JP7621659B2

JP7621659B2 - 分析装置、および分析方法

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Publication number: JP7621659B2
Application number: JP2022067847A
Authority: JP
Inventors: 泰弘中島; 光鵜野
Original assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Current assignee: National Agriculture and Food Research Organization
Priority date: 2022-04-15
Filing date: 2022-04-15
Publication date: 2025-01-27
Anticipated expiration: 2042-04-15
Also published as: JP2023157751A

Description

特許法第３０条第２項適用［ウェブサイト］令和３年９月３日掲載ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｓｓｓｐｎ．ｏｒｇ／２０２１／ｐｒｏｇｒａｍ＿ｔｉｍｅｔａｂｌｅ

特許法第３０条第２項適用［ウェブサイト］令和３年９月８日掲載ｈｔｔｐｓ：／／ｃｈａｔ．ｌｉｎｃｂｉｚ．ｊｐ／ａ００５５９０／

特許法第３０条第２項適用［発表］令和３年９月１４日開催、日本土壌肥料学会２０２１年度北海道大会

特許法第３０条第２項適用［ウェブサイト］令和３年１２月５日掲載ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｊｓｔａｇｅ．ｊｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ａｒｔｉｃｌｅ／ｄｏｈｉｋｏｕｅｎ／６７／０／６７＿１３８＿２／＿ａｒｔｉｃｌｅ／－ｃｈａｒ／ｊａ

本発明は分析装置、および分析方法に関する。

試料中の目的物質の同位体存在比を測定するために、質量分析計が用いられる。

特許文献１には、試料に関する元素又は種の濃縮安定同位体スパイクを試料に導入し、スパイクと試料を平衡にした上で、質量分析を行うことが記載されている。また、得られた同位体比の情報をマイクロプロセッサに送達すること、およびマイクロプロセッサがコントローラを介して、その分析方法の運転制御を行なうことが記載されている。

特表２００４－５２６９５２号公報

安定同位体比質量分析計等、質量分析計で測定する装置においては、導入する試料の量によって、測定値が変動するという問題があった。

本発明は、試料の導入量によらず、安定した分析結果を得ることができる分析装置および分析方法を提供する。

本発明によれば、
対象ガスにおける対象元素の濃度または物質量を測定する測定部と、
測定された前記対象元素の濃度または物質量を用いて希釈ガスの流量を算出する流量算出部と、
前記流量算出部が算出した流量に従って前記希釈ガスの流量を制御することにより、前記対象ガスを希釈する希釈部と、
希釈された前記対象ガスが導入され、前記対象ガスにおける前記対象元素の同位体分析を行う同位体分析部とを備える
分析装置が提供される。

本発明によれば、
対象ガスにおける対象元素の濃度または物質量を測定する測定工程と、
測定された前記対象元素の濃度または物質量を用いて希釈ガスの流量を算出する流量算出工程と、
前記流量算出工程で算出された流量に従って前記希釈ガスの流量を制御することにより、前記対象ガスを希釈する希釈工程と、
希釈された前記対象ガスにおける前記対象元素の同位体分析を行う同位体分析工程とを含む
分析方法が提供される。

本発明によれば、試料の導入量によらず、安定した分析結果を得ることができる分析装置および分析方法を提供できる。

第１の実施形態に係る分析装置の機能構成を例示するブロック図である。測定部で得られる検出結果を例示するグラフである。希釈部の構成を例示する図である。流量算出部および取得部を実現するための計算機を例示する図である。第１の実施形態に係る分析方法の流れを例示するフローチャートである。第２の実施形態に係る分析装置の機能構成を例示するブロック図である。実施例に係る分析結果を示すグラフである。比較例に係る分析結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る分析装置１０の機能構成を例示するブロック図である。本図において、ガスの流れを破線矢印で示している。本実施形態に係る分析装置１０は、測定部１１０、流量算出部１３０、希釈部１５０および同位体分析部１７０を備える。測定部１１０は、対象ガスにおける対象元素の濃度または物質量（いわゆるモル数）を測定する。流量算出部１３０は、測定された対象元素の濃度または物質量を用いて希釈ガスの流量を算出する。希釈部１５０は、流量算出部１３０が算出した流量に従って希釈ガスの流量を制御することにより、対象ガスを希釈する。同位体分析部１７０には、希釈された対象ガスが導入される。そして、同位体分析部１７０は、対象ガスにおける対象元素の同位体分析を行う。以下に詳しく説明する。

