JP2024080785A - スプレーチャンバー - Google Patents

Abstract

【課題】短時間で効果的な洗浄が可能なスプレーチャンバーを提供する。【解決手段】スプレーチャンバーＡＡは、ネブライザー１０を保持するエンドキャップ４０と、上端にエンドキャップ４０が設けられた流路管３０と、流路管３０の内部に配置されたインパクター５１と、先端にインパクター５１が設けられたロッド５２と、流路管３０に設けられた試料排出管３１と、流路管３０の底部に設けられたドレン排出管３２とを有する。ロッド５２はドレン排出管３２に支持されている。ネブライザー１０から洗浄液を噴霧すると、インパクター５１に衝突して凝集した洗浄液がロッド５２を伝ってドレン排出管３２から排出される。洗浄液が流路管３０の内壁に残りにくく、速やかに排出されるため、短時間で効果的な洗浄ができる。【選択図】図２

Description

本発明は、スプレーチャンバーに関する。さらに詳しくは、本発明は、試料液滴を粒径により選別するスプレーチャンバーに関する。

プラズマ発光分析法、プラズマ質量分析法、原子吸光分析法、原子蛍光分析法、および液体クロマトグラフ法などの分析法により液体試料を分析する分析装置が知られている。この種の分析装置では液体試料を霧化して得られた試料液滴を励起・イオン化源等に導入する。このとき、粒径の大きい試料液滴が導入されると、励起・イオン化源等が不安定になる。そこで、粒径の大きい試料液滴を除去し、微細な試料液滴のみを励起・イオン化源等に導入する。具体的には、ネブライザーにより液体試料を霧化して試料液滴を得た後、重力および慣性力を利用して粒径の大きい試料液滴をスプレーチャンバーの内壁に衝突、付着させて取り除き、微細な試料液滴のみを励起・イオン化源等に導入する。

スプレーチャンバーには様々な種類が存在するが、大別すると、一重管型スプレーチャンバー、二重管型スプレーチャンバー（いわゆるスコット型スプレーチャンバー）、およびサイクロン型スプレーチャンバーの３種類に分類される。これら３種類のうち、一重管型スプレーチャンバーは他の２種類のスプレーチャンバーに比べて粒径の大きい試料液滴を除去する効果が弱い。そのため、一重管型スプレーチャンバーの内部にはインパクターが設けられることがある。粒径の大きい試料液滴はスプレーチャンバーの内壁のほか、インパクターと衝突するため、これを除去する効果が高くなる。

具体的には、例えば、図１２に示す構成の一重管型スプレーチャンバーが知られている（例えば、非特許文献１）。このスプレーチャンバーは流路管１３０を有する。流路管１３０の一端にエンドキャップ１４０が取り付けられている。エンドキャップ１４０にはネブライザー１１０が保持されている。また、エンドキャップ１４０はドレン排出管１３２を有する。流路管１３０の他端には試料排出口１３１が設けられている。流路管１３０の側壁には支持部材１５２が固定されており、支持部材１５２の先端にインパクター１５１が固定されている。

また、例えば、図１３に示す構成の一重管型スプレーチャンバーが知られている（例えば、非特許文献２）。このスプレーチャンバーは流路管２３０を有する。流路管２３０の一端に試料排出管２３１およびドレン排出管２３２が設けられている。流路管２３０の他端にエンドキャップ２４０が取り付けられている。エンドキャップ２４０にはバビントン型ネブライザー２１０が保持されている。また、エンドキャップ２４０には湾曲部を有する支持部材２５２が保持されており、支持部材２５２の先端にインパクター２５１が固定されている。

液体試料をスプレーチャンバーに導入すると、スプレーチャンバーの内壁およびインパクターに試料が付着する。そのため、試料の測定が終了する度に洗浄液をネブライザーに供給し、霧化された洗浄液でスプレーチャンバーの内部を洗浄する。スプレーチャンバーの洗浄が不十分であると、スプレーチャンバーに残留した試料に含まれる成分が次の試料を測定する際に混入し、正しい測定結果が得られない。このような現象はメモリー効果と呼ばれている。

特に、気化しやすい成分（ホウ素、ヨウ素、水銀、オスミウムなど）が試料に含まれていると、スプレーチャンバーに残留した試料から長時間にわたってこれらの成分が気化するため、長い洗浄時間を必要とする。洗浄が終わるまで次の試料を測定できないため、測定する試料数が多い場合には全体の測定時間が長くなる。その結果として、測定精度の低下だけでなく、労働時間の増加、分析装置および分析室空調設備などの運転に要する電力の増加を引き起こす。そのため、スプレーチャンバーを短時間で効果的に洗浄することが求められている。

