JP6213775B2 - 噴霧器および分析装置 - Google Patents

Description

本発明は、試料を霧状にして噴き出す噴霧器、いわゆるネブライザーおよび、噴霧器を使用した分析装置に関する。

誘導結合プラズマ（ICP：Inductively Coupled Plasma）のようなプラズマを原子化源またはイオン化源に用いた発光分析装置または質量分析装置は、材料分析、環境分析、少量分析等の幅広い分野における汎用性の高い高感度元素分析装置として知られている。
従来の誘導結合プラズマ発光分析装置（ICP-OES：ICP - Optical Emission Spectrometer、または、ICP-AES：ICP - Atomic Emission Spectrometer）や誘導結合プラズマ質量分析装置（ICP-MS：ICP - Mass Spectrometer）では、プラズマを安定に保つために、液体状の試料を気化室で噴霧器、いわゆるネブライザーで霧状（エアロゾル）にし、霧状の試料をプラズマ源に供給してプラズマ化し、プラズマからの発光やイオン化された試料に基づいて分析を行っている。

近年、内部標準補正法、標準添加法、水素化物発生法などをオンラインで行う手法として、複数液を個別同時噴霧できるネブライザーシステムがよく使用されている。このような技術として、下記の特許文献１〜３、非特許文献１〜３に記載の技術が従来公知である。

特許文献１（特開平９−１９９０７６号公報）には、チャンバー（１）に対して、複数の噴霧器（４）が支持され、各噴霧器（４）から、それぞれ試料が噴霧され、霧状の混合試料を、プラズマ（２１）でイオン化する技術が記載されている。なお、特許文献１では、各噴霧器（４）が、それぞれ、キャリヤーガス供給部（１０）を備えている。
非特許文献１にも、２本のネブライザーを並行、または、先端が互いに接近する方向に１５度または３０度傾斜させたネブライザーシステムが記載されている。

特許文献２（特開平１１−３３７５２６号公報）には、１つのガス導入口（３）から導入されたガスにより、８本の配管（２）を通じて供給された試料液体を噴霧する構成が記載されている。
特許文献３（特開２００１−７０８４１号公報）には、１つのガス導入口（６）から導入されたガスにより、複数のキャピラリー（５）から導入されるサンプル液体が噴霧される構成が記載されている。
非特許文献２には、４つのキャピラリー（７）に対して個別の液体サンプル導入部（individual liquid sample inlet 4）から導入された液体サンプルを、１つの共通ガス導入部（common gas inlet 3）から導入されたガスにより噴霧する構成が記載されている。
非特許文献３にも、１つのガス導入部（gas inlet）から導入されたガスにより、３つの液体導入部（liquid inlet）から導入された液体試料を噴霧する構成が記載されている。

特開平９−１９９０７６号公報（「００１２」〜「００１４」、図１） 特開平１１−３３７５２６号公報（「０００９」〜「００１０」、「００１９」〜「００２０」、図１、図２、図４） 特開２００１−７０８４１号公報（「００２１」〜「００２２」、図１）

M. A. Aguirre et al, J.Anal. At. Spectrom., 2010, 25, 1724-1732 N. Kovachev et al, J.Anal. At. Spectrom., 2009, 24, 1213-1221 C.D. Pereira et al, J.Anal. At. Spectrom., 2012, 27, 2132-2137

(従来技術の問題点)
内部標準補正法、標準添加法および水素化物発生法をオンラインで行う手法では、試料液に、標準液や反応液を添加・混合する必要があり、１つの噴霧器で行う場合には、試料液が流れる配管と、標準液等が流れる配管を合流させることで、配管内で液体を混合させる手法が取られていた。しかしながら、この構成では、使用する細管の内径が１ｍｍ以下であり、複数液を混合する際に支配的要因となる粘性力の指標であるレイノルズ数（無次元数）は、乱流と層流の目安となる２０００を下回る。複数液で層流を形成した場合、液体の接触面のみでしか物質拡散がおこらないため、細管内において、短距離、短時間での溶液どうしの十分な混合はできない。したがって、粘性の異なる液や、有機溶剤と水溶液の混合等、性質の異なる液を定量的に混合できないため、正確な補正や検量線作成ができない問題がある。
なお、乱流を発生させるために、例えば、配管どうしの接続部分（アダプタ部分）の形状は、アロー型（矢印形）、Ｙ字形、Ｔ字形等として、接続部分で乱流を発生しやすくして、混合の効率を向上させることも考えられている。しかしながら、このような構成でも、性質の異なる液は、十分に混合されにくく、合流後の配管において、各液が層状に分離された状態で流れたり、有機溶剤（油）、水溶液（水）、有機溶剤（油）、…、といった状態で（プラグ状に）流れたりしてしまう問題がある。

