JP6916690B2 - 分離カラム用送液システム及び自動前処理装置 - Google Patents
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Description
中央に円形開口部を有する円板状のホルダー底部、及び該ホルダー底部の外周縁から上方に向かって延在する円筒状のホルダー側壁部を備え、前記可撓性容器の下側の外周面が第一の高さ位置H1で前記ホルダー底部の円形開口部に嵌合し、かつ、前記可撓性容器の上側の外周面が第二の高さ位置H2(ただしH1<H2である)で前記ホルダー側壁部の内周面と嵌合し、それにより前記可撓性容器を着脱可能に支持する、剛性ホルダーと、
前記可撓性容器内に収容された試料溶液を吸引ノズルから上方に吸引して排出口へと移送するための、チューブポンプと、
前記吸引ノズルの先端を前記容器底部の内周縁又はその近傍に位置させるように、又は前記吸引ノズルの先端を前記可撓性容器の上端を超える高さに位置させるように、前記吸引ノズルを少なくとも上下方向に移動させる、位置決め機構と、
を備えた、分離カラム用送液システムが提供される。
チューブポンプの排出口に接続される分離カラムと、
を備えた、自動前処理装置が提供される。
本発明は、試料溶液を移送するための分離カラム用送液システムに関する。図1にそのような分離カラム用送液システムの一例が示される。図1に示される分離カラム用送液システム10は、可撓性容器20と、剛性ホルダー30と、チューブポンプ40と、位置決め機構50とを備える。可撓性容器20は、試料溶液が注入されるための逆円錐台状の容器であり、可撓性を有する。この可撓性容器20は、上向き凸曲面で構成される円形の容器底部22、及び容器底部22から上方に向かって拡径する容器側壁部24を有する。そして、可撓性容器20は内側表面が撥水性を有している。剛性ホルダー30は、可撓性容器20を着脱可能に支持するホルダーであり、剛性を有する。この剛性ホルダー30は、中央に円形開口部32を有する円板状のホルダー底部34、及びホルダー底部34の外周縁から上方に向かって延在する円筒状のホルダー側壁部36を備える。そして、剛性ホルダー30は、可撓性容器20の下側の外周面が第一の高さ位置H1でホルダー底部34の円形開口部32に嵌合し、かつ、可撓性容器20の上側の外周面が第二の高さ位置H2(ただしH1<H2である)でホルダー側壁部36の内周面と嵌合し、それにより可撓性容器20を着脱可能に支持する。チューブポンプ40は、可撓性容器内に収容された試料溶液を吸引ノズル42から上方に吸引して排出口44へと移送するように構成されている。位置決め機構50は、吸引ノズル42の先端を容器底部22の内周縁又はその近傍に位置させるように、又は吸引ノズル42の先端を可撓性容器20の上端を超える高さに位置させるように、吸引ノズル42を少なくとも上下方向に移動させるように構成されている。このように、所定形状の可撓性容器20を所定形状の剛性ホルダー30に着脱可能に支持させ、かつ、位置決め機構50を介して吸引ノズル42を可撓性容器20に対して上下移動可能な構成とすることで、低コストで使い勝手の良い簡素な構成でありながら、残液を最小限に抑えつつ試料溶液を迅速に分離カラムに送液可能であり、それ故分析ないしその前処理の信頼性、効率性及び利便性が大幅に向上する、分離カラム用送液システム10を提供できる。具体的には以下のとおりである。
上述したような分離カラム用送液システム10を用いることで、低コストで、迅速に試料溶液を分離カラムに送液して前処理を行うことが可能な自動前処理装置を提供することができる。このような自動前処理装置は、例えば図4に示されるように、分離カラム用送液システム10と、チューブポンプ40の排出口44に接続される分離カラム60を備える。
目的成分の分離カラムへの吸着工程は、目的成分を分離カラム60へ吸着させ、他成分との分離を行う工程である。この工程では、可撓性容器20に注入された試料溶液を吸引ノズル42から吸引して、排出口44に接続された分離カラム60へ送液する。その後、分離カラム60内を一定流量で通液させることで、試料溶液中の目的成分を分離カラム60に吸着させる。
妨害成分の洗浄工程は、吸着工程において分離カラム60内に残留した妨害成分を含む目的成分以外の成分を、洗浄液により流出及び分離する工程である。洗浄液には、妨害成分は溶出させるが、目的成分は溶出させない溶媒を用いる。このような洗浄液は、あらかじめ標準物質を用いて溶出性を検討することで選定することが可能である。