安定同位体比質量分析計（Isotope Ratio Mass Spectrometer：ＩＲＭＳ）等による分析では、分析計へ導入する対象元素の物質量に依存して測定値が変動するという問題があった。この問題への対処法として、導入する対象元素の物質量を特定の値に保って測定する方法がある。このためには、試料の事前測定が必要となる。すなわち、事前測定により試料中の対象元素の濃度を特定し、特定された濃度を用いて、導入すべき試料の量を算出する。そして、算出した量となるよう秤量した試料を、分析計へ導入して同位体比を測定する。しかし、この方法では、手間と時間がかかるほか、微量の試料を正確に秤量するのが困難な場合がある。秤量の誤差は、分析結果の不正確さにつながる。

さらに、分析計による分析結果を補正することも考えられる。すなわち、導入する対象元素の物質量と、測定値に生じる真値からのズレとの関係を事前に把握しておく。その上で、測定において導入した対象元素の物質量を、この関係に照らし合わせることにより、補正すべきズレを特定する。そして、分析計で得られた測定値に対し、ズレを打ち消す演算をすることで、測定値を補正する。しかしこの方法では、導入する対象元素の物質量と、測定値における真値からのズレとの関係を事前に把握しておく必要がある。

本実施形態に係る分析装置１０では、流量算出部１３０は、対象ガスにおける対象元素の濃度または物質量を用いて希釈ガスの流量を算出する。希釈部１５０は、流量算出部１３０が算出した流量に従って希釈ガスの流量を制御することにより、対象ガスを希釈する。そうすることにより、試料の仕込み量や濃度によらず、適切な量の対象元素が同位体分析部１７０へ導入され、正しい分析結果が得られる。

分析装置１０の各機能構成部について以下に詳しく説明する。本図の例において、分析装置１０は、前処理部１００、取得部１９０、および記憶部１８０をさらに備える。

本実施形態において、分析装置１０に導入される試料は固体でも良いし、液体でも良いし、気体でもよい。分析装置１０に導入される試料の量や濃度は任意であり、事前に調整されたり測定されたりする必要はない。本図の例において、試料は前処理部１００に導入される。前処理部１００では、試料の前処理が行われ、対象元素を含む対象ガスが生成される。前処理部１００はたとえばオートサンプラー、酸化炉、還元炉、除水器、および分離カラム（ガスクロマトグラフのカラム等）のうち少なくともいずれかを含む。試料が固体または液体である場合、前処理部１００はたとえば試料を燃焼させて対象元素を含むガスを発生させる。また、前処理部１００は、水分等、分析において不要な成分を分離除去する。試料が気体である場合、前処理部１００はたとえば試料において水分等、分析において不要な成分を分離除去する。こうして前処理部１００で生成された対象ガスは測定部１１０に導入される。ただし、試料をそのまま対象ガスとできる場合、分析装置１０は前処理部１００を備えず、試料である対象ガスが測定部１１０に直接導入されても良い。

試料は、分析の対象とする対象試料の他、含有元素やその同位体比が既知である標準試料であり得る。対象元素は特に限定されないが、たとえばＣ、Ｎ、Ｓ、Ｏ、およびＨのうちいずれかであり得る。

測定部１１０では、対象ガスにおける対象元素の濃度が測定される。測定部１１０の構成は特に限定されないが、測定部１１０はたとえば、電子捕捉型検出器等の元素検出器を含む。この元素検出器は、ガスクロマトグラフの元素検出器であり得る。また、測定部１１０は、検出器からの信号を処理する計算機をさらに含んでも良い。測定部１１０が行う測定は非同位体測定であってよい。すなわち、測定部１１０は同位体同士を区別して測定する必要はない。測定部１１０は、対象元素を含む分子の濃度または物質量を測定し、その結果を用いて対象元素の濃度または物質量を算出しても良い。たとえば、対象元素がＮであり、対象ガスがＮ_２Ｏである場合、測定部１１０は対象ガスにおけるＮ_２Ｏの濃度を測定し、測定された濃度に２を乗じた値を対象元素の濃度として算出できる。または、測定部１１０は対象ガスにおけるＮ_２Ｏの物質量を測定し、測定された物質量に２を乗じた値を対象元素の物質量として算出できる。

