JP6610377B2 - 試薬供給ユニット、試薬供給装置、及び分析システム - Google Patents
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Description
このような事情から、従来の分析装置においては、水銀、リン等の定量精度を維持するために、空気に触れることにより変質しやすい試薬を所定の頻度で新しい試薬と交換していた。しかし、交換作業は手間がかかった。また、交換された古い試薬は廃棄されるため、環境面から、できるだけ交換頻度を低減し、試薬の総廃棄量を抑制することが望まれた。
[1]試薬を収納する可撓性のソフトバッグを有し、前記ソフトバッグの内側と外側を連通させる開口部が形成された試薬収納部材と、
前記開口部を開閉可能な蓋部材と、を備え、
前記蓋部材には、前記ソフトバッグの内側と外側を連通させる連通孔が形成されていることを特徴とする試薬容器。
[2][1]の試薬容器であって、
前記試薬が還元試薬である。
[3][1]または[2]の試薬容器であって、
前記開口部が前記試薬収納部材の上端側に形成され、
前記試薬収納部材の下端側に、前記試薬収納部材を自立させる自立構造が形成されている。
[4][1]〜[3]の試薬容器であって、
前記開口部は、前記ソフトバッグに密着された開口部材に形成されており、
前記開口部材に鍔部が設けられている。
[5]扉が設けられ、[1]〜[4]の試薬容器と、前記試薬容器のソフトバッグに収納された試薬を用いて試料の分析を行う分析装置とを収容する分析システム用筐体であって、
前記扉は、前記試薬容器を吊下げる吊下部材を備えることを特徴とする分析システム用筐体。
[6]扉が設けられ、[4]の試薬容器と、前記試薬容器のソフトバッグに収納された試薬を用いて試料の分析を行う分析装置とを収容する分析システム用筐体であって
前記扉は、前記試薬容器を吊下げる吊下部材を備え、
前記吊下部材は、前記試薬容器の開口部材に設けられた前記鍔部と係合する係合部を有することを特徴とする分析システム用筐体。
[7][5]または[6]の分析システム用筐体であって、
前記扉は、前記試薬容器を支持する支持部材が設けられた支持台を備える。
[8][1]〜[4]の試薬容器と、
前記試薬容器の蓋部材に形成された前記連通孔に挿通され、第1の端部が前記試薬容器のソフトバッグに挿入され、第2の端部が試薬供給先に接続される試薬配管と、
を備えることを特徴とする試薬供給装置。
[9][8]の試薬供給ユニットであって、
前記試薬配管が挿通される貫通孔とフランジ部とが設けられ、前記試薬容器の蓋部材に形成された前記連通孔に挿通されるボディと、前記ボディに装着されるOリングと、前記ボディを前記蓋部材に固定する固定部材と、を有する接続部材を備え、
前記貫通孔の開口の少なくとも一端側は、前記貫通孔の内周面と前記試薬配管の外周面との間をシールするシール構造を有し、
前記Oリングは、前記フランジ部の下面と前記蓋部材の上面とに挟まれて圧縮させられることによって、前記連通孔の内周面と前記ボディの外周面との間をシールし、
前記試薬配管は、前記接続部材を介して前記連通孔に挿通されることを特徴とする。
[10][8]または[9]の試薬供給ユニットと、
前記ソフトバッグに収納された試薬を前記試薬配管の第1の端部から第2の端部に向けて移送可能なポンプと、
前記ポンプを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする試薬供給装置。
[11][5]〜[7]の分析システム用筐体と、
前記分析システム用筐体に収容された[10]の試薬供給装置と、
前記分析システム用筐体に収容され、前記試薬供給装置の試薬配管の前記第2の端部が接続される反応槽を有する分析装置と、を備え、
前記試薬供給装置は、所定のタイミングで前記ポンプを駆動させ、所定量の試薬を前記反応槽に供給し、
前記分析装置は、前記試薬供給装置から供給された試薬を用いて試料の分析を行うことを特徴とする分析システム。
図1は、本発明の一実施形態例の分析システムを示す概略構成図である。図2は、分析システムの具体的な構成例について、分析システムが有する筐体の扉を開けた状態を示す簡略化した正面図である。
