JP5843284B2 - 不純物除去装置及び分光分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学プローブから不純物を除去する不純物除去装置、及び該装置を備える分光分析装置に関する。

分光分析装置は、近赤外光（波長０．７〜２．５［μｍ］）や赤外光（波長２．５〜２５［μｍ］）をサンプルに照射して得られるスペクトルからサンプルの特性（含有成分等）を分析する装置である。この分光分析装置は、サンプルを破壊することなく迅速に分析を行うことができることから、農業や食品、石油化学、医薬品、ファインケミカル等の様々な分野において成分分析や品質管理に利用されている。例えば、反応生成物が生成される反応プロセスでは、反応槽内に光学プローブを浸漬させた状態で反応槽内の成分を分析し、その分析結果に基づいて反応槽内で生じている反応をモニタリングし、或いはその反応の制御に利用される。

ここで、上述の反応プロセスにおいて、原料として気体成分を用いている場合、反応によって気体成分が生成される場合、或いは反応溶液中に気体成分が溶解している場合には、反応槽内で気泡が発生することがある。また、上述の反応プロセスにおいては、反応によって副生成物が析出したり、外部から反応槽にゴミが混入することもある。これら気泡、副生成物、ゴミ等の不純物が光学プローブの光路上に存在すると、本来分析すべき成分を正確に分析することができなくなる。

以下の非特許文献１には、近赤外分光分析に用いられる様々な光学プローブが開示されている。また、以下の特許文献１には、反応槽に対して脱泡機能を備えた測定セル（脱泡測定セル）を並設し、その脱泡測定セル内でサンプルを加圧して脱泡した状態でサンプルの測定を行う反応プロセス装置が開示されている。以下の特許文献２には、光学プローブに溝を施し、サンプル中に存在する気泡をその溝に通させて、光路に気泡が入り込まないようにする技術が開示されている。

特開２００１−９２６８号公報 特表２００８−５４４２７４号公報

Katherine A. Bakeev，"Process Analytical Technology"，Wiley-Blackwell，2005

ところで、上述した特許文献１に開示された技術は、サンプルから気泡を取り除くことは可能であるものの、サンプルを加圧して脱泡を行う脱泡測定セルを反応槽に並設しなければならない。このため、構成が複雑になるとともに、装置のコストが大幅に上昇してしまうという問題がある。また、特許文献１では、気泡を取り除くことが可能ではあるが、分析に影響を及ぼす可能性のある気泡以外の不純物（例えば、反応によって析出する副生成物や外部からのゴミ）を取り除くことはできないという問題がある。

