JPS647831B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 試料液体源に接続した試料液体入口と、試料
液体が導入される界面と、エーロゾルを形成する
ように該界面と共同動作することができるガス入
口手段と、該エーロゾルを入れるためのクラウド
チヤンバと、該エーロゾルのクラウドチヤンバを
パージするためのパージ手段とを含む噴霧器組立
体において、第１の試料液体の流れが終了した後
界面へのガスの流れを停止するための手段、第２
の試料液体を該試料液体入口に導入して、それに
よつてガス流れの停止の間に該界面を該第２の試
料液体でフラツシングするための手段、及びガス
流れを再開してクラウドチヤンバ中に第２の試料
液体のエーロゾルを形成するための手段を具備す
ることを特徴とする噴霧器組立体。

２ 試料液体がポンプ手段によつて試料液体入口
に供給され、該ポンプ手段は、ガス流れの停止の
間には試料液体をより大きい流速で供給し、次い
でガスを流す時は試料液体流速で供給するために
調整可能である請求の範囲第１項記載の噴霧器組
立体。

３ パージ手段が、界面へのガス流れの停止の間
ガス流れを界面からクラウドチヤンバに向けて、
該ガス流れの停止の間にエーロゾルのクラウドチ
ヤンバをパージする弁手段を具備する請求の範囲
第１項又は第２項記載の噴霧器組立体。

４ 試料液体はポンプ手段によつて試料液体入口
に供給され、該噴霧器組立体は、更に内部標準液
体又は洗浄溶液を試料液体とともに試料液体入口
に供給するための手段を具備し、該内部標準液体
又は洗浄溶液を供給するための手段は該ポンプ手
段の出口に接続した出口を有する弁手段を具備
し、更に内部標準液体源に接続した第１の入口及
び洗浄溶液源に接続した別の第２の入口を具備
し、これによつて該弁手段が該第１の入口に接続
した時は計量された量の試料液体及び内部標準液
体が試料液体入口に供給されることができ、該弁
手段が該第２の入口に接続した時は洗浄溶液が試
料液体入口及び試料液体ポンプ手段に供給される
ことができる、請求の範囲第１項記載の噴霧器組
立体。

明細書 本発明は噴霧器（nebulizers）における及び噴
霧器に関する改良並びにそれを使用する機器及び
かかる機器を操作する方法に関する。

噴霧器は種々の化学的分析装置において液体試
料を種々のフレーム、プラズマ等中に輸送するの
に使用されそれにより該液体の選ばれた特性を観
察することができる。かかる機器は原子吸光機
器、フレーム光度計及び誘導カツプリングプラズ
マ機器（inductively coupled plasma instruments）を包含するがこれらに限
定するものではない。種々のタイプの噴霧器があ
る。しかしながら普通の形態は空気圧手段又は超
音波手段を使用して試料液体からエーロゾルを形
成する。各々の場合に、エーロゾルは、大きい寸
法の粒子、小滴及び液体はチヤンバの底部におけ
るドレーンに向けながら、分析用の微細なミスト
状試料を選ぶように配置された出口を有するクラ
ウドチヤンバ（cloud chamber）又はミストチヤ
ンバ（mist chamber）内に含まれる。更に上記
タイプの噴霧器の両方において、試料取込みの速
度は分析シーケンスの期間全体にわたり一定であ
り、そしてエーロゾルを形成するための手段、即
ち、空気圧式噴霧器の場合のガス供給及び超音波
噴霧器の場合のRF変換器（RF transducer）に
供給される電気的エネルギーも又一定である。

