JPH1026584A - フローセル - Google Patents

フローセル

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JPH1026584A
JPH1026584A JP18083595A JP18083595A JPH1026584A JP H1026584 A JPH1026584 A JP H1026584A JP 18083595 A JP18083595 A JP 18083595A JP 18083595 A JP18083595 A JP 18083595A JP H1026584 A JPH1026584 A JP H1026584A
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JP
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flow cell
sample
optical path
light
flow
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Hideki Yamaguchi
秀樹 山口
Ichiro Yamamoto
一郎 山本
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INTER TEC KK
Kankyo Engineering Co Ltd
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INTER TEC KK
Kankyo Engineering Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 所要液体試料の濃度を測定するための比色
計、分光光度計、流体形分光光度計等に装着し、内部を
流通する液体試料に対して光を通過させることに依って
その吸光度を測定するために使用するための新規のフロ
ーセルの提供を図ったものである。 【構成】 透明な材料で製したフローセル本体に形成し
た吸光度測定のための内部流路を、光路長を変化させる
ことが出来るような形態に形成する。 その一つの具体
例としては、光路長を順次段階的に変更させて成る複数
の測定室を形成するような形態に内部流路を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、所要液体試料の濃度を
測定するための比色計、分光光度計、流動分光光度計等
に装着し、内部を流通する液体試料に対して光を通過さ
せることに依ってその吸光度を測定するために使用する
フローセルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のフローセルは、図7に示すような
形態を具えたものである。 そして、同図に示す矢印方
向に液体試料を流すと共に、その直径方向(光路長L)
から光を透過させ、その入射光強度I0と測定した透過光
強度Iの比率に基づき、液体試料の濃度を計測するもの
である。
【0003】具体的には、フローセルを用いて、光の透
過率(T)或いは吸光度(A)を測定するわけであるが、こ
の時、透過光Iは下記の式で表される。 I=I0 exp(-αcL) (ランベルト・ベールの式)
【0004】上記数式において、 αは液体試料のモル吸光係数 cは液体試料の濃度 I0は入射光強度 Lは光路長 を各示すものである。従って、透視率T及び吸光度Aは
下記の数式で表される。 T=I/I0=exp(-αcL)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1) A=logT=−αcL ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
【0005】そこで、フローセルの光路長Lを一定にし
て、透過光強度Iを測定すれば、透過率Tは上記(1)式
から、また、吸光度Aは上記(2)式から求められ、これ
に依り、測定対象とする液体試料の濃度Cが求められる
ことと成る。
【0006】上記のようにして濃度Cが求められるが、
この時、その測定濃度の相対誤差(ΔC/C)を最小限に
し、正確な測定を行う必要がある。 そのためには、液
体試料の吸光度をどの程度の範囲で測定すれば良いかを
検討する必要がある。 すなわち、前記(2)式から明ら
かなように、相対濃度誤差ΔC/CはΔA/Aとして表すこと
ができる。 前記(2)式より ΔA/ΔT=loge/T そこで、ΔA/ΔT・L/A=ΔA/A・L/ΔT=loge/A・T=L/
