JPH0368864A - 化学分析用試料の前処理装置および前処理方法並びに該装置を用いた化学分析装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化学分析用試料の前処理装置および前処理方
法）狼びに該装置ζｔを用いた化学分析装置に関する。

〔従来の技術〕

化学分析においては５分析試料の溶解、抽出、分離、ｉ
１！過算の前処理が必要な場合が多い。

例えば、植物栽倍土壌においては、その土壌特性を知る
上で重要な項目の一つに、交換性陽イオンおよび陽イオ
ン交換容−ｆｉｌ　（Ｃａｔｉｏｎ　ｌＥｘｃｈａｎｇ
ｅＣａｐａｃｉｔｙ　；　ＣＥ　Ｃ）がある。

交換性陽イオンとは、土壌の主成分（アルミノけい酸塩
専）にイオン交換反応によって吸若されているカルシウ
ム、マグネシウム、カリウム、ナトリウム算のイオンを
云い、これらは植物の栽培に必要な土壌中の肥料成分で
ある。

また、前記陽イオン交換容欧（以下ＣＥＣと称す）は、
土壌中の主成分（アルミノけい酸塩等）が交換し得る前
記陽イオンの最大量、即ち、土壌中の肥料成分である交
換性陽イオンの保持量を示す値である３ これら交換性陽イオンおよびＣＥＣは、一般に、次の方
法によって定地することができる。

（１）土壌試料の一定量をフィルタ（脱脂綿ｎよびパル
プろ紙）を備えた円筒状容器（カラム）に入れる。

（２）前記カラムに、交換性陽イオンの反応液としテ酢
酸７？／モニウム（ＣＩＩ、Ｃ００ＮＩＩ４）の１規定
水溶液を通すことにより、土壌試料中の交換性陽イオン
が脱着され、代オ）りにアンモニウムイオンが吸若させ
る。

（３）８０％エチルアルコール水溶液を通してカラムに
残存している酢酸アンモニウムを洗浄、除去する。

（４）塩化カリウム（ＫＣＱ）の１０％水溶液を通して
、土壌試料が吸着したアンモニウムイオンを脱着、抽出
する。

（５）前記（２）において、土壌試料から脱着した酢酸
アンモニウム水溶液中の交換性陽イオンの濃度を求める
。

（６）前記（４）で得た塩化カリウム水溶液中のアンモ
ニウムイオンを定量し、前記（５）の交換性陽イオンの
濃度を参酌してＣＥＣを求める。

（ロ本土壌肥料学会歌修：土壌標増分析・測定法。

１５２頁、博友社（明相６１年）） 上記の交換性陽イオンのＶｉ換、脱着（分析用試料の前
処理）は、カラムを用いて行なわれているが、反応液の
流通に長時間（２〜３０）を要し、かつ、その操作には
手数がかかると云う問題があった。

このため、上記の操作を自動化した自動前処理装置が提
案されている（特開昭６２−６７４５５号） これは、交換性陽イオンの抽出、カラム洗浄。

アンモニウムイオンの脱着等の一連の操作をバッチ法に
よって行なうものである。

バッチ法は、−回の抽出では油出率が低いので、脱着、
抽出を新しい反応液により繰返し行なって、抽出する方
法である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のバッチ法による自動前処理装置ｆｆは、本１Ｆ土
質の土壌や、微細で比重が大きな物質からなる分析試料
の前処理には、該試料がフィルタ表面に沈降、堆積して
フィルタを目詰まりさせ、その結果脱着、抽出した反応
液の透過を妨げ、場合によってはほとんど流出しなくな
ると云う問題があった。

本発明の目的は、こうしたバッチ法による前処理装置の
フィルタの目詰まりを防ぎ、前処理操作のメンテナンス
頻度が少なく、かつ、高効率な１１ｑ処理ができる化学
分析用試料の前処アミ装Ｐｉおよび前処理方法並びに該
装ｆ１／ｌを用いた分析装置を提伏することにある。