分析システム1は、分析装置20と、還元試薬供給装置30と、分析装置20及び還元試薬供給装置30を収容する筐体42とを備えている。分析装置20は、試料に含まれる全水銀(金属水銀及び水銀化合物中の水銀。)を2価の水銀イオンとした後、原子状の金属水銀としこれをガス化し、ガス化した金属水銀を含む気体の吸光度を測定することにより、水銀濃度を求める。還元試薬供給装置30は、本発明の試薬供給装置の一例であり、分析装置20に液状の還元試薬を供給する。本実施形態例において、還元試薬は、2価の水銀イオンを原子状の金属水銀に還元するために使用される。また、試料は、例えば、河川水、工業廃水等である。
また、分析装置20は、反応槽22に接続された配管27、28、29と、配管26a、26d、27、28、29に接続された複数のポンプ及びバルブ(いずれも不図示)と、演算制御部(不図示)とを備えている。配管26dは検出器25から排出される測定後の気体を排出させる。配管27は反応槽22に分解試薬等を導入する。配管28は反応槽22に試料を導入する。配管29は反応槽22内の液体を排出する。複数のポンプとバルブは、演算制御部により制御されて、試料や分解試薬等を計量したり、液体及び気体を移送あるいは排出させたりする。
還元試薬供給装置30は、液状の還元試薬を分析装置20の反応槽22に供給する。図1に示すように、還元試薬供給装置30は、還元試薬供給ユニット31と、還元試薬を移送可能なポンプ39とを備えている。還元試薬供給ユニット31は、本発明の試薬供給ユニットの一例であり、還元試薬を収納する試薬容器10と、試薬配管33と、試薬配管33を試薬容器10に接続する接続部材34を備えている。
試薬配管33は、接続部材34を介して後述する試薬容器10の蓋部材14に形成された連通孔14Cに挿通されている。試薬配管33の一端(第1の端部)33aは、試薬容器10のソフトバッグ12内に挿入されており、ソフトバッグ12の底面に到達している。試薬配管33の他端(第2の端部)33bは試薬供給先である分析装置20の反応槽22と着脱自在に接続されている。
試薬配管33の内径は、還元試薬の送液速度等に応じて適宜設定される。試薬配管33の外径は、接続部材34のボディ35に形成された貫通孔35Aの内径と略同一である。
ボディ35の内側には、試薬配管33が挿通される貫通孔35Aが形成されている。ボディ35の外周面には、ボディ35の全周にわたってフランジ部35Bが延在して設けられている。フランジ部35Bの下方には、ナット37の雌ねじ(不図示)と螺合可能な雄ねじ(不図示)が形成されている。
ボディ35、ナット37、袋ナット38の材質としては、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)が挙げられる。Oリング36の材質としては、例えば、NBR(ニトリルゴム)、FKM(ふっ素ゴム)、CR(クロロプレンゴム)、EPM(エチレンプロピレンゴム)、シリコーンゴム等が挙げられる。
貫通孔35Aには、試薬配管33が挿通されている。ボディ35の貫通孔35Aの上端側の開口近傍には、袋ナット38に形成された雌ねじ(不図示)と螺合可能な雄ねじ(不図示)が形成されている。袋ナット38をボディ35に締め付けることにより、貫通孔35Aの開口近傍が縮径する。これにより、貫通孔35Aの内周面と試薬配管33の外周面とが密着し、本発明のシール構造が構成され、貫通孔35Aの内周面と試薬配管33の外周面との間がシールされる。
ポンプ39としては、所定の送液速度で送液できる定量送液ポンプが好ましく、ペリスタルティックポンプ、シリンジポンプ等が使用できる。ペリスタルティックポンプは、試薬配管33をローラーでしごくことで送液できるものであって、ペリスタポンプ(登録商標)、チューブポンプ、ローラーポンプとも呼ばれる。ポンプ39は、ソフトバッグ12に収納された還元試薬を反応槽22に移送することができるものであればよいが、送液方向を正逆方向に切り換え可能なポンプであってもよい。
次に、試薬容器10について説明する。図4に示すように、試薬容器10は、試薬収納部材11と蓋部材14とを備えている。試薬収納部材11は、ソフトバッグ12と、ソフトバッグ12の上端部に設けられた本発明の開口部材の一例である蓋取付部13を備えている。蓋取付部13には、鍔部15が設けられている。ソフトバッグ12の内部には還元試薬が収納される。還元試薬の種類は、還元対象に応じて選択される。本実施形態例において、還元試薬は塩化第一スズ水溶液である。
また、上記のように、表面シート、裏面シート、底面シートが接合され、さらに表面シート及び裏面シートに蓋取付部13が密着(接合)されることで、ソフトバッグ12は外周全体にわたって封じられている。