上述した特許文献２に開示された技術は、いわば気泡の逃げ道を作って気泡を除去しているだけであるため、気泡を積極適時取り除くことはできないという問題がある。また、上述した特許文献２に開示された技術は、特許文献１と同様に、分析に影響を及ぼす可能性のある気泡以外の不純物を取り除くことは困難であるという問題もある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、反応槽内で生じ得る気体又は固体の不純物を光学プローブから良好に除去することができる不純物除去装置、及び当該装置を備える分光分析装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の不純物除去装置は、反応槽（Ｃ）に収容される溶液（Ｓ）に浸漬される光学プローブ（１１）から気体又は固体の不純物を除去する不純物除去装置（２０、３０）であって、一端（２１ａ、３１ａ）が前記反応槽内の溶液に浸漬した状態で前記光学プローブに向けて配された配管（２１、３１）と、前記配管の他端（２１ｂ、３１ｂ）に接続されて、前記一端を介した前記反応槽内の溶液の吸入及び排出を行うポンプ（２２、３２）と、前記光学プローブを介した検出光（Ｌ）から求められるスペクトルの特定波数成分が予め設定された閾値（ＴＨ）よりも小さくなった場合に前記ポンプを動作させる制御部（２３）とを備えることを特徴としている。
この発明によると、光学プローブを介した検出光から求められるスペクトルの特定波数成分が予め設定された閾値よりも小さくなった場合に、制御部によってポンプが動作されて配管の一端を介した反応槽内の溶液の吸入及び排出が行われる。
また、本発明の不純物除去装置は、前記光学プローブが、前記反応槽内の溶液で満たされるとともに、軸方向に沿って前記検出光が通過するように形成された切欠部（Ｋ１、Ｋ２）を胴体側面に有しており、前記配管が、前記一端が前記光学プローブの前記切欠部に向くように配されていることを特徴としている。
また、本発明の不純物除去装置は、前記配管が、前記一端から排出される溶液の流線（ＦＬ）が、前記光学プローブに形成された前記切欠部の壁面（Ｗ１０〜Ｗ１２、Ｗ２０〜Ｗ２２）と平行となるように配されていることを特徴としている。
また、本発明の不純物除去装置は、前記ポンプが、前記配管の他端に接続されるシリンジ（４１）と、前記シリンジ内において、バネ（４３）の作用によって前記溶液を吸入する方向に摺動するとともに、外部から供給されるガスの作用によって前記溶液を排出する方向に摺動するプランジャ（４２）と、前記シリンジに連通しており、前記プランジャによって吸入した溶液に含まれる気泡を排出するために設けられる排出管（４４）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の不純物除去装置は、前記制御部が、前記ポンプを動作させる場合には、前記プランジャを摺動させるガスを前記シリンジ内に供給する制御を行うことを特徴としている。
本発明の分光分析装置は、反応槽（Ｃ）に収容される溶液（Ｓ）を介した近赤外光又は赤外光から得られるスペクトルを用いて前記溶液の特性を分析する分光分析装置（１、２）において、前記反応槽に収容される溶液に浸漬され、前記近赤外光又は赤外光を検出光（Ｌ）として前記溶液内に導く光学プローブ（１１）と、前記光学プローブを介した前記検出光から前記スペクトルを求める分光分析部（１３、１４）と、前記分光分析部で求められる前記スペクトルに応じて、前記光学プローブから不純物を除去する上記の何れかに記載の不純物除去装置（２０、３０）とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、光学プローブを介した検出光から求められるスペクトルの特定波数成分が予め設定された閾値よりも小さくなった場合に、制御部がポンプを動作させて配管の一端を介した反応槽内の溶液の吸入及び排出を行うようにしているため、反応槽内で生じ得る気体又は固体の不純物を光学プローブから良好に除去することができるという効果がある。

本発明の第１実施形態による不純物除去装置及び分光分析装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態における光学プローブを例示する図である。 本発明の第１実施形態における光学プローブを例示する図である。 本発明の第１実施形態による分光分析装置で求められるスペクトルの一例を示す図である。 本発明の第１実施形態による分光分析装置の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態による不純物除去装置及び分光分析装置の要部構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による不純物除去装置及び分光分析装置について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による不純物除去装置及び分光分析装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の分光分析装置１は、光学プローブ１１、光導波路１２、測定部１３（分光分析部）、及びデータ処理部１４（分光分析部）と、不純物除去装置２０とを備えており、反応槽Ｃに収容される溶液Ｓに近赤外光又は赤外光を検出光として照射して得られるスペクトルを用いて溶液Ｓの特性（含有成分等）を分析する。

尚、反応槽Ｃに収容される溶液Ｓは任意の溶液であって良いが、本実施形態では、理解を容易にするために、アルコール発酵が行われる溶液（例えば、グルコース、フルクトース、ショ糖等の糖と酵母との混合溶液）が反応槽Ｃに収容されているとする。つまり、アルコール発酵によって炭酸ガス（ＣＯ_２）が発生し得る溶液が溶液Ｓとして反応槽Ｃに収容されているとする。

光学プローブ１１は、先端部（或いは、先端部から中央部にかかる部分）が反応槽Ｃに収容される溶液Ｓに浸漬され、検出光（近赤外光又は赤外光）を溶液Ｓ内に導くものである。つまり、溶液Ｓに対して検出光を照射するとともに、溶液Ｓを介した検出光が入射されるものである。尚、光学プローブ１１の詳細については後述する。光導波路１２は、測定部１３からの検出光を光学プローブ１１に導くとともに、光学プローブ１１からの検出光（溶液Ｓを介した検出光）を測定部１３に導くものであり、例えば光ファイバで実現される。

