JPH03503569A - 分析試料を割込なしに連続自動的に採取し、時として評価する試料とデータを保管して処理する方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 場合によって評価する試料とデータの分析試料の捕集、保管および処理を割込な しに連続自動的に行う方法と装置 この発明は、後で設定できる判定基準に従って生じうる評価に対する試料とデー タを長期間準備していおくため、材料とデータに合った分析試料を保管して割込 なしに連続的にしかも自動的に分析試料を捕集する方法とその装置に関する。

この方法は、気体および液体の分析と分析装置に試料を装填するため、試料を捕 集することおよび試料を保管する技術分野に全て一般的に関している。

この発明は、化学設備の化学プロセス、化学工場の事故あるいはそれ以外の環境 に負担の掛かる事故を「回顧的に」研究する応用、例えば時間に依存して主成分 に対する反応混合物の合成、化学薬品倉庫の周囲の大気の負担、あるいは排水導 入箇所の流水への応用に見られる。プロセス検査および環境監視の外に、化学兵 器を製造していないことの検証は潜在性のある重要な応用分野である。対応する 注意協定に対する違反の疑惑がある場合、この発明は試料の回顧的な分析を簡単 に可能にし、試料を保管した日または時間、温度変化、圧力と流通量を正確に対 応させることができる。前記分野で監視するため有効に試料を連続的に捕集し試 料を連続的に保管することは、今日未だ実用化されていない。最近、センセーシ ョナルな化学事故によって、簡単で、許容される試料捕集と試料保管システムの 不足が顕著になっている。

現在、化学技術プロセスを監視するため以前より多く使用される多数の機器と装 置が、環境の検査、食料品の保全、有害物質の濃度の監視に使用されている。こ れ等の分析機器は時折連続的に動作しているが、分析はオンライン動作で直ちに 活用される。　　。

即ち、これ等の装置は分析試料と関連するデータを保管する。捕集する場合、液 体または気体状の試料は、ＴｅｎａｘまたはＸＡ口のようなもの、あるいは溶媒 に濃縮した形のものとしてもたらされる、そして分析するまで保管される。これ には、ガスクロマトグラフィーの試料捕集器と自動注入器が市販されている。後 者は溶媒で薄めて化学成分を分析装置、例えばガスクロマトグラフ質量分析計結 合系に自動注入するために使用される。

分析装置の導入ヘッドに試料を急速に導入できる可能性のある多重受動的な試料 捕集器はＴｅｎａｘおよびＸＡＤソープションパイプに対する有利な代替品とし て説明されている（西独特許第３１３７７６５号明細書および米国特許第４．５ ４１．２６８号明細書）。ここでは質量分析計または他の分析装置の加熱導入ヘ ッドに移した後、試料を濃縮し、試料を貯蔵し、試料を放出させる吸着性の捕集 円板の能力が使用される。

吸着剤としては、例えばシリコン膜を使用できる。

その外、”Ｓ　Ｉ　ＬＡＢ”と称する医療化学実験室用の自動化システムはシー メンスの雑誌、第５巻、１９７３年５月に開示されている。５ＩＬＡＢの応用分 野は、所謂実験自動化に採用されるところで、生化学分析や結果の評価に関連し ている。

この場合、分析試料の捕集と評価は時間的に狭く結び付いている。各々の分析が 実行され、このために定められた問題設定は、正さしく、データ処理の導入も含 めて機械化と合理化により医療診断を加速し、必要な検査の数が多い場合、これ 等の要求をなし遂げることである。検査すべき生体物質は、どんな場合でも腐り やすい、つまり化学生体的に変化しやすいため、短時間で検査を回す必要がある 。各々の試料は保管できるものにのみ制限されが、適当な検査容器（例えば、完 全血や血清用の）によってかなり広い空間と設置場所が必要になる。