図２は、測定部１１０で得られる検出結果を例示するグラフである。測定部１１０はたとえば以下のようにして対象ガスにおける対象元素の物質量を特定する。本例において、元素検出器からは所定の周期Ｔごとに検出値Ｓが出力される。周期Ｔは特に限定されないが、たとえば０．０５秒以上１秒以下である。検出値Ｓは、元素検出器で検出された対象元素の検出数を示す。測定部１１０において、時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの間、対象元素を含む対象ガスが測定部１１０を通過し、対象元素が検出されるとする。ここで測定部１１０は、検出値Ｓを時刻ｔ_０から時刻ｔ_１で積分することにより、積分値Ｉを得る。測定部１１０は、分析の対象とする対象ガスについてこのように得られた積分値Ｉ_１と、標準試料を予め同様に測定することにより得られた積分値Ｉ_０とを比較する。そうすることにより、測定部１１０は、分析の対象とする対象ガスにおける対象元素の物質量を特定する。なお、標準試料による対象ガスについて、対象元素の物質量は既知であるとする。

測定部１１０は、対象ガスにおける対象元素の物質量を、対象ガスの体積で除することで、対象ガスにおける対象元素の濃度を算出しても良い。測定部１１０が算出する濃度は、たとえば時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの平均濃度であっても良い。

または測定部１１０は、積分値を用いる方法の代わりに、検出値Ｓの最大値Ｓ_ｍａｘを用いて分析の対象とする対象ガスにおける対象元素の物質量を特定してもよい。すなわち、測定部１１０は、時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの検出値Ｓの最大値Ｓ_ｍａｘを特定する。測定部１１０は、分析の対象とする対象ガスについてこのように得られた最大値Ｓ_ｍａｘ１と、標準試料を予め同様に測定することにより得られた最大値Ｓ_ｍａｘ０とを比較する。そうすることにより、測定部１１０は、分析の対象とする対象ガスにおける対象元素の物質量ｎを特定する。

なお、測定部１１０の構成や機能、処理は対象ガスにおける対象元素の濃度または物質量が測定できる限り特に限定されない。たとえば測定部１１０は同位体分析を行っても良い。その場合、測定部１１０は同位体分析部１７０を兼ねても良い。

測定部１１０で測定された濃度または物質量は、流量算出部１３０に送られる。一方、取得部１９０は所定の値αを示す情報を取得し、流量算出部１３０へ送る。流量算出部１３０は、測定部１１０から取得した対象元素の濃度または物質量と取得部１９０から取得した所定の値αを示す情報とを用いて希釈ガスの流量を算出する。

取得部１９０はたとえばユーザに入力された所定の値αを示す情報を取得することができる。具体的には、分析装置１０のユーザは分析装置１０に対して、同位体分析部１７０に導入すべき対象元素の量（物質量）を入力する。たとえば分析装置１０において、同位体分析部１７０に導入する対象元素の量の推奨値が定められており、ユーザはその推奨値を分析装置１０に入力する。取得部１９０はその入力された値を所定の値αとして受け付ける。

また、取得部１９０は、予め記憶部１８０に保持された所定の値αを示す情報を読み出して取得しても良い。記憶部１８０は分析装置１０に備えられていても良いし、記憶部１８０の外部に設けられていても良い。