また、バッチ容器への反応液の注入、吐出Ｕ、↑の液圧
によるフィルタの破損を防止した構造のフィルタを備え
た前記装置ｒＣを提（１（することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨は、 分析試料中の分析成分を置換または脱着する作用を有す
る反応液を用い、前記分析試料中の分析成分またはそれ
に相当する成分を、繰返し抽出するバッチ方式の反応容
器を備えた化学分析用試料の前処理装置において、 前記反応容器は、前記置換または脱着後の反応液の吐出
口側に、該液を濾過するフィルタが設けられており、 繰返し抽出時の前記反応液が、前記吐出口側に設けたフ
ィルタを逆に通して注入できるよう構成されていること
を特徴とする化学分析用試料の前処理装置および前処理
方法、敏びに該装置を用いた化学分析装置にある。

本発明は、前記バッチ方式の反応容器に入れた分析用試
料に前記反応液を繰返し注入して、前記置換または脱着
反応を繰り返すが、このとき再注入する新しい反応液は
、置換または脱着処理済みの反応液を抜き取った側のフ
ィルタを通して注入することが特徴である。

一定時間反応容器を振とうすることによって分析試料と
反応させた反応液は、前記フィルタを通して反応容器外
に吐出される。

次の再抽出工程に必要な新しい反応液は、処理済みの反
応液を吐出した側から注入し、該反応液により、フィル
タ表面に沈降、堆積した土壌微粒子等の堆積物は逆洗さ
れて、フィルタ面上から剥離される。これによって、更
に、次の置換または脱着を高効率に行なうことができる
。

また、フィルタの繰返し濾過によって起る］］詰まりを
抑制することができるので、前処理操作の繰返しにも支
障がなく、かつ、前処理を短時間で完了することができ
る。

前記反応容器への反応液の注入量は、反応容器内を完全
に濶たすことなく、反応容器内に適度の空間が形成され
るような内容積の反応容器を用いるか、または−回の反
応液の注入量を前記室間ができるよう制限することが、
効率的む前処理を行なう」二で重要である。反応容器中
に適度な空間を設けることによって、分析試料と反応液
とが容器の振どう時によく混合されるために、反応、脱
着を−Ｍ効率よく行なうことができる。

前処理装置ｄのカラムに設けられるフィルタは。

一般に○−リング等を用いて取付けられている。

しかし、本発明のように、処理済みの反応液を抜き取っ
た側のフィルタ側から新しい反応液等を注入すると、分
析試料の沈降、堆積物によって目詰まり状態にあるフィ
ルタに高い液圧がかかり、フィルタが破れて次のエセ４
に移ることができない場合が多い。

本発明はこうした吐出、注入液による加圧によってフィ
ルタが破損しないよう、特別なフィルタホルダによって
挾持されたフィルタを用いる。

前記フィルタホルダは、濾紙専のフィルタの表面に密着
する多孔の押え板（例えば金網）で構成され、該フィル
タホルダを２枚用いてｉ４紙１から成るフィルタを密着
挾持するようにしたものである。

本発明の前記バッチ法による自動前処理装置は上記交換
性陽イオンやＣＥＣの分析用試料の前処理の他に、有効
態りん酸、有効態はう酸、硝酸態窒素などをはじめ、各
棟の化学分析成分の抽出にイｆ効であり、こうした前処
理を目的とするものであれば特に限定されない。

〔作用〕

フィルタの目詰まりを抑制することができるのは、処理
済み溶液を抜き取った側から再注入される新しい液によ
る逆洗効果により、フィルタ表面に沈降、堆積している
土壌算の固形分析試料の堆積物が剥がされるためである
。

また、反応が平衡に達するまでの時間が短いのは、反応
容器に空間を形成したことによって、振どう時に試料と
液とがよく混合されるためであり。

特にフィルタから剥離された同形状の試料を速やかに反
応液中に分散することができるためである。

さらにまた、フィルタ表面を多孔のフィルタホルダによ
り、密着、挾持する構造としたことによって、注入また
は吐出される液の液圧が高くても、フィルタ破損の恐れ
が少ない。

