WO2024047722A1 - 液体霧化装置及びそれを用いた分析装置 - Google Patents

液体霧化装置及びそれを用いた分析装置 Download PDF

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WO2024047722A1
WO2024047722A1 PCT/JP2022/032484 JP2022032484W WO2024047722A1 WO 2024047722 A1 WO2024047722 A1 WO 2024047722A1 JP 2022032484 W JP2022032484 W JP 2022032484W WO 2024047722 A1 WO2024047722 A1 WO 2024047722A1
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WO
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liquid
flow path
atomization device
hole
ultrasonic vibration
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PCT/JP2022/032484
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English (en)
French (fr)
Inventor
徹 宮坂
康 照井
Original Assignee
株式会社日立ハイテク
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/62—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating the ionisation of gases, e.g. aerosols; by investigating electric discharges, e.g. emission of cathode

Definitions

  • the present disclosure relates to a liquid atomization device and an analysis device using the same.
  • a method is used in which the liquid sample is atomized into minute droplets, the solvent components are vaporized and the solute components of the sample are atomized, and the solute components of the sample are introduced into the analysis section. is used.
  • a typical example of a device that performs analysis using this method is a liquid chromatograph mass spectrometer.
  • a liquid sample containing various components separated by a liquid chromatograph is made into minute droplets, and the droplets are charged and heated in an ion source to generate ions of solute components.
  • the ionized solute components are then introduced into a mass spectrometer and separated by mass-to-charge ratio to identify the components.
  • a gas spray method is usually used to turn a liquid sample into minute droplets in such an analyzer.
  • the gas spray method refers to a method in which a high-speed gas jet is applied to a liquid to tear the liquid, turn it into minute droplets, and spray the liquid.
  • Patent Document 1 discloses that an eluent for liquid chromatography is sprayed onto the surface of an ultrasonic transducer using a high-pressure gas nebulizer, and the eluent is deposited on the surface of an ultrasonic transducer, and an extremely fine mist is created by the action of the ultrasonic transducer, which is then introduced into a mass spectrometer.
  • the configuration is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses that in a mass spectrometry system, a solution containing a sample is placed in a sample bottle, the sample bottle is fixed on a fixture, the sample bottle is fixed so as to be in contact with the liquid in the container, and an ultrasonic transducer is attached to the sample bottle.
  • An apparatus is disclosed that atomizes a solution in a sample bottle by applying a voltage to the sample bottle.
  • Patent Document 3 discloses a single horn type vibrating body, a mesh member having countless micropores arranged on the atomizing surface of the vibrating body, and a liquid supply device that supplies liquid to the atomizing surface of the vibrating body.
  • a spray device is disclosed in which the mesh member is pressed by a coiled spring so as to come into contact with the atomizing surface of the vibrating body, and the chemical solution is atomized by the mesh member due to the synergistic action of the vibrating body and the mesh member.
  • liquid chromatograph mass spectrometer In a liquid chromatograph mass spectrometer, multiple types of liquid samples to be analyzed are continuously supplied from a liquid chromatograph through a thin tube with a diameter of several hundred ⁇ m or less. The amount of each liquid sample supplied is extremely small, several hundred ⁇ L or less. In a droplet generation device used in a mass spectrometer, it is required to continuously form these liquid samples into minute droplets without mixing with each other, and to supply them to the analysis section.
  • the droplets formed by the ultra-high-speed gas flow of the gas spray used in the ion source are atomized at ultra-high speed, so the energy required for processes such as charging and heating vaporization is large, and the time required to perform these processes is large. Becomes shorter. Therefore, there is also a problem in terms of stabilizing these processes.
  • the sample droplets that can be introduced into the mass spectrometer are only a small portion of the supplied liquid sample, and the majority of the sample droplets can be introduced into the mass spectrometer. will be disposed of without being used.
  • An object of the present disclosure is to prevent different liquid samples from mixing with each other in a liquid atomization device that continuously atomizes multiple types of liquid samples that are continuously supplied.
  • the liquid atomization device of the present disclosure includes a liquid supply section having a liquid channel, and an ultrasonic vibration unit arranged to be in contact with the liquid supply section, and the liquid supply section is connected to the inside of the liquid channel.
  • the ultrasonic vibration unit has a micropore that communicates with the outside, and is configured to apply vibration to the liquid flowing through the liquid flow path, and the liquid is ejected from the micropore as microdroplets.
  • liquid atomization device that continuously atomizes multiple types of liquid samples that are continuously supplied, it is possible to prevent different liquid samples from mixing with each other.
  • FIG. 1 is a sectional view of a main part showing a liquid atomization device of Example 1.
  • FIG. 1A is a top view of essential parts showing the through-hole crossing section 3 and the ultrasonic vibration unit 6 of FIG. 1A.
  • FIG. 1B is a top view of essential parts showing the through-hole crossing section 3 and the ultrasonic vibration horn 7 of FIG. 1B.
  • FIG. FIG. 3 is a top view showing the components of a channel plate used in the liquid atomization device of Example 2.
  • FIG. 3 is a top view showing the components of a channel plate used in the liquid atomization device of Example 2.
  • FIG. 3 is a top view showing the components of a channel plate used in the liquid atomization device of Example 2.
  • FIG. 1 is a sectional view of a main part showing a liquid atomization device of Example 1.
  • FIG. 1A is a top view of essential parts showing the through-hole crossing section 3 and the ultrasonic vibration unit 6 of FIG. 1A.
  • FIG. 7 is a top view showing a thin flow path plate of Example 2.
  • 2D is a cross-sectional view showing the flow path of the flow path plate 27 of FIG. 2D.
  • FIG. FIG. 2E is a partially enlarged cross-sectional view of FIG. 2E;
  • FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing a liquid atomization device of Example 2.
  • FIG. 3B is a vertical cross-sectional view of the liquid atomization device of FIG. 3A viewed from above.
  • FIG. 7 is a top view showing a thin flow path plate of Example 3.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification of the thin flow path plate of Example 3.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of a main part of a liquid atomization device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a sectional view of a main part showing a modification of the liquid atomization device of Example 4.
  • FIG. 7 is a block diagram showing an analysis device of Example 5.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view of the main parts of the liquid atomization device of Example 1.
  • the liquid atomization device shown in this figure includes a liquid pipe 1 (liquid supply section) that supplies a liquid sample 2, a liquid pipe support section 5 (liquid supply section support block) that supports the liquid pipe 1, and an ultrasonic vibration unit. 6, an ultrasonic vibration unit support block 16 that supports the ultrasonic vibration unit 6, and a carrier gas supply pipe 10 that supplies a carrier gas 11 that conveys atomized droplets.
  • the liquid pipe support section 5 has a through hole 51 for installing the ultrasonic vibration unit 6.
  • the liquid pipe 1 is arranged to cross the through hole 51. Therefore, a part of the liquid pipe 1 is not in contact with the liquid pipe support part 5. In other words, a portion of the liquid pipe 1 is in a state of floating inside the through hole 51. In this way, a portion of the liquid pipe 1 located inside the through hole 51 constitutes the through hole crossing section 3.
  • the through-hole crossing section 3 can be said to be a liquid supply section having a liquid flow path.
  • a fine hole is formed in the center of the through-hole crossing section 3.
  • the ultrasonic vibration unit 6 is a bolted Langevin type transducer (BLT), and has a configuration in which four piezoelectric elements 8 are bolted and fixed with electrodes sandwiched between them.
  • BLT Langevin type transducer
  • an ultrasonic vibration horn 7 having a diameter smaller than the piezoelectric element 8 is provided at the tip of the ultrasonic vibration unit 6, an ultrasonic vibration horn 7 having a diameter smaller than the piezoelectric element 8 is provided.
  • the vibration of the piezoelectric element 8 is transmitted to the ultrasonic vibration horn 7, where it is resonantly amplified, so that the ultrasonic vibration horn 7 expands and contracts in the length direction (in the vertical direction in the figure).
  • the ultrasonic vibration unit 6 is supported by an ultrasonic vibration unit support block 16 via an ultrasonic vibration unit support member 9.
  • the ultrasonic vibration unit support member 9 is preferably a rubber elastic ring or the like. This suppresses the vibration of the ultrasonic vibration unit 6 from being transmitted to the ultrasonic vibration unit support block 16.
  • a force directed upward in the figure is applied to the ultrasonic vibration unit support block 16 by a pressing spring 17 (pressing force applying section).
  • the tip of the ultrasonic vibration horn 7 is configured to come into close contact with the back side of the microhole forming portion of the through-hole crossing portion 3.
  • the vibration of the tip of the ultrasonic vibration horn 7 can be transmitted to the through-hole crossing section 3, and the liquid sample in the through-hole crossing section 3 forms micropores.
  • the micro droplets 15 are ejected from the micro holes in the part.
  • the pressing force applying section may be made of an elastic body other than a spring, or may utilize hydraulic pressure or the like. Further, it may be screwed so that the pressing pressure can be adjusted.
  • a rectifying plate 12 is installed inside the ultrasonic vibration unit support block 16, and the ultrasonic vibration unit 6 is installed above it.
  • a carrier gas supply pipe 10 is connected to the lower surface of the ultrasonic vibration unit support block 16, and the carrier gas 11 is supplied from there.
  • the carrier gas 11 supplied into the ultrasonic vibration unit support block 16 from the carrier gas supply pipe 10 becomes a substantially uniform flow by the rectifier plate 12, flows around the ultrasonic vibration unit 6, and then flows through the carrier gas jet hole. 13 into the through hole 51. By flowing the carrier gas 11 around the ultrasonic vibration unit 6, the effect of cooling the ultrasonic vibration unit 6 can also be obtained.