特許文献１、非特許文献１に記載の複数のネブライザーを複合した構成や、特許文献２，３、非特許文献２，３に記載の複数のノズルを有する構成の場合、複数の液を個別に噴霧するため、配管内で液どうしを混合する必要が無いため、配管内で混合する構成における問題は解決する。
しかしながら、プラズマに供給される最適なガス流量は予め決まっているため、特許文献１、非特許文献１に記載の複数のネブライザーを使用する構成では、全てのネブライザーのガス流量の合計が、最適なガス流量となるように設定する必要がある。したがって、ネブライザーの１本当たりのガス流量が少なくなり、試料液を霧状にするために必要なガス流量が確保できなくなる問題がある。すなわち、特許文献１、非特許文献１に記載の技術では、噴霧効率が低下する問題がある。
同様に、特許文献２，３、非特許文献２，３に記載の構成でも、１つのガス導入部から導入されたガスで、全てのノズル（キャピラリー）の液体を霧状にするため、ノズル１本当たりにおける噴霧用のガスの流量となってしまう。したがって、噴霧に必要なガスの流量が確保できず、噴霧効率が低下する問題がある。

さらに、水素化物発生方法のように、試料液に複数の反応剤を添加して、発生する反応物（水素化物発生方法の場合は、水素ガス）をプラズマに導入する方法において、特許文献１〜３、非特許文献１〜３に記載の複数の噴霧器を使用した場合、噴霧後の霧状の微小液滴どうしを接触させて反応させる必要がある。したがって、配管内で液体どうしを混合する場合に比べて、霧状になった微小液滴どうしを接触、衝突させる方が、効率が悪く、未反応の液滴が多く残りやすい問題がある。したがって、特許文献１〜３、非特許文献１〜３に記載の技術では、十分な反応生成物が得られず、高効率、高感度の分析が困難である問題がある。

本発明は、噴霧効率を維持しつつ、複数の液体を十分に混合して噴霧することを技術的課題とする。

前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明の噴霧器は、
一端部に噴霧口が形成された筒状の外筒と、
前記外筒の内部に配置され且つ前記外筒の軸方向に沿って延び、前記外筒との間で噴霧用のガスが流れるガス流路が形成される筒状の第１の内筒であって、内部に第１の液体試料が流れる第１の試料流路が形成された前記第１の内筒と、
前記外筒の内部に配置され且つ前記第１の内筒に並行して配置され、前記外筒との間で噴霧用のガスが流れるガス流路が形成される筒状の第２の内筒であって、内部に第２の液体試料が流れる第２の試料流路が形成された前記第２の内筒と、
前記各内筒の一端に形成された各試料出口に対して隙間を開けて配置され、前記隙間により、前記各試料出口から流出して前記ガス流路を流れるガスによって液滴化した第１の液体試料と第２の液体試料とが混合される混合空間を形成すると共に、前記混合空間において乱流状態となる前記ガスにより混合された液体試料がガスとともに通過する複数の孔が形成された膜状部材と、
を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の噴霧器において、
前記各試料出口と前記膜状部材との隙間が、噴霧が間欠的にならない長さ以下に設定されたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の噴霧器において、
前記膜状部材の孔の外周の合計長さが、前記噴霧口の周長に比べて、長く設定されたことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の噴霧器において、
繊維が編み込まれて形成された前記膜状部材であって、前記繊維どうしの隙間により構成された前記孔を有する前記膜状部材、
を備えたことを特徴とする。

