ガスフロー測定用キャピラリー
【課題】キャピラリーを回転させながらガスフロー測定が可能なキャピラリー及びガス供給装置の提供。
【解決手段】透過法のＸ線回折測定等に好適なキャピラリー２である。このキャピラリー２は、試料２２を配置するための管状部４と、この管状部４の一端側に設けられたガス導入部６とを備えている。管状部４の両端は開放されている。ガス導入部６の内部から管状部４の内部にまで至るガス通路１６が形成されている。ガス導入部６は、その外面から上記ガス通路に至るガス導入孔１８を有している。ガス導入部の外面は円周面部を有している。この円周面部は、少なくとも、上記ガス導入孔１８よりも軸方向一方側の位置及び上記ガス導入孔１８よりも軸方向他方側の位置に設けられている。上記円周面部の中心軸線Ｚ１と、管状部４の中心軸線Ｚ２とが、実質的に一致している。
【解決手段】透過法のＸ線回折測定等に好適なキャピラリー２である。このキャピラリー２は、試料２２を配置するための管状部４と、この管状部４の一端側に設けられたガス導入部６とを備えている。管状部４の両端は開放されている。ガス導入部６の内部から管状部４の内部にまで至るガス通路１６が形成されている。ガス導入部６は、その外面から上記ガス通路に至るガス導入孔１８を有している。ガス導入部の外面は円周面部を有している。この円周面部は、少なくとも、上記ガス導入孔１８よりも軸方向一方側の位置及び上記ガス導入孔１８よりも軸方向他方側の位置に設けられている。上記円周面部の中心軸線Ｚ１と、管状部４の中心軸線Ｚ２とが、実質的に一致している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線回折測定等に用いられるキャピラリーに関する。詳細には、ガスをフローさせながら測定が可能とされたキャピラリー及びガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの化合物において、結晶多形が見られる。結晶多形とは、同一の化合物でありながら結晶構造が異なることである。例えば低分子有機化合物では、その８割が結晶多形を示すと言われている。
【０００３】
多くの分野において、結晶構造の解析がなされる。医薬品の分野においても同様である。同一の化合物であっても、結晶構造が異なれば、医薬品の効能、品質等が変化しうる。医薬品の分野においては、結晶構造の解析は極めて重要である。
【０００４】
近年、結晶多形を精密に検討する目的で、透過法による粉末Ｘ線回折測定が重要視されている。透過法以外に、集中法（反射法）によるＸ線回折測定が知られている。しかし、集中法は近似を含む方法であり、分解能が低い。これに対して透過法は、分解能が高く、結晶構造をより詳細に解析することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
結晶構造は、雰囲気ガスにより変化することがある。例えば、空気中に存在する水分子により、結晶構造が変化することがある。雰囲気空気の湿度が高い場合、結晶が水和物へと転移することがある。逆に、雰囲気空気の湿度が低い場合、脱水が起こり無水物へと転移することがある。このように、雰囲気ガス中の水分子は、結晶構造の転移を引き起こしうる。結晶構造が変わることにより、化合物の構造が変わってしまうことになる。
【０００６】
雰囲気ガスによる結晶構造の変化は、医薬品の分野においても重要である。例えば、保存中の医薬品の結晶構造が、保存環境の雰囲気空気に含まれる水分子により転移することがある。水和物は無水物に比べて溶解性が低く、大きな品質低下の原因につながることがよく知られている。また前述したように、結晶構造に水が出入りすることにより化合物の構造が変化するが、この構造の変化は、医薬品化合物の規格において問題となる。医薬品の効能や品質を保証する目的等のために、雰囲気ガスによる結晶構造の変化を把握することが重要である。この結晶構造の変化プロセスを解析したり、結晶安定性を予測したりする観点から、雰囲気ガスによる結晶変化の速度論的な追跡調査が求められており、更には、雰囲気ガスによる結晶変化のメカニズムを詳細に把握することが求められている。
【０００７】
雰囲気ガスによる影響を詳しく解析するためには、ガスを流しながら結晶構造解析がなされることが好ましい。例えば、雰囲気ガスに含まれる水分子の影響を詳しく解析するためには、湿度が調整されたガスを流しながら結晶構造解析がなされることが好ましい。集中法によるＸ線回折測定であれば、雰囲気ガスを流しながら測定を行うことは可能である。しかし、キャピラリーの回転を伴う透過法のＸ線回折測定においては、雰囲気ガスを流しながら測定を行うことは困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、キャピラリーを回転させながらガスフロー測定が可能なキャピラリー及びガス供給装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るガスフロー測定用キャピラリーは、試料を配置するための管状部と、この管状部の一端側に設けられたガス導入部とを備える。上記管状部の両端が開放されている。上記ガス導入部の内部から上記管状部の内部にまで至るガス通路が形成されている。上記ガス導入部は、その外面から上記ガス通路に至るガス導入孔を有している。上記ガス導入部の外面は円周面部を有している。この円周面部は、少なくとも、上記ガス導入孔よりも軸方向一方側の位置及び上記ガス導入孔よりも軸方向他方側の位置に設けられている。上記円周面部の中心軸線と、上記管状部の中心軸線とが、実質的に一致している。
【００１０】
好ましくは、上記ガスフロー測定用キャピラリーにおいて、上記管状部の他端側を塞ぐ通気性部材が設けられている。
【００１１】
本発明に係るキャピラリー用のガス供給装置は、キャピラリー挿通孔を有するカバー部と、上記カバー部の外面から上記キャピラリー挿通孔の内部に至るガス孔と、上記キャピラリー挿通孔の一端側及び他端側にそれぞれ設けられ、上記カバー部に挿通されたキャピラリーの外面と接触しうる接触部とを備えている。これらの接触部の間に上記ガス孔が配置されている。上記接触部の最小内径は、調整可能とされている。
【００１２】
好ましくは、上記キャピラリー挿通孔が、その両端部に形成された雌ねじ部と、この雌ねじ部の奥側に設けられた斜面とを有し、上記接触部が雄ねじ部を有し、この雄ねじ部と上記雌ねじ部とが螺合している。上記接触部は、その中心軸線に沿って形成された貫通孔を有している。上記斜面は、上記雌ねじ部のねじ込み方向にいくにつれて縮径するように傾斜している。上記接触部を奥側にねじ込むことにより、上記接触部の先端部が上記斜面に当接して弾性変形し、この弾性変形により、上記先端部の内径が調整されうる。
【発明の効果】
【００１３】
キャピラリーを回転させながらキャピラリー内にガスを流すことができるので、雰囲気ガスに起因する結晶構造の変化を詳細に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るガスフロー測定用キャピラリー２の斜視図であり、図２はキャピラリー２の側面図であり、図３はキャピラリー２の断面図であり、図４もキャピラリー２の断面図である。図４は、図３のIV−IV線に沿った断面図である。図３及び図４は、共にキャピラリー２の中心軸線を含む平面による断面図である。図３の断面に沿った平面と、図４の断面に沿った平面とは、互いに直交する関係にある。なお、図面の理解を容易とする観点から、図１を除く各図においては、管状部の内径、肉厚及び外径が大きく誇張されて描かれている。
【００１６】
キャピラリー２は、管状部４と、ガス導入部６とを備える。管状部４は、試料を配置するために設けられている。管状部４の内部に試料が配置された状態で、測定がなされる。ガス導入部６は、管状部４の一端側に設けられている。
【００１７】
管状部４の両端は、開放されている。管状部４は、ガラス管である。管状部４は、内周面８と外周面１０とを有する。管状部４の中心軸線は、略直線である。
【００１８】
