JP3245690U - 分流アクセサリ及び分流アクセサリを備えた分析装置 - Google Patents

分流アクセサリ及び分流アクセサリを備えた分析装置 Download PDF

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Abstract

【課題】半導体レベルの微量分子又は原子の原料分析に適用する分流アクセサリ、及び、分流アクセサリを含む分析装置を提供する。【解決手段】分流アクセサリは、流体連通した供給管11A、第1吐出管12A及び第2吐出管13Aを含む三方分流管10Aと、供給口21A及び吐出口22Aを含み、供給口が第2吐出管と液体連通する吸引装置20Aと、を備え、分析装置に使用する。分流アクセサリによってポンプで定量の液体サンプルを吸引し、分析装置をクロマトグラフィ機器と組み合わせても依然として液体サンプルの流速の変化を受けて精度に影響を及ぼすことがなく、サンプル中の異なる成分の種類及び状態を同時に分析することができる。【選択図】図1

Description

本考案は、分析装置に使用する分流アクセサリに関し、半導体レベルの微量分子又は原子の原料分析装置に適用する分流アクセサリに関する。
誘導結合プラズマ(Inductively coupled plasma,ICP)は、19世紀後半に元素発光スペクトルの検出に使用され始め、その検出限界が10億分の1(Parts per billion,ppb)オーダーに達することができるため、多くの元素分析技術に画期的な発展をもたらし、その技術が急速に微量元素分析分野における重要な技術の1つとなっている。
しかしながら、この技術は、非常に低い微量元素を検出できる利点を有するが、現在の商業機器タイプは、依然として通常は、計器信号が流速の変化に伴って変化を生じ易く、精度に影響を及ぼす。ICPは、クロマトグラフィカラムと連携しない限り、多種の異なる分析成分を含むサンプルに対して、詳細な元素の種類及び状態を識別することができない。但し、ICP計器の前にカラムを接続した後の信号は、流速の影響を非常に受け易い。同時に、毎回の測定時、何れもバッチ式の希釈サンプルを必要とし、これにより、実際の操作において精確な測定結果を取得するため、分析ステップ全体が煩雑になり、各種パラメータによる精度への影響を受け易い。
現在の誘導結合プラズマ計器信号が流速の変化に伴って変化を生じ易いこと及び分析ステップ全体が煩雑である等の問題を解決する分流アクセサリ及び分流アクセサリを備えた分析装置を提供する。
現在の誘導結合プラズマ計器信号が流速の変化に伴って変化を生じ易いこと及び分析ステップ全体が煩雑である等の問題を解決するため、本考案は、流体連通した供給管、第1吐出管及び第2吐出管を含む三方分流管と、供給口及び吐出口を含み、前記供給口が前記第2吐出管と液体連通する吸引装置と、を備えた第1種の分析装置に使用する分流アクセサリを提供する。
本考案は、流体連通した第1供給管、第2供給管、第1吐出管及び第2吐出管を含む四方分流管と、供給口及び吐出口を含み、前記供給口が前記第2吐出管と液体連通する吸引装置と、を備えた第2種の分析装置に使用する分流アクセサリも提供する。
本考案において、前記吸引装置は、ダイヤフラムポンプ、ペリスタルティックポンプ又はベンチレータ管を含む。
本考案において、もう1つの吸引装置及び/又は液体クロマトグラフィカラムは、前記供給管又は前記第1供給管よりも前に設置され、前記吸引装置は、ダイヤフラムポンプ、ペリスタルティックポンプ、ベンチレータ管又は圧力シリンダを含む。
好ましくは、前記液体クロマトグラフィカラムは、アニオン、カチオン又は両性イオン感受性クロマトグラフィカラムを含む。
本考案は、上記分流アクセサリを利用し、前記分流アクセサリを搭載した分析装置も提供する。好ましくは、前記分析装置は、誘導結合プラズマ質量分析計を含むが、これに限定するものではない。
上記説明から分かるように、本考案の分流方式によってポンプで定量の液体サンプルを吸引する設計は、分析装置をクロマトグラフィ機器と組み合わせても依然として液体サンプルの流速の変化を受けて精度に影響を及ぼすことがなく、サンプル中の異なる成分の種類及び状態を同時に分析することができる。