この装置は、前の試料からの汚染により誤まつ
た結果が生じる記憶効果と呼ばれるものから生じ
る操作上の不正確さをもたらした。この汚染は空
気圧式噴霧器の場合にガス／液体界面における又
は超音波噴霧器の場合に変換器ブロツクにおける
残留エーロゾル試料又は残留液体によるものであ
る。更に、空気圧式噴霧器において、機器のカリ
ブレイシヨン（calibration）はガス／液体界面
における試料沈殿の結果として使用期間中変るこ
とがある。これは機器の一定の操作により引起さ
れたガス／液体界面における局部的冷却によるも
のであることがあり、その際界面における高速ガ
ス流れは試料液体から塩を沈殿させるのに十分な
温度の減少を引起こす。この効果は高濃度の溶液
を試験する際に特に顕著であり、そして許容し得
る結果を達成するために著しく骨の折れる工程を
採用することになる。現在では、上記不正確さを
処理する手段は試験結果における不正確さを大目
にみることである。しかしながら、これは不正確
な結果を得ることになる。更に、不正確さは機器
状態の長期及び短期の変化の両方から生じること
がある。これらの不正確さは内部標準の使用によ
つて減じることができる。過去において、内部標
準を使用する方法は既知の濃度の物質を含有する
一定量の溶液を噴霧器への導入に先立ち液体試料
中に導入することであつた。次いで機器は未知物
質及び既知物質の両方を含有する液体試料を分析
する。既知物質に関しての出力の変動はモニタさ
れそして未知物質の結果の変動を訂正するために
これらの変動が使用される。

この工程は、内部標準が噴霧器に導入するに先
立ち各液体試料容器に非常に正確に加えられる必
要があるという点で時間を浪費する。この工程は
正確な量の内部標準を加えることを確実にするよ
うに注意しないと、誤差が生じることがある。更
に、先行技術の噴霧器においては汚れた又は濁つ
た試料の導入に関連した問題が種々の方法で表わ
れる。たとえば、試料導入管は、付着し沈殿した
物質で詰まつたり、すべての湿つた部分が懸濁し
た物質又は他の物質で被覆されたりして排出及
び／又は閉塞に関する問題の原因となることがあ
る。

超音波噴霧器の１つの特徴は、その非常に高い
噴霧化効率により、分折が行なわれる前にエーロ
ゾルの脱溶媒和（desolvation）が必要であると
いうことである。脱溶媒和装置は、大きい容量を
有することがあり、これは１つの試料から次の試
料への記憶を減じるためにパージされることが必
要である。これは分析サイクル時間を増加させる
のが欠点である。過去において、補助入口を通つ
て導入された洗浄溶液で界面を周期的にフラツシ
ングすることによつてこれらの欠点を克服する試
みがなされた。しかしながら、これらの試みは実
質的な大きい利益は達成しなかつた。何故なら
ば、一度界面に沈積したべての汚染物を除去する
ことは困難でありそしてかかるフラツシング操作
は試験サイクル時間を増加させるからである。

本発明はかかる先行技術装置に関連した欠点を
緩和しそして改良された噴霧器組立体及びそれを
使用する機器及び信頼性があり且つ使用に際し効
率の良いかかる組立体を操作する方法を提供する
ことを目的とする。本発明の他の目的及び利点は
以後明らかとなるであろう。

前記目的及び他の目的に鑑みると、本発明は１
つの観点においては、試料液体入口、界面
（interface）であつてエーロゾルを形成するため
該試料液体をそこに導入することができる界面、
該エーロゾルを形成するように該界面と共同動作
することができる作動手段、該界面の汚染を実質
的に減じるように操作することができる除汚染手
段を具備する噴霧器組立体にある。

好ましくは、作動手段は該エーロゾルを形成す
るように界面と共同動作することができるキヤリ
ヤーガスであるが、しかしもち論、所望により作
動手段は超音波変換器ブロツク（ultrasonic
transducer block）であることができる。該界面
へのキヤリヤーガス流は、試料試験の前又は後に
使用中停止してエーロゾルの形成を停止しそして
液体が界面をフラツシングすることを可能とする
ことができ、又は界面の温度が溶液塩の沈殿を引
起こす程度に下げられるのを防止するように減じ
ることができる。フラツシユ溶液は洗浄溶液とは
別の入口から与えることができ又は、別法として
洗浄溶液又は試験されるべき試料液体を該液体入
口又はガス入口を通して界面に導入して該界面を
フラツジングすることができる。

好ましくは、噴霧器組立体はエーロゾルを入れ
るためのクラウドチヤンバを含み、そしてエーロ
ゾル試料のクラウドチヤンバをパージするための
ガスパージ手段が設けられる。空気圧式噴霧器組
立体の場合には、パージガスは普通はガス入口に
供給されるキヤリヤーガスを、分流する
（divert）ことができるが、しかしもちろん、所
望により別のパージガス供給を使用することがで
きる。好適には、パージガスは先の液体試料から
形成されたできる限り多くのエーロゾルをクラウ
ドチヤンバから除去するためにクラウドチヤンバ
内に乱流を生ぜしめるような方法でクラウドチヤ
ンバに導入される。