D. W. Hausler and L. T. Taylor、Nonaqueous on-line simultaneous determination of metals by size exclusion chromatography with inductively coupled plasma atomic emission spectrometric detection、Analytical Chemistry (1981) 53、p.1223-1227 R. Nehm and J. A. Broekaert、Noise power spectra and recovery rates obtained with different nebulizer systems in ICP atomic emission spectrometric analyses in the case of different types of salts and salt contents、Fresenius J Anal Chem (2000) 368、p.156-161

図１２に示す構成のスプレーチャンバーにおいてネブライザー１１０から洗浄液を噴霧すると、インパクター１５１に衝突して凝集した洗浄液が支持部材１５２および流路管１３０の内壁を伝った後にドレン排出管１３２から排出される。支持部材１５２とドレン排出管１３２との間の流路管１３０の内壁は水平に近いため、洗浄液が残りやすく、速やかな排出が困難である。

また、図１３に示す構成のスプレーチャンバーにおいてネブライザー２１０から洗浄液を噴霧すると、インパクター２５１に衝突して凝集した洗浄液が支持部材２５２の湾曲部から滴り落ちた後、流路管２３０の内壁を伝ってドレン排出管２３２から排出される。この場合も、流路管２３０の内壁が水平に近いため、洗浄液の速やかな排出が困難である。

図１２および図１３に示す構成のスプレーチャンバーを、ネブライザー１１０、２１０の噴射方向が鉛直下向きとなるよう縦に配置した状態で洗浄液を噴霧することも考えれる。しかしこの場合、インパクター１５１、２５１に付着した洗浄液が滴り落ち、流路管１３０、２３０の内壁に溜まった洗浄液と衝突して、試料に含まれる成分が再飛散する。

このように、従来構成のスプレーチャンバーでは、特にインパクターの存在により効果的な洗浄が難しく、洗浄に長時間を要するという問題がある。

本発明は上記事情に鑑み、短時間で効果的な洗浄が可能なスプレーチャンバーを提供することを目的とする。

第１態様のスプレーチャンバーは、ネブライザーを保持するエンドキャップと、上端に前記エンドキャップが設けられ、前記ネブライザーから液滴が供給される流路管と、前記流路管の内部に配置され、粗大液滴を衝突させてドレンを生成するインパクターと、先端に前記インパクターが設けられたロッドと、前記流路管に設けられ、微細液滴を排出する試料排出管と、前記流路管の底部に設けられ、前記ドレンを排出するドレン排出管と、を備え、前記ロッドは、前記ドレン排出管または前記流路管の底部に支持されていることを特徴とする。
第２態様のスプレーチャンバーは、第１態様において、前記ロッドは前記ドレン排出管に挿入されていることを特徴とする。
第３態様のスプレーチャンバーは、第１態様において、前記ロッドは前記ドレン排出管と隣接して配置されていることを特徴とする。
第４態様のスプレーチャンバーは、第１態様において、前記ロッドの基端は前記ドレン排出管の上端に連結されており、前記ロッドと前記ドレン排出管の連結部に前記ドレンが前記ドレン排出管の内部に流入する孔が形成されていることを特徴とする。
第５態様のスプレーチャンバーは、第１～第３態様のいずれかにおいて、前記ロッドは、前記流路管の底部を貫通しており、前記流路管への挿入深さが調整可能であることを特徴とする。
第６態様のスプレーチャンバーは、第１～第５態様のいずれかにおいて、前記流路管は前記ネブライザーの噴射方向に沿って上流部、中流部、および下流部を有し、前記中流部の内径は、前記上流部および前記下流部の内径に比べて小さく、前記試料排出管および前記ドレン排出管は、前記下流部に設けられており、前記インパクターは、前記下流部の内部に配置されていることを特徴とする。
第７態様のスプレーチャンバーは、第１～第５態様のいずれかにおいて、前記流路管は前記ネブライザーの噴射方向に沿って上流部および下流部を有し、前記下流部の内径は、前記上流部の内径に比べて小さく、前記試料排出管および前記ドレン排出管は、前記下流部に設けられており、前記インパクターは、前記下流部の内部に配置されていることを特徴とする。