前記技術的課題を解決するために、請求項５に記載の発明の分析装置は、
請求項１ないし４のいずれかに記載の噴霧器と、
成分が分離されて前記噴霧器から噴霧された霧状の試料が供給されて、前記試料を原子化もしくはイオン化するプラズマ源と、
原子化もしくはイオン化された試料の分析を行う分析計と、
を備えたことを特徴とする。

請求項１，５に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、噴霧効率を維持しつつ、複数の液体を十分に混合して噴霧することができる。
請求項２に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、噴霧を安定させることができる。
請求項３に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、噴霧される試料の液滴を微細化できる。
請求項４に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、繊維を編み込んだ低コストの膜状部材を得ることができる。

図１は実施例１の分析装置の説明図である。 図２は実施例１のネブライザーの全体説明図である。 図３は実施例１のネブライザーの先端部分の拡大説明図である。 図４は図３の矢印ＩＶ方向から見た図である。 図５は実験結果の説明図であり、横軸に波長を取り、縦軸にICP-OESの発光信号強度を取ったグラフである。 図６は実験結果の説明図であり、横軸にキャピラリー管２２，２７とメッシュシート４２との距離を、縦軸に噴霧液滴の平均粒径をとったグラフである。 図７は本願の変更例の説明図である。

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例である実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。

図１は実施例１の分析装置の説明図である。
図１において、本発明の実施例１の分析装置１は、第１の試料が収容される第１の試料容器２ａと、第２の試料が収容される第２の試料容器２ｂと、を有する。実施例１の各試料容器２ａ，２ｂには、液体試料が収容されている。なお、本願明細書および特許請求の範囲において、液体試料とは、液体状の試料、または、液体中に固体状の試料が分散、懸濁または溶けた状態等の液体も含む意味で使用している。前記試料容器２ａ，２ｂには、噴霧器であるネブライザー３が接続されている。なお、ネブライザー３については、後で詳述する。前記ネブライザー３の先端部は、気化室４に支持されている。気化室４には、ネブライザー３から噴霧された霧状の試料が搬送されるプラズマ搬送路４ａと、廃液が排出される排出路４ｂとが形成されている。

前記プラズマ搬送路４ａには、プラズマ源の一例としてのプラズマトーチ６が接続されている。プラズマトーチ６は３重管構造に構成されており、プラズマ搬送路４ａに接続されて霧状の試料が通過する試料ガス流路６ａと、試料ガス流路６ａの外周に設けられたアルゴン（Ａｒ）等の補助ガスが流れる補助ガス流路６ｂと、補助ガス流路６ｂの外周に設けられたアルゴン（Ａｒ）等のプラズマガスが流れるプラズマガス流路６ｃと、を有する。プラズマトーチ６の先端部６ｄには、誘導プラズマ発生用のコイル６ｅが設置されており、アルゴンガスをプラズマ化する電界を発生させる高周波の電力が供給可能に構成されている。

前記プラズマトーチ６の先端側には、分析計の一例としての質量分析計７が設置されている。質量分析計７は、円錐状のサンプリングコーン７ａおよびスキマーコーン７ｂを通じて、プラズマでイオン化された試料が引き込まれ、イオンレンズ７ｃで収束されて、４重極子マスフィルターからなる質量分析部７ｄに送り込まれる。質量分析部７ｄで選別されたイオンは、イオン検出器７ｅで検出される。実施例１の質量分析計７には、サンプリングコーン７ａとスキマーコーン７ｂとの間を排気する排気装置の一例としてのロータリポンプ７ｆや、イオンレンズ７ｃや質量分析部７ｄを排気する排気装置の一例としてのターボ分子ポンプ７ｇが設置されている。
なお、実施例１の質量分析計７は、Ｑ−ＭＳ（Quadrupole mass spectrometer：４重極質量分析計）が使用されているが、Ｑ−ＭＳに限定されず、従来公知の任意の質量分析計を使用可能である。