  • micro droplets 15 ejected from the micro hole forming section 18 are transported so as to be surrounded by the carrier gas 14 ejected from the carrier gas ejection hole 13 .
  • the minute droplets 15 can be made to flow in a fixed direction, and the influence of surrounding air currents can be suppressed.
  • FIG. 1B is a top view of main parts showing the through-hole crossing section 3 and the ultrasonic vibration unit 6 of FIG. 1A.
  • FIG. 1B shows the configuration of the ultrasonic vibration unit 6 inserted into the through hole 51 shown in FIG. 1A and the through hole crossing section 3 viewed from above.
  • the configuration is shown as viewed in the opposite direction to the traveling direction of droplets sprayed from the liquid atomization device shown in FIG. 1A.
  • An ultrasonic vibration horn 7 is in contact with the lower side of the through-hole crossing section 3.
  • a fine hole forming part 18 is provided above the through-hole crossing part 3 (a part of the side surface of the liquid pipe 1 in FIG. 1A).
  • a plurality of carrier gas ejection holes 13 are provided around the ultrasonic vibration unit 6 . Specifically, when viewed from above, twelve carrier gas ejection holes 13 are arranged so as to surround the micropore forming portion 18 of the through-hole crossing portion 3 .
  • FIG. 1C is a top view of essential parts showing the through-hole crossing section 3 and the ultrasonic vibration horn 7 of FIG. 1B.
  • a microhole forming part 18 is provided above the through-hole crossing part 3.
  • the micropore forming portion 18 is provided with a large number of micropores 19 .
  • the ultrasonic vibration horn 7 is in contact with the opposite side of the microhole forming part 18 (below the through-hole crossing part 3).
  • the liquid sample 2 (FIG. 1A) supplied into the liquid pipe 1 is ejected from the micropores 19 of the micropore forming section 18. Atomized.
  • the residual liquid 4 that has not been atomized is discharged to the downstream side of the liquid pipe 1.
  • the diameter of the droplet ejected from the micropores 19 depends on the vibration frequency of the ultrasonic vibration unit and the diameter of the narrowest part of the micropores 19. For example, in order to form microdroplets with a diameter of several ⁇ m, it is necessary to set the vibration frequency to around 100 kHz (several tens to hundreds of kHz) and to set the diameter of the narrowest part of the micropores 19 to 10 ⁇ m or less. In this example, it was confirmed that by setting the vibration frequency to 155 kHz and setting the diameter of the narrowest part of the micropores 19 to 4 ⁇ m, it was possible to spray microdroplets with an average particle size (diameter) of 10 ⁇ m or less.
  • the droplets ejected by ultrasonic atomization have a slower ejection speed than the air spray method.
  • small diameter droplets are susceptible to the effects of surrounding gas convection. Therefore, in the liquid atomization device of this embodiment, as described above, by flowing the carrier gas 14 in accordance with the spraying of the micro droplets 15, the micro droplets 15 are made to flow in a fixed direction, and the effect of the surrounding air current is It makes it difficult to receive.
  • an inert gas such as nitrogen gas as the carrier gas
  • Example 2 differs from Example 1 mainly in the configuration of the member provided with the micropore forming portion.
  • a microhole forming portion is provided in a liquid pipe having a circular cross section.
  • the liquid flow path is formed by stacking disc-shaped members.
  • the ultrasonic vibration horn can be more easily attached to a plate-shaped member.
  • a plate-shaped member is desirable because it is easy to reduce the thickness of the plate in contact with the liquid, in other words, the direction in which vibrations are transmitted from the ultrasonic vibration horn to the liquid, and it is easy to transmit vibrations to the liquid.
  • FIG. 2A is a top view showing the components of the channel plate used in the liquid atomization device of this example.
  • a fine hole-forming thin plate 20 (mesh-forming thin plate) that constitutes the upper part of the channel plate is shown.
  • the fine hole forming thin plate 20 is provided with a fine hole forming portion 118, a carrier gas through hole 26, and a fixing through hole 23.
  • FIG. 2B is a top view showing the components of the channel plate used in the liquid atomization device of this example.
  • the flow path forming thin plate 21 that constitutes the middle part of the flow path plate is shown.
  • the flow path forming thin plate 21 is provided with a flow path slit 24, a carrier gas through hole 26, and a fixing through hole 23.
  • FIG. 2C is a top view showing the components of the channel plate used in the liquid atomization device of this example.
  • This figure shows the supply/discharge hole forming thin plate 22 that constitutes the lower part of the flow path plate.
  • the supply/discharge hole forming thin plate 22 is provided with a liquid supply hole 25a (supply port), a liquid discharge hole 25b (discharge port), a carrier gas through hole 26, and a fixing through hole 23.
  • the thin plate-like members shown in FIGS. 2A to 2C have through holes etc. formed by processing.
  • the fixing through-hole 23 is used for fixing and supporting the channel plate produced by laminating and bonding.
  • the carrier gas through hole 26 is for supplying a carrier gas around the mist-like minute droplets.
  • FIG. 2D is a top view showing a thin flow channel plate formed by laminating and joining the three plate materials shown in FIGS. 2A, 2B, and 2C.
  • FIG. 2E shows a cross section of the flow path plate 27 of FIG. 2D including the flow path.
  • the flow path plate 27 has a structure in which a flow path forming thin plate 21 is sandwiched between a fine hole forming thin plate 20 and a supply/discharge hole forming thin plate 22.
  • the channel slit 24 constitutes a liquid channel.
  • the channel slit 24 communicates with the liquid supply hole 25a and the liquid discharge hole 25b at both ends thereof. Further, the channel slit 24 communicates with the micropores of the micropore forming section 118 . That is, the channel plate 27 has a mesh structure in the fine hole-forming thin plate 20 that constitutes one wall surface.
  • the liquid can be supplied to the liquid flow path from the liquid supply hole 25a, and a part of the liquid passing through the liquid flow path can be atomized as minute droplets from the fine holes, and some of the liquid that remains without being atomized can be atomized.
  • the liquid can be discharged from the liquid discharge hole 25b.
  • a liquid channel that is a thin and elongated channel is formed inside the channel plate 27 formed by bonding.
  • the width of the liquid channel is equal to the width of the channel slit 24, and the channel height is equal to the thickness of the channel forming thin plate 21.
  • stainless steel plates with a thickness of 50 ⁇ m are used as the fine hole forming thin plate 20, the flow path forming thin plate 21, and the supply/discharge hole forming thin plate 22.
  • the width of the channel slit 24 formed in the channel forming thin plate 21 is 1 mm. Therefore, the cross-sectional area of the flow path is 0.05 mm2 . This is approximately the same flow path cross-sectional area as a 1/16 inch tube with an inner diameter of 0.25 mm.
  • the height of the flow path shown in FIG. 2E is 50 ⁇ m, which is the same as the thickness of the flow path forming thin plate 21, but in order to clarify the flow path configuration, etc., the thickness direction is shown enlarged compared to the width direction. ing.
  • FIG. 2F is a partially enlarged sectional view of FIG. 2E.
  • FIG. 2F shows a cross section of a microhole 119 provided in the center of the channel plate 27 on the micropore-forming thin plate 20 side.
  • micropores 119 are arranged in the micropore-forming thin plate 20 (upper wall surface in the figure).
  • the fine holes 119 had a diameter of 4 ⁇ m at the narrowest part, and 388 holes were provided in a staggered arrangement at intervals of 75 ⁇ m in an area of 1 mm width x 2 mm length at the center of the liquid flow path.
  • micro hole processing methods such as various laser processing methods and electroforming processing can be used.
  • a thin plate made of stainless steel was machined with fine holes using a YAG laser.
  • the diameter becomes larger on the laser irradiation side.
  • electroforming allows for more precise micro-hole processing than YAG laser processing.
  • electroforming is inferior to YAG laser processing in terms of productivity and cost.
  • the fine hole-forming thin plate 20, the channel-forming thin plate 21, and the supply/discharge hole-forming thin plate 22 are integrated by diffusion bonding. Since diffusion bonding does not use adhesives, there is no need to worry about impurities such as adhesives leaching into the liquid even when a liquid such as a solvent is passed through the channel. However, since diffusion bonding is performed at high temperatures, there are restrictions on the materials that can be used, and there is also the problem that warping is likely to occur when different types of materials are bonded.
  • the thickness of the fine hole forming thin plate 20, the flow path forming thin plate 21, and the supply/discharge hole forming thin plate 22 is all 50 ⁇ m, but the thickness of the three sheets does not necessarily have to be the same. Rather, it may be selected in consideration of the height of the cross section of the liquid flow path, the ease of vibration when subjected to ultrasonic vibration, etc. Regarding the bonding method and plate thickness, it is necessary to consider the liquid sample to be used and the material to be processed, and select a processing method that suits them. Needless to say.
  • FIG. 3A is a vertical cross-sectional view showing the liquid atomization device of this example.
  • the liquid atomization device shown in this figure includes an ultrasonic vibration unit 6, a thin channel plate 27 (liquid supply section), and a channel plate support block 28 (liquid supply section support block) that supports the channel plate 27. ) and an ultrasonic vibration unit support block 16 that supports the ultrasonic vibration unit 6.
  • the channel plate 27 is provided with a liquid supply hole 25a and a liquid discharge hole 25b.
  • the channel plate support block 28 has a donut shape (short cylindrical shape) with a through hole 151 in the center.
  • the channel plate support block 28 includes a lower block 28a, an upper block 28b, and a screw 28c.
  • a channel plate 27 is sandwiched between the lower block 28a and the upper block 28b, and is tightened and fixed with screws 28c.