測定部１３は、検出光を光導波路１２に向けて射出する光源部と、光導波路１２からの検出光を受光する受光部（何れも図示省略）を備えており、光学プローブ１１を介した検出光（溶液Ｓを介した検出光）の測定を行う。尚、測定部１３が備える光源部からは、波長が連続的に変化する検出光が射出され、測定部１３が備える受光部では、検出光の各々の波長における強度が測定される。

データ処理部１４は、測定部１３の測定結果をディジタル信号に変換するとともに、変換したディジタル信号に対して例えばＦＦＴ（Fast Fourier Transform：高速フーリエ変換）を行い、溶液Ｓを介した検出光のスペクトルを求める。また、データ処理部１４は、スペクトルを求めた場合に、そのスペクトルの特定波数成分と予め設定された閾値とを比較しており、特定波数成分が閾値よりも小さくなった場合に、その旨を示す検出信号Ｄ１を出力する。この閾値は、不純物の有無を判断するために用いる閾値である。

不純物除去装置２０は、チューブ２１（配管）、ポンプ２２、及び制御部２３を備えており、反応層Ｃに収容される溶液Ｓに浸漬される光学プローブ１１から気体の不純物（例えば、気泡）や固体の不純物（例えば、反応によって析出する副生成物や外部からのゴミ）を除去する。チューブ２１は、金属又は有機材料若しくは無機材料等によって形成された円環状の配管であり、光学プローブ１１に付着する気泡、副生成物、ゴミ等の不純物を除去するために、光学プローブ１１に向けた溶液Ｓの吹きつけを行うために設けられるものである。このチューブ２１は、一端２１ａが反応槽Ｃ内の溶液Ｓに浸漬した状態で光学プローブ１１の近傍において光学プローブ１１に向けて配されており、他端２１ｂはポンプ２２に接続されている。

ポンプ２２は、制御部２３の制御の下で動作し、反応槽Ｃ内の溶液Ｓをチューブ２１の一端２１ａを介してチューブ２１内に吸入するとともに、チューブ２１内に吸入されている溶液Ｓをチューブ２１の一端２１ａを介してチューブ２１外に排出するために設けられる。制御部２３は、分光分析装置１に設けられるデータ処理部１４から、スペクトルの特定波数成分が閾値よりも小さくなった旨を示す検出信号Ｄ１が出力された場合にポンプ２２を動作させる。

次に、分光分析装置１に設けられる光学プローブ１１と、不純物除去装置２０のチューブ２１との関係について説明する。図２，図３は、本発明の第１実施形態における光学プローブを例示する図であって、（ａ）は光学プローブの側面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線断面矢視図である。尚、図２に示す光学プローブ１１は、検出光が溶液Ｓ中を１回だけ通過する透過型のものであり、図３に示す光学プローブ１１は、検出光が溶液Ｓ中を２回通過する透過反射型のものである。

図２，図３に示す光学プローブ１１は、何れも有底の円筒形状の筐体を備えており、その先端部（下端部）にはコーナーキューブ等の反射鏡Ｍが収容されている。この反射鏡Ｍによって、光学プローブ１１の内部を軸方向に沿って下向き（上端部から下端部への向き）に進む検出光Ｌが反射され、軸方向に直交する方向に光路がずらされて、軸方向に沿って上向き（下端部から上端部への向き）に進む検出光Ｌにされる。つまり、図２，図３に示す光学プローブ１１は何れも、検出光Ｌが内部を往復するように構成されている。

図２に示す透過型の光学プローブ１１は、筐体の一側面（胴体側面）から筐体の中央部に至る切欠Ｋ１が形成されている。この切欠Ｋ１は、平面視形状が半円形状であり、その側面Ｗ１０は筐体と同じ材質の壁面とされており、上面及び下面は平面視形状が半円形状の透明板Ｗ１１，Ｗ１２をそれぞれ取り付けた透明の壁面とされている。このため、光学プローブ１１が反応槽Ｃ内の溶液Ｓに浸漬されれば、図２に示す通り、切欠部Ｋ１が溶液Ｓで満たされるとともに、上向きに進む検出光Ｌが、透明板Ｗ１１，Ｗ１２の間において溶液Ｓ内を１回だけ通過することになる。