第１態様によれば、ネブライザーから洗浄液を噴霧すると、インパクターに衝突して凝集した洗浄液がロッドを伝ってドレン排出管から排出される。洗浄液が流路管の内壁に残りにくく、速やかに排出されるため、短時間で効果的な洗浄ができる。
第２態様によれば、ロッドがドレン排出管に挿入されているため、ロッドを伝った洗浄液がそのままドレン排出管から排出される。
第３態様によれば、ロッドがドレン排出管と隣接しているため、洗浄液がロッドを伝ってドレン排出管に流れやすい。
第４発明によれば、ドレンがロッドの外面を伝って流下した後にドレン排出管の内部に流入して排出される。
第５態様によれば、ロッドの挿入深さを調整することで、ネブライザーの噴射口とインパクターとの距離を調整でき、これにより除去される液滴の粒径を調整できる。
第６態様によれば、内径の小さい中流部を通過してキャリアガスが層流状態となった後に試料液滴がインパクターと衝突するので、試料液滴の粒径による選択性を向上できる。
第７態様によれば、内径の小さい下流部においてキャリアガスが層流状態となった後に試料液滴がインパクターと衝突するので、試料液滴の粒径による選択性を向上できる。

試料霧化導入装置の説明図である。 第１実施形態のスプレーチャンバーの縦断面図である。 第１実施形態の変形例のスプレーチャンバーの縦断面図である。 第２実施形態のスプレーチャンバーの縦断面図である。 第２実施形態の変形例のスプレーチャンバーの縦断面図である。 第２実施形態のさらに他の変形例のスプレーチャンバーの縦断面図である。 第３実施形態のスプレーチャンバーの縦断面図である。 第４実施形態のスプレーチャンバーの縦断面図である。 第５実施形態のスプレーチャンバーの縦断面図である。 第６実施形態のスプレーチャンバーの縦断面図である。 図（Ａ）は第６実施形態の変形例のスプレーチャンバーの縦断面図である。図（Ｂ）は図（Ａ）におけるｂ－ｂ線矢視拡大断面図である。 従来例のスプレーチャンバーの縦断面図である。 他の従来例のスプレーチャンバーの縦断面図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
〔第１実施形態〕
（試料霧化導入装置）
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係るスプレーチャンバーＡＡは試料霧化導入装置ＡＴに組み込まれる。試料霧化導入装置ＡＴは、プラズマ発光分析法、プラズマ質量分析法、原子吸光分析法、原子蛍光分析法、および液体クロマトグラフ法などの分析法により液体試料を分析する分析装置の一構成部材である。試料霧化導入装置ＡＴは液体試料を霧化して試料液滴を生成し、粒径による選別後の試料液滴を分析装置内の励起・イオン化源等ＥＩに導入する。励起・イオン化源等ＥＩは、例えば、ＩＣＰ分析装置においてはプラズマであり、プラズマトーチにより発生する。また、液体クロマトグラフ法では試料液滴を光散乱検出器に導入する。このような検出器も励起・イオン化源等ＥＩに含まれる。

試料霧化導入装置ＡＴは、液体試料を霧化するネブライザー１０と、試料液滴を粒径により選別するスプレーチャンバーＡＡとを有する。ネブライザー１０はスプレーチャンバーＡＡに取り付けられており、試料液滴をスプレーチャンバーＡＡの内部に供給する。

ネブライザー１０には液体試料を供給する試料供給源２０が接続される。試料供給源２０は、例えば、液体試料を貯留する容器２１、ネブライザー１０と容器２１とを接続する可撓性のチューブ２２、チューブ２２の中間に設けられたペリスタルティックポンプ２３からなる。試料供給源２０の動作により液体試料がネブライザー１０に供給される。

（スプレーチャンバー）
図２に示すように、本実施形態のスプレーチャンバーＡＡは一重管型スプレーチャンバーである。スプレーチャンバーＡＡは流路管３０を有する。流路管３０は有底の管である。流路管３０は通常横断面が円形の円管であるが、角管など他の形状でもよい。また、流路管３０は縦に配置することが好ましい。

流路管３０の上端にはエンドキャップ４０が取り付けられている。流路管３０の上端開口はエンドキャップ４０により閉塞されている。エンドキャップ４０はネブライザー１０を保持している。ネブライザー１０の噴射口は流路管３０の内部に配置されている。ネブライザー１０の噴射中心軸は流路管３０の中心軸に沿っていることが好ましい。

ネブライザー１０は同軸型、クロスフロー型、バビントン型などいずれのタイプでもよい。図示のネブライザー１０は同軸型である。ネブライザー１０の内側の管には液体試料が導入される。ネブライザー１０の外側の管にはネブライザーガスが導入される。ネブライザー１０に供給された液体試料はネブライザーガスにより霧化され、試料液滴となって噴射される。ネブライザー１０から噴射された試料液滴は流路管３０の内部に供給される。