  • a liquid supply pipe 1a and a residual liquid discharge pipe 1b are connected to the lower block 28a, so that liquid can flow into the channel plate 27.
  • micro droplets 15 flow in a fixed direction along with the carrier gas 14, as in Example 1, so that the influence from surrounding air currents can be suppressed.
  • FIG. 3B is a vertical cross-sectional view of the liquid atomization device of FIG. 3A viewed from above.
  • a channel plate 27 is sandwiched between the lower block 28a (FIG. 3A) and the upper block 28b, and is tightened and fixed with screws 28c.
  • the channel plate 27 includes a micro hole forming portion 118 (mesh portion) of the channel plate 27 and a carrier gas through hole provided around the micro hole forming portion 118 (mesh portion) for supplying the carrier gas to the through hole of the channel plate support block 28. 26 and are fixed so that they are arranged.
  • the ultrasonic vibration unit support block 16 that supports the ultrasonic vibration unit 6 is inserted into the through hole 151 of the lower block 28a.
  • a force directed upward in the figure is applied to the ultrasonic vibration unit support block 16 by a pressing spring 17 or the like.
  • the tip of the ultrasonic vibration horn 7 of the ultrasonic vibration unit 6 is configured to come into close contact with the center of the channel plate 27 with a constant pressing force.
  • the pressing force by the pressing spring 17 was approximately 5 kN, but considering the physical properties such as the material and elasticity of the channel plate 27 and the contact stability of the tip of the ultrasonic vibration horn 7, an appropriate You can select the appropriate pressing force.
  • the carrier gas 11 flows around the ultrasonic vibration unit 6, passes through the same carrier gas ejection holes 13 (FIG. 1A) as in Example 1, and exits from the four carrier gas through holes 26 provided in the channel plate 27. It is ejected as a carrier gas 14.
  • the carrier gas 11 is configured to be rectified in two stages because it passes through the carrier gas through hole 26 in addition to the carrier gas jet hole 13. has been done. Therefore, in Example 2, as shown in FIG. 3A, no current plate is provided. Of course, a current plate as in the first embodiment may be provided.
  • the liquid flowing in the liquid flow path of the flow path slit 24 is ejected from the fine holes of the flow path plate 27 due to the vibration of the ultrasonic vibration horn 7.
  • the ejected minute liquid droplets are surrounded by the carrier gas ejected from the carrier gas through hole 26 and are stably transported.
  • the channel plate 27 of this embodiment has a flat plate shape, it is easier to process fine holes than the liquid piping 1 of the first embodiment (FIG. 1A). Furthermore, in this embodiment, since the contact area between the channel plate 27 and the tip of the ultrasonic vibration horn 7 is larger than that in the first embodiment, the contact state is likely to be stable. Therefore, it becomes possible to stably atomize a small amount of liquid. Furthermore, in this embodiment, since the structure is such that the liquid is atomized from the wall surface of the liquid flow path (the upper surface of the flow path plate 27), the residual liquid that has not been completely atomized by the micropore forming part 118 is transferred to the liquid on the discharge pipe side. It can be discharged via the discharge hole 25b and the residual liquid discharge pipe 1b. Thereby, stable atomization can be achieved even for the continuously supplied liquid sample 2.
  • liquid discharge hole 25b is provided near the micropore forming portion 118, a configuration that reduces the pressure drop in the liquid flow path can be easily realized compared to the first embodiment.
  • FIG. 4A is a top view showing the thin flow path plate of Example 3.
  • the width of the liquid flow path of the flow path plate 27 is different between the upstream side and the downstream side of the micropore forming part 118. That is, the width of the downstream flow path 24b is made larger than the width of the upstream flow path 24a. In other words, the width of the flow path slit in the flow path forming thin plate is changed between the upstream side and the downstream side of the microhole forming portion 118. Further, the diameter of the liquid discharge hole 25b is larger than the diameter of the liquid supply hole 25a.
  • FIG. 4B is a sectional view showing a modification of the thin flow path plate of this example.
  • the height of the liquid flow path of the flow path plate 27 is different between the upstream side and the downstream side of the micropore forming part 118. That is, the height of the downstream flow path 24b is made higher than the height of the upstream flow path 24a.
  • the channel plate is formed by laminating four thin plates. That is, between the fine hole forming thin plate 20 and the supply/discharge hole forming thin plate 22, a flow path forming thin plate 21a (upper thin plate) and a flow path forming thin plate 21b (lower thin plate) are installed in an overlapping manner.
  • the flow path slits of the flow path forming thin plate 21a are provided throughout the upstream and downstream sides of the micropore forming portion 118.
  • the channel slits of the channel forming thin plate 21b are provided only on the downstream side of the microhole forming portion 118 in order to enlarge the downstream channel.
  • the diameter of the liquid discharge hole 25b is larger than the diameter of the liquid supply hole 25a.
  • the liquid sample even if there is a pressure increase during liquid feeding due to the influence of physical properties such as viscosity of the liquid sample or an increase in the flow rate of the liquid sample, the liquid sample will leak from the micropores. Atomization by ultrasonic vibration can be prevented from being inhibited. Thereby, the continuously supplied sample liquid can be stably atomized.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view of the main parts of the liquid atomization device of Example 4.
  • a liquid discharge hole 25b is provided downstream of the microhole forming portion 118 of the thin flow path plate 27 and near the ultrasonic vibration horn 7.
  • the residual liquid 4 that could not be atomized is discharged near the ultrasonic vibration horn 7.
  • the ultrasonic vibration unit support member 9 is an elastic ring made of rubber in order to function as a liquid seal. Note that the outlet for discharging the residual liquid 4 is provided on the left side in the figure.
  • residual liquid 4 may adhere to the tip of the ultrasonic vibration horn 7 or the bottom surface of the channel plate 27, but in such cases, by flowing the cleaning liquid when the device is not in use, The attached residual liquid 4 may be removed.
  • FIG. 5B is a sectional view of a main part showing a modification of the liquid atomization device of this embodiment.
  • liquid discharge holes are provided on the back side of the microhole forming portion 118 in the channel plate 27, that is, directly above the ultrasonic vibration horn 7.
  • the tip of the ultrasonic vibration horn 7 and the liquid sample to be atomized are in direct contact.
  • the area between the micropore forming portion 118 and the ultrasonic vibration horn 7 is also included within the liquid flow path in the flow path plate 27. That is, this region is the liquid flow path 24c.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the analysis device of Example 5.
  • the analysis device 1000 shown in this figure includes an analysis section 100, a heating section 200, and a liquid atomization section 300.
  • a liquid atomization device shown in FIG. 1A etc. can be applied.
  • micro droplets of the liquid sample generated in the liquid atomization unit 300 By sending the micro droplets of the liquid sample generated in the liquid atomization unit 300 to the heating unit 200 and heating them, fine particles of the solute component contained in the liquid sample are generated, and the components are analyzed in the analysis unit 100. In this case, it is desirable to ionize the microdroplets or microparticles.
  • the liquid atomization device of the present disclosure is configured to ultrasonically atomize a liquid sample sent through a mesh hole (micropore) provided in the middle of one liquid flow path. Therefore, even when different liquid samples are continuously fed into one liquid pipe, the liquids hardly mix, and minute droplets can be continuously generated.
  • the gap between the ultrasonic atomizing micropores and the vibration surface is defined by the dimensions of the liquid flow path itself, there is no need to assume fluctuations in the liquid level, and stable atomization can be performed.
  • micropores are provided in a part of the liquid flow path, even if residual liquid that has not been atomized is discharged downstream of the liquid flow path, an increase or decrease in the amount of liquid sent will affect the atomization. It has no impact.
  • microdroplets generated from the micropores are sent in a fixed direction by the carrier gas, it is possible to prevent different types of microdroplets from mixing before being introduced into the analyzer.
  • micro droplets that fly at low speed can be formed from a liquid sample, and small amounts of each continuously supplied liquid sample can be continuously atomized without mixing. It is possible to provide a new atomization method.
  • the gas flow rate for handling the formed micro droplets can be slowed down and the amount of gas can be reduced.
  • the number of droplets per unit gas amount that is, the amount of sample components to be analyzed can be increased.
  • the amount of gas introduced into the mass spectrometer is the same, it becomes possible to analyze more sample components and increase the analysis sensitivity.
  • the liquid atomization device of the present disclosure can suppress the speed of minute droplets generated from a liquid sample, compared to a gas spray method or the like.
  • the present invention by configuring the present invention to surround low-speed microdroplets that are difficult to handle with a carrier gas flow during spraying, it is possible to handle low-flying microdroplets with relative ease.
  • the liquid flow path is structured separately from the ultrasonic vibration unit, even if the liquid flow path becomes contaminated by flowing multiple types of liquids into the liquid flow path, the contaminated liquid supply area will be removed. Only the parts need to be replaced, making the replacement work easier.
  • the liquid atomization device of the present disclosure can be expected to be effective in various fields and devices that have not been used before.
  • a device that can be expected to have great effects is the ion source of a liquid chromatograph mass spectrometer.
  • a liquid chromatograph mass spectrometer various liquid samples containing small amounts of sample components are delivered from the liquid chromatograph to the ion source of the mass spectrometer.
  • these sample liquids are made into minute droplets of approximately several micrometers, and while being charged, the solvent is heated and vaporized to generate ions of the sample components contained therein. The generated ions are then introduced into a mass spectrometer and their components are analyzed.
  • the liquid atomization device of the present disclosure is applied to the ion source of this liquid chromatograph mass spectrometer, the continuously supplied sample liquid can be atomized into minute droplets at a low speed, thereby reducing the amount of gas used. At the same time, the energy for solvent vaporization can also be reduced. Furthermore, improved ionization stability can be expected.