図２に示す通り、チューブ２１は、一端２１ａが光学プローブ１１の切欠部Ｋ１に向くように配されている。具体的には、チューブ２１の一端２１ａから排出される溶液Ｓの流線ＦＬが、光学プローブ１１に形成された切欠部Ｋ１の壁面（側面Ｗ１０、透明板Ｗ１１，Ｗ１２）と平行になるように配されている。かかる配置にするのは、チューブ２１の一端２１ａから排出される溶液Ｓを層流又は層流に近い流れ（以下、このような溶液Ｓの流れを単に「層流」という）にして、気泡Ｂの発生を防止しつつ既に存在している気泡Ｂ等の不純物を効果的に除去するためである。

ここで、チューブ２１の一端２１ａから光学プローブ１１の切欠Ｋ１に向けて溶液Ｓを排出すれば、排出された溶液Ｓが乱流になったとしても既に存在する気泡Ｂを除去することはできると考えられる。しかしながら、チューブ２１の一端２１ａから排出された溶液Ｓが乱流になってしまうと、新たな気泡Ｂを発生させる可能性があり、既に存在する気泡Ｂを全て除去できたとしても、新たに発生した気泡Ｂが残存することが考えられる。そこで、チューブ２１の一端２１ａから排出される溶液Ｓが層流になるように、チューブ２１を上述の通りの配置としている。

次に、図３に示す透過反射型の光学プローブ１１は、筐体の一側面（胴体側面）から筐体の中央部を介して筐体の他側面に至る切欠Ｋ２が形成されている。この切欠Ｋ２は、光学プローブ１１の軸方向と直交する方向に延びる貫通孔であり、その両側面Ｗ２０は筐体と同じ材質の壁面とされており、上面及び下面は平面視形状が略円形形状の透明板Ｗ２１，Ｗ２２をそれぞれ取り付けた透明の壁面とされている。このため、光学プローブ１１が反応槽Ｃ内の溶液Ｓに浸漬されれば、図３に示す通り、切欠部Ｋ２が溶液Ｓで満たされるとともに、上向きに進む検出光Ｌと下向きに進む検出光Ｌとが、透明板Ｗ２１，Ｗ２２の間において溶液Ｓ内をそれぞれ１回ずつ通過することになる。

図３に示す通り、チューブ２１は、一端２１ａが光学プローブ１１の切欠部Ｋ２に向くように配されている。具体的には、図２に示すチューブ２１と同様に、チューブ２１の一端２１ａから排出される溶液Ｓの流線ＦＬが、光学プローブ１１に形成された切欠部Ｋ２の壁面（側面Ｗ２０、透明板Ｗ２１，Ｗ２２）と平行になるように配されている。このような配置にするのは、チューブ２１の一端２１ａから排出される溶液Ｓを層流にして、気泡Ｂの発生を防止しつつ既に存在している気泡Ｂ等の不純物を効果的に除去するためである。

次に、上述したデータ処理部１４で設定される閾値について説明する。図４は、本発明の第１実施形態による分光分析装置で求められるスペクトルの一例を示す図である。図４に示すスペクトルは、波数が７０００［ｃｍ^−１］付近、５２００［ｃｍ^−１］付近、４２００［ｃｍ^−１］付近、３２００［ｃｍ^−１］付近で大きな吸光度のピークが現れている。尚、これらのピークは何れも、検出光が水分子（Ｈ_２Ｏ）に吸収されることによって生ずるものである。