なお、ソフトバッグ12は、自立構造が形成されておらず、自立しないものであってもよい。この場合のソフトバッグは、2枚の樹脂フィルムを重ね、その周縁部を接合することにより袋状に形成されたものでも、筒状フィルムの両方の開口端部を接合することにより袋状に形成されたものでもよい。
樹脂フィルムは、これらの材質からなる単層フィルムでも、多層フィルムでもよい。また、各層は、上述のポリオレフィンの混合物で形成されていてもよい。
樹脂フィルムの厚みは、還元試薬の減少に追従してソフトバッグ12がしぼみやすい点、強度の点等から、50〜300μmが好ましい。
密着部13Aは、例えば上述のソフトバッグ12の製造過程において、所定の位置(試薬収納部材11の上端側の幅方向中央部)に配置して表面シート及び裏面シートとそれぞれ接合させることで、ソフトバッグ12に密着させることができる。接合の方法としては、熱板溶着、超音波溶着、レーザ溶着等の熱溶着が挙げられるが、特に制限はない。
頭部13Bには、ソフトバッグ12の内側と外側とを連通させる開口部13aが形成されている。開口部13aの近傍には、第1スクリュー部13Cが形成されている。
鍔部15は、第1スクリュー部13Cの下端部よりも下方に、頭部13Bの全周にわたって延在して設けられている。
次に、筐体42について説明する。筐体42は、本発明の分析システム用筐体の一例であり、分析装置20、還元試薬供給装置30、その他分析システム1の備える他の機器や部材等を収容する。図2に示すように、筐体42は、前側開口部44(空間部42a)を閉塞する扉46を備えている。空間部42a及び扉46の内側には、分析装置20、ポンプ39、その他の機器や部材等が適宜収容されている。
扉46の内側には試薬設置場所50が設けられている。試薬設置場所50には、試薬容器ホルダー51及びボトルホルダー52が水平方向に並べて配設されている。試薬容器ホルダー51に試薬容器10が配置され、ボトルホルダー52に他の試薬(分解試薬等)が入れられた複数の円筒形のボトル32a,32b,32cが水平方向に並べて配置されている。
支持台61は、図2に示すように、扉46の内側(内面)に取り付けられている。支持台61の上面は、ソフトバッグ12に試薬が充填されて底面シートが開いたときの試薬容器10の下端面よりも大きい。
支持台61の外周端には、本発明の支持部材の一例である複数の支持板62が立設されている。支持板62は、扉46の内側正面から見て支持台61の左右端辺及び手前端辺にそれぞれ立設されている。支持台61と支持板62とは、板金加工により一体成形されている。
還元試薬が分析装置20に供給されて試薬容器10のソフトバッグ12から還元試薬が減少したときには、還元試薬を含む試薬容器10の全体が軽量化する。このため、ブラケット63に試薬容器10を吊下げる力が低下するが、上記と同様に試薬容器10は支持板62に支持されるため、鍔部15が切欠き部63Cから外れることが抑制される。
還元試薬が最も充填されたとき、ソフトバッグ12の底面シートは開いており、ソフトバッグ12の下端面は奥行方向に拡幅されている。図7(a)に示すように、ソフトバッグ12を正面視した形状は、上端辺に対して下端辺が短い。
ここから還元試薬が減少すると、ソフトバッグ12の表面シートと裏面シートとの間が狭まり、底面シートが折り畳まれてソフトバッグ12の下端面の奥行方向の拡幅は減少する。図7(b)に示すように、ソフトバッグ12を正面視した形状は、図7(a)と比較して、上端辺に変動はないが下端辺が長い。また、ソフトバッグ12の全体の高さも高い。
ここからさらに還元試薬が減少し、還元試薬がなくなるか残りがわずかになると、ソフトバッグ12の底面シートが完全に折り返される。図7(c)に示すように、ソフトバッグ12を正面視した形状は、図7(b)と比較して、上端辺に変動がなく、下端辺が長い。このとき、ソフトバッグ12の全体の高さは図7(b)よりも高い。つまり、ソフトバッグ12は、還元試薬が十分に充填されているときよりも高さ方向に伸びている。
なお、ボトルホルダー52は、背面板52Aを備えなくてもよい。この場合、扉46の内面が背面板52Aの代わりとなる。
また、図2及び図5では、図示の便宜上、ボトルの数を3つとして説明したが、本実施形態例においては、試薬容器10に収納された還元試薬のほかに5種類の試薬を使用するため、5つのボトルを配置する。