ネブライザー１０はエンドキャップ４０に形成された貫通孔に挿入される。その貫通孔の内周面とネブライザー１０の外周面との間には隙間が形成されている。エンドキャップ４０はその隙間と連通するシースガス供給口４１を有する。シースガス供給口４１にシースガスを供給すると、シースガスがネブライザー１０の外周から噴射される。シースガスによりネブライザー１０の外周面に試料液滴が付着することを抑制できる。なお、本明細書では、ネブライザーガスとシースガスとを合わせてキャリアガスという。

流路管３０には試料排出管３１およびドレン排出管３２が設けられている。試料排出管３１およびドレン排出管３２は、いずれも、流路管３０の内部と外部とを連通する管である。試料排出管３１は流路管３０の底部に近い側壁に接続されている。ドレン排出管３２は縦管３２ａと縦管３２ａの途中から分岐した分岐管３２ｂとからなる。縦管３２ａは流路管３０の底部中央に接続されている。

ネブライザー１０から供給された試料液滴は、少なくともその一部が、流路管３０の内部空間を上端から下端に向かって流れ、試料排出管３１から排出される。このように、流路管３０は試料液滴の流路を構成する。

ネブライザー１０から供給された試料液滴のうち比較的粒径の大きい液滴は、流路管３０の内壁に衝突、付着し、ドレンとなってドレン排出管３２から排出される。試料液滴のうち比較的粒径の小さい液滴のみが試料排出管３１から排出される。

本明細書では、ネブライザー１０から供給された液滴のうち、試料排出管３１から排出される液滴を「微細液滴」といい、ドレンとなってドレン排出管３２から排出される液滴を「粗大液滴」という。微細液滴の平均粒径は粗大液滴の平均粒径より小さい。ただし、微細液滴の一部の粒径が粗大液滴の一部の粒径よりも大きいことがある。

流路管３０の内部には、ネブライザー１０の噴射中心軸上に、インパクター５１が配置されている。ネブライザー１０から供給された液滴のうち粗大液滴は流路管３０の内壁のほかインパクター５１と衝突してドレンとなる。インパクター５１の形状は、通常球体であるが、円板など他の形状でもよい。

インパクター５１は流路管３０の内壁との間に微細液滴が流れる空間が確保される程度の大きさを有する。具体的には、インパクター５１の直径は流路管３０の内径の１／５～４／５程度が好ましい。また、インパクター５１が大きいほど、液滴がインパクター５１と衝突しやすくなるため、インパクター５１との衝突を回避する微細液滴の平均粒径を小さくできる。逆に、インパクター５１が小さいほど、微細液滴の平均粒径を大きくできる。

インパクター５１および試料排出管３１は、ネブライザー１０の噴射方向に沿ってこの順に配置されている。したがって、インパクター５１との衝突を回避した微細液滴は、インパクター５１の横の空間を通り、流路管３０の底部に向かって流れた後、試料排出管３１から排出される。

インパクター５１はロッド５２の先端に設けられている。ロッド５２は真っ直ぐな棒材であり、流路管３０の中心軸に沿って配置されている。また、ロッド５２はドレン排出管３２の縦管３２ａに挿入されている。ロッド５２の外径は縦管３２ａの内径よりも小さい。また、ロッド５２および縦管３２ａは同心状に配置されている。そのため、ロッド５２の外面と縦管３２ａの内面との間にはドレンが流れる隙間が確保されている。

縦管３２ａの下部にはホルダー６０が取り付けられている。流路管３０の底部は、ドレンおよびキャリアガスが漏れ出ないように、ホルダー６０により閉塞されている。ロッド５２はホルダー６０を貫通しており、ホルダー６０に保持されている。このように、ロッド５２はホルダー６０を介してドレン排出管３２に支持されている。

縦管３２ａの下部（分岐管３２ｂとの接続部分より下の部分）とロッド５２と間の隙間にはチューブ状の隙間充填材６１が挿入されている。隙間充填材６１により縦管３２ａの下部にドレンが溜まることを防止できる。ドレンは縦管３２ａの上部および分岐管３２ｂを通って外部に排出される。

ロッド５２は流路管３０の底部を貫通している。すなわち、ロッド５２は、インパクター５１が設けられた先端が流路管３０の内部に配置され、基端が流路管３０の外部に配置されている。また、ホルダー６０はロッド５２を上下動可能に支持する。例えば、ホルダー６０はロッド５２が挿入される貫通孔を有する。ロッド５２を貫通孔に沿って摺動させることでロッド５２を上下動できる。また、ホルダー６０はロッド５２を上下動させるネジ機構などを有してもよい。