その他の例として、所定の値αは、元素ごとに定められていても良い。その場合、取得部１９０は、所定の値αと元素とを対応付けた第１参照情報と、対象元素を示す情報とを取得する。そして取得部１９０は、第１参照情報と、対象元素を示す情報とを用いて、所定の値αを特定する。第１参照情報は記憶部１８０に予め保持されており、取得部１９０は記憶部１８０から第１参照情報を読み出して取得できる。また、取得部１９０は、ユーザに入力された対象元素を示す情報を取得することができる。具体的には、分析装置１０のユーザは分析装置１０に対して対象元素を入力する操作を行う。たとえば分析装置１０のディスプレイに対象元素の候補となる複数の元素が選択肢として表示され、ユーザがそれらの元素から対象元素を選択する操作を行う。取得部１９０はその選択された元素を対象元素として受け付ける。取得部１９０は、第１参照情報において、対象元素に対応する所定の値αを特定する。

また、対象ガスが、試料に含まれる対象物質を用いて（たとえば燃焼させて）発生される場合、取得部１９０は、所定の値αと対象物質とを対応付けた第２参照情報と、対象物質を示す情報とを取得する。そして取得部１９０は、第２参照情報と、対象物質を示す情報とを用いて、所定の値αを特定する。第２参照情報は記憶部１８０に予め保持されており、取得部１９０は記憶部１８０から第２参照情報を読み出して取得できる。また、取得部１９０は、ユーザに入力された対象物質を示す情報を取得することができる。具体的には、分析装置１０のユーザは分析装置１０に対して対象物質を示す情報を入力する操作を行う。対象物質を示す情報はたとえば分子名や分子の化学式であり得る。たとえば分析装置１０のディスプレイに対象物質の候補となる複数の物質が選択肢として表示され、ユーザがそれらの物質から対象物質を選択する操作を行う。取得部１９０はその選択された物質を対象物質として受け付ける。取得部１９０は、第２参照情報において、対象物質に対応する所定の値αを特定する。

流量算出部１３０は、たとえば同位体分析部１７０への対象元素の導入量（物質量）が所定の値αとなるよう、希釈ガスの流量を算出する。所定の値αは物質量を示す値である。流量算出部１３０は、分析の対象とする対象ガスにおける、対象元素の物質量を、所定の値αで除する事により、希釈倍率βを算出する。また、測定部１１０が対象ガスにおける対象元素の濃度を算出する場合、流量算出部１３０は、その濃度に希釈部１５０に導入する対象ガスの体積を乗ずることにより、対象ガスにおける対象元素の物質量を算出した上で、同様に希釈倍率βを算出できる。

図３は、希釈部１５０の構成を例示する図である。本図の例において希釈部１５０はフローコントローラ１５１およびオーブンスプリット１５２を備える。オーブンスプリット１５２には、測定部１１０から出力された対象ガスと、希釈ガスとが導入される。そしてオーブンスプリット１５２からは希釈ガスによって希釈された対象ガスが出力される。オーブンスプリット１５２から出力された対象ガスは同位体分析部１７０に導入される。希釈ガスは特に限定されないが、たとえばＨｅである。希釈された対象ガスのうち、一部のみが同位体分析部１７０に導入され、残りはオーブンスプリット１５２にて排出される。すなわち、本図の例では、希釈部１５０に導入された対象元素のうち、一部のみが同位体分析部１７０へ導入される。

希釈部１５０に導入される対象ガスの流量をＱ_１としたとき、流量算出部１３０は、Ｑ_２＝（β－１）×Ｑ_１の関係を用いて希釈ガスの流量Ｑ_２を算出する。

希釈部１５０に導入される対象ガスの流量をＱ_１は、予め定められた固定値であっても良いし、流量計１５３により測定される流量を流量算出部１３０が取得して用いても良い。後者の場合、流量計１５３は、希釈部１５０に導入される対象ガスの流量を測定するように設けられている。ただし、対象ガスの流量Ｑ_１は各測定において一定であることが好ましい。

流量算出部１３０で算出された希釈ガスの流量を示す情報は、フローコントローラ１５１に入力される。フローコントローラ１５１は、流量算出部１３０から取得したこの情報に示された流量で、希釈ガスをオーブンスプリット１５２に導入するよう、希釈ガスの流量を制御する。希釈ガスは少なくとも、対象元素を含む対象ガス（たとえば図２の例において時刻ｔ_０から時刻ｔ_１までの間に測定されたガス）がオーブンスプリット１５２に流入している間、流量Ｑ_２でオーブンスプリット１５２に導入される。