図４において、管状部４の内径Ｄ１及び肉厚Ｔ１が両矢印で示されている。管状部４の内径Ｄ１及び肉厚Ｔ１は、従来のキャピラリーのそれと同等とされる。内径Ｄ１及び肉厚Ｔ１は、測定される試料の種類や測定目的等により適宜設定されうる。試料充填を容易とする観点から、内径Ｄ１は、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましい。試料の必要量を抑制する観点から、内径Ｄ１は、３．０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは１．５ｍｍ以下とされる。バックグラウンドや管状部によるＸ線吸収を抑制する観点から、肉厚Ｔ１は、０．１ｍｍ以下、更には０．０５ｍｍ以下、更には０．０１ｍｍ以下とされるのがよい。管状部４の強度を高める観点から、肉厚Ｔ１は０．００５ｍｍ以上、更には０．０１ｍｍ以上、更には０．０５ｍｍ以上が好ましい。
【００１９】
管状部４の材質は限定されない。測定に対する影響が少ない材質が好ましい。例えば、Ｘ線回折測定の場合、Ｘ線への影響（吸収、反射、散乱、回折等）の少ない材質が好ましい。管状部４の材質として、ガラス及び樹脂が例示される。このガラスとして、従来のキャピラリーに用いられるガラスが好ましい。管状部４に用いられうるガラスの材質として、石英ガラス、リンデマンガラス、ボロシリケートガラス、ソーダガラス等が例示される。バックグラウンドが低い観点からは、リンデマンガラス及びボロシリケートガラスが好適である。管状部４に用いられうる樹脂として、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリイミド（カプトン）等が例示される。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の具体例として、帝人デュポンフィルム株式会社製のＰＥＴフィルム「マイラー」（登録商標）が例示される。ガラスと比較してＸ線への影響が大きい材質であっても、肉厚Ｔ１が薄くされることにより、Ｘ線への影響が少なくなる。よって、ガラスと比較してＸ線への影響が大きい材質であっても、Ｘ線回折測定への利用が可能となる場合がある。
【００２０】
ガス導入部６は、全体として管状の部材である。ガス導入部６の外径は、あらゆる軸方向位置において一定である。ガス導入部６の外面１２は、円周面である。ガス導入部６の内径は、あらゆる軸方向位置において一定である。ガス導入部６の内面１４は、円周面である。ガス導入部６の外面１２は円周面であるから、中心軸線Ｚ１を有する。ガス導入部６の外面１２の中心軸線Ｚ１と、上記管状部４の中心軸線Ｚ２とは、実質的に一致している。
【００２１】
ガス導入部６は、管状部４の一端側に設けられている。ガス導入部６は、管状部４の一端側に固定されている。管状部４の一端部がガス導入部６に挿入されている。管状部４と、この管状部４の半径方向外側に位置するガス導入部６との間には、実質的に隙間は存在しない。
【００２２】
本実施形態では、管状部４とガス導入部６とは別部材であるが、管状部４とガス導入部６とが一体成形されていてもよい。
【００２３】
キャピラリー２には、ガス通路１６が形成されている。ガス通路１６は、管状部４とガス導入部６とにより形成されている。ガス通路１６は、ガス導入部６の内部から管状部４の内部にまで至っている。
【００２４】
ガス導入部６は、その外面から上記ガス通路１６に至るガス導入孔１８を有している。ガス導入孔１８は、ガス導入部６の外面からガス導入部６の内面にまで至っている。ガス導入孔１８の数は、１個である。ガス導入孔１８が複数であってもよい。
【００２５】
図３及び図４が示すように、管状部４の他端側には、通気性部材２０が設けられている。通気性部材２０は、管状部４の他端側を塞いでいる。通気性部材２０は、ガスを透過させうる。通気性部材２０は、試料２２を通過させない。
【００２６】
管状部４からの試料の脱落を抑制しうる限り、通気性部材２０の形状や配置は限定されない。通気性部材２０は、図３及び図４に記載されているように管状部４の内部に配置されていてもよいし、管状部４の端面２４を覆うように配置されていてもよい。
【００２７】
試料２２は、管状部４の内部に配置される。試料２２は、粉末である。粉末の試料２２が、管状部４に充填されている。
【００２８】
ガス導入部６の一端側は、栓２６で塞がれている。少なくとも、この栓２６の通気性は、通気性部材２０よりも少ない。好ましくは、栓２６は、実質的に通気性を有さない。
【００２９】
図５は、キャピラリー２に孔部材２８が取り付けられた状態を示す断面図である。孔部材２８は、全体として円筒状の部材である。孔部材２８の外面３０は円周面である。孔部材２８は、ガス導入部６を挿入しうる挿入孔３２を有する。挿入孔３２の内径は、ガス導入部６の外径と略同一である。挿入孔３２に挿入されることにより、ガス導入部６は孔部材２８に固定されうる。
【００３０】
孔部材２８は、挿入孔３２と連続して設けられた連設孔３４を有する。連設孔３４の開口３６の最大径Ｄ３は、挿入孔３２の内径よりも大きい。キャピラリー２に試料２２を充填する際に、孔部材２８が利用されうる。キャピラリー２を挿入孔３２に取り付けた状態で、開口３６から試料２２を入れることができる。開口３６の最大径Ｄ３がガス導入部６の内径Ｄ２よりも大きいので、孔部材２８を用いない場合と比較して、試料２２が入れやすい。なお、試料２２を充填する際には、栓２６を設けないことは当然である。
【００３１】
試料２２を管状部４の他端側へ効率よく移動させる手段として、ガス流を用いる方法が採用されうる。ガス通路１６の一端側から他端側へと向かうガス流を生じさせることにより、試料２２の充填が効率よくなされうる。このガス流を生じさせる方法として、管状部４の他端側を通気性部材２０で塞ぎつつガス導入部６の端部からガスを注入する方法が採用されうる。
【００３２】
孔部材２８は、いわゆるゴニオヘッドに直接取り付けられうるように構成されている。換言すれば、孔部材２８は、ゴニオヘッドに取り付けるためのピンの役割をも果たしうる。このピンは、ホルダーピン又はゴニオピンとも称される。以下において、このピンをゴニオピンと称する。なお、ゴニオヘッド及びゴニオピンは、透過法によるＸ線回折測定において一般的に用いられている。孔部材２８の外形は、ゴニオピンと同じである。一般的なゴニオピンの外形は、円柱状である。孔部材２８の外形は、ゴニオピンと同様に円柱状である。孔部材２８の外径は、一般的なゴニオピンの外径に等しくされている。一般的なゴニオピンの外径は、３．１５ｍｍである。よって、孔部材２８の外径は、３．１４ｍｍ〜３．１６ｍｍであるのが好ましく、３．１５ｍｍであるのがより好ましい。一般的なゴニオピンの長手方向長さは、１２．８ｍｍである。よって、孔部材２８の長手方向長さは、１２．８ｍｍ以上であるのが好ましい。開口３６から試料を入れやすくする観点から、開口３６の最大径Ｄ３は、１ｍｍ以上が好ましく、２．５ｍｍ以上がより好ましい。なお、開口３６が円形の場合、この径Ｄ３は、開口３６の直径を意味する。
【００３３】
上記実施形態では、キャピラリー２と孔部材２８とが互いに別部材とされている。キャピラリー２と孔部材２８とが一体成形されていてもよい。また、ガス導入部６が、ゴニオヘッドに直接取り付けられるように構成されていてもよい。換言すれば、ガス導入部６の外形が、ゴニオピンと同様とされてもよい。
【００３４】
図６は、本発明に係るガス供給装置３８がキャピラリー２に取り付けられた状態を示す図であり、図７は図６の断面図である。図８は図６のVIII−VIII線に沿った断面図であり、図９は図６のIX−IX線に沿った断面図である。このガス供給装置とキャピラリーとにより、ガスフロー測定装置が構成される。
【００３５】
ガス供給装置３８は、回転するキャピラリー２にガスを供給することができる装置である。このガス供給装置３８は、カバー部４０、ガス孔４２及び接触部４４を有する。カバー部４０は、キャピラリー挿通孔４６を有する。キャピラリー挿通孔４６は、カバー部４０を貫通している。キャピラリー挿通孔４６の内径は、ガス導入部６の外径よりも大きい。よって、キャピラリー挿通孔４６とガス導入部６との間には隙間Ｓ１が存在する（図９参照）。