前記自動化システム５ＩＬＡＢは、特定な試料に対して予め設定し不連続的な動 作経過に従い、所定の装置の設備の場合、時間的に狭くして、しかも所定の評価 判定基準に応じて動作する。これ等の利点は、ここでは合理化にのみあり、その ため必要な化学医療実験作業の負担が上昇する。

特表千３−５０３５６９　（３） 今までに知られている技術は、占有場所、製造および運転コストに関して経費が 嵩み、個人に負担が係り、全自動化は非常に困難で故障しやすい０個々の試料に 付いて、一定の関連するデータ、例えば日時、温度、圧力、通過量等の指定は作 業経費の掛かるプロトコルの導入に結び付くので誤りが生じやすい。更に、これ 等のデータを付属させることは簡単に操作できる。試料の分析も同様に時間がか がりス困難である。その場合、試料に関して好ましい情報を沢山の不要なデータ から選ぶ必要があり、これ等のデータは分析の問題設定に関して関係がないか、 あるいは守秘義務がある。

必要な場合、気体または液体混合物中の１または多成分を、試料捕集の関連デー タ、時間、温度等のようなデータを正確に付属させて後で証明するのに適した簡 単な自動試料捕集方法は現在のところ知れていない。

それ故、この発明の課題は、分析試料の材料保管の外に、必要な場合、簡単な方 法で後から設定可能な判定基準に従って評価することができるため、試料とデー タを準備できるように、付属するデータの同時識別と表示も場所を節約して行え る、割込のない連続した自動分析試料捕集と使用の保管を行う方法と装置を提供 することにある。上記の課題の解決は、この発明により、方法に対して請求の範 囲第１項と従属請求項７の構成により、またこの方法に付属する装置に対して請 求の範囲第２項と付属する従属項３〜６の構成によって解決されている。

請求の範囲第１項によるこの発明の方法は、以下の方法過程に特徴がある。即ち 、 一ポンプ（７）によって試料の流れ（６）を発生させ。

−この試料の流れ（６）から試料を取り出し、試料収納ヘッド（２）によって適 当な制限（８）の場合に吸着能力のある収納本体（１）に付着させ。

−溶解と拡散によって試料を収納本体（１）の吸着層（１２）に導入し、そこで 試料の斑点（９）または使用のトレース（９）を形成し。

−試料の保管と平行して、収納本体（１）上のデータトレース（１１）にデータ 書込ヘッド（３）によって関連するデータを表示し。

一試料を評価するため、収納本体（１）を接触膜（１３）または接触織物（１３ ）によって試料捕集ヘッド（４）に接触させ。

一試料を部分的または全面的に温度の作用で収納本体（１）の吸着層（１２）の 試料斑点（９）から取り出し。

−この試料を搬送ガスの流れによって分析部（１４）に導入し。

一関連するデータをデータ読取ヘッド（５）によってデータトレース（１１）か ら読み取る。

その場合、請求の範囲第７項によれば、試料の収納速度は制限として機能するシ リコンゴムの壁厚と温度によって制御することができ、材料に応じて最適にされ る。

この発明による方法を実行する装置は、請求の範囲第２項により以下の構成要素 から成る。即ち、−吸着能力があり、磁気または光学的に書込可能な収納本体（ １）、試料収納ヘッド（２）とデータ書込ヘッド（３）から構成され、連続自動 的に試料を捕集し、分析試料を保管し、関連するデータを表示する装置。

一試料とデータを有する収納本体（１）、試料捕集ヘッド（４）およびデータ読 取ヘッド（５）から構成され、分析試料を材料とデータに応じて評価する装置。

請求の範囲第３項によれば、収納本体に対し以下の膜からなる多層膜構造が捷唱 されている。即ち、−分析試料を保管する吸着膜（１２）。

−関連するデータを表示する磁化可能な膜（２０）または光学的に書込可能な膜 。

一更に有利にするため、隣の収納された分析試料に対して拡散防止としての膜（ ２、特許 請求の範囲第４項には、試料収納ヘッド、ポンプ、制限部および加熱ブロックか ら構成され、試料の捕集と保管を連続自動的に行う装置の構成が示しである。