ロッド５２を上下動させることで、ロッド５２先端の流路管３０への挿入深さを調整できる。ロッド５２先端の挿入深さを調整することで、ネブライザー１０の噴射口とインパクター５１との距離を調整でき、これにより除去される液滴の粒径を調整できる。

スプレーチャンバーＡＡにより除去される液滴の粒径は、キャリアガスの流量、流路管３０の形状と寸法、インパクター５１の位置などにより決まる。キャリアガスの流量は分析感度、精度、干渉の程度などの分析性能を最適化するために大きく変動させる必要がある。また、流路管３０の形状と寸法には個体差がある。したがって、除去される液滴の粒径は、インパクター５１の位置により調整することが好ましい。本実施形態では、ロッド５２を上下動させることで、インパクター５１の位置を調整でき、これにより除去される液滴の粒径を調整できる。

具体的には、ネブライザー１０の噴射口とインパクター５１との距離を短くすれば、液滴がインパクター５１と衝突しやすくなるため、インパクター５１との衝突を回避する微細液滴の平均粒径を小さくできる。逆に、ネブライザー１０の噴射口とインパクター５１との距離を長くすれば、微細液滴の平均粒径を大きくできる。

ネブライザー１０の噴射口とインパクター５１との距離は、分析装置の種類および運転条件などにより調整される。例えば、プラズマ発光分析法およびプラズマ質量分析法では、粒径が約１０～１２μｍより小さい液滴はプラズマ中で完全に蒸発し、原子化・イオン化が十分進むことから、粒径が約１０～１２μｍより大きい粗大液滴を除去することが行われる。このような粒径の粗大液滴を除去するには、ネブライザー１０の噴射口とインパクター５１との距離を２０ｍｍ以内に設定することが通常である。

ドレン排出管３２およびホルダー６０を図３に示す構成としてもよい。すなわち、ドレン排出管３２は縦管のみからなる。ホルダー６０の内部にドレン流路６２が形成されている。ドレン流路６２の一端はドレン排出管３２に接続され、他端はチューブ３３に接続される。ドレンはドレン排出管３２、ドレン流路６２、およびチューブ３３を通って外部に排出される。

（分析方法）
つぎに、スプレーチャンバーＡＡの使用方法を説明する。
図１に示すように、分析装置で試料の分析を行う際には、試料供給源２０からネブライザー１０に液体試料を供給する。ネブライザー１０により液体試料が霧化され試料液滴となる。

図２に示すように、ネブライザー１０から噴射された試料液滴は、流路管３０の内部空間を上端から下端に向かって流れる。試料液滴のうち比較的粒径の大きい粗大液滴は、流路管３０の内壁に衝突、付着し、ドレンとなる。ドレンは流路管３０の内壁を伝って流下し、ドレン排出管３２から排出される。また、粗大液滴は慣性力が大きいため、インパクター５１と衝突しやすい。粗大液滴の多くはインパクター５１と衝突して凝集し、ドレンとなる。インパクター５１で生成されたドレンは、重力およびキャリアガスの風圧によってロッド５２を伝って流下し、ドレン排出管３２から排出される。ドレン排出管３２から排出されたドレンは容器などに回収される。

一方、試料液滴のうち比較的粒径の小さい微細液滴は慣性力が小さいためインパクター５１との衝突を回避し、キャリアガスの流れに乗って流路管３０の底部まで運ばれて、試料排出管３１から排出される。試料排出管３１から排出された微細液滴は配管を介して励起・イオン化源等ＥＩ（図１参照）に導入され、分析に供される。

（洗浄方法）
試料の分析が終了した後、スプレーチャンバーＡＡの内部を洗浄する。スプレーチャンバーＡＡの洗浄はネブライザー１０に洗浄液を供給することにより行われる。ネブライザー１０への洗浄液の供給は、試料供給源２０の容器２１に洗浄液を貯留し、試料供給源２０を利用して行えばよい。また、シリンジを用いてネブライザー１０に洗浄液を供給してもよい。

ネブライザー１０から洗浄液を噴霧すると、洗浄液の液滴がインパクター５１と衝突し、インパクター５１に付着していた試料が洗浄液に取り込まれる。また、インパクター５１に衝突して凝集した洗浄液（ドレン）は、ロッド５２を伝って流下する。この際、ロッド５２に付着していた試料が洗浄液に取り込まれる。