【００３６】
ガス孔４２は、カバー部４０の外面からカバー部４０の内部に至っている。ガス孔４２には、ガス供給管４８が接続されている。ガス供給管４８は、例えばゴム管である。ガス供給管４８の他の端部は、図示されないガス供給源と接続している。ガス供給管４８により、ガス供給源からのガスがキャピラリー挿通孔４６の内部に供給される。
【００３７】
接触部４４は、カバー部４０に挿通されつつ回転するキャピラリー２の外面と接触しうるように構成されている。この接触の詳細については後述される。接触部４４は、２箇所に設けられている。
【００３８】
接触部４４は、雄ねじ部５０と貫通孔５２とを有している。雄ねじ部５０は、接触部４４の外周面に設けられている。雄ねじ部５０は、接触部４４の後端部に設けられている。貫通孔５２は、接触部４４の中心軸線に沿って形成されている。貫通孔５２の内径は、ガス導入部６の外径よりも大きい。よって、貫通孔５２とガス導入部６との間には隙間Ｓ２が存在する（図７の一部拡大図参照）。
【００３９】
キャピラリー挿通孔４６の両端部には、雌ねじ部５４が形成されている。図７の一部拡大図が示すように、キャピラリー挿通孔４６において、雌ねじ部５４の奥側には、斜面５６が設けられている。この斜面５６は、円錐凹面である。接触部４４の先端部には、この斜面５６に対応した形状のテーパー部５８が設けられている。斜面５６は、雌ねじ部５４のねじ込み方向にいくにつれて縮径するように傾斜している。ねじ込み方向とは、接触部４４をねじ込むことにより接触部４４が進行する方向である。本実施形態においてねじ込み方向とは、カバー部４０の奥側へと向かう方向である。
【００４０】
接触部４４の雄ねじ部５０と、キャピラリー挿通孔４６と雌ねじ部５４とが螺合（ねじ結合）している。この螺合された状態において、接触部４４の貫通孔５２とキャピラリー挿通孔４６とは連続孔を形成している。この螺合された状態において、貫通孔５２の中心軸線とキャピラリー挿通孔４６の中心軸線とは実質的に一致している。
【００４１】
ガス孔４２は、２つの接触部４４の間に配置されている。ガス孔４２から供給されたガスは、２つの接触部４４の間に流入する。
【００４２】
ガス供給装置３８の使用方法について説明する。先ず、図５が示すように、試料２２及び通気性部材２０が配置されたキャピラリー２に孔部材２８が取り付けられる。孔部材２８の代わりに汎用されているゴニオピンが用いられてもよい。次に、孔部材２８をゴニオヘッドに取り付ける。次に、ゴニオヘッドから突出するキャピラリー２に、ガス供給装置３８が装着される。具体的には、ガス供給装置３８をキャピラリー２の先端側から後端側（孔部材２８側）へと移動させて、キャピラリー２をガス供給装置３８に挿通する。キャピラリー２にガス供給装置３８が装着された状態が、図７で示される。ガス供給装置３８は、キャピラリー２のガス導入孔１８が２つの接触部４４の間に位置するように配置される。
【００４３】
次に、接触部４４を回転させて、接触部４４をカバー部４０の奥側にねじ込む。このねじ込みにより軸力が生じる。この軸力より、接触部４４の先端部（テーパー部５８）が斜面５６に押しつけられ、斜面５６からの抗力が接触部４４の先端部に作用する。この抗力により、接触部４４の先端部は変形する。カバー部４０の剛性は、接触部４４の剛性よりも高い。よって、カバー部４０は実質的に変形せず、接触部４４が変形する。ねじ込みにより、接触部４４はカバー部４０の奥側に移動する。この移動に伴い、接触部４４の先端部が、ガス導入部６側に突き出る（図１０参照）。この結果、接触部４４は、その先端がガス導入部６に近づくように変形する。この変形は、接触部４４の先端部の全周に亘って起こる。この変形により、接触部４４の最小内径が小さくなる。更に接触部４４をねじ込むと、接触部４４の先端部の変形がより一層大きくなり、接触部４４の先端がガス導入部６の外面に当接する。この当接は、ガス導入部６の外面の全周に亘っている。この当接した状態が、図１０で示されている。この当接の接触面積及び接触圧は、接触部４４のねじ込み量により調節されうる。
【００４４】
次に、ゴニオヘッドを回転させて、キャピラリー２を中心軸線Ｚ２まわりに回転させる。次に、キャピラリー２を回転させながら、試料２２にＸ線等を入射させて、測定がなされる。測定中において、ガス供給装置３８は、キャピラリー２のガス導入部６に支持された状態である。ガス供給装置３８は、キャピラリー２のガス導入部６のみによって支持されている。ガス供給管４８は、ガス供給装置３８から鉛直方向略下方に垂れ下がっている。測定中において、ガス供給装置３８は回転しない。キャピラリー２が回転することにより、キャピラリー２とガス供給装置３８の接触部４４とは擦れ合う。
【００４５】
接触部４４がガス導入部６の外面と接触することにより、ガス導入孔１８の両側において、貫通孔５２とガス導入部６との間の隙間Ｓ２の気密性が高まる。よって、ガス孔４２から上記隙間Ｓ１に流入したガスが、効率よくガス導入孔１８に流入する。ガス導入孔１８から流入したガスは、キャピラリー２の一端側から他端側（通気性部材２０側）へと流れる。ガス導入孔１８から流入したガスは、ガス通路１６を通過し、試料２２を透過し、更には通気性部材２０を透過して、キャピラリー２の外部へと排出される。
【００４６】
接触部４４と接触しているガス導入部６の外面は、円周面である。また、この円周面の中心軸線Ｚ１と、キャピラリー２の回転軸線とは、実質的に一致している。更に、ガス導入部６と接触する接触部４４の先端は、接触部４４の外面の全周に亘って略均等に当接している。よって、接触部４４が回転することなくキャピラリー２が回転した状態において、接触部４４とキャピラリー２との当接状態は維持される。したがって、キャピラリー２の内部にガスを流しながらキャピラリー２を回転させることができる。
【００４７】
上記実施形態では、ガス導入部６の外面１２は、その全体が円周面とされている。このように外面１２の全体が円周面とされていなくてもよい。ガス導入部６の外面の少なくとも一部が円周面とされていればよい。即ち、ガス導入部６の外面１２が円周面部を有していればよい。更に、このガス導入部６の円周面部は、少なくとも、ガス導入孔１８よりも軸方向一方側の位置Ｐ１と、ガス導入孔１８よりも軸方向他方側の位置Ｐ２とに設けられる（図１０参照）。この軸方向とは、円周面部の中心軸線の方向であり、上記実施形態では、ガス導入部６の外面１２における中心軸線Ｚ１の方向である。測定状態において、円周面部の中心軸線と、キャピラリー２の回転軸線とは実質的に一致している。更に接触部４４は、上記円周面部の全周に亘って接触している。よって、接触部４４に対してキャピラリー２が相対的に回転したとしても、接触部４４とキャピラリー２との当接が維持されうる。そして、位置Ｐ１と位置Ｐ２とに接触部４４が当接されることにより、ガス導入孔１８の両側において隙間Ｓ１の気密性が高まり、ガスが効率よくキャピラリー２の内部に供給されうる。
【００４８】
接触部４４は、弾性変形しうる材質により形成されている。弾性変形の容易性の観点から、好ましい接触部４４の材質として樹脂が好ましい。前述したように、接触部４４は、回転するキャピラリー２と擦れ合う。この観点から、接触部４４の材質は耐摩耗性及び耐熱性に優れるものが好ましい。また接触部４４とキャピラリー２との間の摩擦力は、キャピラリー２の回転に対する抵抗となる。この摩擦力を低減する観点から、接触部４４の材質は滑り性に優れるものが好ましい。また、本発明に用いるガスとして、反応性ガスや吸着性ガスも考えられる。反応性ガスや吸着性ガスが用いられた場合、耐腐食性及び耐薬品性が問題となりうる。耐摩耗性、耐熱性、耐腐食性、耐薬品性及び滑り性の観点から、接触部４４の好ましい材質として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド等が挙げられ、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が好ましい。