本考案の分流アクセサリの第1好適実施例の説明図である。 本考案の分流アクセサリの第2好適実施例の説明図である。 本考案の分流アクセサリの分析装置及び分流方法の第1好適実施例の説明図である。 本考案の分流アクセサリの分析装置及び分流方法の第2好適実施例の説明図である。 本考案の分流アクセサリの分析装置及び分流方法の第3好適実施例の説明図である。 本考案の分流アクセサリの分析装置及び分流方法の第4好適実施例の説明図である。 表3-1~表3-4に対応する液体サンプル中の三価クロム(Cr3+)の浸透濃度を測定した時間に対応する結果である。 表4に対応する液体サンプル中のクロム酸塩(CR 2-)及びその標準品が三価クロム(Cr3+)である標準溶液(Cr3+in 1%HNO)の浸透濃度を測定した時間に対応する結果である。
<分流アクセサリの実施例1>
図1を参照し、本考案が提供する分流アクセサリの第1好適実施例は、三方分流管10Aを含み、前記三方分流管10Aは、流体連通した供給管11A、第1吐出管12A及び第2吐出管13Aを含む。
吸引装置20Aは、供給口21A及び吐出口22Aを含み、前記供給口21Aは、前記第2吐出管13Aと液体連通する。前記吸引装置20Aは、好ましくは、ダイヤフラムポンプ、ペリスタルティックポンプ又はベンチレータ管である。
<分流アクセサリの実施例2>
図2を参照し、本考案が提供する分流アクセサリの第2好適実施例は、四方分流管10Bを含み、前記四方分流管10Bは、流体連通した第1供給管11B、第2供給管12B、第1吐出管13B及び第2吐出管14Bを含む。
吸引装置20Bは、供給口21B及び吐出口22Bを含み、前記供給口21Bは、前記第2吐出管14Bと液体連通する。前記吸引装置20Bは、同様に、好ましくは、ダイヤフラムポンプ、ペリスタルティックポンプ又はベンチレータ管である。
<分流アクセサリを搭載した分析装置及び分流方法実施例1>
前記分流アクセサリの実施例1に対応し、分析装置40と組み合わせて以下を含む分流方法を行う。図3に示すように、本実施例は、前記分流アクセサリの実施例1に誘導結合プラズマ計器(ICP-MS)を前記分析装置40として組み合わせる。
ステップ1)液体サンプルSを前記三方分流管10Aの前記供給管11Aから前記供給管11Aに進入させ、好ましくは、前記吸引装置20Aによって生成される吸引力によって、前記液体サンプルSを前記供給管11Aに吸引した後、前記吸引装置20Aが供給量を予め設定していることにより、前記液体サンプルSの一部を前記第1吐出管12Aに導入し、前記吸引装置20Aに進入させ、残りの前記液体サンプルSを前記第2吐出管13Aから導出する。
ステップ2)所定量の前記液体サンプルSが前記吸引装置20Aの前記供給口21Aから吸引された後、前記供給口21Aから別の三方管30に吐出され、前記三方管30は、第1三方供給管31、第2三方供給管32及び三方吐出管33を含み、前記液体サンプルSは、前記吐出口22Aから前記第1三方供給管31に導入された後、前記三方吐出管33から前記分析装置40に入って分析が行われる。
好ましくは、本考案は、前記液体サンプルSの前記第1吐出管12Aにおける流速値又は圧力値と前記液体サンプルSが前記吐出口22Aから前記第1三方供給管31に導入される流速値又は圧力値との差値を近い値又は等しい値に維持し、このように、前記液体サンプルS全体が前記分析装置40に入る流速を均一に安定させることができ、測定する信号が流速の激しい変化の影響を受け難くなる。
一方で、本考案が提供する核心技術が前記分流アクセサリ及びその前記分析装置40に入る前の分流方法であることに鑑み、使用する前記分析装置40は、市販又は市場に既存のものと同じであるため、前記分析装置40が実行する分析内容については、本考案では、説明しない。
更に、本実施例は、前記液体サンプルSを分析する前、先ず1つ又は複数の標準品Cを前記第2三方供給管32から導入し、同様に前記三方吐出管33から前記分析装置40に入って検量線(Calibration Curve)を製作し、後続の前記液体サンプルSの検出基準とし、前記液体サンプルSを前記方法及びステップによって前記分析装置40に導入して分析を行うことができる。
好ましくは、前記液体サンプルS及び前記標準品Cを分けて測定可能にするため、前記第1三方供給管31及び前記第2三方供給管32の境界箇所には切り替え弁(図示せず)が設けられ、選択的に前記液体サンプルS又は前記標準品Cの一方のみを前記三方吐出管33に通過させ、前記分析装置40に入って分析を行わせる。