  • the liquid atomization device of the present disclosure can be expected to produce new effects even when applied to coating paints and the like.
  • the liquid atomization device of the present disclosure can also be applied to inkjet printers and the like. That is, since the continuously supplied liquid samples can be continuously atomized without mixing, it is possible to apply a plurality of colors with one atomization head. In conventional color coating, various colors are expressed using the three primary colors of yellow, magenta, and cyan, or the four colors that are a combination of these and black. However, in order to express a wider range of colors, it is effective to apply various inks instead of using three primary colors or four colors including black. This is why current printing devices use six color inks. However, the coating methods used in current printing require a coating head for each color used, and therefore there is a limit to the number of colors that can be used.
  • liquid samples that are continuously sent can be continuously atomized into droplets with almost no mixing
  • ink of various colors can be applied using one liquid pipe and one application device. It becomes possible to do so. If applied to a printing device, it is possible to realize a printing device that can apply ink of various colors with one head.
  • the liquid atomization device of the present disclosure is capable of forming minute droplets that fly at low speed from a liquid sample, and also allows small amounts of each continuously supplied liquid sample to be continuously supplied without mixing. It is possible to provide a new atomization method that allows for atomization. By using the liquid atomization device of the present disclosure, it can be expected to be useful and effective in various fields such as analytical devices and printing/coating.
  • the ultrasonic vibration unit and the micropores are arranged to sandwich the liquid flow path.
  • Two or more different types of liquid can be continuously supplied to the liquid channel, and these liquids are sequentially released from the micropores as microdroplets.
  • the cross-sectional area of the liquid flow path is constant from the upstream side of the liquid flow path to at least the position where the micropores are provided.
  • the cross-sectional area of the liquid flow path is larger on the downstream side of the liquid flow path than on the upstream side up to the position where the micropores are provided.
  • the liquid atomization device further includes a pressing force applying section, and the pressing force applying section applies a predetermined pressing force between the liquid supply section and the ultrasonic vibration unit.
  • the liquid atomization device further includes a carrier gas supply pipe that supplies a carrier gas, and the micro droplets are sent in a predetermined direction by the carrier gas.
  • the ultrasonic vibration unit is arranged between the liquid supply section and the carrier gas supply pipe, and is configured to be cooled by the carrier gas.
  • the liquid supply section has a liquid supply port and a liquid discharge port.
  • the liquid supply section is a tube whose liquid flow path has a circular cross section.
  • the liquid supply section has a flat plate shape and has a liquid flow path therein.
  • the liquid supply section includes a micropore-forming thin plate having micropores, a channel-forming thin plate having a channel slit, and a supply/discharge hole-forming thin plate having a liquid supply port and a liquid discharge port. It has a configuration in which a flow path forming thin plate is sandwiched between a thin plate and a supply/discharge hole forming thin plate, and the flow path slit constitutes a liquid flow path.
  • a carrier gas through hole is formed in the liquid supply section so as to surround the fine hole.
  • the liquid atomization device further includes a control unit, and the control unit adjusts at least one of the vibration output, frequency and pressing force of the ultrasonic vibration unit, the flow rate of the liquid, etc., depending on the type of liquid. Thereby, it is possible to stabilize the amount of atomization depending on the type of liquid sample supplied to the liquid flow path.
  • the liquid atomization device further includes a liquid supply part support block that supports the liquid supply part, the liquid supply part support block has a through hole, the liquid supply part is installed inside the through hole, and the liquid supply part is installed inside the through hole, and the liquid supply part support block supports the liquid supply part. The unit is inserted into the through hole.
  • the ultrasonic vibration unit is arranged so as to be in contact with the central part of the liquid supply section.
