すことができる。滴定が終了する
と、前記ピストン12を下降させ、廃水を外部に放出す
る。
実施例２ 図２は本発明にしたがった、一体型加熱冷却装置４を
備えている自動分析装置の概略的な構成を示す。この装
置の核心はペルティエ効果熱電モジュール47の利用であ
る。前記熱電モジュール47は電気供給時、熱をポンピン
グすることができるNP型半導体である。熱ポンピングの
方向は電流方向を反転させることにより逆にすることが
できる。
備えている自動分析装置の概略的な構成を示す。この装
置の核心はペルティエ効果熱電モジュール47の利用であ
る。前記熱電モジュール47は電気供給時、熱をポンピン
グすることができるNP型半導体である。熱ポンピングの
方向は電流方向を反転させることにより逆にすることが
できる。
前記一体型加熱冷却装置４は、底面に連通管が具備さ
れた槽48と、多くの連通管が具備された蓋体49と、槽48
内部に内装された撹拌棒と、前記撹拌棒を回転させる駆
動装置と、槽48の外周に装置されている熱電モジュール
47と、熱電モジュール47の外側面に接続されている放熱
板50と、加熱冷却装置４底面に設置されているファン51
および防風ケース52と、大気連通管15cに設置されてい
る圧力センサ53とから構成される。
れた槽48と、多くの連通管が具備された蓋体49と、槽48
内部に内装された撹拌棒と、前記撹拌棒を回転させる駆
動装置と、槽48の外周に装置されている熱電モジュール
47と、熱電モジュール47の外側面に接続されている放熱
板50と、加熱冷却装置４底面に設置されているファン51
および防風ケース52と、大気連通管15cに設置されてい
る圧力センサ53とから構成される。
前記一体型加熱冷却装置４は一つの装置内で加熱およ
び冷却機能を遂行することができる長所を持ち、さらに
蒸気が加熱冷却槽48の上部から凝縮されて落ちてくるか
らコンデンサの役割もする。なお、逆にすれば前記加熱
冷却槽48の熱は前記放熱板50に放出され、前記換気ファ
ン51により外部へ放熱される。
び冷却機能を遂行することができる長所を持ち、さらに
蒸気が加熱冷却槽48の上部から凝縮されて落ちてくるか
らコンデンサの役割もする。なお、逆にすれば前記加熱
冷却槽48の熱は前記放熱板50に放出され、前記換気ファ
ン51により外部へ放熱される。
実施例１と比較すると、前記自動分析装置はシリンダ
ー型シリンジ装置１の排水管が一体型加熱冷却装置４の
排水管と連結されている点で異なる構成をしている。実
施例２では、試料、試薬、洗滌液などをシリンジ筒11内
へ吸入するとき、まず蓋体49の連通管を通し前記一体型
加熱冷却装置４の中へ流入されるといった異なる動作方
式を示す。このことから実行手続きを単純化し、前記シ
リンジ筒11が熱または腐蝕化合物から損傷されるのを防
止することができる。
ー型シリンジ装置１の排水管が一体型加熱冷却装置４の
排水管と連結されている点で異なる構成をしている。実
施例２では、試料、試薬、洗滌液などをシリンジ筒11内
へ吸入するとき、まず蓋体49の連通管を通し前記一体型
加熱冷却装置４の中へ流入されるといった異なる動作方
式を示す。このことから実行手続きを単純化し、前記シ
リンジ筒11が熱または腐蝕化合物から損傷されるのを防
止することができる。
しかし、この場合、前記加熱冷却装置４へ流れ込む液
体流入速度が低下する可能性がある。
体流入速度が低下する可能性がある。
この問題を解決するため、試薬保管装置５に加圧方法
が用いられる。圧力センサ53をすべての連通管に設置
し、保管装置５のすべての試薬コンテーナをポンプまた
はイナートガスにより加圧する。まず、ピストンは加熱
冷却装置４に位置される試薬投入口バルブがオープンさ
れなくても一定の距離上昇する。この作動は前記シリン
ジ筒11と加熱冷却装置４で圧力減少を誘導する。このと
き試薬投入口バルブがオープンし、加圧された試薬が前
記加熱冷却装置４へ流れ込まれる。試薬の流入は前記シ
リンジ筒11と前記加熱冷却装置４の低圧とを釣りあうよ
うにする。内部圧力は各連通管に設置された圧力センサ
ーにより継続的に制御され、内部圧力が大気圧と一致す
るとき試薬投入口バルブがクローズされる。したがっ
て、この方法を用いると試料および試薬をより迅速に前
記シリンジ筒11へ供給でき、しかも連通管および開閉バ
ルブの内径が小さくても詰まる心配がなくなる。
が用いられる。圧力センサ53をすべての連通管に設置
し、保管装置５のすべての試薬コンテーナをポンプまた
はイナートガスにより加圧する。まず、ピストンは加熱
冷却装置４に位置される試薬投入口バルブがオープンさ
れなくても一定の距離上昇する。この作動は前記シリン
ジ筒11と加熱冷却装置４で圧力減少を誘導する。このと
き試薬投入口バルブがオープンし、加圧された試薬が前
記加熱冷却装置４へ流れ込まれる。試薬の流入は前記シ
リンジ筒11と前記加熱冷却装置４の低圧とを釣りあうよ
うにする。内部圧力は各連通管に設置された圧力センサ
ーにより継続的に制御され、内部圧力が大気圧と一致す
るとき試薬投入口バルブがクローズされる。したがっ
て、この方法を用いると試料および試薬をより迅速に前
記シリンジ筒11へ供給でき、しかも連通管および開閉バ
ルブの内径が小さくても詰まる心配がなくなる。
この圧力方法を利用した加圧装置は本発明のすべての
装置に適用できるが、すべての装置に設置する必要はな
く必要な装置にだけ設置すればよい。
装置に適用できるが、すべての装置に設置する必要はな
く必要な装置にだけ設置すればよい。
前記の構成例として、化学的酸素要求量（COD）を測
定する自動分析機が設置される。CODは強酸化体により
酸化されやすい試料の有機物と等価の酸素量を測定する
のに用いる。COD測定のより完全な明細および検討につ
いては、米公共保健協会の海水および廃水調査の標準方