ここで、図４に示す例において、吸光度のピークが特に大きな波数が５２００［ｃｍ^−１］付近の成分（特定波数成分）に着目する。溶液Ｓに気泡Ｂが混入していない場合、或いは、溶液Ｓに混入している気泡Ｂが検出光Ｌの光路上に存在しない場合には、図中破線の曲線で示す通り、特定波数成分の吸光度は「４．５」以上と極めて大きくなる。これに対し、溶液Ｓに混入している気泡Ｂが検出光Ｌの光路上に存在する場合には、図中実線の曲線で示す通り、特定波数成分の吸光度は「２．５」を下回って極端に小さくなる。このため、本実施形態では、検出光Ｌの光路上に気泡Ｂが存在するか否かを判定する閾値ＴＨを値「２．５」に設定している。

次に、上記構成における分光分析装置１の動作について説明する。図５は、本発明の第１実施形態による分光分析装置の動作を示すフローチャートである。まず、作業者が光学プローブ１１を反応槽Ｃ内の溶液Ｓに浸漬させ、検出光Ｌが通過する切欠部（図２に示す切欠部Ｋ１又は図３に示す切欠部Ｋ２）が溶液Ｓで満たされた状態にする。次いで、作業者が分光分析装置１の電源を投入して測定開始の指示を行うと、測定部１３に設けられた不図示の光源部から検出光が射出されて溶液Ｓの測定が開始される。

測定部１３の光源部から射出された検出光は、光導波路１２を介して光学プローブ１１に導かれ、光学プローブ１１に形成された切欠部（図２に示す切欠部Ｋ１又は図３に示す切欠部Ｋ２）を介することによって溶液Ｓを通過する。光学プローブ１１を介した検出光Ｌ（溶液Ｓを通過した検出光Ｌ）は、光導波路１２を介して測定部１３に入力し、測定部１３に設けられた不図示の受光部で強度が測定される。かかる測定が検出光Ｌの波長を変えつつ繰り返されて、検出光Ｌの各々の波長における強度が順次測定される。

測定部１３の測定結果は、データ処理部１４に出力されてディジタル信号に変換される。そして、データ処理部１４において、変換されたディジタル信号に対してＦＦＴ等の演算が行われ、溶液Ｓを介した検出光Ｌのスペクトルが求められる（ステップＳ１１）。スペクトルを求めると、特定波数成分（例えば、図４に示す波数が５２００［ｃｍ^−１］付近の成分）の吸光度を取得し（ステップＳ１２）、その取得した吸光度が閾値ＴＨ以上であるか否かを判断する処理がデータ処理部１４で行われる（ステップＳ１３）。

吸光度が閾値ＴＨを下回っていると判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、データ処理部１４から制御部２３に対して検出信号Ｄ１が出力され、この検出信号Ｄ１に基づいてポンプ２２が制御部２３によって駆動される（ステップＳ１４）。ポンプ２２が駆動されると、反応槽Ｃ内の溶液Ｓがチューブ２１の一端２１ａを介してチューブ２１内に吸入されるとともに、チューブ２１内に吸入された溶液Ｓがチューブ２１の一端２１ａを介してチューブ２１外に排出される。

チューブ２１の一端２１ａから排出された溶液Ｓは、光学プローブ１１に形成された切欠部（図２に示す切欠部Ｋ１又は図３に示す切欠部Ｋ２）に対して層流として供給され、これにより光学プローブ１１の切欠部に付着している気泡Ｂが除去される。尚、チューブ２１からの溶液Ｓは層流として供給されるため、乱流が供給された場合に生じ得る新たな気泡Ｂの発生はない。ポンプ２２の駆動が行われた後は、再びスペクトルの測定が行われる（ステップＳ１１）。

これに対し、ステップＳ１３において、吸光度が閾値ＴＨ以上であると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、データ処理部１４からの検出信号Ｄ１の出力は行われない。このため、制御部２３は、ポンプ２２が稼働中であるか否かを判断し（ステップＳ１５）、ポンプ２２が稼働中であると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）にはポンプ２２を停止する（ステップＳ１６）。尚、ステップＳ１５の判断結果が「ＮＯ」である場合、或いは、ステップＳ１６の処理が終了した後は、再びスペクトルの測定が行われる（ステップＳ１１）。