  • the liquid atomization device further includes a carrier gas supply pipe for supplying a carrier gas, and the carrier gas is configured to pass around the ultrasonic vibration unit and be emitted from the through hole along with micro droplets. There is.
  • the liquid supply section has a discharge port inside the through hole.
  • the analysis device includes a liquid atomization device and an analysis section that analyzes components of microdroplets.
  • the analyzer further includes a heating section that heats the minute droplets, vaporizes the solvent component, and generates fine particles of the solute component.
  • the analyzer further includes an ion generation section that ionizes the fine particles.

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Abstract

連続的に供給される複数種類の液体試料を連続的に霧化する液体霧化装置において、異なる液体試料が互いに混ざり合うことを防止する。液体流路を有する液体供給部と、液体供給部に接触するように配置された超音波振動ユニットと、を備える液体霧化装置であって、液体供給部は、液体流路の内部と外部とを連通する微細孔を有し、超音波振動ユニットは、液体流路を流れる液体に振動を付与するように構成され、液体は、微細孔から微小液滴として放出される。

Description

液体霧化装置及びそれを用いた分析装置
　本開示は、液体霧化装置及びそれを用いた分析装置に関する。
　様々な試料成分を有する液体試料中の成分を分析する装置などでは、液体試料を噴霧し微小液滴化し、溶媒成分を気化除去して試料の溶質成分を微粒化し、分析部などに導入する方法が用いられる。このような方法で分析をする装置の代表例としては、液体クロマトグラフ質量分析装置がある。
　液体クロマトグラフ質量分析装置では、液体クロマトグラフで分離した種々の成分を有する液体試料を微小液滴化し、イオン源において帯電・加熱気化することで、溶質成分のイオンを生成する。そして、イオン化した溶質成分を質量分析装置に導入し、質量電荷比ごとに分離して成分を同定する。このような分析装置における液体試料の微小液滴化には、通常、ガススプレー法が用いられている。ここで、ガススプレー法とは、液体に高速のガス噴流を当てることで液体を引きちぎり、微小液滴化し噴霧する方法をいう。
　イオン源では、液体試料を直径数μｍ程度の非常に小さい液滴にする必要があるため、噴出速度数百ｍ／ｓに及ぶ超高速ガス流によるガススプレーが用いられる。
　超音波振動子を用いる霧化装置としては、次のものがある。
　特許文献１には、液体クロマトグラフィの溶離液を高圧ガスネブライザーを用いて超音波振動子表面に噴霧して付着させ、超音波振動子の作用で極めて細かい霧を作らせて質量分析装置へ導入する構成が開示されている。
　特許文献２には、質量分析システムにおいて、試料を含む溶液をサンプルボトルに入れ、サンプルボトルを固定具上に固定し、サンプルボトルは、容器の液体と接触するように固定され、超音波振動子に電圧を印加することにより、サンプルボトルの溶液を霧化させる装置が開示されている。
　特許文献３には、シングルホーン型振動体と、この振動体の霧化面に配置された無数の微小孔を有するメッシュ部材と、振動体の霧化面に液体を供給する給液装置とを備え、メッシュ部材は、コイル状のバネにより振動体の霧化面に接触するように押圧され、振動体とメッシュ部材の相乗作用により、薬液がメッシュ部材で霧化される噴霧装置が開示されている。
特開平１１－０５１９０２号公報 特開２０１５－０３１６５０号公報 特開２００１－１４９４７３号公報
　液体クロマトグラフ質量分析装置においては、液体クロマトグラフから分析対象の複数種類の液体試料が直径数百μｍ以下の細管を通して連続的に供給される。供給される各液体試料の量は、数百μＬ以下と極めて少量である。質量分析装置に用いる液滴生成装置においては、これらの液体試料を、互いに混ざり合うことなく連続的に微小液滴となるようにし、分析部に供給することが求められる。
　イオン源において用いられるガススプレーの超高速ガス流によって形成された液滴は、超高速で噴霧されることから、帯電や加熱気化などのプロセスで必要なエネルギーが大きく、これらのプロセスを行う時間が短くなる。このため、これらのプロセスの安定化という点でも課題がある。
　また、液体試料が高速かつ大量のガス流の中で微小液滴化しているため、質量分析装置に導入できる試料液滴は、供給される液体試料のうちのごく一部となり、大部分の試料が使用されずに排出されることになる。
　特許文献１に記載の構成においては、ネブライザーにおいて高圧ガスを用いるため、大量のガスを使用する。
　特許文献２に記載の装置においては、試料を含む溶液をサンプルボトルに入れ、サンプルボトルを固定具上に固定するという作業を必要とし、種類が異なる溶液を対象とする場合には、分析の自動化に際して必要なプロセスが多くなると考えられる。
　特許文献３に記載の噴霧装置においては、種類が異なる液体を対象とする場合には、メッシュ部材及びコイル状のバネに付着した残液を洗浄する必要が生じると考えられる。
　本開示の目的は、連続的に供給される複数種類の液体試料を連続的に霧化する液体霧化装置において、異なる液体試料が互いに混ざり合うことを防止することにある。
　本開示の液体霧化装置は、液体流路を有する液体供給部と、液体供給部に接触するように配置された超音波振動ユニットと、を備え、液体供給部は、液体流路の内部と外部とを連通する微細孔を有し、超音波振動ユニットは、液体流路を流れる液体に振動を付与するように構成され、液体は、微細孔から微小液滴として放出される。
　本開示によれば、連続的に供給される複数種類の液体試料を連続的に霧化する液体霧化装置において、異なる液体試料が互いに混ざり合うことを防止することができる。
実施例１の液体霧化装置を示す要部断面図である。 図１Ａの貫通孔横断部３及び超音波振動ユニット６を示す要部上面図である。 図１Ｂの貫通孔横断部３及び超音波振動ホーン７を示す要部上面図である。 実施例２の液体霧化装置に用いる流路板の構成要素を示す上面図である。 実施例２の液体霧化装置に用いる流路板の構成要素を示す上面図である。 実施例２の液体霧化装置に用いる流路板の構成要素を示す上面図である。 実施例２の薄板状の流路板を示す上面図である。 図２Ｄの流路板２７の流路を示す断面図である。 図２Ｅの部分拡大断面図である。 実施例２の液体霧化装置を示す縦断面図である。 図３Ａの液体霧化装置を上方から見た縦断面図である。 実施例３の薄板状の流路板を示す上面図である。 実施例３の薄板状の流路板の変形例を示す断面図である。 実施例４の液体霧化装置を示す要部断面図である。 実施例４の液体霧化装置の変形例を示す要部断面図である。 実施例５の分析装置を示すブロック図である。
　以下、本開示に係る実施例について、図面を用いて説明する。
　図１Ａは、実施例１の液体霧化装置を示す要部断面図である。
　本図に示す液体霧化装置は、液体試料２を供給する液体配管１（液体供給部）と、液体配管１を支持する液体配管支持部５（液体供給部支持ブロック）と、超音波振動ユニット６と、超音波振動ユニット６を支持する超音波振動ユニット支持ブロック１６と、霧化した液滴を搬送する搬送ガス１１を供給する搬送ガス供給管１０と、を備えている。
　液体配管支持部５は、超音波振動ユニット６を設置するための貫通孔５１を有する。液体配管１は、貫通孔５１を横切るように配置されている。このため、液体配管１の一部は、液体配管支持部５に接触していない状態である。言い換えると、液体配管１の一部は、貫通孔５１の内部に浮遊した状態である。このように、貫通孔５１の内部に位置する液体配管１の一部は、貫通孔横断部３を構成している。この場合、貫通孔横断部３は、液体流路を有する液体供給部であると言うことができる。
　貫通孔横断部３の中央部には、微細孔が形成されている。
　超音波振動ユニット６は、ボルト締めランジュバン型振動子（ＢＬＴ）であり、４枚の圧電素子８が電極を挟んでボルト締め固定された構成を有する。超音波振動ユニット６の先端部には、直径が圧電素子８よりも細い超音波振動ホーン７が設けられている。圧電素子８の振動は、超音波振動ホーン７に伝達され、共振増幅され、超音波振動ホーン７が長さ方向（図中上下方向）に伸縮振動するようになっている。
　超音波振動ユニット６は、超音波振動ユニット支持部材９を介して超音波振動ユニット支持ブロック１６に支持されている。超音波振動ユニット支持部材９は、ゴム製の弾性体リング等が好適である。これにより、超音波振動ユニット６の振動が超音波振動ユニット支持ブロック１６に伝わるのを抑制している。
　超音波振動ユニット支持ブロック１６は、押付ばね１７（押付力付与部）で図中上方に向かう力が付与されている。これによって、超音波振動ホーン７の先端部が貫通孔横断部３の微細孔形成部の裏側に密着するように構成される。この状態で超音波振動ユニット６を超音波振動させることで、超音波振動ホーン７の先端部の振動を貫通孔横断部３に伝えることができ、貫通孔横断部３の液体試料が微細孔形成部の微細孔より微小液滴１５となって噴出する。
　なお、押付力付与部は、ばね以外の弾性体で構成されていてもよく、油圧等を利用するものであってもよい。また、押付圧力を調節できるようにねじ止めしてもよい。
　超音波振動ユニット支持ブロック１６の内部には、整流板１２が設置され、その上方に超音波振動ユニット６が設置されている。超音波振動ユニット支持ブロック１６の下面には、搬送ガス供給管１０が接続され、そこから搬送ガス１１が供給されるように構成されている。
　搬送ガス供給管１０から超音波振動ユニット支持ブロック１６内に供給された搬送ガス１１は、整流板１２により略一様な流れとなり、超音波振動ユニット６の周囲を流れた後、搬送ガス噴出孔１３より貫通孔５１に噴出する。超音波振動ユニット６の周囲に搬送ガス１１を流すことで、超音波振動ユニット６の冷却効果も得られる。
　微細孔形成部１８より噴出された微小液滴１５は、搬送ガス噴出孔１３より噴出する搬送ガス１４に取り囲まれるようにして搬送される。噴霧に合わせて搬送ガス１４を流すことで、微小液滴１５が一定方向に流れるようにし、周辺の気流の影響を抑制することができる。
　図１Ｂは、図１Ａの貫通孔横断部３及び超音波振動ユニット６を示す要部上面図である。