一方、本実施例は、選択的に、前記液体サンプルSが前記供給管11Aに入る前に、別途もう1つの吸引装置20’を利用して前記液体サンプルSを吸引する力量を向上させることができ、前記三方分流管10Aよりも下流に設置した前記吸引装置20Aの吸引力が不足して流速不足を招く問題を回避し、ここでの前記吸引装置20’は、ダイヤフラムポンプ、ペリスタルティックポンプ、ベンチレータ管又は圧力シリンダであってよい。
<分流アクセサリを搭載した分析装置及び分流方法の実施例2>
図4を参照し、本実施例の機器全体及び装置は、前記実施例1と同じであり、差異は、前記液体サンプルSが前記三方分流管10Aに入る前に、先ず液体クロマトグラフィカラムLCを通過することのみにあり、前記液体クロマトグラフィカラムLCは、アニオン、カチオン又は両性イオン感受性のクロマトグラフィカラムを含むが、これに限定するものではなく、前記液体クロマトグラフィカラムLCのアニオン又はカチオンの吸着効果によって、前記液体サンプルSの各種異なる成分の種類及び状態を更に確認することができる。
前記実施例と同じく、本実施例は、前記液体サンプルSを分析する前に、先ず、1つ又は複数の標準品Cを前記第2三方供給管32から導入し、同様に前記三方吐出管33から前記分析装置40に入らせて検量線(Calibration Curve)を製作し、後続の前記液体サンプルSの検出基準とし、前記液体サンプルSを前記方法及びステップによって前記分析装置40に導入して分析を行うことができる。
本実施例は、同様に、選択的に、前記液体サンプルSが前記供給管11Aに入る前に、別途もう1つの吸引装置20’を利用して前記液体サンプルSを吸引する力量を増加することができ、前記三方分流管10Aよりも下流に設置した前記吸引装置20Aの吸引力が不足して流速不足を招く問題を回避する。
<分流アクセサリを搭載した分析装置及び分流方法の実施例3>
図5を参照し、前記分流アクセサリの実施例2に対応し、前記分析装置40に組み合わせて分流を行う方法は、以下を含む。本実施例は、前記分流アクセサリの実施例2に同様に誘導結合プラズマ計器(ICP-MS)を前記分析装置40として組み合わせる。本実施例は、好ましくは、前記液体サンプルSを更に希釈する必要がある態様に適用される。
ステップ1)前記液体サンプルSを前記四方分流管10Bの前記第1供給管11Bから進入させる。
ステップ2)希釈液Dを前記四方分流管10Bの前記第2供給管12Bから進入させる。
好ましくは、前記液体サンプルS及び前記希釈液Dは、前記吸引装置20Bによって生成される吸引力によって、前記液体サンプルS及び前記希釈液Dを前記第1供給管11Bに吸引した後、前記吸引装置20Bが供給量を予め設定していることにより、前記液体サンプルS及び前記希釈液Dの一部を第1吐出管13Bに導入し、前記吸引装置20Bに進入させ、残りの前記液体サンプルS及び前記希釈液Dを前記第2吐出管14Bから導出する。
ステップ3)所定量の希釈を経た前記液体サンプルSが前記吸引装置20Bの前記供給口21Bから吸引された後、前記吐出口22Bから別の三方管30に吐出され、前記三方管30は、第1三方供給管31、第2三方供給管32及び三方吐出管33を含み、希釈後の前記液体サンプルSは、前記吐出口22Bから前記第1三方供給管31に導入された後、前記三方吐出管33から前記分析装置40に入って分析が行われる。
本実施例は、同様に、好ましくは、希釈後の前記液体サンプルSの前記第1吐出管13Bにおける流速値又は圧力値と前記液体サンプルSが前記吐出口22Bから前記第1三方供給管31に導入される流速値又は圧力値との差値を近い値又は等しい値に維持し、このように、前記液体サンプルS全体が前記分析装置40に入る流速を均一に安定させることができ、測定する信号が流速の激しい変化の影響を受け難くなる。
本実施例は、同様に、希釈後の前記液体サンプルSを分析する前に、先ず、1つ又は複数の標準品Cを前記第2三方供給管32から導入し、同様に前記三方吐出管33から前記分析装置40に入らせて検量線(Calibration Curve)を製作し、後続の前記液体サンプルSの検出基準とし、前記液体サンプルSを前記方法及びステップによって前記分析装置40に導入して分析を行うことができる。