以上の通り、本実施形態では、反応槽Ｃ内の溶液Ｓに浸漬された光学プローブ１１に検出光を導いて溶液Ｓのスペクトルを求め、求めたスペクトルの特定波数成分の吸光度が予め設定された閾値ＴＨを下回った場合に、ポンプ２２を駆動してチューブ２１の一端２１ａから光学プローブ１１の切欠部に向けて溶液Ｓを層流として供給している。このため、反応槽Ｃ内で生じ得る気泡Ｂを光学プローブ１１から良好に除去することができる。尚、気泡Ｂ以外の不純物（例えば、反応によって析出する副生成物や外部からのゴミ等）であっても、気泡Ｂと同様に除去することが可能である。

また、本実施形態では、反応槽Ｃに収容された溶液Ｓのスペクトルの測定結果を用いて不純物の除去を行っているため、溶液Ｓの反応を止めることなく不純物を除去することができる。また、スペクトルの測定結果を用いて不純物の除去を行うことから、不純物をモニタリングするための独立したシステムを必要とせず、既存の分光分析装置１に不純物除去装置２０を追加するだけで良いため、大幅なコスト上昇を招くことなく容易に不純物の除去を行うことができる。

また、本実施形態では、光学プローブ１１を介する検出光Ｌの光路に不純物が存在する場合にのみ不純物除去装置２０が動作するため、制御が容易であるとともに、反応槽Ｃ内における反応過程や溶液Ｓの動きが妨げられる事態を極力少なくすることができる。これにより、不純物除去装置２０が存在しない状態とほぼ同様の状態で溶液Ｓの測定を行うことが可能である。

〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第２実施形態による不純物除去装置及び分光分析装置の要部構成を示すブロック図である。尚、図６においては、図１に示す構成と同様の構成には同一の符号を付してある。図６に示す通り、本実施形態の分光分析装置２は、図１に示す分光分析装置１の不純物除去装置２０に代えて不純物除去装置３０を設けた構成である。

不純物除去装置３０は、チューブ３１、ポンプ３２、ガス供給装置３３、及びバルブ３４を備える構成である。かかる構成の不純物除去装置３０は、図１に示す不純物除去装置２０と同様に、反応層Ｃに収容される溶液Ｓに浸漬される光学プローブ１１から気体の不純物（例えば、気泡）や固体の不純物（例えば、反応によって析出する副生成物や外部からのゴミ）を除去する。

チューブ３１は、図１に示すチューブ２１と同様に、光学プローブ１１に付着する気泡、副生成物、ゴミ等の不純物を除去するために、光学プローブ１１に向けた溶液Ｓの吹きつけを行うために設けられる円環状の配管である。このチューブ３１は、一端３１ａが反応槽Ｃ内の溶液Ｓに浸漬した状態で光学プローブ１１の近傍において光学プローブ１１の切欠部（図２に示す切欠部Ｋ１又は図３に示す切欠部Ｋ２）に向けて配されており、他端３１ｂはポンプ３２に接続されている。

ポンプ３２は、シリンジ４１、プランジャ４２、バネ４３、及び排出管４４を備えており、反応槽Ｃ内の溶液Ｓをチューブ３１の一端３１ａを介してチューブ３１内に吸入するとともに、チューブ３１内に吸入されている溶液Ｓをチューブ３１の一端３１ａを介してチューブ３１外に排出するためのものである。シリンジ４１は、その内部にプランジャ４２を摺動可能に収容する円筒形の筒部材であり、一端部がチューブ３１の他端３１ｂに接続される。

プランジャ４２は、シリンジ４１内に軸方向に摺動可能に収容された円筒部材である。このプランジャ４２によってシリンジ４１の内部空間は、チューブ３１の他端が接続されて溶液Ｓが吸入される空間ＳＰ１と、ガス供給装置３３からのガスが供給される空間ＳＰ２とに区分される。プランジャ４２は、シリンジ４１内において、バネ４３の作用によって溶液Ｓを吸入する方向（空間ＳＰ１の体積を増大させる方向）に摺動するとともに、ガス供給装置３３からバルブ３４を介して空間ＳＰ２に供給されるガスの作用によって溶液Ｓを排出する方向（空間ＳＰ１の体積を減少させる方向）に摺動する。