【００４９】
ガス導入部６の材質は限定されない。耐摩耗性、耐熱性及び滑り性の観点から、ガス導入部６の材質は、金属又は樹脂が好ましい。材質が金属又は樹脂である場合、ガス導入孔１８の穴開け加工が行いやすい利点もある。ガス導入部６を構成する金属として、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、真鍮、ステンレス鋼等が例示される。ガス導入部６を構成する樹脂としては、例えば上記接触部４４に用いられ樹脂と同じものが挙げられる。
【００５０】
図４において両矢印Ｄ２で示されているのは、ガス導入部６の内径である。図４において両矢印Ｔ２で示されているのは、ガス導入部６の肉厚である。内径Ｄ２及び肉厚Ｔ２は限定されない。本実施形態のように管状部４がガス導入部６に挿入固定されている場合、内径Ｄ２は、管状部４の外径に略等しくされるのが好ましい。ガス導入部６は、接触部４４の接触圧に耐えることが要求される。また前述したように、ガス導入部６は、ガス供給装置３８を支持する。よって、ガス供給装置３８は、ガス供給装置３８の質量によって実質的に変形しない程度の剛性を有しているのが好ましい。これらの観点から、ガス導入部６の肉厚Ｔ２は、管状部４の肉厚Ｔ１よりも大きいのが好ましい。具体的には、肉厚Ｔ２は、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．２ｍｍ以上がより好ましい。ガス導入部６の過度な大型化や重量増加を避ける観点から、肉厚Ｔ２は１．０ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましい。
【００５１】
前述したように、ガス導入部６に対する接触部４４の接触面積及び接触圧は、接触部４４のねじ込み量により調節されうる。ねじ込み量が大きくなるほど、接触部分の気密性は向上する反面、キャピラリー２の回転に対する抵抗力は大きくなる。接触部４４のねじ込み量は、接触部分の気密性と、回転に対する抵抗力とのバランスを考慮して調整される。
【００５２】
キャピラリー挿通孔４６とガス導入部６との間に存在する隙間Ｓ１の隙間距離Ｗ１（図９参照）は限定されない。ガス供給装置３８の小型化及び軽量化の観点から、隙間距離Ｗ１は２．０ｍｍ以下が好ましく、１．０ｍｍ以下がより好ましい。キャピラリー挿通孔４６に対するキャピラリー２の挿通を容易とする観点から、隙間距離Ｗ１は０．１ｍｍ以上が好ましく、０．２ｍｍ以上がより好ましい。
【００５３】
貫通孔５２とガス導入部６との間に存在する隙間Ｓ２の隙間距離Ｗ２（図７参照）は限定されない。隙間Ｓ２が小さすぎる場合、貫通孔５２の内周面がガス導入部６と面接触し、接触部４４とガス導入部６との接触面積が過剰となる恐れがある。この過剰な接触面積により、ガス導入部６と接触部４４との間に生ずる摩擦力が過剰となり、キャピラリー２に対する回転抵抗力が増加する。キャピラリー２の回転を円滑とする観点から、隙間距離Ｗ２は０．０２ｍｍ以上が好ましく、０．０５ｍｍ以上がより好ましい。隙間Ｓ２が大きすぎる場合、接触部４４の先端部がガス導入部６と当接するのに必要な弾性変形量が過剰となる。過剰な弾性変形量が達成されるためには、接触部４４の材質が弾性変形しやすい材料に限定されたり、変形に要する力が過大とされたりといった不都合が生じうる。この観点から、隙間距離Ｗ２は０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以下がより好ましい。なお、この隙間距離Ｗ２は、接触部４４が変形していない状態において測定される。
【００５４】
通気性を有する限り、通気性部材２０の材質は限定されない。通気性部材２０として、紙、布、網等が例示される。布として、織物、編み物、レース、フェルト、不織布等が例示される。布を構成する繊維として、天然繊維、合成繊維、再生繊維等が挙げられる。天然繊維として、綿、絹、麻、モヘヤ、ウール、カシミヤ等が例示される。再生繊維として、アセテート、キュプラ、レーヨン等が例示される。合成繊維として、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル等が例示される。紙として、例えば日本製紙クレシア社製のキムワイプ（登録商標）が挙げられる。試料への繊維の混入を抑制する観点から、繊維の飛散や脱落が起こりにくい通気性部材２０が好ましい。その他、通気性部材２０の材質として、セラミクスやガラス等よりなる多孔質体が例示される。
【００５５】
通気性部材２０の通気性の度合いは、キャピラリー２内に流されるガスの流量や試料の粒径等を考慮して適宜設定されうる。通気性の度合いは、通気性部材２０の材質、厚さ、密度等により適宜設定されうる。なお、通気性部材２０は、管状部４に対して着脱可能とされていてもよいし、管状部４に接着されていてもよい。
【００５６】
本発明では、通気性部材２０は用いられなくてもよい。例えば、管状部４の他端側の開口径Ｘ１が、管状部４の一端側の開口径Ｘ２よりも小さくされており、開口径Ｘ１は試料粒子を通過させえない径に設定され、開口径Ｘ２は試料粒子を通過させうる径に設定されていてもよい。この場合、管状部４の他端側は、試料を通過させずにガスを通過させうる状態となる。
【００５７】
本発明に用いられる試料は、管状部に入れることができるものであれば特に限定されない。試料として、粉末、単結晶等が挙げられる。雰囲気ガスの影響が比較的大きい粉末試料において本発明は特に効果的である。
【００５８】
本発明に用いられるガスの種類は限定されない。このガスとして、調湿空気等の調湿ガス、反応性ガス及び吸着性ガスが例示される。湿度が調整されたガスを流しながら測定がなされることにより、雰囲気ガスの水分子による結晶構造の変化が詳細に解析されうる。また、種々のガスが用いられることにより、当該ガスによる影響が解析されうる。測定中、ガスは試料を透過しつづける。よって、ガスの湿度等を連続的又は段階的に変化させながら測定することも可能である。
【００５９】
本発明のキャピラリーは、Ｘ線回折測定において好適に用いられうる。Ｘ線の種類は限定されない。平行性及び単色性が高く高輝度であることから、放射光のＸ線が用いられれば、より高分解能なＸ線回折図が得られうる。
【００６０】
本発明のキャピラリーでは、透過法によるＸ線回折測定が可能である。透過法では、集中法（反射法）と比較して、高精度、高分解能及び高再現性な解析が可能である。本発明によれば、ガスを流しながら且つキャピラリー２を回転させながら、透過法によるＸ線回折測定が可能である。よって、雰囲気ガスによる影響がより詳細に解析されうる。
【００６１】
本発明に係るキャピラリーは、Ｘ線以外の電磁波による測定にも適用されうる。本発明に係るキャピラリーは、電磁波の回折、散乱、吸収又は発光の測定に適用されうる。Ｘ線回折法以外の測定として、中性子回折法やラマン分光法が例示される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、試料に電磁波を照射する測定のすべてに適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るキャピラリーの斜視図である。
【図２】図２は、図１のキャピラリーの側面図である。
【図３】図３は、図１のキャピラリーの断面図である。
【図４】図４は、図３のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】図５は、図１のキャピラリーに孔部材が装着された状態を示す断面図である。
【図６】図６は、キャピラリーにガス供給装置が装着された状態を示す側面図である。
【図７】図７は、図６の断面図である。
【図８】図８は、図６のVIII−VIII線に沿った断面図である。
【図９】図９は、図６のIX−IX線に沿った断面図である。
【図１０】図１０は、接触部がキャピラリーに当接した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