　図１Ｂにおいては、図１Ａに示す貫通孔５１に挿入された超音波振動ユニット６と、貫通孔横断部３とを上方から見た構成を示している。言い換えると、図１Ａに示す液体霧化装置から噴霧される液滴の進行方向に対して反対の方向に見た構成を示している。
　貫通孔横断部３の下側には、超音波振動ホーン７が接している。貫通孔横断部３の上側（図１Ａの液体配管１の側面の一部）には、微細孔形成部１８が設けられている。超音波振動ユニット６の周囲には、複数の搬送ガス噴出孔１３が設けられている。具体的には、上方から見ると、搬送ガス噴出孔１３は、貫通孔横断部３の微細孔形成部１８を取り囲むように１２孔配置されている。
　図１Ｃは、図１Ｂの貫通孔横断部３及び超音波振動ホーン７を示す要部上面図である。
　図１Ｃに示すように、貫通孔横断部３の上側には、微細孔形成部１８が設けられている。微細孔形成部１８には、多数の微細孔１９が設けられている。微細孔形成部１８の反対側（貫通孔横断部３の下側）には、超音波振動ホーン７が接している。
　超音波振動ホーン７が発生する超音波振動を貫通孔横断部３に与えることにより、液体配管１内に供給された液体試料２（図１Ａ）が微細孔形成部１８の微細孔１９から噴出し霧化される。霧化されなかった残液４は、液体配管１の下流側に排出される。
　微細孔１９から噴出する液滴の径は、超音波振動ユニットの振動周波数と、微細孔１９の最狭部直径とに依存する。例えば、直径数μｍの微小液滴を形成するためには、振動周波数を１００ｋＨｚ前後（数十～数百ｋＨｚ）とし、微細孔１９の最狭部直径を１０μｍ以下にすることが必要である。本実施例では、振動周波数を１５５ｋＨｚとし、微細孔１９の最狭部直径を４μｍとすることで、平均粒径（直径）が１０μｍ以下の微小液滴が噴霧できることを確認した。
　超音波霧化で噴出される液滴は、エアスプレー法に比較して噴出速度が遅い。特に、直径の小さい微小液滴は、周辺の気体対流の影響を受けやすい。そこで、本実施例の液体霧化装置では、上述のとおり、微小液滴１５の噴霧に合わせて搬送ガス１４を流すことで、微小液滴１５が一定方向に流れるようにし、周辺の気流の影響を受けにくくしている。
　また、搬送ガスとして窒素ガスなどの不活性ガスなどを使用することで、引火性の高い液体を噴霧する場合に、液滴の着火などを防止することもできる。
　本実施例において実施例１と異なる点は、主として、微細孔形成部を設けた部材の構成である。実施例１においては、断面が円形の液体配管に微細孔形成部を設けている。一方、実施例２においては、円板状部材を重ねることにより液体流路を形成している。霧状の微小液滴を一方向（例えば、図１Ａでは上方）に流すための構成及び超音波振動ホーンを密着させることを考慮すると、板状の部材を用いて流路を構成することが望ましい。板状の部材の方が容易に超音波振動ホーンを密着させることができるからである。また、板状の部材は、超音波振動ホーンから液体に振動を伝える方向、言い換えると、液体に接する板の厚さを薄くすることが容易であり、液体に振動を伝えやすい点でも望ましい。
　図２Ａは、本実施例の液体霧化装置に用いる流路板の構成要素を示す上面図である。
　本図においては、流路板の上部を構成する微細孔形成薄板２０（メッシュ形成薄板）を示している。微細孔形成薄板２０には、微細孔形成部１１８、搬送ガス用貫通孔２６及び固定用貫通孔２３が設けられている。
　図２Ｂは、本実施例の液体霧化装置に用いる流路板の構成要素を示す上面図である。
　本図においては、流路板の中間部を構成する流路形成薄板２１を示している。流路形成薄板２１には、流路用スリット２４、搬送ガス用貫通孔２６及び固定用貫通孔２３が設けられている。
　図２Ｃは、本実施例の液体霧化装置に用いる流路板の構成要素を示す上面図である。
　本図においては、流路板の下部を構成する供給・排出孔形成薄板２２を示している。供給・排出孔形成薄板２２には、液体供給用孔２５ａ（供給口）、液体排出用孔２５ｂ（排出口）、搬送ガス用貫通孔２６及び固定用貫通孔２３が設けられている。
　以上のように、図２Ａ～２Ｃに示す薄板状部材は、加工により形成された貫通孔等を有する。
　本実施例では、これらの三枚の薄板状部材を積層し接合することで、内部に液体流路を備えた一枚の薄板状の流路板を製作した。これらの三枚の薄板状部材は、外形寸法が同一である。これらの三枚の薄板状部材には、周辺部に６つの大きな固定用貫通孔２３が、中央部に４つの小さい搬送ガス用貫通孔２６が設けられている。固定用貫通孔２３及び搬送ガス用貫通孔２６はそれぞれ、三枚の薄板状部材を重ねたときに一致する位置に設けられている。そして、固定用貫通孔２３及び搬送ガス用貫通孔２６はそれぞれ、接合一体化した際に貫通孔となる。
　固定用貫通孔２３は、積層し接合して作製した流路板の固定支持に用いられる。一方、搬送ガス用貫通孔２６は、霧状の微小液滴の周囲に搬送用ガスを供給するものである。
　図２Ｄは、図２Ａ、２Ｂ及び２Ｃに示す３枚の板材を積層し接合して形成した薄板状の流路板を示す上面図である。
　図２Ｅは、図２Ｄの流路板２７の流路を含む断面を示したものである。
　図２Ｅに示すように、流路板２７は、微細孔形成薄板２０と供給・排出孔形成薄板２２との間に流路形成薄板２１が挟み込まれた構成を有する。流路用スリット２４は、液体流路を構成する。流路用スリット２４は、その両端において液体供給用孔２５ａ及び液体排出用孔２５ｂと連通している。また、流路用スリット２４は、微細孔形成部１１８の微細孔に連通している。すなわち、流路板２７は、片側の壁面を構成する微細孔形成薄板２０にメッシュ構造を有している。これにより、液体流路に液体を液体供給用孔２５ａから供給し、液体流路を通過する液体の一部を微細孔から微小液滴として霧化することができ、霧化されずに残った液体を液体排出用孔２５ｂから排出することができる。
　言い換えると、接合により形成された流路板２７の内部には、薄く細長い流路である液体流路が形成される。液体流路の幅は、流路用スリット２４の幅に等しく、流路高さは、流路形成薄板２１の厚さに等しい。本実施例では、微細孔形成薄板２０、流路形成薄板２１及び供給・排出孔形成薄板２２として５０μｍ厚のステンレス板を用いている。流路形成薄板２１に形成した流路用スリット２４の幅は１ｍｍとしている。したがって、流路断面積は０．０５ｍｍ２となる。これは、内径０．２５ｍｍの１／１６ｉｎｃｈチューブ管とほぼ同じ流路断面積である。なお、図２Ｅに示す流路高さは、流路形成薄板２１の板厚と同じ５０μｍになるが、流路構成等を明瞭にするため、幅方向に比べて厚さ方向を拡大して示している。
　図２Ｆは、図２Ｅの部分拡大断面図である。
　図２Ｆにおいては、流路板２７の微細孔形成薄板２０側の中央部に設けた微細孔１１９の断面を示している。
　本図に示すように、微細孔形成薄板２０（図中の上側の壁面）には、微細孔１１９が多数配置されている。本実施例においては、微細孔１１９は、最狭部直径が４μｍであり、液体流路の中央部の幅１ｍｍ×長さ２ｍｍの領域に千鳥配置７５μｍ間隔で３８８孔設けた。
　微細孔１１９の加工には、各種レーザによる加工方法や電鋳加工などの各種微細孔加工法が利用できる。本実施例では、ステンレス鋼製の薄板にＹＡＧレーザにより微細孔加工を施した。ＹＡＧレーザで微細孔を加工する場合、レーザ照射側の方が径が大きくなる。
　直径が小さい液滴を安定に噴霧するには、微細孔１１９の最狭部（直径４μｍ）を外表面側に配置することが必要である。このため、本実施例においては、図２Ｆに示すような配置としている。
　微細孔加工の方法として、電鋳加工は、ＹＡＧレーザ加工より精密な微細孔加工が可能である。しかしながら、電鋳加工は、生産性やコストの点ではＹＡＧレーザ加工に劣る。また、ステンレス鋼への微細穴加工は難しく、多くの場合、Ｎｉ系材料が選定される。このように、微細孔形成薄板２０の作製に用いる微細孔加工の方法については、使用する液体試料や加工する材料なども考慮し、目的に合わせた加工方法を選定することが必要となる。
　微細孔形成薄板２０、流路形成薄板２１及び供給・排出孔形成薄板２２は、拡散接合により一体化している。拡散接合は、接着剤などを用いないことから、溶剤などの液体を流路に流しても、液体中に接着剤などの不純物が溶け出す心配がない。しかし、拡散接合は高温で接合を行うために、使用する材料に制限があるとともに、接合する材料の種類が異なる場合は反りが生じやすいという問題もある。
　本実施例においては、微細孔形成薄板２０、流路形成薄板２１及び供給・排出孔形成薄板２２の厚さを３枚とも５０μｍとしているが、３枚の板厚は、必ずしも同一である必要はなく、液体流路の断面の高さや超音波加振した際の振動のしやすさなどを考慮して選定すればよい。接合方法や板厚についても、使用する液体試料や加工する材料なども考慮して、それに合わせた加工方法を選定することが必要であり、本実施例は、一例を示したものであることは言うまでもない。
　図３Ａは、本実施例の液体霧化装置を示す縦断面図である。
　本図に示す液体霧化装置は、超音波振動ユニット６と、薄板状の流路板２７（液体供給部）と、流路板２７を支持する流路板支持ブロック２８（液体供給部支持ブロック）と、超音波振動ユニット６を支持する超音波振動ユニット支持ブロック１６と、を備えている。
　流路板２７には、液体供給用孔２５ａ及び液体排出用孔２５ｂが設けられている。
　流路板支持ブロック２８は、中央部に貫通孔１５１を有するドーナツ形状（短い円筒形状）を有する。そして、流路板支持ブロック２８は、下側ブロック２８ａ、上側ブロック２８ｂ及びねじ２８ｃを含む。下側ブロック２８ａと上側ブロック２８ｂとの間には、流路板２７が挟み込まれ、ねじ２８ｃで絞め込まれて固定されている。
　下側ブロック２８ａには、液体供給配管１ａ及び残液排出配管１ｂが接続され、流路板２７に液体を流すことができるようになっている。
　本実施例においても、微小液滴１５は、実施例１と同様に、搬送ガス１４に伴って一定方向に流れるため、周辺の気流からの影響を抑制することができる。
　図３Ｂは、図３Ａの液体霧化装置を上方から見た縦断面図である。
　図３Ｂに示すように、下側ブロック２８ａ（図３Ａ）と上側ブロック２８ｂとの間には、流路板２７が挟み込まれ、ねじ２８ｃで絞め込まれて固定されている。流路板２７は、流路板支持ブロック２８の貫通孔に、流路板２７の微細孔形成部１１８（メッシュ部）と、その周辺に設けられた搬送用ガスを供給する搬送ガス用貫通孔２６と、が配置されるように固定されている。
　図３Ａに示すように、下側ブロック２８ａの貫通孔１５１には、超音波振動ユニット６を支持する超音波振動ユニット支持ブロック１６が挿入されている。超音波振動ユニット支持ブロック１６は、押付ばね１７などにより図中上方に向かう力が付与されている。これにより、超音波振動ユニット６の超音波振動ホーン７の先端部が流路板２７の中央部に一定の押圧力で密着するように構成されている。
　本実施例においては、押付ばね１７による押圧力は約５ｋＮとしたが、流路板２７の材質や弾性などの物性、超音波振動ホーン７の先端部の接触安定性などを考慮して、適正な押圧力を選定することができる。
　搬送ガス１１は、超音波振動ユニット６の周囲を流れ、実施例１と同様の搬送ガス噴出孔１３（図１Ａ）を通過し、流路板２７に設けた４つの搬送ガス用貫通孔２６から搬送ガス１４として噴出する。