バネ４３は、シリンジ４１の他端部に取り付けられた圧縮バネであり、圧縮されることによって溶液Ｓを吸入する方向にプランジャ４２を摺動させる。排出管４４は、シリンジ４１の封緘ＳＰ１に連通しており、プランジャ４２が摺動することによってシリンジ４１の空間ＳＰ１内に吸入された溶液Ｓに含まれる気泡Ｂを排出するために設けられる配管である。

ガス供給装置３３は、シリンジ４１内に吸入されている溶液Ｓを排出する方向にプランジャ４２を摺動させるためのガスを供給する。尚、ガス供給装置３３から供給されるガスは、圧縮空気、窒素ガス、不活性ガス等を用いることができる。バルブ３４は、ガス供給装置３３とシリンジ４１の空間ＳＰ２とを接続する流路に取り付けられており、制御部２３の制御の下で開状態又は閉状態になる。つまり、本実施形態では、制御部２３がバルブ３４を開閉して、プランジャ４２を摺動させるガスの供給及び供給停止を制御することによってポンプ３２の動作を制御する。

制御部２３の制御によってバルブ３４が開状態になると、ガス供給装置３３からのガスがポンプ３２に設けられたシリンジ４１の空間ＳＰ２に供給される。すると、プランジャ４２は、シリンジ４１の空間ＳＰ１に吸入されている溶液Ｓを排出する方向（空間ＳＰ１の体積を減少させる方向）に摺動する。これにより、チューブ３１の一端３１ａから溶液Ｓが排出され、光学プローブ１１に形成された切欠部（図２に示す切欠部Ｋ１又は図３に示す切欠部Ｋ２）に対して層流として供給されて光学プローブ１１の切欠部に付着している気泡Ｂが除去される。

尚、プランジャ４２は、その上端部が排出管４４の取り付け位置に至るまで摺動してしまうと、その位置よりも下方へは移動しなくなる状態になる。これは、ガス供給装置３３から供給されるガスが、排出管４４を介して外部に排出されてしまうからである。かかる状態になると、チューブ３１の一端３１ａからの溶液Ｓの排出、及び、チューブ３１の一端３１ａからの溶液Ｓの吸入が共に行われない。

次に、制御部２３の制御によってバルブ３４が閉状態になると、バネ４３の作用によってプランジャ４２は、シリンジ４１の空間ＳＰ１に溶液Ｓを吸入する方向（空間ＳＰ１の体積を増大させる方向）に摺動する。これにより、チューブ３１の一端３１ａから溶液Ｓが吸入され、チューブ３１を介してシリンジ４１の空間ＳＰ１にも溶液Ｓが吸入される。シリンジ４１の空間ＳＰ１に吸入された溶液Ｓに気泡Ｂが混入していた場合には、その気泡Ｂはシリンジ４１の空間ＳＰ１に連通する排出管４４を介して外部に排出される。

尚、本実施形態の分光分析装置２は、第１実施形態の分光分析装置１とは、不純物除去装置３０に設けられたポンプ３２の具体的な動作が異なるだけであり、基本的には図５に示すフローチャートに従って溶液Ｓの測定が行われる。つまり、本実施形態においても、反応槽Ｃ内の溶液Ｓに浸漬された光学プローブ１１に検出光を導いて溶液Ｓのスペクトルを求め、求めたスペクトルの特定波数成分の吸光度が予め設定された閾値ＴＨを下回った場合に、ポンプ３２を駆動してチューブ３１の一端３１ａから光学プローブ１１の切欠部に向けて溶液Ｓを層流として供給している。このため、反応槽Ｃ内で生じ得る気泡Ｂを光学プローブ１１から良好に除去することができる。尚、気泡Ｂ以外の不純物（例えば、反応によって析出する副生成物や外部からのゴミ等）であっても、気泡Ｂと同様に除去することが可能である。