請求の範囲第５項には、加熱ブロック、接触膜あるいは接触織物および後置され た分析装置から成る試料捕集ヘッドで構成され、分析試料を材料に応じて評価す る装置の構成要素が示しである。

最後に、請求の範囲第６項によれば、制限部はシリコンゴムで構成されている。

この発明の解決原理は、何よりも、多層膜から成る共通収納本体に、分析試料を 材料に応じて保管し、付属データを例えば磁気または光学的に保持することに基 礎を置いている。更に、試料を保管し付随データを表示する装置と保管した試料 と表示データを評価する装置とは、この発明に付属している。

この発明によって、試料を（試料収納ベルトの寸法と容量に応じて）合理的な量 にして確実に保管すること、および関連するデータ（例えば、試料の保管日時） を自動的に付属させたり、必要な場合、試料を簡単に急激に導入することができ る。この装置を、磁気テープカセットのように場所を節約し、完全にカプセル化 して操作を困難にして設計することができる。データキャリヤと試料キャリヤの 結合は一定の試料を早く探すことを保証し、試料に関連したデータに対する記帳 を省略させる。

この発明は、それぞれ識別データを記憶させて、符表平３−５０３５６９　（４ ） 割込なしで、即ち無理がなく、乱れのない影響を及ぼすが、連続的な試料の捕集 できる可能性を提供している。保管した試料とデータの時間および場所に無関係 な後からの評価は移動しながら導入することおよび記憶カセットに保管すること よって可能になる。大量の試料を長期間、しかも化学作用に対しておよび不当な 評価（データの保１りに対して保護ゝして保管することができる。このような方 法とこの方法に特に適した装置は、大規模企業や小規模企業でも化学工場の監視 を可能にする。

既に述べた自動化システム“Ｓ　Ｉ　ＬＡＢ″とは逆に、この発明の利用分野は （非生体）化学の共通分野にあり、そこでは何よりも化学物質や製品、特に化学 兵器を製造することにある。更に、狭い場所に多数の試料、特に拡散しやすい物 質（液体や気体）を長期間保管し、その間、外部の作用に対して、つまり化学変 化に対して保護する。これ等の分析試料は、通常トレース領域で、つまりマイク ロプローブの領域で移動する。このために見出された（割り込みのない）方法は 、化学製品を製造する時に乱れや妨害のない導入を避けるが、それにも係わらず 連続的に、所定の時間間隔に応じて試料を捕集し、この試料を一体に保管したり 、データに応じて識別することも可能にする。

記憶カセット中の収納本体から実質上酸る、請求の範囲第２〜６項による、試料 を連続的に捕集し、分析試料とそれに関連するデータを保管する特別な装置では 、多数の試料と情報を比較的制限された空間に導入できる。

この発明による方法とこの方法に対して開発された特別な装置を用いると、連続 的に試料を捕集するための所定の時間間隔の後、時点と装置の装備に無関係な、 場合によって後で必要になる分析を、何時でも設定可能な判定基準に応じて実行 できる。このシステムは、必然的ではないが、分析試料の評価を可能にする。

作業過程または結果を後から正確に検査する場合には、化学薬品または有毒物質 の検査が行われる、つまり有害なまたは禁止されている物質を不法にあるいは故 意でなく製造することの検査がこの発明によって実現される。

従って、この発明によって製造プロセス内の、あるいはまた運転に応じた廃ガス や廃水、塵捨て場の廃水等でも、一定の時点で化学プロセスの経過あるいは一定 の化学物質の有無に関する証拠となる文書をもたらす。この発明は、特に化学兵 器物質を合理的で国際的な協定の枠内で製造するすることを管理したりあるいは 少なくとも査察できる位置を占めている。

この発明は、例えば化学兵器の禁止協定を検証する枠内のその壜検査に対して意 義がある。化学兵器を製造していないことの立証可能性に関する議論は、この分 野で特に不足していることに意義がある。何よりも産業施設でのその場監視が問 題であると見做され、産業上の秘密を守る必要があるが２．監視に必要なデータ を充分な量と質で利用できる。