　このように、実施例２においては、実施例１と比較すると、搬送ガス１１は、搬送ガス噴出孔１３に加え、搬送ガス用貫通孔２６を通過するため、二段階で整流されるように構成されている。このため、実施例２においては、図３Ａに示すとおり、整流板を設けていない。もちろん、実施例１のような整流板を設けてもよい。
　なお、実施例２の説明においては、実施例１と同様の構成については説明を省略している。
　超音波振動ユニット６の周囲に搬送ガス１１を流すことで、超音波振動ユニット６の冷却効果も得られる。
　流路板２７の微細孔からは、流路用スリット２４の液体流路内を流れる液体が、超音波振動ホーン７の振動により噴出する。噴出した液体の微小液滴は、搬送ガス用貫通孔２６から噴出する搬送ガスによって取り囲まれ、安定搬送される。
　このような構成とすることで、噴出した微小液滴が周辺の気流の影響を受けることを抑制できる。また、搬送ガスとして窒素ガスなどの不活性ガスなどを使用すれば、引火性の高い液体を噴霧する場合に、液滴の着火などを防止することもできる。これらの効果は、実施例１と同様である。
　本実施例の流路板２７は、平板状であるため、実施例１の液体配管１（図１Ａ）よりも微細孔加工が容易である。また、本実施例においては、実施例１に比べ、流路板２７と超音波振動ホーン７の先端部との接触面積が大きいため、接触状態が安定しやすい。このため、少量の液体を安定的に霧化することが可能となる。さらに、本実施例においては、液体流路の壁面（流路板２７の上面）から霧化する構造としていることから、微細孔形成部１１８で霧化しきれなかった残液を排出管路側の液体排出用孔２５ｂ及び残液排出配管１ｂを介して排出できる。これにより、連続的に供給される液体試料２についても、安定的な霧化を実現できる。
　さらに、本実施例においては、液体排出用孔２５ｂを微細孔形成部１１８の近くに設けているため、実施例１に比べ、液体流路の圧損を小さくする構成を容易に実現できる。
　本実施例においては、実施例２と異なる点のみについて説明する。
　図４Ａは、実施例３の薄板状の流路板を示す上面図である。
　本図においては、実施例２の流路板（図２Ｄ）と異なり、流路板２７の液体流路の幅を微細孔形成部１１８の上流側と下流側とで変えている。すなわち、下流側流路２４ｂの幅を上流側流路２４ａの幅よりも大きくしている。言い換えると、流路形成薄板の流路用スリットの幅を微細孔形成部１１８の上流側と下流側とで変えている。また、液体排出用孔２５ｂの直径は、液体供給用孔２５ａの直径よりも大きくしてある。
　この構成により、液体の粘性が高い場合等においても、流路板２７の液体流路における流路抵抗を小さくすることができる。これにより、霧化されずに残った液体を速やかに排出でき、微細孔からの液体の漏出を防止することができる。
　図４Ｂは、本実施例の薄板状の流路板の変形例を示す断面図である。
　本図においては、図４Ａと異なり、流路板２７の液体流路の高さを微細孔形成部１１８の上流側と下流側とで変えている。すなわち、下流側流路２４ｂの高さを上流側流路２４ａの高さよりも高くしている。
　このような構造にするため、本図においては、積層する薄板の数を増やしている。具体的には、４枚の薄板を積層することにより流路板を形成している。すなわち、微細孔形成薄板２０と供給・排出孔形成薄板２２との間には、流路形成薄板２１ａ（上側薄板）及び流路形成薄板２１ｂ（下側薄板）を重ねて設置している。流路形成薄板２１ａの流路用スリットは、微細孔形成部１１８の上流側及び下流側の全体に設けられている。一方、流路形成薄板２１ｂの流路用スリットは、下流側流路を拡大するため、微細孔形成部１１８の下流側のみに設けられている。また、液体排出用孔２５ｂの直径は、液体供給用孔２５ａの直径よりも大きくしてある。
　なお、微細孔形成部１１８の下流側は、霧化されずに残った液体の排出用であるので、液体流路の断面積を大きくしても霧化機能への影響はほとんどない。微細孔形成部１１８の下流側の液体流路の断面積を大きくすることで、液体流路内の圧損を少なくできることから、図４Ａの場合と同様に、近接する微細孔形成部１１８の流路内の圧力上昇を抑制することができる。
　本実施例（変形例を含む。）においては、液体試料の粘性などの物性の影響、液体試料の流量の増加により送液時の圧力上昇があっても、微細孔から液体試料が漏れ出し、超音波振動による霧化を阻害することがないようにすることができる。これにより、連続的に供給される試料液体を安定して霧化することができる。
　図５Ａは、実施例４の液体霧化装置を示す要部断面図である。
　本図においては、薄板状の流路板２７の微細孔形成部１１８の下流側であって超音波振動ホーン７の近くに液体排出用孔２５ｂを設けている。霧化できなかった残液４は、超音波振動ホーン７の近くに排出されるようになっている。超音波振動ユニット支持部材９は、液体シールとしての作用を持たせるため、ゴム製の弾性体リングとしている。なお、残液４が排出口は、図中左方に設けてある。
　このような構成により、薄板状の流路板２７内の液体流路の圧損を小さくすることができる。
　なお、超音波振動ホーン７の先端部や流路板２７の下面などに残液４が付着する場合があり得るが、そのような場合には、装置を使用しない時間に洗浄液を流すことにより、付着した残液４を除去してもよい。
　図５Ｂは、本実施例の液体霧化装置の変形例を示す要部断面図である。
　本図においては、流路板２７における微細孔形成部１１８の裏側、つまり超音波振動ホーン７の直上部に液体排出用孔を設けている。この構造では、超音波振動ホーン７の先端部と霧化する液体試料とが直接接触する。なお、この場合、微細孔形成部１１８と超音波振動ホーン７との間の領域も、流路板２７における液体流路の内部に含まれるものとする。すなわち、この領域は、液体流路２４ｃである。
　これにより、霧化の効率が高くなる。つまり、超音波振動子に供給する電力を低減することができる。また、液体排出用孔２５ｂが微細孔形成部１１８の位置にあるため、微細孔形成部１１８における液体の圧力が高くなることはないと考えられる。
　図６は、実施例５の分析装置を示すブロック図である。
　本図に示す分析装置１０００は、分析部１００と、加熱部２００と、液体霧化部３００と、を備えている。液体霧化部３００は、図１Ａ等に示す液体霧化装置を適用することができる。
　液体霧化部３００で生成した液体試料の微小液滴を加熱部２００に送って加熱することにより、液体試料に含まれる溶質成分の微粒子を生成し、分析部１００でその成分を分析する。この場合においては、当該微小液滴又は当該微粒子をイオン化することが望ましい。
　以下、本開示の構成による効果について、まとめて説明する。
　本開示の液体霧化装置は、１本の液体流路の途中に設けたメッシュ穴（微細孔）から送液されてきた液体試料を超音波霧化するように構成されている。このため、１本の液体配管に異なる液体試料が連続的に送液されてきた場合も、それらの液体がほとんど混ざることなく、連続的に微小液滴を発生させることができる。
　また、送液される液体試料の種類が大きく変化して、霧化状態や霧化量が変化した場合であっても、霧化しなかった残液量が変化するだけで、安定的な連続的霧化は可能である。
　超音波噴霧する微細孔と振動面との隙間は、液体流路自体の寸法で規定されるため、液面の変動等を想定する必要がなく、安定した霧化を行うことができる。
　また、液体流路の一部に微細孔を設けていることから、霧化しなかった残液が生じても、液体流路の下流側に排出されるため、送液量の増減が霧化に影響を与えることがない。
　さらに、微細孔から生成される微小液滴は、搬送ガスにより一定方向に送られるため、種類が異なる微小液滴が分析装置への導入前に混ざり合うことも防止することが可能である。
　以上のように、本開示によれば、液体試料から低速度で飛行する微小液滴を形成できるとともに、連続的に供給される少量の各液体試料を混ざり合うことなく、連続的に霧化できる新たな霧化方式を提供することが可能である。
　液体試料から低速度で飛行する微小液滴を形成することができるため、形成された微小液滴をハンドリングするガス流速を遅くし、ガス量も少なくすることができる。結果として、質量分析装置に適用する場合においても、単位ガス量当たりの液滴数、つまり分析する試料成分量を多くすることができる。また、質量分析装置に導入するガス量が同一であれば、より多くの試料成分の分析が可能になり、分析感度を高めることが可能となる。
　本開示の液体霧化装置は、ガススプレー法等に比べ、液体試料から生成される微小液滴の速度を抑制することができる。
　さらに、ハンドリングの難しい低速の微小液滴を、噴霧時に搬送ガス流で取り囲むように構成することで、低飛行速度の微小液滴を比較的容易にハンドリングすることができる。
　液体配管の一部を浮遊状態で支持し、液体配管の壁面に微細メッシュ孔を設けることで、連続して供給される流量の少ない液体試料を安定に霧化することができる。一本の液体配管で連続的に霧化を行うことから、同じ液体配管に異なる液体試料を連続的に送っても、それらがほぼ混ざり合うことなく、連続的に霧化することが可能である。
　さらに、液体流路を超音波振動ユニットと別体とした構造にしているため、多種類の液体を液体流路に流すことで万一液体流路が汚染された場合も、汚染した液体供給部のみを交換すればよく、交換作業が容易となる。
　本開示の液体霧化装置は、これまでに用いられなかった様々な分野や装置での活用での効果が期待できる。
　大きな効果が期待できる装置の一例としては、液体クロマトグラフ質量分析装置のイオン源がある。液体クロマトグラフ質量分析装置では、少量の試料成分を含有する様々な液体試料が、液体クロマトグラフから質量分析装置のイオン源に送られてくる。イオン源では、これらの試料液体を数μｍ程度の微小液滴にし、電荷を付与するとともに、溶媒を加熱気化することで、含有試料成分のイオンを生成する。そして、生成されたイオンは、質量分析装置に導入され、成分の分析が行われる。
　現在のイオン源では、液体クロマトグラフから送られてくる少量の試料液体を、直径数μｍ微小液滴に分解するために、エアスプレー法が用いられている。イオン化の効率などの点から、目標とする液滴径が数μｍと小さいために、エアスプレー法で使用する噴出ガス速度は数百ｍ／ｓ以上の超高速となっている。当然、使用するガスの流量は多くなる。さらに、形成される液滴の飛行速度も数百ｍ／ｓ以上となってしまう。このような高速で飛行する液滴に電荷付与や溶媒気化を行うことから、多くのエネルギーを必要とするだけでなく、イオン化そのものの不安定性要因となっているのが現状である。
　この液体クロマトグラフ質量分析装置のイオン源において、本開示の液体霧化装置を適用すれば、連続的に供給される試料液体を低速で微小液滴に霧化できることから、ガス使用量が削減できるとともに、溶媒気化のエネルギーを小さくすることもできる。さらには、イオン化の安定性向上も期待できる。
　本開示の液体霧化装置は、塗料などの塗布に適用しても、新たな効果が期待できる。