なお、ボトルホルダー52によれば、隣り合う正面板52Cの間から、各ボトル32a、32b、32cの下端部までを見ることができるため、各ボトル32a、32b、32cを透明または半透明にすることにより、扉46を開けて各ボトル32a、32b、32cを見るだけで試薬の残量を確認することができる。
まず、分析装置20は、河川水、工業廃水等の試料を配管28により反応槽22に導入し、一定量を計量する。また、分析装置20は、試料に含まれる全水銀を2価の水銀イオンとするために使用される分解試薬を、各々所定量、配管27により反応槽22に導入し、試料と分解試薬との混合液を調製する。本実施形態例において、分解試薬は、硫酸、硝酸、過マンガン酸カリウム水溶液及びペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液である。なお、ペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液に代え、ペルオキソ二硫酸カリウム水溶液を用いてもよい。
そして、分析装置20は、分解槽21で生成した2価の水銀イオンを含む混合液を配管26aにより反応槽22に導入する。反応槽22に導入された混合液には、通常、未反応の過マンガン酸カリウムが含まれる。そのため、分析装置20は、配管27を通じて反応槽22内の混合液に塩酸ヒドロキシルアミン水溶液を添加し、過マンガン酸カリウムを還元する。
そして、検出器25は、金属水銀の吸収波長(例えば、253.7nm)の吸光度を測定する。分析装置20の演算制御部は、検出器25が測定した吸光度に基づき試料の水銀濃度を演算する。
検出器25による測定が終了した後、反応槽22内に残存した液は、配管29を通じて廃棄される。
まず、図6に示すようにブラケット63に吊下げられた試薬容器10に設けられた蓋取付部13から、作業者が蓋部材14を取り外す。蓋部材14が取り外されたとき、ブラケット63には、試薬容器10の試薬収納部材11が開口部13aを開口した状態で吊下げられている。作業者は、蓋部材14を取り外すにあたり、試薬配管33を蓋部材14に接続したままソフトバッグ12から引き抜く。その後、作業者は、開口部13aからソフトバッグ12内に還元試薬を補充する。
エア抜き工程では、ソフトバッグ12に滞留する空気を排出する作業が行われる。ソフトバッグ12内では、上方に空気が滞留している。また、ソフトバッグ12は、柔軟な樹脂フィルムで形成されている。このため、作業者がソフトバッグ12を両手で挟み込む等して、ソフトバッグ12を圧迫することにより、開口部13aから空気を排出させる。つまり、作業者がソフトバッグ12を圧迫しつつ蓋取付部13に蓋部材14を取り付けることで、ソフトバッグ12内に空気を残留させないようにすることができる。エア抜き工程を行うことで、還元試薬が空気中の酸素により酸化し、変質することを抑制でき、還元試薬の交換頻度を低減できる。
エア抜き工程を行うにあたり、ソフトバッグ12(試薬収納部材11)がブラケット63に吊下げられているため、作業者は、ソフトバッグ12を支持することなく、容易に作業を行うことができる。
また、何らかの理由によって使用中のソフトバッグ12内に空気が入ってしまった場合も同様のエア抜き操作を行うことで、ソフトバッグ12内の空気を容易に排出することができる。
以上の例では、水銀の定量分析において、液状の還元試薬として塩化第一スズ水溶液を例示し、該塩化第一スズ水溶液により2価の水銀イオンを金属水銀に還元する態様を示した。しかしながら、本発明において使用される液状の還元試薬は、塩化第一スズ水溶液には限定されず、例えば、リンの定量において使用されるアスコルビン酸水溶液等も挙げられる。
リンの定量方法としては、試料に含まれるリン化合物を分解してリン酸イオンを生成させ、該リン酸イオンにモリブデン酸塩を反応させて生成したモリブデン酸錯体に、還元試薬としてアスコルビン酸水溶液を加えてモリブデン青を生成させ、該モリブデン青の吸光度を測定する方法が挙げられる。
試薬は、還元試薬ではなく、空気に触れることにより変質しやすい(例えば、空気中の二酸化炭素や水分と反応しやすい)他の試薬でもよく、例えば、アルカリ性溶液が挙げられる。
また、蓋部材14は、第1スクリュー部13Cと第2スクリュー部14Aとを螺合させることによって蓋取付部13に対して着脱可能とされているが、他の態様で着脱可能とされていてもよい。例えば蓋取付部13及び蓋部材14に、互いに嵌合可能な第1嵌合部材及び第2嵌合部材を設けて、これらを嵌合させ、あるいは嵌合を解除することで着脱可能としてもよい。