法（Standard Method of The Examination ofWater and
Wastewater,Clesceri,L.S.et al.（eds.）.American P
ublic Health Association,pps 5−10 etsec.）を参照
すればよい。
定する自動分析機が設置される。CODは強酸化体により
酸化されやすい試料の有機物と等価の酸素量を測定する
のに用いる。COD測定のより完全な明細および検討につ
いては、米公共保健協会の海水および廃水調査の標準方
法（Standard Method of The Examination ofWater and
Wastewater,Clesceri,L.S.et al.（eds.）.American P
ublic Health Association,pps 5−10 etsec.）を参照
すればよい。
特別に、本発明におけるCOD自動分析装置の好ましい
例について以下に詳細に説明する。
例について以下に詳細に説明する。
まず、5mlの水試料を前記シリンジ筒11の吸い込みに
より一体型加熱冷却装置４へ流入させる。メキュリック
塩化物および硫酸銀を含む7mlの硫酸をゆっくりと水試
料に添加し、槽48の撹拌棒を回転させ混合する。前記混
合過程の間、揮発性物質の蒸発をなるべく防止するため
加熱冷却装置４で電気冷却を続けて行う。それから消化
液として3mlの重クロム酸カリウムを添加する。前記加
熱冷却装置４の温度は150度まで上昇され、２時間ほど
還流される。消化された試料は冷やされて前記シリンジ
筒11内へ移送される。0.10mlのフェロイン・インジケー
タ溶液が添加され混ぜられる。過多な重クロム酸カリウ
ムは0.10Mの準フェラス・アンモニウム・サルフェート
（FAS）と滴定される。FASと滴定する間、消化された試
料は前記シリンジ筒11内の撹拌装置により急速に撹拌さ
れる。青緑色から赤茶色まで当量点での鋭い色変化が光
センサーにより検出される。試料に用いたFAS量は記録
され、試料のCODが自動的に計算される。すべての分析
手続きが終了してから廃物はピストンを押し下げること
により排出される。シリンジ筒11および加熱冷却装置４
は次の分析のため洗滌液で洗っておく。
より一体型加熱冷却装置４へ流入させる。メキュリック
塩化物および硫酸銀を含む7mlの硫酸をゆっくりと水試
料に添加し、槽48の撹拌棒を回転させ混合する。前記混
合過程の間、揮発性物質の蒸発をなるべく防止するため
加熱冷却装置４で電気冷却を続けて行う。それから消化
液として3mlの重クロム酸カリウムを添加する。前記加
熱冷却装置４の温度は150度まで上昇され、２時間ほど
還流される。消化された試料は冷やされて前記シリンジ
筒11内へ移送される。0.10mlのフェロイン・インジケー
タ溶液が添加され混ぜられる。過多な重クロム酸カリウ
ムは0.10Mの準フェラス・アンモニウム・サルフェート
（FAS）と滴定される。FASと滴定する間、消化された試
料は前記シリンジ筒11内の撹拌装置により急速に撹拌さ
れる。青緑色から赤茶色まで当量点での鋭い色変化が光
センサーにより検出される。試料に用いたFAS量は記録
され、試料のCODが自動的に計算される。すべての分析
手続きが終了してから廃物はピストンを押し下げること
により排出される。シリンジ筒11および加熱冷却装置４
は次の分析のため洗滌液で洗っておく。
産業上の利用可能性 本発明は新しい自動水質分析機に応用することができ
る。本発明によるシリンダー型シリンジ装置１は従来部
品の機能的統合および構成の単純性から実時間水質測定
のため、軽量・低廉な自動分析装置の生産を可能にす
る。また、装置のサイズおよびコストのメリットから関
連分野に利用範囲を広げることが期待される。なお、前
記シリンダー型シリンジユニット１は多様に応用ができ
る。多様な水質特性を分析するための新しい装置開発に
も利用することが期待できる。
る。本発明によるシリンダー型シリンジ装置１は従来部
品の機能的統合および構成の単純性から実時間水質測定
のため、軽量・低廉な自動分析装置の生産を可能にす
る。また、装置のサイズおよびコストのメリットから関
連分野に利用範囲を広げることが期待される。なお、前
記シリンダー型シリンジユニット１は多様に応用ができ
る。多様な水質特性を分析するための新しい装置開発に
も利用することが期待できる。
フロントページの続き (72)発明者 リー スーヒュン 大韓民国 キョンギド 425−070、アン サン、ウォルピドン、ハンヤン アパー トメント ３−302 (72)発明者 キム イウンスー 大韓民国 キョンギド 425−110、アン サン、スンポドン、ユコン アパートメ ント 901−1303 (72)発明者 リー クンヨウン 大韓民国 キョンギド 425−020、アン サン、コザンドン、ユンウォン アパー トメント ３−101 (72)発明者 オー ジェリョウン 大韓民国 キョンギド 425−110、アン サン、スンポドン、ユコン アパートメ ント 1012−603 (56)参考文献 特開 昭61−204546（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−229929（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−12821（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−72049（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−2181（ＪＰ，Ｂ２) 実公 昭63−29236（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 35/00 - 35/10 G01N 1/00 101 G01N 33/18 106 G01N 21/75 - 21/79