以上、本発明の実施形態による不純物除去装置及び分光分析装置について説明したが、本発明は上記実施形態に制限される訳ではなく、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、説明を簡単にするために、波数が５２００［ｃｍ^−１］付近の成分を特定波数成分とした例について説明したが、特定波数成分の波数は任意の波数を選択することができ、また、特定波数成分を複数用いることも可能である。更には、ある領域に亘る波数を特定波数成分にしても良い。

また、上記実施形態では、分光分析装置１に設けられるデータ処理部１４でスペクトルを求めるとともに、スペクトルの特定波数成分が閾値よりも小さくなったか否かの判断を行う例について説明した。しかしながら、データ処理部１４ではスペクトルのみを求め、不純物除去装置２０，３０が備える制御部２３において、データ処理部１４で求められたスペクトルの特定波数成分が閾値よりも小さくなったか否かの判断を行うようにしても良い。

また、求められたスペクトルから光学プローブ１１に付着した不純物の量を推定することが可能である。例えば、予め不純物についての検量線を作成しておき、この件量線を用いて光学プローブ１１に付着した不純物の量を推定する。また、上記実施形態では、光学プローブ１１とは別にチューブ２１，３１が設けられている例について説明したが、チューブ２１，３１を光学プローブ１１に取り付けた構成にしても良い。

１，２ 分光分析装置
１１ 光学プローブ
１３ 測定部
１４ データ処理部
２０，３０ 不純物除去装置
２１，３１ チューブ
２１ａ，３１ａ 一端
２１ｂ，３１ｂ 他端
２２，３２ ポンプ
２３ 制御部
４１ シリンジ
４２ プランジャ
４３ バネ
４４ 排出管
Ｃ 反応槽
Ｋ１，Ｋ２ 切欠部
Ｌ 検出光
Ｓ 溶液
ＴＨ 閾値
Ｗ１０，Ｗ２０ 側面
Ｗ１１，Ｗ１２ 透明板
Ｗ２１，Ｗ２２ 透明板

Claims (4)

1. 反応槽に収容される溶液に浸漬される光学プローブから気体又は固体の不純物を除去する不純物除去装置であって、
   一端が前記反応槽内の溶液に浸漬した状態で前記光学プローブに向けて配された配管と、
   前記配管の他端に接続されて、前記一端を介した前記反応槽内の溶液の吸入及び排出を行うポンプと、
   前記光学プローブを介した検出光から求められるスペクトルの特定波数成分が予め設定された閾値よりも小さくなった場合に前記ポンプを動作させる制御部と
   を備え
   前記光学プローブは、前記反応槽内の溶液で満たされるとともに、軸方向に沿って前記検出光が通過するように形成された切欠部を胴体側面に有しており、
   前記配管は、前記一端から排出される溶液が前記光学プローブの前記切欠部に向けて層流として供給されるように、前記一端から排出される溶液の流線が、前記光学プローブに形成された前記切欠部の全ての壁面と平行となるように配されている
   ことを特徴とする不純物除去装置。
2. 前記ポンプは、前記配管の他端に接続されるシリンジと、
   前記シリンジ内において、バネの作用によって前記溶液を吸入する方向に摺動するとともに、外部から供給されるガスの作用によって前記溶液を排出する方向に摺動するプランジャと、
   前記シリンジに連通しており、前記プランジャによって吸入した溶液に含まれる気泡を排出するために設けられる排出管と
   を備えることを特徴とする請求項１記載の不純物除去装置。
3. 前記制御部は、前記ポンプを動作させる場合には、前記プランジャを摺動させるガスを前記シリンジ内に供給する制御を行うことを特徴とする請求項２記載の不純物除去装置。
4. 反応槽に収容される溶液を介した近赤外光又は赤外光から得られるスペクトルを用いて前記溶液の特性を分析する分光分析装置において、
   前記反応槽に収容される溶液に浸漬され、前記近赤外光又は赤外光を検出光として前記溶液内に導く光学プローブと、
   前記光学プローブを介した前記検出光から前記スペクトルを求める分光分析部と、
   前記分光分析部で求められる前記スペクトルに応じて、前記光学プローブから不純物を除去する請求項１から請求項３の何れか一項に記載の不純物除去装置と
   を備えることを特徴とする分光分析装置。

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