JP2008139229A - 試料供給装置及びその試料供給装置を用いた全有機体炭素計 - Google Patents

Abstract

【課題】バブリング終了後において、プランジャに付着した気泡を除去できる試料供給装置及びその試料供給装置を用いたＴＯＣ計を提供する。
【解決手段】試料供給装置は、シリンジ２内に試料溶液３を吸入してスパージガス導入口６からスパージガスを導入してバブリングを行なった後（工程（Ａ），（Ｂ））、スパージガス導入口６がシリンジ２内の試料溶液３に接しなくなり、かつシリンジ２内が試料溶液３で満たされるようにプランジャ４を吐出方向に移動させ（工程（Ｃ））、シリンジ２内を密閉した状態でプランジャ４を吸入方向に移動させてシリンジ２内を減圧し、その後、シリンジポンプを外気ポートに接続してシリンジ２を開放する（工程（Ｄ），（Ｅ））ようになっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば全有機体炭素計（以下、ＴＯＣ計という。）などの分析装置に用いられ、試料溶液を分析部に供給するための試料供給装置に関するものである。

例えばＴＯＣ計では、分析部に所定量の試料溶液を精度よく供給するために、バブリング用のスパージガス導入口が設けられたシリンジと、そのシリンジ内を摺動するプランジャからなるシリンジポンプを備えた試料供給装置が用いられている。このような試料供給装置では、分析部に試料を供給する前の前処理として、試料溶液中に予め含まれている二酸化炭素を除去するために、二酸化炭素を含まない気体を吹き込んで抜気を行なうバブリングという操作が行なわれる。

シリンジ内でバブリングを行なうと、バブリング終了後にプランジャに気泡が付着していることがあった。プランジャに気泡が付着していると、試料溶液内に気体が存在した状態で分析部への試料供給を行なうことになる。そうすると、分析部への試料の注入量の精度が低下し、分析部の分析精度にも影響を与えるという問題がある。また、分析部に気泡を注入することになるため、所定量の試料溶液を全て注入することができないという問題もあった。
従来の試料供給装置では、プランジャに付着した気泡を除去する手段がないため、プランジャに気泡が付着した状態で分析部への試料供給を行なっていた。

そこで本発明は、バブリング終了後において、プランジャに付着した気泡を除去できる試料供給装置及びその試料供給装置を用いたＴＯＣ計を提供することを目的としている。

本発明の試料供給装置は、バブリング用のスパージガス導入口を備えたシリンジ、及びシリンジ内で摺動するプランジャを備えたシリンジポンプと、シリンジポンプが接続され、シリンジポンプによって試料溶液を吸入するための試料ポート、及びシリンジポンプと装置の外側雰囲気を接続するための外気ポートとを少なくとも備えて、それらのポートをシリンジポンプに選択的に接続するマルチポートバルブと、プランジャを駆動するプランジャ駆動部と、マルチポートバルブの切替動作を駆動するバルブ駆動部と、プランジャ駆動部及びバルブ駆動部の動作を制御する制御部と、を備えた試料供給機構であって、制御部は、以下の工程（Ａ）〜（Ｅ）を順に行なうようにプランジャ駆動部及びバルブ駆動部を動作させるプログラムを備えていることを特徴とする試料供給装置である。
（Ａ）シリンジポンプを試料ポートに接続し、プランジャを吸入方向に移動させてシリンジ内に試料溶液を吸入する工程、
（Ｂ）シリンジポンプを外気ポートに接続し、スパージガス導入口からスパージガスを導入してバブリングを行なう気工程、
（Ｃ）スパージガス導入口がシリンジ内の試料溶液に接しなくなるようにプランジャを吐出方向に移動させる工程、
（Ｄ）スパージガス導入口がシリンジ内の試料溶液に接しない状態でかつシリンジ内を密閉した状態で、プランジャを吸入方向に移動させてシリンジ内を減圧する工程、
（Ｅ）シリンジポンプを外気ポートに接続してシリンジを開放する工程。

本発明のＴＯＣ計は、試料中に含まれる全有機体炭素を二酸化炭素に変換する酸化反応部、及び酸化反応部で生成された二酸化炭素量を測定する測定部を備えた分析部と、分析部に試料溶液を供給するための試料供給装置と、を備え、試料供給装置が本発明の試料供給装置であることを特徴とするものである。

本発明の試料供給装置は、シリンジ内に試料溶液を吸入してスパージガス導入口からスパージガスを導入してバブリングを行なった後（工程（Ａ），（Ｂ））、スパージガス導入口がシリンジ内の試料溶液に接しなくなるようにプランジャを吐出方向に移動させ（工程（Ｃ））、シリンジ内を密閉した状態でプランジャを吸入方向に移動させてシリンジ内を減圧し、その後、シリンジポンプを外気ポートに接続してシリンジを開放する（工程（Ｄ），（Ｅ））ようになっているので、プランジャに気泡が付着していても、シリンジ内を減圧してから開放する工程を経ることでその気泡が除去される。これにより、プランジャに付着した気泡によって生じる送液量の誤差をなくすことができ、送液精度の高い試料供給装置とすることができる。