本発明は他の観点においては界面の汚染を防止
するために作動手段を変えることを含む噴霧器組
立体を操作する方法にある。好ましくは、作動手
段は界面のフラツジング（flooding）を引起すよ
うに停止されるが、そのエーロゾル発生効果の減
少は界面の温度が塩沈殿を引起こす程度に下がる
のを防止することによつて界面の汚染を防止する
のに十分であることができる。

好ましくは、空気圧式噴霧器を操作する際に、
試料試験の前又は後に、界面へのガス流は停止さ
れそして界面は洗浄溶液又は試験されるべき他の
試料液体の何れかでフラツシングされる。１つの
態様においては、洗浄溶液は界面及び試料液体ポ
ンプの両方に供給される。

本発明を更に容易に理解しそして実施するため
に、添付図面を参照して本発明の好ましい態様を
説明する。

第１図は本発明に従う試験機器の１つの態様の
略図である。

第２図は空気圧式噴霧器の好ましい形態の部品
分解配列図である。

第３図は本発明の試験機器の他の態様の略図で
ある。

第１図及び第２図を参照すると、本発明に従う
典型的な機器組立体は、液体ポンプ１２から供給
される液体試料８のための入口１１と、ガス供給
ライン１４からのガス入口１３及びエーロゾル形
態にある液体試料をエーロゾル入口１６を通して
その中に入れる試験機器１５を有する空気圧式噴
霧器組立体１０を具備することがわかる。２路弁
１７がガス供給ライン１４に設けられておりそし
てバイパスライン１８はガス供給を入口１３から
遠い方に向けそして試験機器１５に向ける。過剰
の液体試料のためのドレン１９が設けられてい
る。ポンプ１２のための制御スイツチ９はポンプ
１２の高及び低速操作の切替えを与える。

第２図からわかる通り、噴霧器組立体１０はＶ
ノツチガス／液体界面２０を含み、液体試料は該
界面に供給されそしてガス入口１３からのガスの
同時的導入によつて一次エーロゾルに形成され
る。１次エーロゾルはインパクタービード
（impacter bead）２１に対して打当てられるこ
とによつて更に分散される。噴霧器組立体１０に
よりそのように形成されたクラウド又はミストは
クラウドチヤンバ２２内に入れられ、クラウドチ
ヤンバ２２はそれが密封可能に係合する端部キヤ
ツプ２２ａから分離されて示されている。クラウ
ドチヤンバ２２は回り道のエーロゾル出口通路２
３（circuitous aerosol outlet passage２３）を
備えており、該通路を通つて試料エーロゾルは試
験機器１５の入口に移行せしめられる。出口ドレ
ン１９はクラウドチヤンバ２２の底部に設けられ
ている。ガス弁１７からのバイパスライン１８は
補助ガス入口２４に接続され、該入口２４はそれ
を通つて導入されたガスが出口通路２３を通る通
過に先立ちクラウドチヤンバ２２のまわりを渦巻
きそしてエーロゾル試料のクラウドチヤンバをパ
ージするように配置されている。

液体試料の分析期間中の使用においては、液体
及びガスは、それぞれ必要な量で且つ適当な圧力
で入口１１及び出口１３に供給されてガス／液体
界面２０でエーロゾルを形成する。そのように形
成されたエーロゾルはビード２１に対して打ち当
てられ、そして試料エーロゾルは入口１６及び試
験機器１５に進む。分析を遂行する後及び／又は
前に、ガス液体界面２０を清浄にしそして残留エ
ーロゾルのクラウドチヤンバをパージして続く分
析が正確でありそして先の試料による汚染による
ガス／液体界面の持性の変化又は残留試料による
記憶効果を反映しないようにするために、界面２
０へのガス流は停止されて更なるエーロゾル形成
を防止しそして弁１７を通して補助入口２４に分
流されてクラウドチヤンバ２２からエーロゾルを
パージする。界面２０へのガスの流れを停止する
結果として、エーロゾルは形成されずそして界面
は新たな液体試料でフラツジングされて古い試料
の界面２０を除汚染しそしてそこにおける付着物
を取除く。界面をフラツジングすることによる洗
浄効果はポンプ１２を高速操作に切替えることに
よつて増大させることができる。更にガス供給の
一定でない操作は試料液体からの塩の沈殿を減少
し又は防止するのに十分に高い温度に界面２０を
保持することを助長する。かくして、機器１５が
読取りをし又は分析を遂行する前に、ガス弁１７
は手動で又は自動的に操作されてガス流をクラウ
ドチヤンバにおける補助入口２４に分流しそして
同時に又は直後にスイツチ９は手動的に又は自動
的に操作されてポンプを高速で操作せしめる。補
助入口へのガス流は入口１３への手動流れと同じ
速度で又は異なる速度であることができ、又は所
望によりパージ操作のために交互するガス供給を
使用することができる。機器特性により規定され
た期間の後、ガスは噴霧器組立体１０を通して再
びもとに向き直され（redirected back）そして
ポンプ１２は分析に必要とされる速度で液体試料
のポンピングを再び始める。