対象元素を含む対象ガスが測定部１１０で測定されてから、希釈部１５０に到達するまでの間で、流量算出部１３０は流量Ｑ_２を算出することができる。対象元素を含む対象ガスが測定部１１０で測定されてから、希釈部１５０に到達するまでの時間は、測定部１１０と希釈部１５０との間に分離カラムを追加すること等により、必要に応じて調整する事ができる。

以上では、測定部１１０で測定された対象ガスそのものが同位体分析部１７０で同位体分析される例について説明したが、他の例として、同じ組成の対象ガスを複数回発生させる等して、複数回測定部１１０に導入してもよい。たとえば、測定部１１０に導入された第１の対象ガスに対し、測定部１１０において濃度または物質量の測定が行われる。測定された濃度または物質量を用いて、流量算出部１３０が希釈ガスの流量Ｑ_２を算出する。そして、第１の対象ガスとは別途測定部１１０に導入した第２の対象ガスに対し、算出された流量Ｑ_２にて希釈が行われ、同位体分析部１７０での分析が行われる。このようにすれば、希釈ガスの流量Ｑ_２を算出するための時間を長く確保することができる。なお、第１の対象ガスと第２の対象ガスとにおいて、対象元素の濃度または物質量は同じであることが好ましい。ただし、第１の対象ガスと第２の対象ガスとの対象元素の濃度比または物質量比が既知であれば、第１の対象ガスと第２の対象ガスとにおいて、対象元素の濃度または物質量は同じでなくともよい。その場合、流量算出部１３０はその濃度比または物質量比を用いて希釈ガスの流量Ｑ_２を算出する。

オーブンスプリット１５２からは希釈された対象ガスが出力され、同位体分析部１７０へ導入される。同位体分析部１７０で行われる分析方法は特に限定されないが、同位体分析部１７０はたとえば磁場を用いて同位体比を特定する。同位体分析部１７０はＩＲＭＳであり得る。詳しくは、同位体分析部１７０は、同位体分析部１７０に導入されたガス中の原子または分子をイオン化する。そして、発生したイオン粒子を加速した上でイオン粒子に磁場を印加して、質量ごとの分離を行う。同位体分析部１７０には、イオン粒子を質量ごとに検出する複数の検出器が設けられている。同位体は互いに質量が異なるので、各検出器の出力に基づいて同位体比を得ることができる。このような磁場を用いた分析法では、複数の検出器における特性の違いやイオン化の程度の違いの影響で、測定される同位体比が導入量に依存しやすい。したがって、本実施形態に係る分析装置１０により希釈ガスの流量を制御して、対象ガスを希釈することが特に有効である。

流量算出部１３０および取得部１９０のハードウエア構成について以下に説明する。流量算出部１３０および取得部１９０は、流量算出部１３０および取得部１９０それぞれを実現するハードウエア（例：ハードワイヤードされた電子回路など）で実現されてもよいし、ハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ（例：電子回路とそれを制御するプログラムの組み合わせなど）で実現されてもよい。以下、流量算出部１３０および取得部１９０のそれぞれがハードウエアとソフトウエアとの組み合わせで実現される場合について、さらに説明する。

図４は、流量算出部１３０および取得部１９０を実現するための計算機１０００を例示する図である。計算機１０００は任意の計算機である。例えば計算機１０００は、SoC（System On Chip）、Personal Computer（PC）、サーバマシン、タブレット端末、又はスマートフォンなどである。計算機１０００は、流量算出部１３０および取得部１９０を実現するために設計された専用の計算機であってもよいし、汎用の計算機であってもよい。