本発明のＴＯＣ計は、試料供給装置が本発明の試料供給装置であるので、分析部に正確な量の試料溶液が送液され、測定精度が向上する。

図１は試料供給装置の構成の一例を示す図である。
複数のポート８ａを備えたマルチポートバルブ８の共通ポートにシリンジポンプが接続されている。シリンジポンプはシリンジ２及びシリンジ２内を摺動するプランジャ４からなる。図示は省略されているが、マルチポートバルブ８のポート８ａには、試料溶液の分析を行なうための分析部のほか、試料溶液を供給するための試料供給部や、大気開放されたドレインが少なくとも接続されている。マルチポートバルブ８を切り替えることで、シリンジポンプが接続されている共通ポートといずれかのポート８ａとが選択的に接続される。また、マルチポートバルブ８は共通ポートをいずれのポートにも接続せずにシリンジポンプのシリンジ２内を密閉することができるようになっている。

シリンジ２の側壁にはバブリング用のスパージガスを供給するためのスパージガス導入口６が設けられている。スパージガスとしては、高純度空気又はその他の気体で二酸化炭素を含まない気体を使用する。
マルチポートバルブ８はモータ１０により駆動される。
プランジャ４を駆動するための駆動機構は、モータ１２と、モータ１２により回転させられる棒ネジ１４と、棒ネジ１４に螺合し、棒ネジ１４の回転によって上下動する駆動部材１６によって構成されている。プランジャ４は駆動部材１６に固定されており、棒ネジ１４の回転によって駆動部材１６とともに上下動するようになっている。モータ１０及び１２は制御部１８により制御されている。

制御部１８は、試料溶液を分析部に注入するまでの間に、シリンジ２内に試料溶液３を吸入してスパージガス導入口６からスパージガスを導入してバブリングを行なった後、スパージガス導入口６がシリンジ内の試料溶液３に接しなくなり、かつシリンジ２内が試料溶液で満たされるところまでプランジャ４を吐出方向に移動させ、シリンジ２内を密閉した状態でプランジャ４を吸入方向に移動させてシリンジ２内を減圧し、その後、シリンジポンプを外気ポートに接続してシリンジ２を開放するように、モータ１０及び１２を制御する。

このような試料供給装置はＴＯＣ計に用いることができる。図２はＴＯＣ計の構成を示す概略図である。
シリンジポンプが接続されたマルチポートバルブ８の各ポート８ａには、試料流路に接続された試料供給用流路２２、試料溶液のバブリング時に用いられる酸を酸供給部から供給するための酸供給流路２４、大気に解放されたドレインに繋がるドレイン流路２６、及び試料中の有機体炭素を酸化して二酸化炭素に変換する酸化反応部３０に試料を注入するための分析流路２８、が少なくとも接続されている。ＣＯ₂検出部３２は、例えば非分散型赤外線吸収濃度形である。

図２のＴＯＣ計における試料供給装置の動作を図２とともに図３、図４及び図５を参照しながら説明する。図３及び図４は試料供給装置の動作を順に示す概略図であり、図５は試料供給装置の動作を示すフローチャート図である。なお、以下の説明（Ａ）〜（Ｅ）は図３及び図４の（Ａ）〜（Ｅ）に対応している。

（Ａ）シリンジポンプと試料供給用流路２２とを接続するようにマルチポートバルブ８を切り替え、プランジャ４を吸入方向（図３では下方向）に移動させて試料溶液３をシリンジ２内に吸入する（ステップＳ１（図５））。シリンジポンプと酸供給流路２４とを接続するようにマルチポートバルブ８を切り替え、プランジャ４をさらに吸入方向に移動させて酸をシリンジ２内に供給して試料溶液に酸を加える。

（Ｂ）その後、シリンジポンプとドレイン流路２６とを接続するようにマルチポートバルブ８を切り替え、スパージガス導入口６から例えば高純度空気などのスパージガスを供給して、試料溶液のバブリングを行なう（ステップＳ２（図５））。このバブリングにより、試料溶液から既存の二酸化炭素が除去される。

（Ｃ）バブリングが終了した後、スパージガス導入口６がシリンジ２内の試料溶液３に接しなくなる位置を越えてプランジャ４を吐出方向（図３では上方向）に移動させる（ステップＳ３（図５））。このとき、スパージガス導入口６側に試料溶液が流れ込まないようにスパージガスを供給しながらプランジャ４を吐出方向に移動させる。ここでは、シリンジ２内の気体を全てドレインから排出してシリンジ２内を試料溶液３で満たすように、プランジャ４を吐出方向に移動させる。

図にも示されているように、バブリング終了後もスパージガスによる気泡がプランジャ４に付着して試料溶液３内に留まってしまう場合がある。気泡が試料溶液３内に留まっていると、分析流路２８への試料溶液の供給量に誤差が生じ、ＴＯＣ測定の精度を低下させる。そこで、プランジャ４に付着した気泡を除去するために、以下の工程（Ｄ），（Ｅ）を行なうようにする。