〔実施例〕

第１１図は本発明の前処理装置の構成を示す斜視図であ
る。

本装置はポンプ１（加圧、減圧兼用）と四方切換え弁２
からなるポンプ部、ストップ弁３−１〜３−３と反応容
器４−１〜４−３、反応容器ホルダ５を４１１えた振と
う機６とからなる混合部、三方切換え弁７−１．７−２
と叶留容器８、シリンジ９−ｔ〜９−３．注入機１０お
よび反応液貯槽１１−１〜１１−３からなる反応液注入
部、三方切換え弁７−１．７−２、ターンテーブル１２
に戟Ｉｊ／ｌされた保存容器器３よ；よび廃液貯留層１
４からなるフラクションコレクタ部、および上記各部を
制御する制御装ＲＬ　５によって構成されている。

ｈＩ前前記シフ１部ス１−ツブ弁３と、四方切換え弁２
を９ノ換えポンプ上を運転して反応容器４の内ノドを上
下することにより１反応液の注入（吸入）と、処理済み
反応液の吐出を行むう。

なお、反応容器４内に流入する空気の除塵が必要な場合
は、四方切換え弁２の吸入排気口にろ過器３４を設ける
。

ｎ２合部は、各反応容器４にそれぞれ秤１ｔｔ　シた分
析試料（土ｋＭ）を入れ、フィルタとキャップで蓋をし
て反応容器ホルダ５にセットする。

上記反応容器ホルダ５は、振どう時に反応容器４が横に
なるよう水平に倒せる機構を右し、振どう器６の往復動
によって反応容器を振とうする。

反応液注入部は、反応液貯蔵槽１１から反応液を各シリ
ンジ９内に注入機１０を動作することによって所定量吸
入し、貯留容器８に一旦注入し、これを三方切換え弁７
、各ストップ器３の切り換えによって、前記ポンプ部に
より減圧された反応容器４内にそれぞれ吸引注入される
。

フラクションコレクタ部は、吐出された処Ｊ’ｌｌｔ済
みの反応液を、ターンテーブル１２に載置された保存容
器１３に三方バルブ７を介して順次注入し、前記反応容
器４内を洗浄した不必要な洗浄液筒は廃液貯留ｒｔＩ１
１４へ排出する。

次に、第２図（ａ）〜（ｆ）で示す工程図を用いて、本
発明の前処理工程を説明する。

（ａ）工程１ 所定量の分析試料（土壌）２２を反応容器４内に秤量採
取し、フィルタ２３とキャップ２０で蓋をした後、反応
容器４の上下に付設しているストップ器３を閉じる。

反応液貯槽１１中の反応液２４をシリンジ９で所定量吸
い上げて貯留容器８に入れる。

（ｂ）工程２ ストップブＦ３を開けて貯留容器８内の反応液をポンプ
１で減圧した反応容器４内に吸引注入する。

（ｃ）工程３ 貯留容器８内の反応液の吸引注入が完了した後も吸引を
続けて空気を吸入し、反応容器４内に空間２５を形成す
る。これによって、振どう時に分析試料２２と反応液２
４とを十分混合することができる。

（ｄ）工程４ ストップ弁３を閉じて反応容器４を横に倒し、振とう機
を矢印方向に往復動させることにより、反応容器４を所
定時間振とうする。

（ｅ）工程５ 反応容器４を起してストップ弁３を開き、三方切換え弁
７の流路を保存容器１３の方に切換え、ポンプ１によっ
て反応容器４の内圧を上げて処理済み反応液を吐出させ
、保存容器１３に採取する。

（ｆ）工程６ 反応容器４内の処用ｌ済み反応液の吐出が完了したら、
シリンジ９中に新しい次の反応液を吸入する。

上記（ａ）〜（ｆ）図で示す工程を返すことにより、分
析試料中の特定成分の抽出を行なう。

なお、上記工程におけるポンプ１の吸排の運転時間、反
応液の注入吐出、振どう機の振とう口、９間。

保存容器のフラクションの選択、各神器の開閉切換え算
の各械制御は、プログラムされたマイクロコンピュータ
によって制御される制御装置１５によって行なうことが
できる。