２・・・キャピラリー
４・・・管状部
６・・・ガス導入部
１２・・・ガス導入部の外面
１６・・・ガス通路
１８・・・ガス導入孔
２０・・・通気性部材
２２・・・試料
２６・・・栓
２８・・・孔部材
３２・・・挿入孔
３８・・・ガス供給装置
４０・・・カバー部
４２・・・ガス孔
４４・・・接触部
４６・・・キャピラリー挿通孔
５０・・・雄ねじ部
５２・・・貫通孔
５４・・・雌ねじ部
Ｚ１・・・ガス導入部の外面の中心軸線
Ｚ２・・・管状部の中心軸線
Ｓ１・・・キャピラリー挿通孔とガス導入部との間の隙間
Ｓ２・・・接触部の貫通孔とガス導入部との間の隙間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線回折測定等に用いられるキャピラリーに関する。詳細には、ガスをフローさせながら測定が可能とされたキャピラリー及びガス供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの化合物において、結晶多形が見られる。結晶多形とは、同一の化合物でありながら結晶構造が異なることである。例えば低分子有機化合物では、その８割が結晶多形を示すと言われている。
【０００３】
多くの分野において、結晶構造の解析がなされる。医薬品の分野においても同様である。同一の化合物であっても、結晶構造が異なれば、医薬品の効能、品質等が変化しうる。医薬品の分野においては、結晶構造の解析は極めて重要である。
【０００４】
近年、結晶多形を精密に検討する目的で、透過法による粉末Ｘ線回折測定が重要視されている。透過法以外に、集中法（反射法）によるＸ線回折測定が知られている。しかし、集中法は近似を含む方法であり、分解能が低い。これに対して透過法は、分解能が高く、結晶構造をより詳細に解析することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
結晶構造は、雰囲気ガスにより変化することがある。例えば、空気中に存在する水分子により、結晶構造が変化することがある。雰囲気空気の湿度が高い場合、結晶が水和物へと転移することがある。逆に、雰囲気空気の湿度が低い場合、脱水が起こり無水物へと転移することがある。このように、雰囲気ガス中の水分子は、結晶構造の転移を引き起こしうる。結晶構造が変わることにより、化合物の構造が変わってしまうことになる。
【０００６】
雰囲気ガスによる結晶構造の変化は、医薬品の分野においても重要である。例えば、保存中の医薬品の結晶構造が、保存環境の雰囲気空気に含まれる水分子により転移することがある。水和物は無水物に比べて溶解性が低く、大きな品質低下の原因につながることがよく知られている。また前述したように、結晶構造に水が出入りすることにより化合物の構造が変化するが、この構造の変化は、医薬品化合物の規格において問題となる。医薬品の効能や品質を保証する目的等のために、雰囲気ガスによる結晶構造の変化を把握することが重要である。この結晶構造の変化プロセスを解析したり、結晶安定性を予測したりする観点から、雰囲気ガスによる結晶変化の速度論的な追跡調査が求められており、更には、雰囲気ガスによる結晶変化のメカニズムを詳細に把握することが求められている。
【０００７】
雰囲気ガスによる影響を詳しく解析するためには、ガスを流しながら結晶構造解析がなされることが好ましい。例えば、雰囲気ガスに含まれる水分子の影響を詳しく解析するためには、湿度が調整されたガスを流しながら結晶構造解析がなされることが好ましい。集中法によるＸ線回折測定であれば、雰囲気ガスを流しながら測定を行うことは可能である。しかし、キャピラリーの回転を伴う透過法のＸ線回折測定においては、雰囲気ガスを流しながら測定を行うことは困難であった。
【０００８】
本発明の目的は、キャピラリーを回転させながらガスフロー測定が可能なキャピラリー及びガス供給装置の提供にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るガスフロー測定用キャピラリーは、試料を配置するための管状部と、この管状部の一端側に設けられたガス導入部とを備える。上記管状部の両端が開放されている。上記ガス導入部の内部から上記管状部の内部にまで至るガス通路が形成されている。上記ガス導入部は、その外面から上記ガス通路に至るガス導入孔を有している。上記ガス導入部の外面は円周面部を有している。この円周面部は、少なくとも、上記ガス導入孔よりも軸方向一方側の位置及び上記ガス導入孔よりも軸方向他方側の位置に設けられている。上記円周面部の中心軸線と、上記管状部の中心軸線とが、実質的に一致している。
【００１０】
好ましくは、上記ガスフロー測定用キャピラリーにおいて、上記管状部の他端側を塞ぐ通気性部材が設けられている。
【００１１】
本発明に係るキャピラリー用のガス供給装置は、キャピラリー挿通孔を有するカバー部と、上記カバー部の外面から上記キャピラリー挿通孔の内部に至るガス孔と、上記キャピラリー挿通孔の一端側及び他端側にそれぞれ設けられ、上記カバー部に挿通されたキャピラリーの外面と接触しうる接触部とを備えている。これらの接触部の間に上記ガス孔が配置されている。上記接触部の最小内径は、調整可能とされている。
【００１２】
好ましくは、上記キャピラリー挿通孔が、その両端部に形成された雌ねじ部と、この雌ねじ部の奥側に設けられた斜面とを有し、上記接触部が雄ねじ部を有し、この雄ねじ部と上記雌ねじ部とが螺合している。上記接触部は、その中心軸線に沿って形成された貫通孔を有している。上記斜面は、上記雌ねじ部のねじ込み方向にいくにつれて縮径するように傾斜している。上記接触部を奥側にねじ込むことにより、上記接触部の先端部が上記斜面に当接して弾性変形し、この弾性変形により、上記先端部の内径が調整されうる。
【発明の効果】
【００１３】
キャピラリーを回転させながらキャピラリー内にガスを流すことができるので、雰囲気ガスに起因する結晶構造の変化を詳細に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。
【００１５】
図１は、本発明の一実施形態に係るガスフロー測定用キャピラリー２の斜視図であり、図２はキャピラリー２の側面図であり、図３はキャピラリー２の断面図であり、図４もキャピラリー２の断面図である。図４は、図３のIV−IV線に沿った断面図である。図３及び図４は、共にキャピラリー２の中心軸線を含む平面による断面図である。図３の断面に沿った平面と、図４の断面に沿った平面とは、互いに直交する関係にある。なお、図面の理解を容易とする観点から、図１を除く各図においては、管状部の内径、肉厚及び外径が大きく誇張されて描かれている。
【００１６】
キャピラリー２は、管状部４と、ガス導入部６とを備える。管状部４は、試料を配置するために設けられている。管状部４の内部に試料が配置された状態で、測定がなされる。ガス導入部６は、管状部４の一端側に設けられている。
【００１７】
管状部４の両端は、開放されている。管状部４は、ガラス管である。管状部４は、内周面８と外周面１０とを有する。管状部４の中心軸線は、略直線である。
【００１８】
図４において、管状部４の内径Ｄ１及び肉厚Ｔ１が両矢印で示されている。管状部４の内径Ｄ１及び肉厚Ｔ１は、従来のキャピラリーのそれと同等とされる。内径Ｄ１及び肉厚Ｔ１は、測定される試料の種類や測定目的等により適宜設定されうる。試料充填を容易とする観点から、内径Ｄ１は、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がより好ましい。試料の必要量を抑制する観点から、内径Ｄ１は、３．０ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは１．５ｍｍ以下とされる。バックグラウンドや管状部によるＸ線吸収を抑制する観点から、肉厚Ｔ１は、０．１ｍｍ以下、更には０．０５ｍｍ以下、更には０．０１ｍｍ以下とされるのがよい。管状部４の強度を高める観点から、肉厚Ｔ１は０．００５ｍｍ以上、更には０．０１ｍｍ以上、更には０．０５ｍｍ以上が好ましい。