（Ｄ）プランジャ４を少し吸入方向に移動させてシリンジ２内に外気を取り込んだ後、シリンジポンプをいずれのポートにも接続しないようにマルチポートバルブ８をポートとポートの間に切り替え、シリンジ２内を密閉する。シリンジ２内を密閉した状態でプランジャ４を吸入方向にさらに移動させ、シリンジ２内を減圧する（ステップＳ４（図５））。

（Ｅ）シリンジポンプをドレイン流路２６に接続するようにマルチポートバルブ８を切り替え、シリンジ２を開放する。シリンジ２が開放されると、シリンジ２内外の圧力差によってシリンジ２内に外気が急激に取り込まれ、それによって試料溶液３内に留まっていた気泡がプランジャ４から離脱し、試料溶液３の上方に浮上する（ステップＳ５（図５））。

その後、シリンジ２内の試料溶液３の上方にある気体を排出するようにプランジャ４を吐出方向に移動させ、シリンジ２内を試料溶液３で満たす。シリンジポンプを分析流路２８に接続するようにマルチポートバルブ８を切り替え、所定量の試料溶液３を分析流路２８を介して酸化反応部２８に注入する（ステップＳ６（図５））。
酸化反応部２８に注入された試料に含まれる全有機体炭素は二酸化炭素に変換され、ＣＯ₂検出部３２でその濃度が検出される。

なお、この実施例では、上記工程（Ｃ）においてシリンジ２内の試料溶液３の上にある気体を全てシリンジ２外に排出してシリンジ２内を試料溶液３で満たされるようにプランジャ４を吐出方向に移動させているが、本発明はこれに限定されるものではなく、シリンジ２内の試料溶液３の上に気体が残っている状態でプランジャ４を停止させ、次の工程（Ｄ）に移行するようにしてもよい。この場合には、工程（Ｄ）において、シリンジ２を密閉する前にプランジャ４を少し吸入方向に移動させてシリンジ２内に外気を取り込む工程を省略し、工程（Ｃ）の直後にシリンジ２を密閉してプランジャ４を吸入方向に移動させてシリンジ２内を減圧することができる。

図１の実施例では、プランジャ４を駆動する機構として、棒ネジ１４と駆動部材１６からなるものを挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばプランジャ４の端部に接しながら回転するカム及びそのカムを駆動するモータからなる駆動機構を備えていてもよい。

試料供給機構の一実施例を概略的に示す図である。 ＴＯＣ計の一実施例を概略的に示す図である。 同実施例の試料供給機構の動作を順に示す工程図である。 図３の工程図の続きを示す図である。 同実施例の試料供給機構の動作を説明するためのフローチャート図である。

符号の説明

２ シリンジ
３ 試料溶液
４ プランジャ
６ スパージガス導入口
８ マルチポートバルブ
８ａ ポート
１０，１２ モータ
１４ 棒ネジ
１６ 駆動部材
１８ 制御部
２０ 気泡
２２ 試料供給流路
２４ 酸供給用流路
２６ ドレイン流路
２８ 分析流路
３０ 酸化反応部
３２ ＣＯ₂検出部

Claims (2)

1. バブリング用のスパージガス導入口を備えたシリンジ、及び前記シリンジ内で摺動するプランジャを備えたシリンジポンプと、
   前記シリンジポンプが接続され、前記シリンジポンプによって試料溶液を吸入するための試料ポート、及びシリンジポンプと装置の外側雰囲気を接続するための外気ポートとを少なくとも備えて、それらのポートを前記シリンジポンプに選択的に接続するマルチポートバルブと、
   前記プランジャを駆動するプランジャ駆動部と、
   前記マルチポートバルブの切替動作を駆動するバルブ駆動部と、
   前記プランジャ駆動部及びバルブ駆動部の動作を制御する制御部と、を備えた試料供給機構において、
   前記制御部は、以下の工程（Ａ）〜（Ｅ）を順に行なうように前記プランジャ駆動部及びバルブ駆動部を動作させるプログラムを備えていることを特徴とする試料供給装置。
   （Ａ）前記シリンジポンプを前記試料ポートに接続し、前記プランジャを吸入方向に移動させて前記シリンジ内に試料溶液を吸入する工程、
   （Ｂ）前記シリンジポンプを前記外気ポートに接続し、前記スパージガス導入口からスパージガスを導入してバブリングを行なう工程、
   （Ｃ）前記スパージガス導入口が前記シリンジ内の試料溶液に接しなくなるように前記プランジャを吐出方向に移動させる工程、
   （Ｄ）前記スパージガス導入口が前記シリンジ内の試料溶液に接しない状態でかつ前記シリンジを密閉した状態で、前記プランジャを吸入方向に移動させて前記シリンジ内を減圧する工程、
   （Ｅ）前記シリンジポンプを外気ポートに接続して前記シリンジを開放する工程。
2. 試料中に含まれる全有機体炭素を二酸化炭素に変換する酸化反応部、及び前記酸化反応部で生成された二酸化炭素量を測定する測定部を備えた分析部と、
   前記分析部に試料溶液を供給するための試料供給装置と、を備えた全有機体炭素測定装置において、
   前記試料供給装置は請求項１に記載の試料供給装置であることを特徴とする全有機体炭素計。

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