目的成分の溶離工程は、分離カラム60に吸着させた目的成分を溶離液により溶離及び回収する工程である。溶離液には、目的成分を溶出させるのに十分な溶媒を用いる。妨害成分の中には目的成分よりも分離カラム60の充填剤に強固に保持されるものもあるため、分析試料に応じて、所望の溶出力を有する溶離液を選定すればよい。
亜鉛を含む試料溶液(2mol/L塩酸性)が注入された可撓性容器120の容器底部122の内周縁から中心に向かって2mmの位置に、吸引ノズル142の先端の中心を位置させるように下降させ、試料溶液を吸引ノズル142から吸引して、排出口144に接続された分離カラム160へ送液した(工程(a))。その後、分離カラム160内を一定流量(2.5mL/min)で通液して、試料溶液中の亜鉛を分離カラム160に吸着させた。その際、送液ライン内に残留した試料溶液を回収するため、塩酸(1+5)5mLを吸引ノズル142から吸引して分離カラム160へ送液した(工程(b))。ここで、「塩酸(1+5)」とは、濃塩酸(約12mol/L)1体積に対して5体積の水を加えて調製した塩酸を意味し、以下についても同様である。以上の工程における通液は廃液受け104に廃棄した。
塩酸(1+5)100mLを第一の洗浄液注入用のノズルを通して可撓性容器120に注入し、吸引ノズル142から吸引して、分離カラム160へ送液し、一定流量(2.5mL/min)で通液した(工程(c))。次に、アスコルビン酸0.25%含有塩酸(1+5)100mLを第二の洗浄液注入用のノズルを通して可撓性容器120に注入し、吸引ノズル142から吸引して、分離カラム160へ送液し、一定流量(2.5mL/min)で通液した(工程(d))。さらに、塩酸(1+5)100mLを第一の洗浄液注入用のノズルを通して可撓性容器120に注入し、吸引ノズル142から吸引して、分離カラム160へ送液し、一定流量(2.5mL/min)で通液した(工程(e))。以上の工程における通液は全て廃液受け104に廃棄した。
アンモニア−塩化アンモニウム溶液(溶離液)90mLを溶離液注入用のノズルを通して可撓性容器120に注入し、吸引ノズル142から吸引して、分離カラム160へ送液し、一定流量(2.5mL/min)で通液した(工程(f))。次に、再度アンモニア−塩化アンモニウム溶液(溶離液)90mLを溶離液注入用のノズルを通して可撓性容器120に注入し、吸引ノズル142から吸引して、分離カラム160へ送液し、一定流量(2.5mL/min)で通液した(工程(g))。以上の工程における通液は溶離液受け106で回収した。その後、分離カラム160を再使用するため、塩酸(1+5)100mLを第一の洗浄液注入用のノズルを通して可撓性容器120に注入し、吸引ノズル142から吸引して、分離カラム160へ送液し、一定流量(2.5mL/min)で通液した(工程(h))。この通液は廃液受け104に廃棄した。
回収した溶離液にp−ニトロフェノール溶液2〜3滴を指示薬として加えた後、酢酸(1+1)で中和して、pH調整を行った。ここで、「酢酸(1+1)」とは、酢酸(質量分率99.0%以上)1体積に対して1体積の水を加えて調製した酢酸を意味する。次に、25%酢酸アンモニウム溶液20mL、5%フッ化アンモニウム溶液3mL及び10%チオ硫酸ナトリウム溶液5mLを加えた。その後、0.1%キシレノールオレンジ溶液0.5mLを指示薬として加え、直ちに0.05mol/LのEDTA標準液で滴定を行い、亜鉛含有率を算出した。
標準試料を用いた繰り返し試験の評価結果は表1に示されるとおりであった。また、同一の実試料を用いた繰り返し試験の評価結果は表2に示されるとおりであった。標準試料を用いた繰り返し試験において、表1から、平均回収率及び相対標準偏差のいずれも良好な結果となった。また、JIS M 8124:2003記載の同一分析室における繰り返し試験の許容差について、亜鉛含有率が30〜62%の場合、0.35%以内と規定されており、R(最大値−最小値)(%)についてもこの許容差以内となり、満足する結果となった。さらに、表2から、同一の実試料を用いた繰り返し試験においても、R(最大値−最小値)(%)が非常に小さく、定量値のばらつきが極めて小さいことがわかる。このように、本発明の自動前処理装置を用いることで、分析ないしその前処理の信頼性(とりわけ繰り返し測定を行った場合の分析値が安定しているという観点での信頼性)が格段に向上することがわかる。
20,120 可撓性容器
22,122 容器底部
24,124 容器側壁部
26 下降許容領域
30,130 剛性ホルダー
32,132 円形開口部
34,134 ホルダー底部
36,136 ホルダー側壁部
40,140 チューブポンプ
42,142 吸引ノズル
44,144 排出口
50,150 位置決め機構