【００１９】
管状部４の材質は限定されない。測定に対する影響が少ない材質が好ましい。例えば、Ｘ線回折測定の場合、Ｘ線への影響（吸収、反射、散乱、回折等）の少ない材質が好ましい。管状部４の材質として、ガラス及び樹脂が例示される。このガラスとして、従来のキャピラリーに用いられるガラスが好ましい。管状部４に用いられうるガラスの材質として、石英ガラス、リンデマンガラス、ボロシリケートガラス、ソーダガラス等が例示される。バックグラウンドが低い観点からは、リンデマンガラス及びボロシリケートガラスが好適である。管状部４に用いられうる樹脂として、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリイミド（カプトン）等が例示される。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の具体例として、帝人デュポンフィルム株式会社製のＰＥＴフィルム「マイラー」（登録商標）が例示される。ガラスと比較してＸ線への影響が大きい材質であっても、肉厚Ｔ１が薄くされることにより、Ｘ線への影響が少なくなる。よって、ガラスと比較してＸ線への影響が大きい材質であっても、Ｘ線回折測定への利用が可能となる場合がある。
【００２０】
ガス導入部６は、全体として管状の部材である。ガス導入部６の外径は、あらゆる軸方向位置において一定である。ガス導入部６の外面１２は、円周面である。ガス導入部６の内径は、あらゆる軸方向位置において一定である。ガス導入部６の内面１４は、円周面である。ガス導入部６の外面１２は円周面であるから、中心軸線Ｚ１を有する。ガス導入部６の外面１２の中心軸線Ｚ１と、上記管状部４の中心軸線Ｚ２とは、実質的に一致している。
【００２１】
ガス導入部６は、管状部４の一端側に設けられている。ガス導入部６は、管状部４の一端側に固定されている。管状部４の一端部がガス導入部６に挿入されている。管状部４と、この管状部４の半径方向外側に位置するガス導入部６との間には、実質的に隙間は存在しない。
【００２２】
本実施形態では、管状部４とガス導入部６とは別部材であるが、管状部４とガス導入部６とが一体成形されていてもよい。
【００２３】
キャピラリー２には、ガス通路１６が形成されている。ガス通路１６は、管状部４とガス導入部６とにより形成されている。ガス通路１６は、ガス導入部６の内部から管状部４の内部にまで至っている。
【００２４】
ガス導入部６は、その外面から上記ガス通路１６に至るガス導入孔１８を有している。ガス導入孔１８は、ガス導入部６の外面からガス導入部６の内面にまで至っている。ガス導入孔１８の数は、１個である。ガス導入孔１８が複数であってもよい。
【００２５】
図３及び図４が示すように、管状部４の他端側には、通気性部材２０が設けられている。通気性部材２０は、管状部４の他端側を塞いでいる。通気性部材２０は、ガスを透過させうる。通気性部材２０は、試料２２を通過させない。
【００２６】
管状部４からの試料の脱落を抑制しうる限り、通気性部材２０の形状や配置は限定されない。通気性部材２０は、図３及び図４に記載されているように管状部４の内部に配置されていてもよいし、管状部４の端面２４を覆うように配置されていてもよい。
【００２７】
試料２２は、管状部４の内部に配置される。試料２２は、粉末である。粉末の試料２２が、管状部４に充填されている。
【００２８】
ガス導入部６の一端側は、栓２６で塞がれている。少なくとも、この栓２６の通気性は、通気性部材２０よりも少ない。好ましくは、栓２６は、実質的に通気性を有さない。
【００２９】
図５は、キャピラリー２に孔部材２８が取り付けられた状態を示す断面図である。孔部材２８は、全体として円筒状の部材である。孔部材２８の外面３０は円周面である。孔部材２８は、ガス導入部６を挿入しうる挿入孔３２を有する。挿入孔３２の内径は、ガス導入部６の外径と略同一である。挿入孔３２に挿入されることにより、ガス導入部６は孔部材２８に固定されうる。
【００３０】
孔部材２８は、挿入孔３２と連続して設けられた連設孔３４を有する。連設孔３４の開口３６の最大径Ｄ３は、挿入孔３２の内径よりも大きい。キャピラリー２に試料２２を充填する際に、孔部材２８が利用されうる。キャピラリー２を挿入孔３２に取り付けた状態で、開口３６から試料２２を入れることができる。開口３６の最大径Ｄ３がガス導入部６の内径Ｄ２よりも大きいので、孔部材２８を用いない場合と比較して、試料２２が入れやすい。なお、試料２２を充填する際には、栓２６を設けないことは当然である。
【００３１】
試料２２を管状部４の他端側へ効率よく移動させる手段として、ガス流を用いる方法が採用されうる。ガス通路１６の一端側から他端側へと向かうガス流を生じさせることにより、試料２２の充填が効率よくなされうる。このガス流を生じさせる方法として、管状部４の他端側を通気性部材２０で塞ぎつつガス導入部６の端部からガスを注入する方法が採用されうる。
【００３２】
孔部材２８は、いわゆるゴニオヘッドに直接取り付けられうるように構成されている。換言すれば、孔部材２８は、ゴニオヘッドに取り付けるためのピンの役割をも果たしうる。このピンは、ホルダーピン又はゴニオピンとも称される。以下において、このピンをゴニオピンと称する。なお、ゴニオヘッド及びゴニオピンは、透過法によるＸ線回折測定において一般的に用いられている。孔部材２８の外形は、ゴニオピンと同じである。一般的なゴニオピンの外形は、円柱状である。孔部材２８の外形は、ゴニオピンと同様に円柱状である。孔部材２８の外径は、一般的なゴニオピンの外径に等しくされている。一般的なゴニオピンの外径は、３．１５ｍｍである。よって、孔部材２８の外径は、３．１４ｍｍ〜３．１６ｍｍであるのが好ましく、３．１５ｍｍであるのがより好ましい。一般的なゴニオピンの長手方向長さは、１２．８ｍｍである。よって、孔部材２８の長手方向長さは、１２．８ｍｍ以上であるのが好ましい。開口３６から試料を入れやすくする観点から、開口３６の最大径Ｄ３は、１ｍｍ以上が好ましく、２．５ｍｍ以上がより好ましい。なお、開口３６が円形の場合、この径Ｄ３は、開口３６の直径を意味する。
【００３３】
上記実施形態では、キャピラリー２と孔部材２８とが互いに別部材とされている。キャピラリー２と孔部材２８とが一体成形されていてもよい。また、ガス導入部６が、ゴニオヘッドに直接取り付けられるように構成されていてもよい。換言すれば、ガス導入部６の外形が、ゴニオピンと同様とされてもよい。
【００３４】
図６は、本発明に係るガス供給装置３８がキャピラリー２に取り付けられた状態を示す図であり、図７は図６の断面図である。図８は図６のVIII−VIII線に沿った断面図であり、図９は図６のIX−IX線に沿った断面図である。このガス供給装置とキャピラリーとにより、ガスフロー測定装置が構成される。
【００３５】
ガス供給装置３８は、回転するキャピラリー２にガスを供給することができる装置である。このガス供給装置３８は、カバー部４０、ガス孔４２及び接触部４４を有する。カバー部４０は、キャピラリー挿通孔４６を有する。キャピラリー挿通孔４６は、カバー部４０を貫通している。キャピラリー挿通孔４６の内径は、ガス導入部６の外径よりも大きい。よって、キャピラリー挿通孔４６とガス導入部６との間には隙間Ｓ１が存在する（図９参照）。
【００３６】
ガス孔４２は、カバー部４０の外面からカバー部４０の内部に至っている。ガス孔４２には、ガス供給管４８が接続されている。ガス供給管４８は、例えばゴム管である。ガス供給管４８の他の端部は、図示されないガス供給源と接続している。ガス供給管４８により、ガス供給源からのガスがキャピラリー挿通孔４６の内部に供給される。
【００３７】
接触部４４は、カバー部４０に挿通されつつ回転するキャピラリー２の外面と接触しうるように構成されている。この接触の詳細については後述される。接触部４４は、２箇所に設けられている。
【００３８】