T・LnT Δγ=ΔC/C=ΔA/A とすると、 Δγ/ΔT=1/T・LnT ・・・・・・・・・・・・・・・(3) となり、光の透過率の変化に対する相対誤差Δγを最小
にする値(T)が求められる。 そこで、Tに対するΔ
γ/ΔTを計算し、グラフにしたものは図8に示す通り
である。
【0007】図8のグラフから分かる通り、Δγ/ΔT
が最小になるTは、T=0.3637、すなわち試料濃度Cに
おける透過率%Tが36.37%のとき(吸光度としてA=
0.43)である。 従って、濃度相対誤差を最小限にし
て、誤差の少ない濃度測定を行うに際しては、図8のグ
ラフからも分かるように、透過率T=0.2〜0.7(すなわ
ち20%〜70%位)、吸光度Aでは0.15〜0.69位の範囲で
測定することが望ましい。
【0008】従って、従来の分光光度法、比色法等にあ
っては、上記のような事柄を考慮して、高濃度の試料に
対しては、適当量の希釈液で希釈して濃度範囲を決めて
測定するか、或いは、光路長Lの異なる(短い)別のフ
ローセルに変更して測定する方法が採られていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
手段であると、予め所定の準備を施しておかなくては成
らず、極めて煩雑なばかりでなく、適当量の希釈液で希
釈して濃度範囲を決めて測定する場合にあっては、希釈
用ポンプの使用が要求されるため、測定が極めて大がか
りなものとされ、また、光路長Lの異なる別のフローセ
ルに変更して測定する場合にあっては、フローセルの変
更に時間が採られ、迅速な根測定に齟齬をきたすことと
なった。本発明は、このような従来の問題を解消した新
規のフローセルの提供を図ったものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、透明な材料で
製したフローセル本体1に形成した吸光度測定のための
内部流路1aを、光路長を変化させることが出来るような
形態に形成したことを特徴とするフローセルに係るもの
である。そして、当該内部流路1aの具体的構成として
は、光路長を順次段階的に変更させて成る複数の測定室
a,b,c,dを形成するような形態に構成するか、或
いは、流路の径方向に摺動自在とする可動片を一側面に
設け、該可動片の進退に基づき光路長を変化させるよう
な形態に構成する。
【0011】
【作用】フローセル本体1に対して所要の試料を流すと
共に、これが流通する内部流路1aに対して光を照射す
る。 そして、当該内部通路の測定対応部分に対する入
射光と透過光の比率を読み取ることに依って、その吸光
度を測定する。
【0012】図1に示す実施例にあっては、試料が各測
定室a,b,c,dの光路長L1、L2、L3、L4を通過
すると、夫々の吸光度はA1、A2、A3、A4となり、こ
れらA1、A2、A3、A4を夫々電子回路系で計測するこ
とにより、同じ高濃度Cの被測定試料の吸光度A1
2、A3、A4の異なる測定値を知ることが出来る。こ
れらの値のうち、吸光度Aでは0.15〜0.69に近い値を自
動的に、或いは手動的に選択することに依り、濃度的相
対誤差の少ないC(=A/α・L)を求めることができ
る。
【0013】図2に示す実施例にあっては、可動片1b
を適宜進退させて被測定試料の吸光度Aが0.15〜0.69に
近い値となるように、内部流路1aの光路長を調節する。
これに依り、濃度的相対誤差の少ないC(=A/α・
L)を求めることができる。
【0014】
【実施例】図1は本発明の第1の実施例を表したもので
ある。 同図において、1は石英材等透明な材料で製し
たフローセル本体であって、その内部流路1aは、光路長
(直径)を順次段階的に変更させて成る複数の測定室を
形成している。 なお、図1に示す実施例にあっては当
該測定室として次第に光路長が短くなる四つの測定室
a,b,c,dから成るように構成してあるが、当該測
定室の数は2つ以上必要に応じて適宜形成する。
【0015】そして、図1においては、当該フローセル
本体1に連結した試料流入パイプ2側から試料流出パイ
プ3側に向かうにしたがって、光路長(直径)が段階的
に減じられるように構成してあるが、これは逆に、試料
流入パイプ2側から試料流出パイプ3側に向かうにした
がって、光路長(直径)が段階的に増加するように構成
しても良い。
【0016】4は入射光照射用光ファイバー、5は透過
光引出用光ファイバーであって、これらは前記した各測
定室に対応させて設けてある。 すなわち、図1に示す
実施例にあっては、フローセル本体1が四つの測定室
a,b,c,dから成るように構成してあるため、当該
入射光照射用光ファイバー4及び透過光引出用光ファイ
バー5もこれに対応させて4本の光ファイバーを束ねた
ものを用いると共に、その各端部は、各測定室a,b,