更に、液体／ガス界面の頻繁なフラツジングは
沈殿した塩の蓄積を防止又は減少して、分析シー
ケンスの期間全体にわたり時間節約を達成すると
ともにより一定の操作が保持されそして試験結果
は改良されるであろう。

第３図に示された本発明の他の態様において
は、同様な部品は同様な番号を与えられ、そして
内部標準液体が試料液体と共に機器に導入される
こと及び噴霧器組立体１０及び供給ポンプ１２ａ
の両方への洗浄溶液の供給を可能とするように修
正された液体供給組立体３０が提供されることが
わかるであろう。供給ポンプ１２ａはこの態様に
おいては、液体試料８ａ、内部標準溶液３１及び
作用溶液３２のための別々の可逆ポンプ手段
（reversible pump means）を与える可逆性の正
の押しのけ容積ポンプ組立体（reversible
positive displacement pump assembly）であ
る。この態様においては、共通のポンプ１２ａが
使用されるが、もちろん所望により別々のポンプ
を使用することができる。どちらの装置が使用さ
れても、洗浄溶液ポンピング手段からの出力はよ
り大であり、そして好ましくは液体試料ポンピン
グ手段からの出力の２倍である。

示された通り、噴霧器１０への供給ラインにお
けるＴ―ピースコネクタ３３が設けられ、それを
通して内部標準溶液３１又は洗浄溶液３２は導入
される。２路弁３４がＴピースに接続される。２
路弁３４への１つの入口３５は、弁３４の他の入
口３７が更に他の２路弁３８を通して洗浄溶液ポ
ンプの入口側に接続されている間ポンプ１２ａか
らの出力３６に接続される。ポンプ１２ａの普通
の前向き操作期間中、洗浄溶液は、ポンプ１２ａ
の出口４０から保持タンク３９に再循環されそし
て正確に計量された量の液体試料及び内部標準溶
液がＴ―ピース３３で一緒に混合されそして噴霧
器１０に供給される。弁は指示された方向に流れ
るように配列される。内部標準のこの自動的導入
は人間の誤まりの機会を減少しそして時間及び労
働を節約する。

分析が完了した後、逆転スイツチ４１が操作さ
れ、同時に弁３４及び３８は切換わる。逆に作用
するポンプ１２ａ及び交互する位置に変えられた
弁３４及び３８によつて、洗浄溶液は弁３８の出
口４２からバイパスライン４３を経由してＴ―ピ
ース３３に供給され、そしてＴ―ピースへの洗浄
溶液の流れの速度は液体試料ポンプ手段からの流
れの速度の２倍であるので、洗浄溶液はＴ―ピー
スにおいて分かれそして液体試料ポンプ及び噴霧
器組立体１０の両方を通過してそれらの両方をフ
ラツシユアウトして（flush out）付着した又は
粒状物質を除去する。同時に弁１７はクラウドチ
ヤンバ１５をパージするように変えることができ
る。

他の形態においては、洗浄溶液のための別のポ
ンプが使用されそしてその出力からの選ばれた接
続は装置の選ばれた部分を洗浄し、その場合にポ
ンプ１２ａは非可逆性（non―reversible
nature）であることができる。しかしながら、そ
れは逆フラツシングを可能とする前記した形態で
あることが好ましい。

前記説明は例示した例としてのみ与えられそし
てそれに対するすべてのかかる修正及び変更は当
業者には明らかな如く特許請求の範囲に記載され
た本発明の広い範囲内に入るとみなされることは
もちろん理解されるであろう。