本実施例は、選択的に、前記液体サンプルS及び前記希釈液Dが前記第1供給管11B及び前記第2供給管12Bに入る前に、別途の吸引装置20’を利用して前記液体サンプルS及び前記希釈液Dを吸引する力量を増加することができ、前記四方分流管10Bよりも下流に設置した前記吸引装置20Bの吸引力が不足して流速不足を招く問題を回避する。
<分流アクセサリを搭載した分析装置及び分流方法の実施例4>
図6を参照し、本実施例の機器全体及び装置は、前記実施例3と同じであり、差異は、更に前記液体サンプルSが前記四方分流管10Bに導入される前に、同様に先ず前記液体クロマトグラフィカラムLCを通過することのみにあり、前記液体クロマトグラフィカラムLCは、アニオン、カチオン又は両性イオン感受性のクロマトグラフィカラムを含むが、これに限定するものではなく、前記液体クロマトグラフィカラムLCのアニオン又はカチオンの吸着効果によって、前記液体サンプルSの各種異なる成分の種類及び状態を更に確認することができる。
<妥当性試験>
以下の表1を参考とし、前記の分流アクセサリを搭載した分析装置及び分流方法の実施例1を利用し、先ず、前記標準品Cの検量線の測定を行った結果は、表1に示す通りであり、各元素含有量は、約1ppbである。
表2を参照し、次に同じ前記液体サンプルSを異なる流量で本考案の分流アクセサリ10に流し、前記分析装置で試験し、これにより、本考案の異なる流量で測定された分析結果が同じであるかどうかを確認した。
上記の表1および表2から、前記液体サンプルS中の各元素の含有量は、約1ppbであることがわかり、且つ本考案は、0.5mL/minと5mL/minの2つの異なる流量を使用して分析され、何れもその差異率(%)が5%未満という非常に小さい差異の分析結果が得られたため、本考案の分流アクセサリが異なる流速の前記液体サンプルSの注入に対して分析結果に大きな差異が生じず、再現性と分析方法プロセスの安定性を備えていることが証明できる。
以下の表3-1~表3-4及び図7を参照し、前記液体サンプルS中の三価クロム(Cr3+)の極微量の含有量の測定を例として、以下では、前述の液体クロマトグラフィカラムLCの分流アクセサリを備えた分析装置及び分流方法の実施例2を使用して分析を行った。使用した前記液体クロマトグラフィカラムLCは、三価クロム(Cr3+)を吸着する能力を有するカチオンカラムである。この試験では、本考案に前記液体クロマトグラフィカラムLCを装着した場合、前記液体クロマトグラフィカラムLCのイオン吸着効果が実際に反映され、その吸着効果は、測定された金属イオン含有量に現れることができる。以下の表3-1では、0~100秒における前記液体サンプルSの流量が1mL/minである。
表3-1において、0~100秒における前記液体サンプルSの流量は1mL/minであり、この時、前記液体サンプルSが前記液体クロマトグラフィカラムLCを通過した後、前記分析装置40で測定される含有量は約0.12~0.15ppm程度であり、低流速の場合、前記カチオンカラムの前記液体クロマトグラフィカラムLCは、前記液体サンプルS中の三価クロムを比較的完全に吸着することができるため、測定される含有量が減少している。
表3-2において、101~242秒における前記液体サンプルSの流量は3mL/minである。この時、前記液体サンプルSが前記液体クロマトグラフィカラムLCを通過した後、前記分析装置40で測定される含有量は約0.20~0.40ppm程度であり、流速を上げた場合、前記カチオンカラムの前記液体クロマトグラフィカラムLCは、前記液体サンプルS中の三価クロムを比較的完全に吸着することができないため、測定される含有量が増加している。注目すべき点として、前記液体サンプルSの連続注入により、前記三価クロムの濃度は、101秒から約114秒まで徐々に増加しており、これは、流量増加時の緩衝時間である。
表3-3において、243~378秒における前記液体サンプルSの流量は6mL/minである。この時、前記液体サンプルSが前記液体クロマトグラフィカラムLCを通過した後、前記分析装置40で測定される含有量は約0.60~0.90ppm程度であり、流速を上げた場合、前記カチオンカラムの前記液体クロマトグラフィカラムLCは、前記液体サンプルS中の三価クロムを比較的完全に吸着することができないため、測定される含有量が増加している。注目すべき点として、前記液体サンプルSの連続注入により、前記三価クロムの濃度は、243秒から徐々に増加しており、これは、流量増加時の緩衝時間である。