また、プラズマトーチ６の先端部の側方には、分析計の一例として、発光分析装置８が設置されている。実施例１の発光分析装置８は、発光を集光する集光系８ａと、集光系８ａで集光された光を絞る入口スリット８ｂと、入口スリット８ｂを通過した光を反射する凹面鏡８ｃと、凹面鏡８ｃで反射された光を分光する回折格子８ｄと、回折格子８ｄで分光された光を反射する凹面鏡８ｅと、凹面鏡８ｅで反射された光を絞る出口スリット８ｆと、出口スリット８ｆを通過した光を検出する検出器８ｇとを有する。
なお、実施例１の発光分析装置８は、例示した構成に限定されず、従来公知の任意の発光分析装置を採用可能である。

（ネブライザーの説明）
図２は実施例１のネブライザーの全体説明図である。
図３は実施例１のネブライザーの先端部分の拡大説明図である。
図４は図３の矢印ＩＶ方向から見た図である。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。

図２において、実施例１のネブライザー３は、中空円筒状の外筒１１を有し、外筒１１の内部にはガス流路Ｒ１が形成されている。図２、図３において、外筒１１の先端部には、噴霧口１２が形成されている。また、外筒１１の先端部の外表面には、締結部の一例としてのネジ部１１ａが形成されている。
外筒１１の基端部１３には、第１の内筒装着部１４と、第２の内筒装着部１６とが形成されている。第１の内筒装着部１４と第２の内筒装着部１６とは、基端側から先端側に行くにつれて互いに接近する方向に傾斜して形成されており、先端部はガス流路Ｒ１に到達している。なお、各内筒装着部１４，１６の内周面には、装着用のネジ溝が形成されている。また、外筒１１の前後方向（Ｘ軸方向）の中央部には、ガス流路Ｒ１から分岐して傾斜する流体導入部の一例としてのガス導入部１７が形成されている。ガス導入部１７の外端部の内周面には、装着用のネジ溝が形成されている。

図２、図３において、第１の内筒装着部１４には、第１の内筒支持部材の一例としての第１アダプタ２１が装着されている。第１アダプタ２１の外表面には、第１の内筒装着部１４のネジ溝に対応するネジ山が形成されている。したがって、第１アダプタ２１は第１の内筒装着部１４にネジ止めされることで、着脱可能に装着される。第１アダプタ２１には、第１の内筒の一例としての第１キャピラリー管２２が支持されている。第１キャピラリー管２２は、ガス流路Ｒ１に沿って延びており、噴霧口１２の近傍まで延びている。第１キャピラリー管２２の基端部は、第１アダプタ２１を貫通して外方まで延びている。図１において、第１キャピラリー管２２の外端は、第１の試料容器２ａに接続されている。また、第１キャピラリー管２２の内部には、第１の試料容器２ａに収容された第１の液体試料が流れる第１の試料流路Ｒ２ａが形成されている。

第２の内筒装着部１６には、第１アダプタ２１および第１キャピラリー管２２と同様に構成された第２の内筒支持部材の一例としての第２アダプタ２６、および、第２の内筒の一例としての第２キャピラリー管２７とが支持されている。また、第２キャピラリー管２７の内部には、第２の試料容器２ｂに収容された液体試料が流れる第２の試料流路Ｒ２ｂが形成されている。なお、第２キャピラリー管２７は、ガス流路Ｒ１内を第１キャピラリー管２２に並行して配置されている。
前記ガス導入部１７には、ガス用の接続部材の一例としてのガスアダプタ３１が装着されている。ガスアダプタ３１の外表面には、ガス導入部１７のネジ溝に対応するネジ山が形成されており、ガスアダプタ３１は、ガス導入部１７にネジ止めされる。ガスアダプタ３１の外端は、噴霧用のガスの供給源の一例としてのガスボンベ３２に接続されており、ガスボンベ３２からは予め設定された流量のガスが、ガス流路Ｒ１に供給される。