計算機１０００は、バス１０２０、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージデバイス１０８０、入出力インタフェース１１００、及びネットワークインタフェース１１２０を有する。バス１０２０は、プロセッサ１０４０、メモリ１０６０、ストレージデバイス１０８０、入出力インタフェース１１００、及びネットワークインタフェース１１２０が、相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。ただし、プロセッサ１０４０などを互いに接続する方法は、バス接続に限定されない。プロセッサ１０４０は、CPU（Central Processing Unit）、GPU（Graphics Processing Unit）、又は FPGA（Field-Programmable Gate Array）などの種々のプロセッサである。メモリ１０６０は、RAM（Random Access Memory）などを用いて実現される主記憶装置である。ストレージデバイス１０８０は、ハードディスク、SSD（Solid State Drive）、メモリカード、又は ROM（Read Only Memory）などを用いて実現される補助記憶装置である。

入出力インタフェース１１００は、計算機１０００と入出力デバイスとを接続するためのインタフェースである。例えば入出力インタフェース１１００には、キーボードなどの入力装置や、ディスプレイなどの出力装置が接続される。

ネットワークインタフェース１１２０は、計算機１０００をネットワークに接続するためのインタフェースである。この通信網は、例えば LAN（Local Area Network）や WAN（Wide Area Network）である。ネットワークインタフェース１１２０がネットワークに接続する方法は、無線接続であってもよいし、有線接続であってもよい。

ストレージデバイス１０８０は、流量算出部１３０および取得部１９０のそれぞれを実現するプログラムモジュールを記憶している。プロセッサ１０４０は、これら各プログラムモジュールをメモリ１０６０に読み出して実行することで、各プログラムモジュールに対応する機能を実現する。

また、記憶部１８０が分析装置１０の内部に設けられる場合、例えば記憶部１８０は、ストレージデバイス１０８０を用いて実現される。

同位体分析部１７０に計算機が含まれる場合、その計算機のハードウエア構成は、流量算出部１３０および取得部１９０と同様に、例えば図４によって表される。ただし、同位体分析部１７０に含まれる計算機１０００のストレージデバイス１０８０には、同位体分析部１７０の機能を実現するためのプログラムモジュールがさらに記憶される。また、測定部１１０に計算機が含まれる場合、その計算機のハードウエア構成は、流量算出部１３０および取得部１９０と同様に、例えば図４によって表される。ただし、測定部１１０に含まれる計算機１０００のストレージデバイス１０８０には、測定部１１０の機能を実現するためのプログラムモジュールがさらに記憶される。流量算出部１３０および取得部１９０を実現する計算機１０００は、同位体分析部１７０に含まれる計算機および測定部１１０に含まれる計算機の少なくとも一方を兼ねても良い。

図５は、本実施形態に係る分析方法の流れを例示するフローチャートである。本実施形態に係る分析方法は、測定工程Ｓ１０、流量算出工程Ｓ２０、希釈工程Ｓ３０、および同位体分析工程Ｓ４０を含む。測定工程Ｓ１０では、対象ガスにおける対象元素の濃度または物質量が測定される。流量算出工程Ｓ２０では、測定された対象元素の濃度または物質量を用いて希釈ガスの流量が算出される。希釈工程Ｓ３０では、流量算出工程Ｓ２０で算出された流量に従って希釈ガスの流量を制御することにより、対象ガスが希釈される。同位体分析工程Ｓ４０では、希釈された対象ガスにおける対象元素の同位体分析が行われる。

本実施形態に係る分析方法では、対象試料の安定同位体比と標準試料の安定同位体比とがそれぞれ測定されてもよい。その場合、両試料について得られた安定同位体比の比較が同位体分析部１７０において行われ、対象試料の安定同位体比が補正される。そして、補正後の安定同位体比が最終的な対象試料の測定結果として出力される。なお、対象試料と標準試料の安定同位体比の測定では、所定の値αは同じとする。

次に、本実施形態の作用および効果について説明する。本実施形態によれば、流量算出部１３０は、測定された対象元素の濃度または物質量を用いて希釈ガスの流量を算出する。希釈部１５０は、流量算出部１３０が算出した流量に従って希釈ガスの流量を制御することにより、対象ガスを希釈する。そして、同位体分析部１７０には、希釈された対象ガスが導入される。したがって、試料の導入量によらず、安定した分析結果を得ることができる。