更に、この発明は、存在している化学兵器の保有量の破棄を管理する場合、調査 目的のため許容量にした化学兵器物質の製造を管理する場合、あるは軍事紛争で の国際法上妨げになる兵器物質の導入を視察する場合にも、利用できる。

この発明を以下に図面に示す実施例に基づきより詳しく説明する。

第１ａ図　試料の捕集、試料の保管およびデータの表示を行う装置の断面図と収 納本体の平面図。

第１ｂ図　分析試料の材料とデータ評価を行う装置の断面図と収納本体の平面図 。

第２ａ図　収納本体上の試料保管とデータ表示の配から　　置の種々の形態。

第２ｄ図 第３図　　試料の捕集、試料の保管、データの表示を行う装置と、収納本体とし てリール上に巻き取り可能なテープとを保有スル閉じた記録カセットの断面図。

第４図　　収納本体の例示的な三層構造の断面図。

この発明による試料と関連するデータの保管は、第１ａ図に示しである。ここで は記録テープとして示しである収納本体ｌは、試料とデータ用にある保管過程の 期間中、試料収納ヘッド２とデータ読取ヘッド３に接触している。

第１ｂ図には、試料とデータの取り出しが示しである。この場合、記録テープ１ は分析装置１４の試料捕集ヘッド４とデータ読取へラド５に接触している。

試料の保管は、液体または気体である試料の流れ６を図示していない、ポンプ７ によって適当な制限部８を経由して適当な壁厚と温度の場合収納テープ１の吸着 能力のある膜１と接触する。その場合、成分は試料の流れ６から溶解と拡散によ って吸着層１２に達し、試料の流れ６に曝される場所で試料斑点９あるいは試料 トレース９を形成する。そこにある物質の量は、特に制限部８の様式、試料の流 れ６の作用時間間隔と試料の流れに曝される保存テープの表面によって可変され る０種々の溶解度および拡散度を介して特に有機有毒物質を選択的に通す能力の ある一定厚さく高々２００μ−以下）のシリコンゴムが、特に有利に制限部とな る。その膜厚または壁厚も同じ様に試料の収納速度あるいは収納した物質の量に 影響を与える。非常に効果的な制限部は、特に特表平３−５０３５６９　（５） 試料の流れ６に、例えば数ｇ／ｓｉｎの通過速度で、化学反応混合物から捕集さ れる代表的な使用がただ数百ｎｇ／ｈの速度で保管される時、必要になる。

これに反して、制限部は、試料の流れ６が、例えば水で形成され、飲料水、廃水 あるいは流水がトレース上に溶けた有機有害物を観察した場合、完全に省略でき る。この場合、保管テープの吸着層１２は水分の多い試料の流れに直接曝される 。

データの保管は、図示した実施例の場合、磁気テープの記録装置から知られてい る方法で行われ、記録テープ１の磁気層２０のデータトレース１１に供給する。

他の実施例の場合、データ保管は光学的にも対応する層に、例えばプリンター、 タイプライタ−によって、あるいはレザービームで行われる。

保管テープｌの評価、つまり試料とデータの検査は、この発明により、保管過程 を逆にして、試料を保管する吸着層１２が分析装置１４の加熱された試料捕集ヘ ッド４の接触膜１３または接触織物１３に接触すること、つまり、同じ様に保管 した一定のデータ（日時、温度）が付属している試料を保持する保管テープ１の 一部に接触することによって行われる。この接触では、試料は温度で保管テープ １から放出され、搬送ガス流１５によって気体状にして、図示していない分析袋 ！１４、好ましくはガスクロマトグラフ（ＧＣ）、質量分析計（ＭＳ）あるいは トレース系ＭＭＩ（７’リユツカー・フランツエン・アナリテイク社ｉ　Ｂｒｕ ｋｅｒ−Ｆｒａｎｚｅｎ　Ａｎａｌｙｔｉｋ）に似た移動可能なＧＣ／ＭＳの組 み合わせに、同定と定量化のために導入される。