図３において、実施例１のネブライザー３では、外筒１１の先端部に、膜状部材の保持体の一例としてのメッシュホルダ４１が支持されている。実施例１のメッシュホルダ４１は、中空筒状の筒部４１ａと、筒部の前端に配置された板状の保持部４１ｂとを有する。
前記筒部４１ａの内周面には、外筒１１のネジ部１１ａにネジ止めされるネジ部４１ｃが形成されている。前記保持部４１ｂには、噴霧口１２に対応して開口４１ｄが形成されている。なお、実施例１では、開口４１ｄの内径は、外方に行くにつれて大きくなるように形成されている。
前記保持部４１ｂの内側には、膜状部材の一例としてのメッシュシート４２が支持されている。実施例１のメッシュシート４２は、外縁部が保持部４１ｂに支持された状態で噴霧口１２の前方に対応して配置されている。したがって、メッシュシート４２がメッシュホルダ４１と外筒１１の先端との間に挟まれた状態で、メッシュホルダ４１のネジ部４１ｃが外筒１１のネジ部１１ａにネジ止めされることで、メッシュシート４２が、キャピラリー管２２，２７の先端に対して、間隔をあけた状態で保持される。したがって、キャピラリー管２２，２７と、メッシュシート４２との間に、混合空間４３が形成されている。

なお、実施例１では、メッシュシート４２とキャピラリー管２２，２７との間隔は、１００μｍに設定されているが、これに限定されず、噴霧がパルス状（間欠的に液滴が噴霧される状態）にならない間隔に任意に設定可能であり、５μｍ〜３００μｍ程度が好適である。
メッシュシート４２とキャピラリー管２２，２７との間隔が大きすぎると（混合空間４３が大きすぎると）、ガスの速度に対して液の供給される速度が遅くなり、混合空間４３を十分に満たす前にガスが混合空間４３を満たすこととなる。したがって、混合空間４３が大きすぎると、液が混ざらないガスが噴出され、次いで液滴が混ざったガスが噴出され、これが繰り返されることでパルス状の噴霧となってしまう。パルス状に噴霧されると、プラズマへの液滴の供給が一定にならず、分析への悪影響が発生する。逆に、間隔が狭すぎると、混合空間４３に存在する液が多くなりすぎて、液滴の破砕やガスとの混合が不十分な状態で噴霧されやすくなる問題がある。
よって、実施例１では、噴霧がパルス状にならず、且つ、十分に液滴が混合可能な範囲で、メッシュシート４２とキャピラリー管２２，２７との間隔が設定されている。

図４において、実施例１のメッシュシート４２は、樹脂の一例としてのナイロン繊維４２ａが編み込まれて、繊維どうしの間に孔４２ｂが形成されたシートが使用されている。前記孔４２ｂの大きさｄ１は、小さすぎると液体が目詰まりしやすくなり、大きすぎると噴霧される液滴の径が大きくなりすぎるため、実施例１では、ｄ１＝２０［μｍ］のものが使用されており、５μｍ〜５０μｍのものが好適である。
特に、噴霧口１２の外周長（円周長）に比べて、全ての孔４２ｂの外周長の合計長さ（各孔４２ｂの周長×孔４２ｂの総数）が大きくなるように設定されることが好ましく、実施例１では、孔４２ｂの外周長の合計長さが、噴霧口１２の外周長の約１．５倍のものが使用されている。

図３において、実施例１のネブライザー３では、外筒１１の先端部分の内周面５１は、基端側の内周面５１ａに対して、先端側に行くにつれてガス流路Ｒ１の断面積が小さくなるように円錐状に細くなる傾斜面５１ｂが接続され、傾斜面５１ｂの先端側には、基端側の内周面５１ａよりも小径の断面積を有する先端部の内周面５１ｃが形成されている。なお、キャピラリー管２２，２７の先端の試料出口は、先端部の内周面５１ｃの領域に配置されている。