Claims (11)
- 【請求項１】試料、試薬、洗滌液、大気などを吸入・排
出するシリンジ筒と可変的密閉空間を確保するため前記
シリンジ筒の内部に挿入・設置されているピストンとを
備えているシリンジ装置と、 溶液を混合するため、前記シリンジ筒内部に設けている
撹拌手段と、 前記ピストンを上下運動させるための駆動手段と、 試料、試薬、洗滌液、大気などを前記シリンジ筒から吸
入・排出させるため、通路の役割を有する連通管と、 各々の連通管に介されている２路開閉バルブと、 シリンジ筒外側面に、前記ピストン軸と垂直に設置され
ている検出手段と、 前記の撹拌手段、駆動手段、検出手段およびバルブなど
を制御するための制御装置と からなる液体試料に含まれている化学成分または汚染物
質の量を測定するための自動分析装置。 - 【請求項２】前記駆動手段はモーターの軸自体が直進運
動するリニア・アクチュエーター・ステッピング・モー
ターであることを特徴とする請求項１に記載の自動分析
装置。 - 【請求項３】前記撹拌手段が前記シリンジ筒内の撹拌棒
を回転させるため、前記シリンジ筒外周に数個の電磁石
を配置し、また電磁石のNS転換のため制御手段が具備さ
れたことを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。 - 【請求項４】前記連通管が前記シリンジ筒の下部または
前記ピストンに連結されたことを特徴とする請求項１に
記載の自動分析装置。 - 【請求項５】前記検出手段がピストン軸と垂直方向に互
いに向き合うように前記シリンジ筒の外側面に光源と受
光器とを具備したことを特徴とする請求項１に記載の自
動分析装置。 - 【請求項６】前記シリンジ装置の内部空間が連通管を介
して温度の自動的に調節される加熱冷却装置と連結され
たことを特徴とする請求項１に記載の自動分析装置。 - 【請求項７】前記加熱冷却装置が溶液を格納する容器
と、ペルティエ効果により熱をポンピングさせるため前
記容器周辺の熱電モジュールと、前記熱電モジュールの
電流方向をスイッチングするための制御装置とから構成
されたことを特徴とする請求項６に記載の自動分析装
置。 - 【請求項８】前記加熱冷却装置が溶液を混ぜるため付加
的に撹拌装置を具備したことを特徴とする請求項７に記
載の自動分析装置。 - 【請求項９】前記撹拌装置が電磁石のNS磁界の転換によ
って容器内の撹拌棒を回転させるため容器外周に数個の
電磁石を具備したことを特徴とする請求項８に記載の自
動分析装置。 - 【請求項１０】前記加熱冷却装置が連通管を介して付加
的に試薬保管装置と連結されたことを特徴とする請求項
７に記載の自動分析装置。 - 【請求項１１】前記試薬保管装置が保管装置の内部空間
を加圧させるため加圧装置を具備したことを特徴とする
請求項10に記載の自動分析装置。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019950034589A KR0166195B1 (ko) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | 실린더형 시린지 유닛을 이용한 수질 자동 측정장치 |
| KR1996/43677 | 1996-10-02 | ||
| KR1019960043677A KR100201336B1 (ko) | 1996-10-02 | 1996-10-02 | 실린더형 시린지 유닛을 이용한 수질의 자동 측정 장치 |
| KR1995/34589 | 1996-10-02 | ||
| PCT/KR1996/000172 WO1997014039A1 (en) | 1995-10-09 | 1996-10-08 | An automated analyzing apparatus for measuring water quality with a cylinder-shaped syringe unit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10512961A JPH10512961A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3068202B2 true JP3068202B2 (ja) | 2000-07-24 |
Family
ID=26631321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9514930A Expired - Fee Related JP3068202B2 (ja) | 1995-10-09 | 1996-10-08 | シリンダー型シリンジユニットを用いた水質自動分析装置 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5817954A (ja) |
| EP (1) | EP0796432A1 (ja) |
| JP (1) | JP3068202B2 (ja) |
| CN (1) | CN1095992C (ja) |
| AU (1) | AU7340596A (ja) |
| CA (1) | CA2204766C (ja) |
| EA (1) | EA000079B1 (ja) |
| NO (1) | NO972533D0 (ja) |
| WO (1) | WO1997014039A1 (ja) |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2765338B1 (fr) * | 1997-06-25 | 1999-07-23 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif de prelevement et/ou d'injection d'un echantillon de fluide permettant de conserver l'equilibre chimique et/ou thermodynamique |