60,160 分離カラム
70,170 カラム用位置決め機構
100 自動前処理装置
102 ターンテーブル
104 廃液受け
106 溶離液受け
108 回転モータ
Claims (16)
- 上向き凸曲面で構成される円形の容器底部、及び該容器底部から上方に向かって拡径する容器側壁部を有し、かつ、内側表面が撥水性を有する、試料溶液が注入されるための逆円錐台状の可撓性容器と、
中央に円形開口部を有する円板状のホルダー底部、及び該ホルダー底部の外周縁から上方に向かって延在する円筒状のホルダー側壁部を備え、前記可撓性容器の下側の外周面が第一の高さ位置H1で前記ホルダー底部の円形開口部に嵌合し、かつ、前記可撓性容器の上側の外周面が第二の高さ位置H2(ただしH1<H2である)で前記ホルダー側壁部の内周面と嵌合し、それにより前記可撓性容器を着脱可能に支持する、剛性ホルダーと、
前記可撓性容器内に収容された試料溶液を吸引ノズルから上方に吸引して排出口へと移送するための、チューブポンプと、
前記吸引ノズルの先端を前記容器底部の内周縁又はその近傍に位置させるように、又は前記吸引ノズルの先端を前記可撓性容器の上端を超える高さに位置させるように、前記吸引ノズルを少なくとも上下方向に移動させる、位置決め機構と、
を備えた、分離カラム用送液システム。 - 前記可撓性容器の高さをHcとして、H1<1/5Hcであり、かつ、H2>1/2Hcである、請求項1に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記容器底部の上向き凸曲面が0.5mm以上の高低差を有し、かつ、前記容器底部が10〜60mmの直径を有する、請求項1又は2に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記容器底部の内周縁又はその近傍が、前記容器底部の内周縁から中心に向かって0〜5mmの領域である、請求項3に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記可撓性容器が、2mm以下の厚さを有する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記容器側壁部が全体にわたって外側に膨らんだ曲面状である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記ホルダー側壁部が、上方に向かって拡径するテーパー状の内周面を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記可撓性容器が、ポリスチレン、ポリエチレン、及びポリテトラフルオロエチレン(PTFE)からなる群から選択される少なくとも1種で構成される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記可撓性容器が、5〜500mLの容量を有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記剛性ホルダーが、1.0mm以上の厚さを有する、請求項1〜9のいずれか一項に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記剛性ホルダーが、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、及びフェノール樹脂からなる群から選択される少なくとも1種で構成される、請求項1〜10のいずれ一項に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記吸引ノズルが、0.5〜4.0mmの内径及び1.5〜6.0mmの外径を有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載の分離カラム用送液システム。
- 前記吸引ノズルが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で構成される、請求項1〜12のいずれか一項に記載の分離カラム用送液システム。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の分離カラム用送液システムと、
前記チューブポンプの排出口に接続される分離カラムと、
を備えた、自動前処理装置。 - 金属濃度分析に用いられる、請求項14に記載の自動前処理装置。
- 亜鉛濃度分析に用いられる、請求項14に記載の自動前処理装置。
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