（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１のネブライザー３では、噴霧ガスの一例としてのアルゴン（Ａｒ）がガス導入部１７から導入されると、キャピラリー管２２，２７の先端から流れ出す液体状の試料が霧状になって、開口４１ｄから気化室４に噴出し、プラズマトーチ６でプラズマ化（イオン化、原子化）され、質量分析計７や発光分析装置８で計測、分析がされる。
実施例１のネブライザー３では、キャピラリー管２２，２７の前方にメッシュシート４２が配置されており、メッシュシート４２が配置されていない従来の構成に比べて、キャピラリー管２２，２７から噴霧された微細な液滴が気化室４に向けて噴出する際の抵抗となる。したがって、メッシュシート４２の内側に、背圧がかかる。よって、ガス流路Ｒ１を上流から流れてくるガスが、メッシュシート４２の内側の混合空間４３において、かき乱され、乱流状態になりやすい。したがって、キャピラリー管２２，２７から流れ出た第１の液体試料と第２の液体試料は、ガスが乱流状態の混合空間４３において、かき乱され、且つ液滴化するので、液体試料どうしが十分に混合されやすい。したがって、第１の液体試料と第２の液体試料とが均一に分散した状態の混合試料液滴が得られやすくなっている。特に、水素化物発生法のように第１の液体試料と第２の液体試料とを反応させる場合には、従来に比べて、十分に反応が起きやすく、反応生成物が得られやすくなっている。

そして、十分に混合された霧状の液滴試料は、メッシュシート４２を通過する際に、さらに微細化され、平均粒径が小さい状態で、開口４１ｄから噴霧される。なお、本願明細書において、平均粒径とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における体積積算値５０％での粒径を指すものとする。
このとき、キャピラリー管２２，２７の先端の試料出口の液体試料を液滴化し、開口４１ｄおよびメッシュシート４２を通過して気化室４に導入されるガスの流量は、ガスボンベ３２からの供給量により制御されている。よって、実施例１のネブライザー３では、従来技術に比べて、プラズマに最適な流量のガスを確保可能であると共に、キャピラリー管２２，２７の試料出口における液滴化時に液滴の粒径が少し大きくても、メッシュシート４２を通過する際に微細化されるため、噴霧効率の低下を抑制することが可能である。
よって、実施例１のネブライザー３では、第１の液体試料と第２の液体試料とが十分に混合された状態で、プラズマに最適なガス流量を確保しつつ、噴霧効率も維持された状態で分析が可能であり、高感度、高精度で分析が可能である。

また、実施例１のネブライザー３では、外筒１１の先端部の内周面５１が、基端部に比べて断面積が小さくなっており、ガスボンベ３２から供給されるガスによってキャピラリー管２２，２７の先端が大きく振幅することを抑制している。したがって、先端の断面積が小さくならない構成に比べて、安定な噴霧が可能である。
さらに、基端部に比べて断面積が大きくならない場合、キャピラリー管２２，２７の本数が増えていくと、ガス流路Ｒ１のガス圧が過剰になる恐れがあるが、実施例１のネブライザー３では、基端側の断面積が大きくなっており、ガス圧が過剰になることが抑制されている。

また、実施例１のネブライザー３では、外筒１１の先端部の内周面５１ｃは、内径が同一の円筒面により構成され、且つ、キャピラリー管２２，２７の先端の位置は、先端部の内周面５１ｃの範囲に設定されている。したがって、キャピラリー管２２，２７が存在しない混合空間４３では、キャピラリー管２２，２７が存在する上流側に比べて、断面積が広くなる。仮に、内周面５１ｃが、先端に行くにつれて窄まる円錐面により構成されている場合、外筒１１の先端側に行くにつれてガス圧が高まるため、混合空間４３でのガス圧が過剰になる恐れがある。これに対して、実施例１では、下流側の混合空間４３の断面積が、上流側に比べて広く、ガス圧が、過剰に高くなることを防止できる。

さらに、メッシュシート４２が設けられない構成では、混合空間４３で生成された粗い液滴が噴霧されることとなり、プラズマに供給される試料がムラになって、安定して供給されない問題があった。これに対して、メッシュシート４２が設けられた実施例１では、メッシュシート４２を通過時に、繊維４２ａに接触した液滴が、ガスによって破砕されて微細化され、プラズマに試料が安定して供給可能である。なお、この繊維４２ａへの接触による微細化は、孔４２ｂを小さくした方が効果が大きくなるが、孔４２ｂを小さくすると、混合空間４３側の圧力（背圧）が大きくなるため、孔４２ｂを小さくすることには限界がある。
一方で、実施例１のネブライザー３では、メッシュシート４２は、孔４２ｂの外周長の合計長さが噴霧口１２の外周長よりも大きくなるように設定されている。したがって、孔４２ｂをガスが通過する際に、孔４２ｂの孔周（内縁）に沿って、乱流（渦）が発生しやすい。よって、乱流によってガスと液がさらに混合、破砕されて、微細化されやすくなる。よって、実施例１では、メッシュシート４２の繊維４２ａによる破砕効果に加えて、乱流による破砕効果が重畳されており、液滴を微細化して噴霧可能になっている。