また１反応容器４．ストツプ弁３、シリジン９、保存容
器１３等は、適宜、必要な数を用意して用いる。

本実施例で説明するように、反応容器４への反応液の注
入（吸入）は、処理済み液を吐出したフィルタ側から行
なう。これによって、フィルタに沈降、堆積している固
形状試料の堆積物が剥離されるので、フィルタの目詰ま
りを防ぐ効果がある。

第５図に、前記反応容器４の振とう機６への取付は方向
（縦、横）と抽出効果との関係のグラフを示す。

風乾土壌試料０．１　ｇに対して、抽出液として０　、
　ＯＯ２ｍ、　ｏ　Ｑ　／　Ｑの硫酸溶液２０ｍＱを反
応容器４に入れ、該反応容器をｍ（重置）にして水平方
向に振とうした場合と、横（水平）にして水平方向に振
とうした場合の抽出液中のりん酸イオン濃度（ｐ、ｏ、
換算値）を求めた。

図から明らかなように、土壌中のりん酸イオン濃度は反
応容器を縦にして振とつするよりも、横にして振とうし
た方が、よく抽出されることが分かる。

これは、容器を縦にした場合は横にした場合に比べて、
容器内に形成した前記空間部２５が振どう時に十分に作
用せず、反応または脱着が平衡するまでに時間がか）る
ためと考える。

第３図は、本発明の前処理装Ｆ＜に用いる反応容器４の
断面図を、また、第４図は該反応容器のフィルタ部の分
解斜視図を示す。

反応容器４は、容器ボディ１６の両端に、フィルタホル
ダ１７／フイルタ１８（例えばろ紙）／フィルタホルダ
１７′の順でｊｆｔ　ＦＭされたフィルタを、○−リン
グ１９を用いて容器キャップ２ｏにより締め付け、密封
する構造となっている。

前記フィルタホルダ１７．１７’　は、金網筒の多孔板
がフィルタ表面に密着し、ろ紙等のフィルタ１８を保護
する。

反応液は、フィルタを通して注入される。そして反応処
理済み液はフィルタを通しコネクタ２１より吐出される
。

次に、注入される新しい反応液は、前記処理済み液を吐
出したコネクタ２１を通し吐出液をろ過したフィルタか
ら逆に注入される。このとき、フィルタ上８はフィルタ
ホルダ１７．１７’　によって保持されているので、前
記注入液の圧力により破損されることが少ない。

なお、フィルタホルダは反応液等に腐食、溶解されない
網状のものが好ましい。

また、フィルタ１８としては、セルロース繊維。

メンブレンフィルタ、ガラス繊維、ガラスクロス、高分
子織布、またはこれらの不織布等目的に応じて用いるこ
とができる。

第６図は、本発明の前処理装置？１の外観斜視図である
。

該装％’）？の」二面には反応容器４が取付けられた反
応容器ホルダ５、］）；Ｉ処理後の試料液を一時保存す
る保存容器１３が取付けられたターンテーブル１２およ
び操作盤２６が配置されている。

また、扉２７の奥にはポンプ１（吸入排気兼用）、シリ
ンジ９、江入器１０．切換え弁２，７などが格納されて
いる。これらの操作は全て該装置の上面に配置されてい
る操作盤２６によって行なえるように構成されている。

また、その操作はマイクロコンピュータを備えた制御手
段により行なうこともできる。

第７図は本発明の前処理装置を組合せた自動化学分析装
置ｌの一例を示す外観斜視図である。

分析装置ｑ２８には、その上面中央部に自在に同動上下
するノズル３１を備えたピペッティング手段３０が設け
られており、マイクロコンピュータを備えた制御装置（
図示せず）により制御され。

前記前処理装置ζｉによって前処理された保存容器１３
内の分析試料を採取し、セルディスク２９に載ｉ１′？
された反応セル３２に移すことができる。

なお、前記保存容器１３および反応セル３２は、前記ピ
ペッティング手段３０のノズル３１の先端が描く円周下
に置かれるように、前記ターンテーブル１２およびセル
ディスク２９を配置する。