ロッド５２を伝って流下した洗浄液はドレン排出管３２から排出される。ここで、洗浄液は重力およびキャリアガスの風圧によって速やかに流下する。また、ロッド５２がドレン排出管３２に挿入されているため、ロッド５２を伝った洗浄液がそのままドレン排出管３２から排出される。すなわち、洗浄液は流路管３０の内壁を経由せずにドレン排出管３２に導かれる。そのため、洗浄液が流路管３０の内壁に残りにくく、速やかに排出される。その結果、短時間で効果的な洗浄ができる。

ネブライザー１０から噴射された洗浄液の液滴は、流路管３０の内壁にも衝突し、流路管３０に付着していた試料が洗浄液に取り込まれる。流路管３０の内壁に衝突して凝集した洗浄液（ドレン）は、流路管３０の内壁を伝って流下し、ドレン排出管３２から排出される。ここで、洗浄液は重力およびキャリアガスの風圧によって速やかに流下する。

流路管３０の内壁、インパクター５１およびロッド５２の表面に、スリガラス加工、薬剤によるエッチング、親水性コーティング剤による被膜処理などの親水化処理を施してもよい。そうすれば、流路管３０の内壁、インパクター５１およびロッド５２の表面全体に洗浄液の液膜流を形成でき、これらを効果的に洗浄できる。

洗浄液はキャリアガスの風圧のほか、重力の作用によりドレン排出管３２に導かれる。重力の作用を効果的に利用するには、ネブライザー１０を上、ドレン排出管３２を下として流路管３０を縦に配置することが好ましい。具体的には流路管３０の中心軸の水平面に対する角度を７５～９０°とすることが好ましい。

流路管３０を縦に配置すれば、洗浄液が重力によって流下するため、洗浄液を速やかにドレン排出管３２に導くことができる。スプレーチャンバーＡＡの内部に残留した試料を速やかに排出できるので、メモリー効果を効果的に低減できる。

洗浄に用いる洗浄液は特に限定されない。分析した液体試料が水溶液である場合、洗浄液として、純水のほか、硝酸などの酸溶液を用いることができる。洗浄液は界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤は水の表面張力を低下させるため、洗浄液が壁面に広がりやすい。界面活性剤を含む洗浄液を用いれば、流路管３０、インパクター５１、およびロッド５２の表面全体を覆う液膜流を形成でき、これらを効果的に洗浄できる。界面活性剤としては、例えば、シグマ・アルドリッチ社製のＲＢＳ－２５、ダウ・ケミカル社製のＴｒｉｔｏｎＸなどを用いることができる。界面活性剤を含む洗浄液は、ガソリン、トルエンなどの有機溶媒試料を分析した後の洗浄にも効果的である。

洗浄液としてマスキング剤、錯化剤などを含む液を用いてもよい。例えば、水銀を含む試料を分析した後に洗浄する場合には、０．００１％のＬ-システインまたは１０ｎｇ／ｍＬの金（Ａｕ）を含有する洗浄液を用いれば、水銀のメモリー効果を低減できる。

〔第２実施形態〕
つぎに、本発明の第２実施形態に係るスプレーチャンバーＢＢを説明する。
図４に示すように、本実施形態では、流路管３０の中央が細くなっている。具体的には、流路管３０は、ネブライザー１０の噴射方向に沿って、上流部３６、中流部３７、および下流部３８の３つの部分からなる。中流部３７の内径は、上流部３６および下流部３８の内径に比べて小さい。上流部３６および下流部３８の内径は同じでもよいし、異なってもよい。上流部３６と中流部３７との接続部分および中流部３７と下流部３８との接続部分は、キャリアガスの渦流が発生しないように、連続的に緩やかに内径が変化する形状が好ましい。

試料排出管３１およびドレン排出管３２は、いずれも、下流部３８に設けられている。また、インパクター５１は、下流部３８の内部に配置されている。したがって、ロッド５２の先端部分も下流部３８の内部に配置されている。

流路管３０の上流部３６、特にネブライザー１０の近傍では、キャリアガスが勢いよく噴射されて、渦巻状の循環流が生じるなど乱流状態となっている。キャリアガスが内径の小さい中流部３７を通ると層流状態になる。キャリアガスの流れが層流状態となった下流部３８にインパクター５１を配置することにより、キャリアガスによって運ばれてくる試料液滴のうち粒径が大きい液滴のみを選択的にインパクター５１に衝突させることができる。すなわち、内径の小さい中流部３７を通過してキャリアガスが層流状態となった後に試料液滴がインパクター５１と衝突するので、試料液滴の粒径による選択性を向上できる。