（実験例）
次に、実施例１のネブライザーの機能を確認するための実験を行った。
（実験例１−１）
実験例１−１では、第１の液体試料としてヒ素標準液（As₂O₃ and NaOH in water pH5.0 with HCl）を使用し、第２の液体試料として水素化ホウ素ナトリウム液（NaBH₄）を使用して、ヒ素の測定を行った。ヒ素標準液は濃度が３［mg/L］のものを使用し、水素化ホウ素ナトリウム液の濃度は０．５％wt/wtとした。また、実験例１−１では、ヒ素標準液の供給量を０．２５［mL/min］として、水素化ホウ素ナトリウム液の供給量を０．２５［mL/min］とした。また、噴霧ガスとしてアルゴン（Ａｒ）を使用した。測定機器はICP-OESを使用した。

（実験例１−２）
実験例１−２では、第２の液体試料の一例として純水を使用し、純水の供給量を０．２５［mL/min］とした。その他は、実験例１−１と同様にした。
（比較例１−１）
比較例１−１では、ネブライザーとして、マインハード社製の汎用の同軸型ネブライザーを使用し、ヒ素標準液を噴霧した。ヒ素標準液の供給量は０．５［mL/min］とした。その他は、実験例１−１と同様にした。

図５は実験結果の説明図であり、横軸に波長を取り、縦軸にICP-OESの発光信号強度を取ったグラフである。
図５において、実験例１−１ではヒ素の波長（１８８．９８［ｎｍ］近傍）に、非常に強い信号が観測された。これは、ヒ素標準液と、水素化ホウ素ナトリウム液との反応で生成された水素化ヒ素（AsH₃）がプラズマに導入されて、励起されたヒ素（As^*）が観測されたものと考えられる。実験例１−２では、実験例１−１よりは弱いが、比較例１−１よりは強い信号を観測した。これは、ヒ素標準液中のH₃AsO₃がプラズマに導入されて、励起されたヒ素（As^*）が観測されたものと考えられる。

強度を比較すると、実験例１−１の強度は、比較例１−１の約１０５倍であり、実験例１−２の強度は、比較例１−１の約４倍であった。すなわち、従来のネブライザーに比べて感度が向上することが確認された。
特に、実験例１−２では、ヒ素標準液が純水と混合されて、実質的には、ヒ素の濃度が薄まったにも関わらず、信号強度が向上している。信号強度の向上は、気化室を介したプラズマへの液滴導入効率の向上を直接的に反映しており、従来のネブライザーに比べて、実施例１のネブライザー３がより微細液滴を発生させることができ、気化室を通過する液滴量が増加していることを示している。

（実験例２）
実験例２では、キャピラリー管２２，２７とメッシュシート４２との距離について実験を行った。実験例２では、実験例１と同様の構成において、純水を試料液とし、キャピラリー管２２，２７とメッシュシート４２との距離を１００μｍ単位で変化させて、噴霧液滴の平均粒径を１秒ごとに３回測定して噴霧の安定性を確認した。なお、試料液の供給量は、実験例１−２や比較例と同様に、０．５［mL/min］に設定した。
図６は実験結果の説明図であり、横軸にキャピラリー管２２，２７とメッシュシート４２との距離を、縦軸に噴霧液滴の平均粒径をとったグラフである。
図６において、実験例２では、距離が２０００μｍ（２ｍｍ）未満であれば、安定に噴霧し、噴霧液滴の平均粒径もほとんど変化しなかったが、２０００μｍ以上になると、パルス状の噴霧となり、平均粒径が大きくばらつく結果となった。
なお、試料液の供給量を２［mL/min］に変更した場合、３ｍｍや４ｍｍでも安定噴霧した。
したがって、供給量に応じて、パルス状の噴霧にならない範囲で、キャピラリー管２２，２７とメッシュシート４２との距離を設定可能である。