表3-4は、279~537秒において、本考案が再現性を有することを示すために、前記液体サンプルSの流量は、再度1mL/minに設定し、この時、前記液体サンプルSが前記液体クロマトグラフィカラムLCを通過した後、前記分析装置40で測定される含有量は0.12~0.15ppm程度まで徐々に降下し、低流速を示す時、前記カチオンカラムの前記液体クロマトグラフィカラムLCは、前記液体サンプルS中の三価クロムを比較的完全に吸着することができないため、測定される含有量が減少している。
以下の表4及び図8を参照し、これらは、前記液体クロマトグラフィカラムLCの分流アクセサリを備えた分析装置及び分流方法の実施例2を使用して分析を行ったものである。前記液体サンプルSはクロム酸塩(Cr 2‐)を含み、前記標準品Cは三価クロム(Cr3+)標準溶液(Cr3+in 1%HNO)であるものとして測定を行う。使用した前記液体クロマトグラフィカラムLCはアニオンカラムであり、クロム酸アニオンを吸着する能力を有する。表4から分かるように、クロム酸(Cr 2‐)イオン濃度は陰イオンカラムに吸着されるため、測定含有量は約2~4ppmになり、三価クロム(Cr3+)標準溶液は、陰イオンカラムに吸着されず、濃度は9~10ppmである。本考案は、前記液体クロマトグラフィカラムLCを組み合わせることで、異なる状態のクロム成分をリアルタイムに測定できるだけでなく、前記液体サンプルSの異なる流速においても後続の前記分析装置40の測定効果に影響を及ぼすことがない。
<分流アクセサリの実施例1>
10A 三方分流管
11A 供給管
12A 第1吐出管
13A 第2吐出管
20A 吸引装置
21A 供給口
22A 吐出口
<分流アクセサリの実施例1を搭載した分析装置及び分流方法の実施例1と実施例2>
20’ 吸引装置
30 三方管
31 第1三方供給管
32 第2三方供給管
33 三方吐出管
40 分析装置
LC 液体クロマトグラフィカラム
S 液体サンプル
C 標準品
<分流アクセサリの実施例2>
10B 四方分流管
11B 第1供給管
12B 第2供給管
13B 第1吐出管
14B 第2吐出管
20B 吸引装置
21B 供給口
22B 吐出口
<分流アクセサリを搭載した分析装置及び分流方法の実施例3及び実施例4>
20’ 吸引装置
30 三方管
31 第1三方供給管
32 第2三方供給管
33 三方吐出管
40 分析装置
LC 液体クロマトグラフィカラム
S 液体サンプル
C 標準品

Claims (7)

  1. 流体連通した供給管、第1吐出管及び第2吐出管を含む三方分流管と、
    供給口及び吐出口を含み、前記供給口が前記第2吐出管と液体連通する吸引装置と、
    を備えた分析装置に使用する分流アクセサリ。
  2. 流体連通した第1供給管、第2供給管、第1吐出管及び第2吐出管を含む四方分流管と、
    供給口及び吐出口を含み、前記供給口が前記第2吐出管と液体連通する吸引装置と、
    を備えた分析装置に使用する分流アクセサリ。
  3. 前記吸引装置は、ダイヤフラムポンプ、ペリスタルティックポンプ又はベンチレータ管を含む請求項1又は2に記載の分析装置に使用する分流アクセサリ。
  4. もう1つの吸引装置及び/又は液体クロマトグラフィカラムは、前記供給管又は前記第1供給管よりも前に設置され、前記吸引装置は、ダイヤフラムポンプ、ペリスタルティックポンプ、ベンチレータ管又は圧力シリンダを含む請求項1又は2に記載の分析装置に使用する分流アクセサリ。
  5. 前記液体クロマトグラフィカラムは、アニオン、カチオン又は両性イオン感受性クロマトグラフィカラムを含む請求項4に記載の分析装置に使用する分流アクセサリ。
  6. 請求項1~5のいずれか一項に記載の分流アクセサリを搭載した分析装置。
  7. 前記分析装置は、誘導結合プラズマ質量分析計を含む請求項6に記載の分析装置。
JP2023004260U 2023-01-19 2023-11-27 分流アクセサリ及び分流アクセサリを備えた分析装置 Active JP3245690U (ja)

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