接触部４４は、雄ねじ部５０と貫通孔５２とを有している。雄ねじ部５０は、接触部４４の外周面に設けられている。雄ねじ部５０は、接触部４４の後端部に設けられている。貫通孔５２は、接触部４４の中心軸線に沿って形成されている。貫通孔５２の内径は、ガス導入部６の外径よりも大きい。よって、貫通孔５２とガス導入部６との間には隙間Ｓ２が存在する（図７の一部拡大図参照）。
【００３９】
キャピラリー挿通孔４６の両端部には、雌ねじ部５４が形成されている。図７の一部拡大図が示すように、キャピラリー挿通孔４６において、雌ねじ部５４の奥側には、斜面５６が設けられている。この斜面５６は、円錐凹面である。接触部４４の先端部には、この斜面５６に対応した形状のテーパー部５８が設けられている。斜面５６は、雌ねじ部５４のねじ込み方向にいくにつれて縮径するように傾斜している。ねじ込み方向とは、接触部４４をねじ込むことにより接触部４４が進行する方向である。本実施形態においてねじ込み方向とは、カバー部４０の奥側へと向かう方向である。
【００４０】
接触部４４の雄ねじ部５０と、キャピラリー挿通孔４６と雌ねじ部５４とが螺合（ねじ結合）している。この螺合された状態において、接触部４４の貫通孔５２とキャピラリー挿通孔４６とは連続孔を形成している。この螺合された状態において、貫通孔５２の中心軸線とキャピラリー挿通孔４６の中心軸線とは実質的に一致している。
【００４１】
ガス孔４２は、２つの接触部４４の間に配置されている。ガス孔４２から供給されたガスは、２つの接触部４４の間に流入する。
【００４２】
ガス供給装置３８の使用方法について説明する。先ず、図５が示すように、試料２２及び通気性部材２０が配置されたキャピラリー２に孔部材２８が取り付けられる。孔部材２８の代わりに汎用されているゴニオピンが用いられてもよい。次に、孔部材２８をゴニオヘッドに取り付ける。次に、ゴニオヘッドから突出するキャピラリー２に、ガス供給装置３８が装着される。具体的には、ガス供給装置３８をキャピラリー２の先端側から後端側（孔部材２８側）へと移動させて、キャピラリー２をガス供給装置３８に挿通する。キャピラリー２にガス供給装置３８が装着された状態が、図７で示される。ガス供給装置３８は、キャピラリー２のガス導入孔１８が２つの接触部４４の間に位置するように配置される。
【００４３】
次に、接触部４４を回転させて、接触部４４をカバー部４０の奥側にねじ込む。このねじ込みにより軸力が生じる。この軸力より、接触部４４の先端部（テーパー部５８）が斜面５６に押しつけられ、斜面５６からの抗力が接触部４４の先端部に作用する。この抗力により、接触部４４の先端部は変形する。カバー部４０の剛性は、接触部４４の剛性よりも高い。よって、カバー部４０は実質的に変形せず、接触部４４が変形する。ねじ込みにより、接触部４４はカバー部４０の奥側に移動する。この移動に伴い、接触部４４の先端部が、ガス導入部６側に突き出る（図１０参照）。この結果、接触部４４は、その先端がガス導入部６に近づくように変形する。この変形は、接触部４４の先端部の全周に亘って起こる。この変形により、接触部４４の最小内径が小さくなる。更に接触部４４をねじ込むと、接触部４４の先端部の変形がより一層大きくなり、接触部４４の先端がガス導入部６の外面に当接する。この当接は、ガス導入部６の外面の全周に亘っている。この当接した状態が、図１０で示されている。この当接の接触面積及び接触圧は、接触部４４のねじ込み量により調節されうる。
【００４４】
次に、ゴニオヘッドを回転させて、キャピラリー２を中心軸線Ｚ２まわりに回転させる。次に、キャピラリー２を回転させながら、試料２２にＸ線等を入射させて、測定がなされる。測定中において、ガス供給装置３８は、キャピラリー２のガス導入部６に支持された状態である。ガス供給装置３８は、キャピラリー２のガス導入部６のみによって支持されている。ガス供給管４８は、ガス供給装置３８から鉛直方向略下方に垂れ下がっている。測定中において、ガス供給装置３８は回転しない。キャピラリー２が回転することにより、キャピラリー２とガス供給装置３８の接触部４４とは擦れ合う。
【００４５】
接触部４４がガス導入部６の外面と接触することにより、ガス導入孔１８の両側において、貫通孔５２とガス導入部６との間の隙間Ｓ２の気密性が高まる。よって、ガス孔４２から上記隙間Ｓ１に流入したガスが、効率よくガス導入孔１８に流入する。ガス導入孔１８から流入したガスは、キャピラリー２の一端側から他端側（通気性部材２０側）へと流れる。ガス導入孔１８から流入したガスは、ガス通路１６を通過し、試料２２を透過し、更には通気性部材２０を透過して、キャピラリー２の外部へと排出される。
【００４６】
接触部４４と接触しているガス導入部６の外面は、円周面である。また、この円周面の中心軸線Ｚ１と、キャピラリー２の回転軸線とは、実質的に一致している。更に、ガス導入部６と接触する接触部４４の先端は、接触部４４の外面の全周に亘って略均等に当接している。よって、接触部４４が回転することなくキャピラリー２が回転した状態において、接触部４４とキャピラリー２との当接状態は維持される。したがって、キャピラリー２の内部にガスを流しながらキャピラリー２を回転させることができる。
【００４７】
上記実施形態では、ガス導入部６の外面１２は、その全体が円周面とされている。このように外面１２の全体が円周面とされていなくてもよい。ガス導入部６の外面の少なくとも一部が円周面とされていればよい。即ち、ガス導入部６の外面１２が円周面部を有していればよい。更に、このガス導入部６の円周面部は、少なくとも、ガス導入孔１８よりも軸方向一方側の位置Ｐ１と、ガス導入孔１８よりも軸方向他方側の位置Ｐ２とに設けられる（図１０参照）。この軸方向とは、円周面部の中心軸線の方向であり、上記実施形態では、ガス導入部６の外面１２における中心軸線Ｚ１の方向である。測定状態において、円周面部の中心軸線と、キャピラリー２の回転軸線とは実質的に一致している。更に接触部４４は、上記円周面部の全周に亘って接触している。よって、接触部４４に対してキャピラリー２が相対的に回転したとしても、接触部４４とキャピラリー２との当接が維持されうる。そして、位置Ｐ１と位置Ｐ２とに接触部４４が当接されることにより、ガス導入孔１８の両側において隙間Ｓ１の気密性が高まり、ガスが効率よくキャピラリー２の内部に供給されうる。
【００４８】
接触部４４は、弾性変形しうる材質により形成されている。弾性変形の容易性の観点から、好ましい接触部４４の材質として樹脂が好ましい。前述したように、接触部４４は、回転するキャピラリー２と擦れ合う。この観点から、接触部４４の材質は耐摩耗性及び耐熱性に優れるものが好ましい。また接触部４４とキャピラリー２との間の摩擦力は、キャピラリー２の回転に対する抵抗となる。この摩擦力を低減する観点から、接触部４４の材質は滑り性に優れるものが好ましい。また、本発明に用いるガスとして、反応性ガスや吸着性ガスも考えられる。反応性ガスや吸着性ガスが用いられた場合、耐腐食性及び耐薬品性が問題となりうる。耐摩耗性、耐熱性、耐腐食性、耐薬品性及び滑り性の観点から、接触部４４の好ましい材質として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド等が挙げられ、特にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）が好ましい。
【００４９】
ガス導入部６の材質は限定されない。耐摩耗性、耐熱性及び滑り性の観点から、ガス導入部６の材質は、金属又は樹脂が好ましい。材質が金属又は樹脂である場合、ガス導入孔１８の穴開け加工が行いやすい利点もある。ガス導入部６を構成する金属として、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、真鍮、ステンレス鋼等が例示される。ガス導入部６を構成する樹脂としては、例えば上記接触部４４に用いられ樹脂と同じものが挙げられる。
【００５０】