試料液滴に含まれる粗大液滴の多くは上流部３６の内壁との衝突により除去される。下流部３８では、キャリアガス中に残存する少量の粗大液滴を可能な限り全て除去するとともに、分析感度を低下させないように微細液滴を可能な限り除去しないことが望まれる。すなわち、下流部３８における試料液滴の粒径による選択性を向上することが望まれる。キャリアガスの流れが層流状態となった部分にインパクター５１を配置することで、試料液滴の粒径による選択性を向上できる。

インパクター５１が球体または円板の場合、その直径を中流部３７の内径より大きくすれば、インパクター５１と衝突する粗大液滴の除去率を向上でき、インパクター５１との衝突を回避する微細液滴の平均粒径を小さくできる。このように、インパクター５１は除去すべき粒径の液滴が実質的に全て衝突する大きさであることが好ましい。

本実施形態においても、ロッド５２を上下動させることで、インパクター５１の位置を調整でき、これにより除去される液滴の粒径を調整できる。しかも、ロッド５２は流路管３０の底部に向かって延びており、中流部３７を通過しない。したがって、中流部３７におけるキャリアガスの層流がロッド５２により乱れることがない。

ネブライザー１０に洗浄液を供給することで、スプレーチャンバーＢＢの内部を洗浄できる。流路管３０、インパクター５１、およびロッド５２に付着した試料を短時間で排出でき、メモリー効果を低減できる。

第１実施形態のように、インパクター５１をネブライザー１０の噴射口近傍（約２０ｍｍ以内）に配置した場合と比べると、本実施形態ではインパクター５１と衝突する際の液滴の速度が遅い。そのため、試料液滴が断片化して再飛散することを抑制できる。その結果、流路管３０の内壁およびネブライザー１０の先端部に付着する試料液滴の量が少なくなるため、メモリー効果の低減が可能である。また、ネブライザー１０の外周面に付着した試料液滴がネブライザー１０の噴射口に移動して再び噴霧される現象である再ネブライゼーションの恐れも少なくなる。

図５に示すように、下流部３８を上下に分割した構成としてもよい。具体的には、下流部３８は中流部３７と接続した第１部分３８ａと、第１部分３８ａに連結される第２部分３８ｂとからなる。第１部分３８ａおよび第２部分３８ｂは各端部に形成されたフランジで接合される。第１部分３８ａおよび第２部分３８ｂを互いに分離すれば、インパクター５１の取り付け、取り外しができる。

図６に示すように、ドレン排出管３２の縦管３２ａの内径をインパクター５１の直径より若干大きくしてもよい。そうすれば、インパクター５１が縦管３２ａを通るため、下流部３８を分割構造にしなくても、インパクター５１の取り付け、取り外しができる。

〔第３実施形態〕
つぎに、本発明の第３実施形態に係るスプレーチャンバーＣＣを説明する。
図７に示すように、本実施形態の流路管３０はネブライザー１０の噴射方向に沿って上流部３６および下流部３８の２つの部分からなる。流路管３０は中流部３７を有しない。下流部３８の内径は、上流部３６の内径に比べて小さい。上流部３６と下流部３８との接続部分は、キャリアガスの渦流が発生しないように、連続的に緩やかに内径が変化する形状が好ましい。

試料排出管３１およびドレン排出管３２は、いずれも、下流部３８に設けられている。また、インパクター５１は、下流部３８の内部に配置されている。したがって、ロッド５２の先端部分も下流部３８の内部に配置されている。

下流部３８の底部は絞られておらず開口している。下流部３８の底部にホルダー６０が取り付けられている。下流部３８の開口はホルダー６０により閉塞されている。ロッド５２は下流部３８の開口に通され、ホルダー６０に保持されている。このように、ロッド５２はホルダー６０を介して流路管３０の底部に支持されている。また、下流部３８の底部とロッド５２と間の隙間には隙間充填材６１が挿入されている。

ドレン排出管３２は隙間充填材６１の上面の直ぐ上に接続されている。したがって、ドレンは隙間充填材６１の上面を経由してドレン排出管３２から排出される。また、ロッド５２の一部分はドレン排出管３２と隣接して配置されている。試料排出管３１はドレン排出管３２より上側の下流部３８の側壁に接続されている。

内径の小さい下流部３８においてキャリアガスが層流状態となった後に試料液滴がインパクター５１と衝突するので、試料液滴の粒径による選択性を向上できる。しかも、本実施形態の流路管３０は、第２実施形態と比べて構造が単純であり製造が簡単である。また、流路管３０を分割構造としなくてもインパクター５１の取り付け、取り外しができる。