仕様に付属するデータは、通常の方法でデータ読取ヘッド５を用いてデータトレ ース１１から読み取られ、出力される。

第２ａ−ｄ図に示しであるように、試料の保管は連続的（あるいは不連続的）に 行え、種々の方法でデータ記録が付随している。

第２ａ図には、同じ保管テープ１の上に交互に配設された部分にして試料乳点９ とデータトレース１１の配置が模式的に示しである。この場合、記録過程は時間 間隔を置いてただグループ毎に、つまり不連続に行われる。第２ｂ図には、試料 トレース９とデータトレース１１を有する保管テープが並列配置にして示しであ る。

第２ｃ図には、試料保管とデータ記録用に分離した保管テープが示しである。こ のことは、保管過程の期間中、試料保管ヘッド２とデータ書込ヘッド３の空間的 な分離と、例えば磁気記録装置、バーコードプリンタ等のような公知の装置を仕 様することを可能にする。試料とデータの保管のテープ輸送機構の同期は電気制 御によって保証される。

第２ｄ図には、仕様とデータが同じテープ上に連続して重ねて記録されている記 録テープが示しである。この実施例では、第４図に示した磁化可能な膜２０を使 用することが特に適している。

基本的には、試料と付属するデータを保管するために記録ディスクも使用できる 。技術的にはより簡単に実現できるが、記録テープが容量的には有利である。

第３図には、閉じた記録カセット１６を補助手段として、第２ａ、２ｂまたは２ ０図による記録方式の一つが選択されている試料収納ヘッド２とデータ書込ヘッ ド３に連結した記録過程が模式的に示しである。

図示していない駆動機構が記録テープ１を移動させる。このテープは巻取り−ル １７によって巻き出され、制御された方式でデータ書込ヘッド３とサーモスタッ ト・ブロック２２を備えた試料書込ヘッド２を通り過ぎて記録リール１８に達し 、このリールに記録テープ１が巻き取られる。この記録リール１８は、試料を長 期間保存している間に蒸発あるいは分解による損失を少なく維持するために、好 ましくは低温し維持された部屋１９にある。

第４図には、ここでは記録テープ１として示した断面に切り出した収納本体１が 示しである。この記録テープ１は、ここでは三つの層から構成されている。即ち 、試料を保存するための吸着層１２、デー夕を保存するための磁化可能な層２０ 、および金属層、好ましくはアルミニューム箔である。後者は望ましくない保存 した試料が保管リール１８の隣の巻き取られたテープに伝播することを拡散阻止 部として防止する。

再使用できる磁化可能な膜２０の代わりに、この発明の実施例の場合、関連する データを保管するため、図示していない可撓性のある合成樹脂膜も使用できる。

この膜は色素及び／又はポリマーで被覆してあり、レーザービームによって光学 的にデータをテープ上に書き込んでいる。他の実施例では、データを書き込むた めに、プリンター、タイプライタ−等も使用できる。この場合、特にバーコード ・パターンを使用することが適している。この様な合成物質の膜（フォイル）は 一度しか書き込めないので、望ましくない破棄あるいは誤りに対してデータを保 護することがより確実になる。磁化可能な膜２０を使用する場合でもデータをデ ータトレース１１に適切に保護するために、この発明の実施例の場合、記録テー プのカセット１６のカバーを磁化可能な被覆体として形成しである。カバーの材 料としては、例えば単層または多層の軟鉄またたはμメタル等を使用できる。