前記反応セル３２内に採取された分析試料は。

分析装Ｐｆ２８内に収納されている反応試薬容器（図示
せず）から所定量の反応試薬が前記ノズル３１を介して
注入混合される。この混合液はノズル３１で吸引して測
定部３３に移し、分光分析される。

該分析結果は自動記録装置（図示せず〉により記録され
る。

本実施例の自動化学分析装置を用いることによって、試
料の前処理と分析が一連の自動操作により行なうことが
できるので、分析の省力化を図ることができる。

次に、本発明の前処理装置を用いた野菜および果実から
のフェノキシ系残留農薬（除草剤）の抽出例について説
明する。

前処理王権は前記の土壌試料の場合と同様に第２図に示
す工程と同様であるが、分析試料として粉末化した水稲
を用い、反応液として３０％アセトン水溶液および４規
定の塩酸を用いて行なった。

ミキサーで粉砕した所定１よの試料を反応容器に採取し
、前記反応液を注入後、振とうし、第２図工程（ｆ）よ
り抽出液を抜取り、再び新鮮な反応液をフィルタ部２３
より反応容器４に注入する工程を３回繰返し、これらの
抽出液を分析試料とした。

なお、　ｆｊＪ記抽出液の分析は、社団法人：日本食品
衛生協会、残留農薬分析法Ｄｒａｆｔ　（Ｄｌ’？和６
０年９月）に」１ｔづき行なった。

本実施例によれば、前記水稲等の粘着性のあるものでも
フィルタが目づまりすることなく、比較的短時間に分析
成分の抽出を自動的に行なうことができるので、分析の
省力化に有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、反応容器への反応液の注入は。

処輝済み反応液を吐出した方のフィルタを介して行なう
ので、フィルタ上に沈陣、堆積している試料の固形物堆
積屑が剥離され、かつ、注入液の逆洗作用によりフィル
タの目詰まりをとり除く効果があり、これによって、前
処理操作を効率的に行なうことができる。

また、前記前処理装Ｙｉを分析装置に組合せることによ
り、前処理と分析の一連の操作を自動化することができ
るので、該化学分析を省力化することができる。

更にまた、本発明の前処理装置の反応容器に、ろ紙等の
フィルタを多孔のフィルタホルダによって密着、挾持し
た特殊フィルタを用いることによって、フィルタ身命を
向上することができるので。