また、鍔部15に代えて、ブラケット63を挟み込む挟持部などを設けてもよい。あるいは、ブラケット63に、鍔部15を挟み込む挟持部などを設けてもよい。
また、支持台61を設けなくてもよい。
また、試薬容器ホルダー51とボトルホルダー52とは個別に形成されているが、試薬容器ホルダー51とボトルホルダー52とを一体的に形成してもよい。
10:試薬容器
11:試薬収納部材
12:ソフトバッグ
13:蓋取付部(開口部材)
13a:開口部
14:蓋部材
14C:連通孔
15:鍔部
20:分析装置
30:還元試薬供給装置(試薬供給装置)
31:還元試薬供給ユニット(試薬供給ユニット)
33:試薬配管
33a:一端(第1の端部)
33b:他端(第2の端部)
34:接続部材
35:ボディ
35A:貫通孔
35B:フランジ部
36:Oリング
37:ナット(固定部材)
38:袋ナット
39:ポンプ
42:筐体(分析システム用筐体)
46:扉
50:試薬設置場所
51:試薬容器ホルダー
61:支持台
62:支持板(支持部材)
63:ブラケット(吊下部材)
63C:切欠き部
Claims (8)
- 試薬容器と、試薬配管と、接続部材を備え、
前記試薬容器は、試薬を収納する可撓性のソフトバッグを有し、前記ソフトバッグの内側と外側を連通させる開口部が形成された試薬収納部材と、前記開口部を開閉可能な蓋部材と、を備え、前記蓋部材には、前記ソフトバッグの内側と外側を連通させる連通孔が形成されており、
前記試薬配管は、前記試薬容器の前記蓋部材に形成された前記連通孔に挿通され、第1の端部が前記試薬容器の前記ソフトバッグに挿入され、第2の端部が試薬供給先に接続されており、
前記接続部材は、前記試薬配管が挿通される貫通孔とフランジ部とが設けられ、前記試薬容器の前記蓋部材に形成された前記連通孔に挿通されるボディと、前記ボディに装着されるOリングと、前記ボディを前記蓋部材に固定する固定部材と、を有し、
前記貫通孔の開口の少なくとも一端側は、前記貫通孔の内周面と前記試薬配管の外周面との間をシールするシール構造を有し、
前記Oリングは、前記フランジ部の下面と前記蓋部材の上面とに挟まれて圧縮させられることによって、前記連通孔の内周面と前記ボディの外周面との間をシールし、
前記試薬配管は、前記接続部材を介して前記連通孔に挿通されることを特徴とする試薬供給ユニット。 - 前記ソフトバッグに収納される試薬が還元試薬である請求項1に記載の試薬供給ユニット。
- 前記試薬容器における前記開口部が前記試薬収納部材の上端側に形成され、
前記試薬収納部材の下端側に、前記試薬収納部材を自立させる自立構造が形成されている請求項1または2に記載の試薬供給ユニット。 - 前記試薬容器における前記開口部は、前記ソフトバッグに密着された開口部材に形成されており、
前記開口部材に鍔部が設けられている請求項1〜3のいずれか一項に記載の試薬供給ユニット。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の試薬供給ユニットと、
前記ソフトバッグに収納された試薬を前記試薬配管の第1の端部から第2の端部に向けて移送可能なポンプと、
前記ポンプを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする試薬供給装置。 - 分析システム用筐体と、
前記分析システム用筐体に収容された請求項5に記載の試薬供給装置と、
前記分析システム用筐体に収容され、前記試薬供給装置の前記試薬配管の前記第2の端部が接続される反応槽を有する分析装置と、を備え、
前記分析システム用筐体には、前記試薬供給装置の試薬供給ユニットにおける前記試薬容器を吊下げる吊下部材を有する扉が設けられており、
前記試薬供給装置は、所定のタイミングで前記ポンプを駆動させ、所定量の試薬を前記反応槽に供給し、
前記分析装置は、前記試薬供給装置から供給された試薬を用いて試料の分析を行うことを特徴とする分析システム。 - 前記試薬供給ユニットの前記試薬容器における前記開口部は、前記ソフトバッグに密着された開口部材に形成されており、前記開口部材には鍔部が設けられており、
前記分析システム用筐体における前記吊下部材は、前記開口部材に設けられた前記鍔部と係合する係合部を有する請求項6に記載の分析システム。 - 前記扉は、前記試薬容器を支持する支持部材が設けられた支持台を備えることを特徴とする請求項6または7に記載の分析システム。
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