| GB2335044B (en) * | 1998-03-04 | 2002-10-16 | Capital Controls Ltd | A monitoring apparatus |
| US6082204A (en) * | 1998-12-18 | 2000-07-04 | Munderloh; Neil | Titration method using a syringe |
| GB2370116B (en) * | 2000-11-22 | 2004-03-03 | Agilent Technologies Inc | Sample wash method for automated syringe |
| DE20117914U1 (de) * | 2001-11-02 | 2003-03-13 | Evotec Ag | Probenabgabevorrichtung |
| EP1320178B1 (en) * | 2001-12-14 | 2004-07-14 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Mechanism for compensating the gravitational force acting on a slider of a linear motor |
| AUPS229802A0 (en) * | 2002-05-07 | 2002-06-13 | Bremauer, Ben | Apparatus for mixing and/or testing small volumes of fluids |
| AU2003240282B8 (en) * | 2002-05-07 | 2009-08-06 | Ben Bremauer | Apparatus for mixing and/or testing small volumes of fluids |
| US7591979B2 (en) * | 2003-10-20 | 2009-09-22 | Ut-Battelle, Llc | Enhanced monitor system for water protection |
| SE0401145D0 (sv) | 2004-04-30 | 2004-04-30 | Mats Malmqvist | Continuous flow reaction vessel system |
| US20070041871A1 (en) * | 2005-08-16 | 2007-02-22 | Frank Lecrone | Gravimetric field titration kit and method of using thereof |
| US8198075B2 (en) | 2005-08-31 | 2012-06-12 | Ut-Battelle, Llc | Method and apparatus for enhanced detection of toxic agents |
| US8158377B2 (en) | 2005-08-31 | 2012-04-17 | Ut-Battelle, Llc | Biosensor method and system based on feature vector extraction |
| EP1777510A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-25 | Rohm and Haas Company | Dissolution test equipment and methods for testing |
| JP2009172464A (ja) * | 2008-01-22 | 2009-08-06 | Magtec:Kk | 廃棄物分解装置 |
| WO2010070799A1 (ja) * | 2008-12-16 | 2010-06-24 | パナソニック株式会社 | 薬剤投与装置 |
| US8337754B2 (en) | 2009-12-22 | 2012-12-25 | Vertex Pharmaceuticals, Incorporated | Automated developer for immuno-stained biological samples |
| WO2011124945A1 (en) * | 2010-04-07 | 2011-10-13 | Empire Technology Development Llc. | Detector for detecting contaminants in water or aqueous solutions |
| US8464572B2 (en) * | 2010-10-07 | 2013-06-18 | Honeywell Asca Inc. | In-situ sensor for automated measurements of gas content in liquid and related system and method |
| CN102175607B (zh) * | 2011-01-19 | 2012-07-25 | 重庆大学 | 一种小型多功能样品检测室 |
| CN102519781B (zh) * | 2011-11-21 | 2014-07-30 | 南京金塔高速分析仪器有限公司 | 自动溶样器 |
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