（第２の実施形態）
図６は第２の実施形態に係る分析装置１０の機能構成を例示するブロック図である。本図において、ガスの流れを破線矢印で示している。本実施形態に係る分析装置１０は、以下に説明する点を除いて第１の実施形態に係る分析装置１０と同じである。

本実施形態に係る分析装置１０では、測定部１１０の手前でガス流路がスプリッター等により分岐している。対象ガスは所定の割合で分離され、一部が測定部１１０へ導入され、残りの一部が希釈部１５０に導入される。本図の例において、対象ガスは前処理部１００と測定部１１０の間で分離される。測定部１１０へ導入される対象ガスにおける対象元素の濃度と、希釈部１５０に導入される対象ガスの濃度とは同じである。本実施形態において測定部１１０の出力と希釈部１５０の入力は接続されていない。

測定部１１０では、第１の実施形態で説明したのと同様に対象元素の濃度または物質量が測定される。流量算出部１３０は、測定部１１０で測定された濃度または物質量を用いて希釈ガスの流量を算出する。流量算出部１３０が測定部１１０から濃度を取得する場合、流量算出部１３０はその濃度を用いて第１の実施形態で説明したのと同様に、希釈ガスの流量を算出できる。流量算出部１３０が測定部１１０から物質量を取得する場合、流量算出部１３０は、分岐における分離比率、すなわち測定部１１０へ導入される対象ガスの体積と、希釈部１５０に導入される対象ガスの体積との比をさらに用いて、希釈部１５０に導入される対象ガスにおける物質量を特定し、希釈ガスの流量を算出できる。

なお、本実施形態においても。流量算出部１３０における算出処理の時間を確保するよう、対象ガスが希釈部１５０に到達するまでの時間は、分離カラムを追加すること等により必要に応じて調整する事ができる。また、本実施形態においても、複数回対象ガスを発生させてもよい。すなわち、まずは第１の対象ガスを全て測定部１１０へ導き測定を行う。その測定結果を用いて測定された濃度または物質量を用いて、流量算出部１３０が希釈ガスの流量Ｑ_２を算出する。そして、第１の対象ガスとは別途前処理部１００から出力された第２の対象ガスを、分岐を切り替えることにより、すべて希釈部１５０へ導入する。希釈部１５０では算出された流量Ｑ_２にて希釈が行われ、同位体分析部１７０での分析が行われる。このようにすれば、希釈ガスの流量Ｑ_２を算出するための時間を長く確保することができる。なお、第１の対象ガスと第２の対象ガスとにおいて、対象元素の濃度または物質量は同じであることが好ましい。ただし、第１の対象ガスと第２の対象ガスとの対象元素の濃度比または物質量比が既知であれば、第１の対象ガスと第２の対象ガスとにおいて、対象元素の濃度または物質量は同じでなくともよい。その場合、流量算出部１３０はその濃度比または物質量比を用いて希釈ガスの流量Ｑ_２を算出する。

本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用、効果を得られる。

以下、本実施形態を、実施例を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。

（実施例）
図７は、実施例に係る分析結果を示すグラフである。本実施例では、実施形態に係る分析方法で分析を行った。実施例では、試料としてＮ_２Ｏガスを用いた。本グラフは、オープンスプリットに導入する前のＮ_２ＯガスにおけるＮ_２Ｏの含有量（横軸）と、分析装置で測定されたＮ_２Ｏ－δ^１５Ｎ値（縦軸）との関係を示している。

本実施例では、オープンスプリットに導入する前のＮ_２ＯガスにおけるＮ_２Ｏの含有量を０．２０６μｍｏｌから２．１６３μｍｏｌまでの範囲で変化させ、各含有量について測定を行った。本実施例では前処理として、濃縮およびＣＯ_２との分離を行った。前処理後のガスを、オープンスプリットを介して同位体分析部に導入した。オープンスプリット中には、マスフローコントローラに接続されたキャピラリを挿入し、Ｎ_２ＯガスにおけるＮ_２Ｏの濃度に基づき流量がコントロールされた希釈ガスを導入した。そうすることで、全ての測定において同位体分析部に導入されるＮ_２Ｏの量は同じとした。希釈倍率は３．５～１６倍であった。