（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ06）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、例示した具体的な数値や材料については、例示した値や材料に限定されず、設計や仕様、用途等に応じて、適宜変更可能である。
（Ｈ02）前記実施例において、質量分析計７と発光分析装置８の両方を備えた分析装置１を例示したが、この構成に限定されず、いずれか一方のみとしたり、例示した分析計以外の分析計を設置することも可能である。

図７は本願の変更例の説明図である。
（Ｈ03）前記実施例において、２つのキャピラリー管２２，２７を有する構成を例示したが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、３本のキャピラリー管６１〜６３を有する構成とすることも可能であり、４本以上とすることも可能である。
（Ｈ04）前記実施例において、液体状の試料を送液する場合にポンプを配置することも可能である。また、溶離液を送液ポンプで送液し、途中にインジェクタを設けて溶離液に試料を注入する構成とすることも可能である。
（Ｈ05）前記実施例において、メッシュシート４２は、繊維を編み込んだ形態を例示したがこれに限定されず、膜状部材の一例としてのフィルムにレーザー、あるいはパンチ等で孔を形成した構成等、任意の構成を採用可能である。

（Ｈ06）前記実施例において、第１の液体試料と第２の液体試料の組み合わせは、例示したものに限定されず、未知試料と内標準法で添加される内標準物質や標準物添加で添加される標準物質、未知試料（例えば、血液検査における血液等）において測定したい成分と化学反応をする反応性物質等を採用可能である。

１…分析装置、
３…噴霧器、
６…プラズマ源、
７，８…分析計、
１１…外筒、
１２…噴霧口、
２２…第１の内筒、
２７…第２の内筒、
４２…膜状部材、
４２ａ…繊維、
４２ｂ…孔、
４３…混合空間、
Ｒ１…ガス流路、
Ｒ２ａ…第１の試料流路、
Ｒ２ｂ…第２の試料流路。

Claims (5)

1. 一端部に噴霧口が形成された筒状の外筒と、
   前記外筒の内部に配置され且つ前記外筒の軸方向に沿って延び、前記外筒との間で噴霧用のガスが流れるガス流路が形成される筒状の第１の内筒であって、内部に第１の液体試料が流れる第１の試料流路が形成された前記第１の内筒と、
   前記外筒の内部に配置され且つ前記第１の内筒に並行して配置され、前記外筒との間で噴霧用のガスが流れるガス流路が形成される筒状の第２の内筒であって、内部に第２の液体試料が流れる第２の試料流路が形成された前記第２の内筒と、
   前記各内筒の一端に形成された各試料出口に対して隙間を開けて配置され、前記隙間により、前記各試料出口から流出して前記ガス流路を流れるガスによって液滴化した第１の液体試料と第２の液体試料とが混合される混合空間を形成すると共に、前記混合空間において乱流状態となる前記ガスにより混合された液体試料がガスとともに通過する複数の孔が形成された膜状部材と、
   を備えたことを特徴とする噴霧器。
2. 前記各試料出口と前記膜状部材との隙間が、噴霧が間欠的にならない長さ以下に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の噴霧器。
3. 前記膜状部材の孔の外周の合計長さが、前記噴霧口の周長に比べて、長く設定されたことを特徴とする請求項１または２に記載の噴霧器。
4. 繊維が編み込まれて形成された前記膜状部材であって、前記繊維どうしの隙間により構成された前記孔を有する前記膜状部材、
   を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の噴霧器。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の噴霧器と、
   成分が分離されて前記噴霧器から噴霧された霧状の試料が供給されて、前記試料を原子化もしくはイオン化するプラズマ源と、
   原子化もしくはイオン化された試料の分析を行う分析計と、
   を備えたことを特徴とする分析装置。

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