c,dを隔てて対向するように構成してある。
【0017】図2は本発明の第2の実施例を表したもの
であって、これは、流路の径方向に摺動自在とする可動
片を一側面に設け、該可動片の進退に基づき光路長を変
化させるような形態に内部流路を構成したものである。
具体的には、フローセル本体11の上面側に試料流入パイ
プ12を、また、その下面側に試料流出パイプ13を設ける
と共に、当該フローセル本体11の胴部に一直線状になる
ように、石英のような透明資材で製した入射光照射用可
動片14と、透過光引出用固定片15をフローセル本体11内
でその互いの先端を対向させて設け、当該入射光照射用
可動片14をフローセル本体11に対して摺動自在に装設す
ることによって、当該入射光照射用可動片14と透過光引
出用片15との先端部間隔、すなわち、フローセル本体11
の内部通路(光路長)を適宜調節できるように構成して
ある。 なお、16は入射光照射用光ファイバーを示す。
本発明はこのような形態での実施も可能である。
【0018】図3は前記図1に表した第1の実施例の作
用を表した説明用図面であって、同図において、L1
2、L3、L4は、各測定室a,b,c,dの光路長を
示す。いま、極めて高濃度の試料が流入して来た場合、
既述した式(2)から分かるように、L1の光路長では吸
光度A'は A1=αcL1 であり、次の光路長L2に流入すると、 A2=αcL2 となる。
【0019】すなわち、試料が各測定室a,b,c,d
の光路長L1、L2、L3、L4・・・・を通過すると、夫々の
吸光度はA1、A2、A3、A4・・・・となり、これらA1
2、A3、A4・・・・を夫々電子回路系で計測することに
より、同じ高濃度Cの被測定試料の吸光度A1、A2、A
3、A4・・・・の異なる測定値を知ることが出来る。 この
時、これらの値のうち、前述した吸光度Aでは0.15〜0.
69に近い値を自動的に、或いは手動的に選択することに
依り、濃度的相対誤差の少ないC(=A/α・L)を求
めることができる。
【0020】具体的には、例えば吸光度AがL=10mm
のとき、5ABS に近い濃度の高濃度試料が流入したとす
ると、各光路長(L1、L2、L3、L4、L5)における光
束1〜5に依る吸光度A1、A2、A3、A4、A5は図3
のグラフに示されるように表される。 従って、同グラ
フからL4の光路長(すなわちL4=1mm)ですることが
好ましいことが判明する。
【0021】そこで、吸光度A=5ABS に近い高濃度の
試料が流入した時は、L4の光路長の吸光度A4の信号を
選択することにより、相対誤差の少ない測定が果たされ
ることと成る。
【0022】更に、高濃度の試料が連続して流入してく
る際に、その試料の濃度変化を確認したい場合にも、本
発明は有効である。すなわち、前記と同様に吸光度A=
5ABS に相当する高濃度の試料が常時流入し、そこでの
濃度変化を見るとすると、 −logI/I0=A1=5 すなわち、 I1/I0=e-1=e- 5=6.7×10- 31=I0×6.7×10- 3 ΔI1/ΔA=I0×6.7×10- 3 この時、例えばΔA=0.1ABSの変化を測定する場合、透
過率の変化は ΔI=6.7×10- 4・I0 となり、非常に小さな変化で仲々検出しにくい。ところ
が、L4=I1/10 すなわち A4=0.5 では、 ΔI1/ΔA=I0×0.60 ∴ΔL4=I0×6.0×10- 2 で、ΔL4はΔI1に比べて約100倍の変化量で十分検出
可能である。
【0023】また、前記図2に表した第2の実施例の場
合は、可動片1bを適宜進退させて被測定試料の吸光度
Aが0.15〜0.69に近い値となるように、内部流路1aの光
路長を調節する。 これに依り、濃度的相対誤差の少な
いC(=A/α・L)を求めることができる。
【0024】図4は本発明に係るフローセルを、多波長
同時検出用光度計に適用した場合の説明用ブロック線図
であって、透過光を分光器にかけて分光し、これを電子
回路で読み取ると共に記録またはコンピュータ処理する
ようにしたものである。
【0025】図5は本発明に係るフローセルを、単波長
可変検出用光度計に適用した場合の説明用ブロック線図
であって、分光器を用いて分光した入射光を夫々光路長
の異なる透過光として単独で取り出すことに依って、電
子回路で読み取ると共に記録またはコンピュータ処理す
るようにしたものである。
【0026】図6は本発明に係るフローセルを、光度計
の装置内ではなく独立したものとして配置し、これを光
ファイバーを介して適宜接続するようにした場合のブロ
ック線図である。
【0027】
【発明の効果】本発明は請求項1に記載のような構成、
すなわち、透明な材料で製したフローセル本体に形成し