符表＋３−５０３５６９　（５） 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８） 平成２年１１月２７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．後で設定可能な判定基準に従って場合によっては評価をするため、試料とデ ータを長期間処理する分析試料の物質とデータに対する保存部を用いて割込なし に連続自動分析試料を捕集する方法において、 −ポンプ（７）で試料の流れ（６）を発生させ、−この試料の流れ（６）と共に 試料を受け取り、試料収納ヘッド（２）によって適当な制限部（８）の場合、吸 着性のある収納本体（１）に取り付け、 −適当な温度の時、前記試料を収納本体（１）の吸着層（１２）に染み込ませ、 そこで試料斑点（９）または試料トレース（９）を形成し、−収納本体（１）上 に試料を保管するのに平行して、データ書込ヘッド（３）によってデータトレー ス（１１）に関連するデータを表示し、−試料を評価するため、接触膜（１３） または接触織物（１３）によって収納本体（１）を試料捕集ヘッド（４）に接触 させ、 −試料を温度の作用によって収納本体（１）の吸着層（１２）の試料斑点（９） から一部または全部を取り出し、 −試料を搬送ガス流（１５）によって分析部（１４）に導入し、 −関連するデータをデータ読取ヘッド（５）によってデータトレース（１１）か ら読み取る、ことを特徴とする方法。 ２．請求の範囲第１項の方法を実行する装置において、 −吸着能力があり、磁化可能かあるいは光学的に書込可能な収納本体（１）、試 料収納ヘッド（２）およびデータ書込ヘッド（３）から成る、試料の捕集と分析 試料の保存と関連するデータの表示を連続自動的に行う装置、 −試料とデータを保有する収納本体（１）、試料捕集ヘッド（４）およびデータ 読取ヘッド（５）から成る、分析試料の材料とデータの評価を行う装置、 を有することを特徴とする装置。 ３．収納本体（１）は多層の膜で形成されいて、−分析試料を保管する吸着層（ １２）、−関連するデータを表示する磁化可能な膜（２０）または光学的に書込 可能な膜（２０）、−保存された隣の分析試料に対して拡散防止部としての膜（ ２１）が付加されると有利である、ことを特徴とする請求の範囲第２項の装置。 ４．試料の捕集と分析試料の保管を連続自動的に行うために使用される試料収納 ヘッド（２）は、ポンプ（７）、制限部（８）および加熱ブロック（１０）で構 成されていることを特徴とする請求の範囲第２項または第３項記載の装置。 ５．分析試料の材料的評価をする装置のために使用される試料捕集ヘッド（４） は、加熱ブロック（１０）、接触膜（１３）または接触織物（１３）および後置 されている分析装置（１４）で構成されていることを特徴とする請求の範囲第２ 〜４項のいずれか１項に記載の装置。 ６．制限部（８）はシリコンゴムで形成していあることを特徴とする請求の範囲 第２〜５項のいずれか１項に記載の装置。 ７．試料の保存速度は、制限部として作用するシリコンゴムの肉厚と温度によっ て制御され、試料の材料に応じて最適にされていることを特徴とする請求の範囲 第１項記載の方法。 ８．請求の範囲第２〜６項のいずれか１項の装置または請求の範囲第１項または 第７項の方法を実行する装置において、データトレース（１１）は磁化可能な膜 （２０）の一部であることを特徴とする装置。 ９．請求の範囲第２〜６項のいずれか１項の装置または請求の範囲第１項または 第７項の方法を実行する装置において、データトレース（１１）はカラー材料及 び／又はポリマーを付けた、特に可撓性合成樹脂の箔である光学的に書き込み可 能な膜の一部であることを特徴とする装置。 １０．請求の範囲第９項の装ちを運転する方法において、データトレース（１１ ）はプリンター、タイプライターまたはレーザービームで書き込みされることを 特徴とする方法。 １１．データトレース（１１）に書き込みするため、バーコードパターンが使用 されることを特徴とする請求の範囲第１０項記載の方法。 １２．磁化可能な膜（２０）は保存テープカセット（１６）によって全部または 部分的に取り囲まれ、そのカバー材料は磁気シールドとして作用するように形成 されていることを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。 １３．保存テープカセット（１６）のカバー材料は単層または多層であり、軟鉄 及び／又はμメタルを保有することを特徴とする請求の範囲第１２項記載の装置 。