本図に示す結果から分かるように、オープンスプリットに導入されるＮ_２Ｏの量が変化した場合でも、Ｎ_２Ｏ－δ^１５Ｎ値の変動が小さかった。したがって、得られたＮ_２Ｏ安定同位体比は、分析装置に導入されるＮ_２Ｏの量に関わらずほぼ一定となった。

（比較例）
図８は、比較例に係る分析結果を示すグラフである。比較例では、希釈を行わなかった。比較例でも、試料としてＮ_２Ｏガスを用いた。本グラフは、オープンスプリットに導入する前のＮ_２ＯガスにおけるＮ_２Ｏの含有量（横軸）と、分析装置で測定されたＮ_２Ｏ－δ^１５Ｎ値（縦軸）との関係を示している。

本比較例では、オープンスプリットに導入した試料におけるＮ_２Ｏの含有量を０．０２２μｍｏｌから０．８９３μｍｏｌまでの範囲で変化させ、各含有量について測定を行った。前処理として、濃縮およびＣＯ_２との分離を行った。前処理後のガスを、オープンスプリットを介して同位体分析部に導入した。オープンスプリット中には、希釈ガスを導入しなかった。すなわち、オープンスプリットに導入した試料におけるＮ_２Ｏの含有量と、同位体分析部に導入されるＮ_２Ｏの量はほぼ同じであった。

本図に示す結果から分かるように、オープンスプリットに導入されるＮ_２Ｏの量が変化すると、Ｎ_２Ｏ－δ^１５Ｎ値が大きく変動した。

以上より、実施形態に係る分析方法によって、試料の導入量によらず、安定した分析結果を得ることができることが示された。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０分析装置
１００前処理部
１１０測定部
１３０流量算出部
１５０希釈部
１５１フローコントローラ
１５２オーブンスプリット
１５３流量計
１７０同位体分析部
１８０記憶部
１９０取得部
１０００計算機
１０２０バス
１０４０プロセッサ
１０６０メモリ
１０８０ストレージデバイス
１１００入出力インタフェース
１１２０ネットワークインタフェース

Claims

対象ガスにおける対象元素の濃度または物質量を測定する測定部と、
測定された前記対象元素の濃度または物質量を用いて希釈ガスの流量を算出する流量算出部と、
前記流量算出部が算出した流量に従って前記希釈ガスの流量を制御することにより、前記対象ガスを希釈する希釈部と、
希釈された前記対象ガスが導入され、前記対象ガスにおける前記対象元素の同位体分析を行う同位体分析部とを備える
分析装置。
請求項１に記載の分析装置において、
前記流量算出部は、前記同位体分析部への前記対象元素の導入量が所定の値となるよう、前記希釈ガスの流量を算出する
分析装置。
請求項２に記載の分析装置において、
前記所定の値を示す情報を取得する取得部をさらに備える
分析装置。
請求項３に記載の分析装置において、
前記取得部は、
前記所定の値と元素とを対応付けた第１参照情報と、前記対象元素を示す情報とを取得し、
前記第１参照情報と、前記対象元素を示す情報とを用いて、前記所定の値を特定する
分析装置。
請求項３に記載の分析装置において、
前記対象ガスは、対象物質を用いて発生され、
前記取得部は、
前記所定の値と前記対象物質とを対応付けた第２参照情報と、前記対象物質を示す情報とを取得し、
前記第２参照情報と、前記対象物質を示す情報とを用いて、前記所定の値を特定する
分析装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載の分析装置において、
前記同位体分析部は磁場を用いて同位体比を特定する
分析装置。
対象ガスにおける対象元素の濃度または物質量を測定する測定工程と、
測定された前記対象元素の濃度または物質量を用いて希釈ガスの流量を算出する流量算出工程と、
前記流量算出工程で算出された流量に従って前記希釈ガスの流量を制御することにより、前記対象ガスを希釈する希釈工程と、
希釈された前記対象ガスにおける前記対象元素の同位体分析を行う同位体分析工程とを含む
分析方法。