た吸光度測定のための内部流路を、光路長を変化させる
ことが出来るような形態に形成したから、吸光度Aとし
て0.15〜0.69に近い値を直ちに選択することがてきる。
従って、濃度的相対誤差の少ないC(=A/α・L)
を迅速に求めることができる。 すなわち、従来にあっ
ては、予め所定の準備を施しておかなくては成らず、極
めて煩雑なばかりでなく、適当量の希釈液で希釈して濃
度範囲を決めて測定する場合にあっては、希釈用ポンプ
の使用が要求されるため、測定が極めて大がかりなもの
とされ、また、別途用意した光路長Lの異なるフローセ
ルに変更して測定する場合にあっては、当該フローセル
の変更に時間が採られ、迅速なる測定に齟齬をきたすこ
ととなった。 本発明に依れば、このような従来の問題
は全く解消されることとなる。
【0028】本発明は請求項2に記載のような構成、す
なわち、光路長を順次段階的に変更させて成る複数の測
定室を形成するような形態に内部流路を構成することに
依り、光路長の異なる複数の透過光を同時に測定するこ
とが出来、従って、最適とする吸光度の値選択が瞬時に
行われる。
【0029】本発明は請求項3に記載のような構成、す
なわち、流路の径方向に摺動自在とする可動片を一側面
に設け、該可動片の進退に基づき光路長を変化させるよ
うな形態に内部流路を構成することに依って、前記した
従来のように別途用意した光路長Lの異なるフローセル
に変更して測定する場合に比して、光路長の変更が著し
く迅速に行われることと成ると共に、請求項2に記載の
ような複数の測定室を形成する場合に生じる、正確なる
寸法確保のための製造上の高度性保持は解消される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を表した側面図である。
【図2】本発明の第2の実施例を表した断面図である。
【図3】本発明の作用を表した説明用図面である。
【図4】本発明に係るフローセルを、多波長同時検出用
光度計に適用した場合の説明用ブロック線図である。
【図5】本発明に係るフローセルを、単波長可変検出用
光度計に適用した場合の説明用ブロック線図である。
【図6】本発明に係るフローセルを独立したものとして
配置したばあいのブロツク線図である。
【図7】従来のフローセルを表した説明用側面図であ
る。
【図8】光の透過率の変化に対する相対誤差Δγを最小
にする値Tに対するΔγ/ΔTを計算して表示したグラ
フである。
【符号の説明】
1 フローセル本体 1a 内部流路 a 測定室 b 測定室 c 測定室 d 測定室 2 試料流入パイプ 3 試料流出パイプ 4 入射光照射用光ファイバー 5 透過光引出用光ファイバー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成9年6月11日
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 フローセル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明な材料で製したフローセル本体に形
    成した吸光度測定のための内部流路を、光路長を変化さ
    せることが出来るような形態に形成したことを特徴とす
    るフローセル。
  2. 【請求項2】 光路長を順次段階的に変更させて成る複
    数の測定室を形成するような形態に内部流路を構成した
    ことを特徴とする請求項1に記載のフローセル。
  3. 【請求項3】 流路の径方向に摺動自在とする可動片を
    一側面に設け、該可動片の進退に基づき光路長を変化さ
    せるような内部流路を構成したことを特徴とする請求項
    1に記載のフローセル。
  4. 【請求項4】 フローセル本体11の上面側に試料流入パ
    イプ12を、また、その下面側に試料流出パイプ13を設け
    ると共に、当該フローセル本体11の胴部に一直線状にな
    るように、石英のような透明資材で製した入射光照射用
    可動片14と、透過光引出用固定片15をフローセル本体11
    内でその互いの先端を対向させて設け、当該入射光照射
    用可動片14をフローセル本体11に対して摺動自在に装設
    することによって、当該入射光照射用可動片14と透過光
    引出用片15との先端部間隔を調節できるように構成して
    なる請求項3に記載のフローセル。
JP18083595A 1995-06-23 1995-06-23 フローセル Withdrawn JPH1026584A (ja)

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