　本開示の液体霧化装置は、インクジェットプリンタ等にも適用できる。すなわち、連続的に供給される液体試料が混ざることなく連続的に霧化できることから、一つの霧化ヘッドで複数色の塗布を行うことが可能となる。従来のカラー塗布では、色のイエロー、マゼンタ、シアンという色の３原色もしくは、それに黒色を組み合わせた４色を使って、様々な色の表現を行っている。しかし、より幅広い色表現をするためには、３原色もしくは黒を含めた４色での色表現ではなく、様々なインクでの塗布が有効である。現在の印刷装置などでは、６色インクなど用いているのはこのためである。しかしながら、現在の印刷で用いられる塗布方式では、使用する色ごとに塗布ヘッドが必要であるために、使用可能な色の数には限界がある。
　本開示の液体霧化装置では、連続して送られてくる液体試料がほとんど混ざることなく、連続して液滴化できることから、一つの液体配管、一つの塗布装置で様々な色のインクを塗布することが可能となる。印刷装置に適用すれば、一つのヘッドで様々な色のインクを塗布可能な印刷装置を実現できる可能性を有している。
　以上説明したように、本開示の液体霧化装置は、液体試料から低速度で飛行する微小液滴を形成できるとともに、連続的に供給される少量の各液体試料を混ざり合いことなく、連続的に霧化できる新たな霧化方式を提供することができる。そして、本開示の液体霧化装置を利用することで、分析装置や印写塗布など様々な分野で活用と効果が期待できるものである。
　以下、本開示の望ましい実施形態についてまとめて説明する。
　液体霧化装置において、超音波振動ユニットと微細孔とは、液体流路を挟み込むように配置されている。
　液体流路には、液体として、異なる２種類以上を連続して供給可能とし、これらの液体は、順次微細孔から微小液滴として放出される。
　液体流路の流路断面積は、液体流路のうち上流側から少なくとも微細孔が設けられている位置までは一定である。
　液体流路の流路断面積は、液体流路のうち微細孔が設けられている位置までの上流側よりも下流側の方が大きい。
　液体霧化装置は、押付力付与部を更に備え、押付力付与部は、液体供給部と超音波振動ユニットとの間に所定の押付力を加えるものである。
　液体霧化装置は、搬送ガスを供給する搬送ガス供給管を更に備え、微小液滴は、搬送ガスにより所定の方向に送られる。
　超音波振動ユニットは、液体供給部と搬送ガス供給管との間に配置され、搬送ガスにより冷却されるように構成されている。
　液体供給部は、液体の供給口及び排出口を有する。
　液体供給部は、液体流路の流路断面が円形の管である。
　液体供給部は、平板状であり、その内部に液体流路を有する。
　液体供給部は、微細孔を有する微細孔形成薄板と、流路用スリットを有する流路形成薄板と、液体の供給口及び排出口を有する供給・排出孔形成薄板と、を含み、微細孔形成薄板と供給・排出孔形成薄板との間に流路形成薄板が挟み込まれた構成を有し、流路用スリットは、液体流路を構成する。
　液体供給部には、微細孔を取り囲むように搬送ガス用貫通孔が形成されている。
　液体霧化装置は、制御部を更に備え、制御部は、液体の種類に応じて、超音波振動ユニットの振動出力、周波数及び押圧力、液体の流量等のうち少なくとも一つ以上調整する。これにより、液体流路に供給される液体試料の種類による霧化量を安定化することが可能である。
　液体霧化装置においては、送液される液体試料の種類が変化しても、基本的には安定連続霧化が可能である。したがって、液体試料の種類の変更に伴うプロセス制御の調整は、必要に応じて実施すればよい。
　液体霧化装置は、液体供給部を支持する液体供給部支持ブロックを更に備え、液体供給部支持ブロックは、貫通孔を有し、液体供給部は、貫通孔の内部に設置され、超音波振動ユニットは、貫通孔に挿入されている。
　超音波振動ユニットは、液体供給部の中央部に接触するように配置されている。
　液体霧化装置は、搬送ガスを供給する搬送ガス供給管を更に備え、搬送ガスは、超音波振動ユニットの周囲を通過し、微小液滴を伴って貫通孔から放出されるように構成されている。
　液体供給部は、貫通孔の内部に排出口を有する。
　分析装置は、液体霧化装置と、微小液滴の成分を分析する分析部と、を備える。
　分析装置は、微小液滴を加熱し、溶媒成分を気化させて、溶質成分の微粒子を生成する加熱部を更に備える。
　分析装置は、微粒子をイオン化するイオン生成部を更に備える。
　１：液体配管、１ａ：液体供給配管、１ｂ：残液排出配管、２：液体試料、３：貫通孔横断部、４：残液、５：液体配管支持部、６：超音波振動ユニット、７：超音波振動ホーン、８：圧電素子、９：超音波振動ユニット支持部材、１０：搬送ガス供給管、１１、１４：搬送ガス、１２：整流板、１３：搬送ガス噴出孔、１５：微小液滴、１６：超音波振動ユニット支持ブロック、１７：押付ばね、１８、１１８：微細孔形成部、１９、１１９：微細孔、２０：微細孔形成薄板、２１、２１ａ、２１ｂ：流路形成薄板、２２：供給・排出孔形成薄板、２３：固定用貫通孔、２４：流路用スリット、２４ａ：上流側流路、２４ｂ：下流側流路、２４ｃ：液体流路、２５ａ：液体供給用孔、２５ｂ：液体排出用孔、２６：搬送ガス用貫通孔、２７：流路板、２８：流路板支持ブロック、２８ａ：下側ブロック、２８ｂ：上側ブロック、２８ｃ：ねじ、５１、１５１：貫通孔、１００：分析部、２００：加熱部、３００：液体霧化部、１０００：分析装置。

Claims (21)

  1. 　液体流路を有する液体供給部と、
    　前記液体供給部に接触するように配置された超音波振動ユニットと、を備え、
    　前記液体供給部は、前記液体流路の内部と外部とを連通する微細孔を有し、
    　前記超音波振動ユニットは、前記液体流路を流れる液体に振動を付与するように構成され、
    　前記液体は、前記微細孔から微小液滴として放出される、液体霧化装置。
  2. 　前記超音波振動ユニットと前記微細孔とは、前記液体流路を挟み込むように配置されている、請求項１記載の液体霧化装置。
  3. 　前記液体流路には、前記液体として、異なる２種類以上を連続して供給可能とし、
    　これらの液体は、順次前記微細孔から前記微小液滴として放出される、請求項１記載の液体霧化装置。
  4. 　前記液体流路の流路断面積は、前記液体流路のうち上流側から少なくとも前記微細孔が設けられている位置までは一定である、請求項１記載の液体霧化装置。
  5. 　前記液体流路の流路断面積は、前記液体流路のうち前記微細孔が設けられている位置までの上流側よりも下流側の方が大きい、請求項１記載の液体霧化装置。
  6. 　押付力付与部を更に備え、
    　前記押付力付与部は、前記液体供給部と前記超音波振動ユニットとの間に所定の押付力を加えるものである、請求項１記載の液体霧化装置。
  7. 　搬送ガスを供給する搬送ガス供給管を更に備え、
    　前記微小液滴は、前記搬送ガスにより所定の方向に送られる、請求項１記載の液体霧化装置。
  8. 　前記超音波振動ユニットは、前記液体供給部と前記搬送ガス供給管との間に配置され、前記搬送ガスにより冷却されるように構成されている、請求項７記載の液体霧化装置。
  9. 　前記液体供給部は、前記液体の供給口及び排出口を有する、請求項１記載の液体霧化装置。
  10. 　前記液体供給部は、前記液体流路の流路断面が円形の管である、請求項１記載の液体霧化装置。
  11. 　前記液体供給部は、平板状であり、その内部に前記液体流路を有する、請求項１記載の液体霧化装置。
  12. 　前記液体供給部は、前記微細孔を有する微細孔形成薄板と、流路用スリットを有する流路形成薄板と、前記液体の供給口及び排出口を有する供給・排出孔形成薄板と、を含み、
    　前記微細孔形成薄板と前記供給・排出孔形成薄板との間に前記流路形成薄板が挟み込まれた構成を有し、
    　前記流路用スリットは、前記液体流路を構成する、請求項１１記載の液体霧化装置。
  13. 　前記液体供給部には、前記微細孔を取り囲むように搬送ガス用貫通孔が形成されている、請求項１２記載の液体霧化装置。
  14. 　制御部を更に備え、
    　前記制御部は、前記液体の種類に応じて、前記超音波振動ユニットの振動出力、周波数及び押圧力並びに前記液体の流量のうち少なくとも一つ以上調整する、請求項６記載の液体霧化装置。
  15. 　前記液体供給部を支持する液体供給部支持ブロックを更に備え、
    　前記液体供給部支持ブロックは、貫通孔を有し、
    　前記液体供給部は、前記貫通孔の内部に設置され、
    　前記超音波振動ユニットは、前記貫通孔に挿入されている、請求項２記載の液体霧化装置。
  16. 　前記超音波振動ユニットは、前記液体供給部の中央部に接触するように配置されている、請求項１５記載の液体霧化装置。
  17. 　搬送ガスを供給する搬送ガス供給管を更に備え、
    　前記搬送ガスは、前記超音波振動ユニットの周囲を通過し、前記微小液滴を伴って前記貫通孔から放出されるように構成されている、請求項１５記載の液体霧化装置。
  18. 　前記液体供給部は、前記貫通孔の内部に排出口を有する、請求項１５記載の液体霧化装置。
  19. 　請求項１～１８のいずれか一項に記載の液体霧化装置と、
    　前記微小液滴の成分を分析する分析部と、を備える、分析装置。
  20. 　前記微小液滴を加熱し、溶媒成分を気化させて、溶質成分の微粒子を生成する加熱部を更に備える、請求項１９記載の分析装置。
  21. 　前記微粒子をイオン化するイオン生成部を更に備える、請求項２０記載の分析装置。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005257407A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Olympus Corp 微量液体制御装置
JP2015031650A (ja) * 2013-08-06 2015-02-16 株式会社 資生堂 質量分析方法、イオン生成装置及び質量分析システム
US20180236470A1 (en) * 2015-08-10 2018-08-23 Sunchrom Wissenschaftliche Gerate Gmbh Spraying device and method for coating samples
JP2022025273A (ja) * 2020-07-29 2022-02-10 セイコーエプソン株式会社 流体デバイス

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005257407A (ja) * 2004-03-10 2005-09-22 Olympus Corp 微量液体制御装置
JP2015031650A (ja) * 2013-08-06 2015-02-16 株式会社 資生堂 質量分析方法、イオン生成装置及び質量分析システム
US20180236470A1 (en) * 2015-08-10 2018-08-23 Sunchrom Wissenschaftliche Gerate Gmbh Spraying device and method for coating samples
JP2022025273A (ja) * 2020-07-29 2022-02-10 セイコーエプソン株式会社 流体デバイス

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