メンテナンスフリーな前処理装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第工図は本発明の一実施例である前処理装置の構成斜視
図、第２図は前処理工程図、第３図は反応容器の断面図
、第４図は反応容器のフィルタ部の分解斜視図、第５図
は反応容器の振とう機への取り付は方向と抽出効果との
関係を示すグラフ。 第６図は本発明の前処理装置の外観斜視図、第７図は本
発明の前処理装置を用いた分析装置の外観斜視図である
。 １・・・ポンプ、２・・・四方切換え丼、３・・・スト
ップ弁。 ４・・・反応容器、５・・・反応容器ホルダ、６・・・
振どう機、７・・・三カ切換え弁、８・・・貯留容器、
９・・・シリンジ、１０・・・注入機、（工・・・反応
液貯槽、工２・・・ターンテーブル、１３・・・保存容
器、１４・・・廃液貯留Ｊｔ’Ｊ、１５・・・制御装置
、１６・・・容器ボディ、１７゜１７′・・・フィルタ
ホルダ、１８・・・フィルタ、１９・・・○−リング、
２０・・・容器キャップ、２１・・・コネクタ、２２・
・・分析試料、２３・・・フィルタ部、２４・・・反応
液、２５・・・空間部、２６・・・操作盤、２７・・・
屏、２８・・・分析装置、２９・・・セルディスク、３
０ピペッティング手段、３１・・・ノズル、３２・・・
反応セル、３３・・・８１＋１定部、３４・・・ろ光器
。 代Ｊ１１１人　弁理士　高橋　切火 （ばか１ｆＩ） 第 図 ８器、９　・／す／／、ｌＯ仕人喉、ｌｌ′　仄ルび町
慣、１≦゛７−ノテ〜フル、１３・保存容器、１４　　
廃液貯留ｌｉｔ、１５　　制御値ルタ、１９　・０−リ
ング、２０　容器キャノブ、２１　　′：ｆネクタ。 第 ５ 図 反応容器（Ｆｌ） 振とう時のＰ２Ｏ５ 濃度（ｐｐｍ） 第 図 ６ ２６・・・操作盤、 ７ 扉。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、分析試料中の分析成分を置換または脱着する作用を
   有する反応液を用い、前記分析試料中の分析成分または
   それに相当する成分を、繰返し抽出するバッチ方式の反
   応容器を備えた化学分析用試料の前処理装置において、 前記反応容器は、前記置換または脱着後の反応液の吐出
   口側に、該液を濾過するフィルタが設けられており、 繰返し抽出時の前記反応液が、前記吐出口側に設けたフ
   ィルタを逆に通して注入できるよう構成されていること
   を特徴とする化学分析用試料の前処理装置。 ２、分析試料中の分析成分を置換または脱着する作用を
   有する反応液を用い、前記分析試料中の分析成分または
   それに相当する成分を、繰返し抽出するバッチ方式の反
   応容器を備えた化学分析用試料の前処理装置において、 前記反応容器は、前記反応または脱着後の反応液の吐出
   口側に、該液を濾過するフィルタが設けられており、 前記フィルタは多孔フィルタホルダに密着、挾持されて
   おり、 繰返し抽出用の反応液が、前記吐出口側に設けたフィル
   タを逆に通して注入できるよう構成されていることを特
   徴とする化学分析用試料の前処理装置。 ３、バッチ方式により分析試料の分析成分を抽出する化
   学分析用試料の前処理方法において、（ａ）分析試料の
   所定量を精秤し、フィルタとキャップを備えた反応容器
   に採取する工程、（ｂ）前記分析試料の分析成分を置換
   または脱着する作用を有する反応液の所定量を前記反応
   容器に注入する工程、 （ｃ）前記反応液が注入された後、前記試料および反応
   液に不活性な気体を注入して、反応容器内に空間を形成
   する工程。 （ｄ）前記反応容器を密封して横転し、所定時間振とう
   する工程、 （ｅ）前記反応容器を起し容器内の処理済み反応液をフ
   ィルタを通して吐出する工程、 （ｆ）次の反応液の所定量を前記フィルタを逆に通して
   注入する工程、 を含むことを特徴とする化学分析用試料の前処理方法。 ４、分析装置、該装置に連結された分析試料の前処理装
   置、前記分析装置および前処理装置を制御する制御手段
   を有する化学分析装置において、前記分析試料の前処理
   装置が、分析試料中の分析成分を置換または脱着する作
   用を有する反応液を用い、前記分析試料中の分析成分ま
   たはそれに相当する成分を、繰返し抽出するバッチ方式
   の反応容器を備え、 前記反応容器は、前記置換または脱着後の反応液の吐出
   口側に、該液を濾過するフィルタが設けられており、 繰返し抽出時の前記反応液は、前記吐出口側に設けたフ
   ィルタを逆に通して注入できるよう構成されていること
   を特徴とする化学分析装置。 ５、分析装置、該装置に連結された分析試料の前処理装
   置、前記分析装置および前処理装置を制御する制御手段
   を有する化学分析装置において、前記分析試料の前処理
   装置が、分析試料中の分析成分を置換または脱着する作
   用を有する反応液を用い、前記分析試料中の分析成分ま
   たはそれに相当する成分を、繰返し抽出するバッチ方式
   の反応容器を備え、 前記反応容器は、前記置換または脱着後の反応液の吐出
   口側に、該液を濾過するフィルタが設けられており、 前記フィルタは多孔フィルタホルダに密着、挾持されて
   おり、 繰返し抽出用の反応液は、前記吐出口側に設けたフィル
   タを逆に通して注入できるよう構成されていることを特
   徴とする化学分析装置。