ネブライザー１０に洗浄液を供給することで、スプレーチャンバーＣＣの内部を洗浄できる。インパクター５１に衝突して凝集した洗浄液（ドレン）は、ロッド５２を伝って流下する。ロッド５２がドレン排出管３２と隣接しているため、洗浄液がロッド５２を伝ってドレン排出管３２に流れやすい。洗浄液が流路管３０の内壁に残りにくく、速やかに排出されため、短時間で効果的な洗浄ができる。

〔第４実施形態〕
図８に示すように、インパクター５１およびロッド５２を流路管３０と一体形成してもよい。この場合、ロッド５２の基端を流路管３０の底部に固定してもよい。インパクター５１およびロッド５２は中空でもよいし、中実でもよい。

〔第５実施形態〕
図９に示すように、インパクター５１およびロッド５２の直径を同一としてもよい。すなわち、インパクター５１およびロッド５２を一体化して円柱状の部材としてもよい。インパクター５１およびロッド５２は中空でもよいし、中実でもよい。

また、ロッド５２の基端を流路管３０の底部中央に固定し、流路管３０の底部のロッド５２と隣接した位置にドレン排出管３２を接続してもよい。この場合であっても、ロッド５２を流下した洗浄液をそのままドレン排出管３２に導くことができる。

〔第６実施形態〕
図１０に示すように、ロッド５２の基端をドレン排出管３２の上端に連結してもよい。すなわち、ロッド５２およびドレン排出管３２を１本の管としてもよい。この管の流路管３０の内部に配置された部分がロッド５２であり、流路管３０の外部に配置された部分がドレン排出管３２である。ロッド５２とドレン排出管３２は流路管３０の底部において接続されている。

ロッド５２とドレン排出管３２の連結部（流路管３０の内部であって底部近傍）には、一または複数の孔３４が形成されている。インパクター５１により生成されたドレンはロッド５２の外面を伝って流下した後に、孔３４を通ってドレン排出管３２の内部に流入し、排出される。

ロッド５２は、図１０に示すように中空でもよいし、図１１（Ａ）に示すように中実でもよい。図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、ロッド５２を中実とする場合でも、ロッド５２とドレン排出管３２の連結部に孔３４が形成される。インパクター５１により生成されたドレンはロッド５２の外面を伝って流下した後に、孔３４を通ってドレン排出管３２の内部に流入し、排出される。

ＡＡ、ＢＢ、ＣＣ スプレーチャンバー
１０ ネブライザー
３０ 流路管
３１ 試料排出管
３２ ドレン排出管
４０ エンドキャップ
５１ インパクター
５２ ロッド
６０ ホルダー

Claims (7)

1. ネブライザーを保持するエンドキャップと、
   上端に前記エンドキャップが設けられ、前記ネブライザーから液滴が供給される流路管と、
   前記流路管の内部に配置され、粗大液滴を衝突させてドレンを生成するインパクターと、
   先端に前記インパクターが設けられたロッドと、
   前記流路管に設けられ、微細液滴を排出する試料排出管と、
   前記流路管の底部に設けられ、前記ドレンを排出するドレン排出管と、を備え、
   前記ロッドは、前記ドレン排出管または前記流路管の底部に支持されている
   ことを特徴とするスプレーチャンバー。
2. 前記ロッドは前記ドレン排出管に挿入されている
   ことを特徴とする請求項１記載のスプレーチャンバー。
3. 前記ロッドは前記ドレン排出管と隣接して配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載のスプレーチャンバー。
4. 前記ロッドの基端は前記ドレン排出管の上端に連結されており、
   前記ロッドと前記ドレン排出管の連結部に前記ドレンが前記ドレン排出管の内部に流入する孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のスプレーチャンバー。
5. 前記ロッドは、前記流路管の底部を貫通しており、前記流路管への挿入深さが調整可能である
   ことを特徴とする請求項１記載のスプレーチャンバー。
6. 前記流路管は前記ネブライザーの噴射方向に沿って上流部、中流部、および下流部を有し、
   前記中流部の内径は、前記上流部および前記下流部の内径に比べて小さく、
   前記試料排出管および前記ドレン排出管は、前記下流部に設けられており、
   前記インパクターは、前記下流部の内部に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載のスプレーチャンバー。
7. 前記流路管は前記ネブライザーの噴射方向に沿って上流部および下流部を有し、
   前記下流部の内径は、前記上流部の内径に比べて小さく、
   前記試料排出管および前記ドレン排出管は、前記下流部に設けられており、
   前記インパクターは、前記下流部の内部に配置されている
   ことを特徴とする請求項１記載のスプレーチャンバー。