図４において両矢印Ｄ２で示されているのは、ガス導入部６の内径である。図４において両矢印Ｔ２で示されているのは、ガス導入部６の肉厚である。内径Ｄ２及び肉厚Ｔ２は限定されない。本実施形態のように管状部４がガス導入部６に挿入固定されている場合、内径Ｄ２は、管状部４の外径に略等しくされるのが好ましい。ガス導入部６は、接触部４４の接触圧に耐えることが要求される。また前述したように、ガス導入部６は、ガス供給装置３８を支持する。よって、ガス供給装置３８は、ガス供給装置３８の質量によって実質的に変形しない程度の剛性を有しているのが好ましい。これらの観点から、ガス導入部６の肉厚Ｔ２は、管状部４の肉厚Ｔ１よりも大きいのが好ましい。具体的には、肉厚Ｔ２は、０．１ｍｍ以上が好ましく、０．２ｍｍ以上がより好ましい。ガス導入部６の過度な大型化や重量増加を避ける観点から、肉厚Ｔ２は１．０ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下がより好ましい。
【００５１】
前述したように、ガス導入部６に対する接触部４４の接触面積及び接触圧は、接触部４４のねじ込み量により調節されうる。ねじ込み量が大きくなるほど、接触部分の気密性は向上する反面、キャピラリー２の回転に対する抵抗力は大きくなる。接触部４４のねじ込み量は、接触部分の気密性と、回転に対する抵抗力とのバランスを考慮して調整される。
【００５２】
キャピラリー挿通孔４６とガス導入部６との間に存在する隙間Ｓ１の隙間距離Ｗ１（図９参照）は限定されない。ガス供給装置３８の小型化及び軽量化の観点から、隙間距離Ｗ１は２．０ｍｍ以下が好ましく、１．０ｍｍ以下がより好ましい。キャピラリー挿通孔４６に対するキャピラリー２の挿通を容易とする観点から、隙間距離Ｗ１は０．１ｍｍ以上が好ましく、０．２ｍｍ以上がより好ましい。
【００５３】
貫通孔５２とガス導入部６との間に存在する隙間Ｓ２の隙間距離Ｗ２（図７参照）は限定されない。隙間Ｓ２が小さすぎる場合、貫通孔５２の内周面がガス導入部６と面接触し、接触部４４とガス導入部６との接触面積が過剰となる恐れがある。この過剰な接触面積により、ガス導入部６と接触部４４との間に生ずる摩擦力が過剰となり、キャピラリー２に対する回転抵抗力が増加する。キャピラリー２の回転を円滑とする観点から、隙間距離Ｗ２は０．０２ｍｍ以上が好ましく、０．０５ｍｍ以上がより好ましい。隙間Ｓ２が大きすぎる場合、接触部４４の先端部がガス導入部６と当接するのに必要な弾性変形量が過剰となる。過剰な弾性変形量が達成されるためには、接触部４４の材質が弾性変形しやすい材料に限定されたり、変形に要する力が過大とされたりといった不都合が生じうる。この観点から、隙間距離Ｗ２は０．２ｍｍ以下が好ましく、０．１ｍｍ以下がより好ましい。なお、この隙間距離Ｗ２は、接触部４４が変形していない状態において測定される。
【００５４】
通気性を有する限り、通気性部材２０の材質は限定されない。通気性部材２０として、紙、布、網等が例示される。布として、織物、編み物、レース、フェルト、不織布等が例示される。布を構成する繊維として、天然繊維、合成繊維、再生繊維等が挙げられる。天然繊維として、綿、絹、麻、モヘヤ、ウール、カシミヤ等が例示される。再生繊維として、アセテート、キュプラ、レーヨン等が例示される。合成繊維として、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル等が例示される。紙として、例えば日本製紙クレシア社製のキムワイプ（登録商標）が挙げられる。試料への繊維の混入を抑制する観点から、繊維の飛散や脱落が起こりにくい通気性部材２０が好ましい。その他、通気性部材２０の材質として、セラミクスやガラス等よりなる多孔質体が例示される。
【００５５】
通気性部材２０の通気性の度合いは、キャピラリー２内に流されるガスの流量や試料の粒径等を考慮して適宜設定されうる。通気性の度合いは、通気性部材２０の材質、厚さ、密度等により適宜設定されうる。なお、通気性部材２０は、管状部４に対して着脱可能とされていてもよいし、管状部４に接着されていてもよい。
【００５６】
本発明では、通気性部材２０は用いられなくてもよい。例えば、管状部４の他端側の開口径Ｘ１が、管状部４の一端側の開口径Ｘ２よりも小さくされており、開口径Ｘ１は試料粒子を通過させえない径に設定され、開口径Ｘ２は試料粒子を通過させうる径に設定されていてもよい。この場合、管状部４の他端側は、試料を通過させずにガスを通過させうる状態となる。
【００５７】
本発明に用いられる試料は、管状部に入れることができるものであれば特に限定されない。試料として、粉末、単結晶等が挙げられる。雰囲気ガスの影響が比較的大きい粉末試料において本発明は特に効果的である。
【００５８】
本発明に用いられるガスの種類は限定されない。このガスとして、調湿空気等の調湿ガス、反応性ガス及び吸着性ガスが例示される。湿度が調整されたガスを流しながら測定がなされることにより、雰囲気ガスの水分子による結晶構造の変化が詳細に解析されうる。また、種々のガスが用いられることにより、当該ガスによる影響が解析されうる。測定中、ガスは試料を透過しつづける。よって、ガスの湿度等を連続的又は段階的に変化させながら測定することも可能である。
【００５９】
本発明のキャピラリーは、Ｘ線回折測定において好適に用いられうる。Ｘ線の種類は限定されない。平行性及び単色性が高く高輝度であることから、放射光のＸ線が用いられれば、より高分解能なＸ線回折図が得られうる。
【００６０】
本発明のキャピラリーでは、透過法によるＸ線回折測定が可能である。透過法では、集中法（反射法）と比較して、高精度、高分解能及び高再現性な解析が可能である。本発明によれば、ガスを流しながら且つキャピラリー２を回転させながら、透過法によるＸ線回折測定が可能である。よって、雰囲気ガスによる影響がより詳細に解析されうる。
【００６１】
本発明に係るキャピラリーは、Ｘ線以外の電磁波による測定にも適用されうる。本発明に係るキャピラリーは、電磁波の回折、散乱、吸収又は発光の測定に適用されうる。Ｘ線回折法以外の測定として、中性子回折法やラマン分光法が例示される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、試料に電磁波を照射する測定のすべてに適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るキャピラリーの斜視図である。
【図２】図２は、図１のキャピラリーの側面図である。
【図３】図３は、図１のキャピラリーの断面図である。
【図４】図４は、図３のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】図５は、図１のキャピラリーに孔部材が装着された状態を示す断面図である。
【図６】図６は、キャピラリーにガス供給装置が装着された状態を示す側面図である。
【図７】図７は、図６の断面図である。
【図８】図８は、図６のVIII−VIII線に沿った断面図である。
【図９】図９は、図６のIX−IX線に沿った断面図である。
【図１０】図１０は、接触部がキャピラリーに当接した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
２・・・キャピラリー
４・・・管状部
６・・・ガス導入部
１２・・・ガス導入部の外面
１６・・・ガス通路
１８・・・ガス導入孔
２０・・・通気性部材
２２・・・試料
２６・・・栓
２８・・・孔部材
３２・・・挿入孔
３８・・・ガス供給装置
４０・・・カバー部
４２・・・ガス孔
４４・・・接触部
４６・・・キャピラリー挿通孔
５０・・・雄ねじ部
５２・・・貫通孔
５４・・・雌ねじ部
Ｚ１・・・ガス導入部の外面の中心軸線
Ｚ２・・・管状部の中心軸線
Ｓ１・・・キャピラリー挿通孔とガス導入部との間の隙間
Ｓ２・・・接触部の貫通孔とガス導入部との間の隙間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を配置するための管状部と、この管状部の一端側に設けられたガス導入部とを備え、
上記管状部の両端が開放されており、
上記ガス導入部の内部から上記管状部の内部にまで至るガス通路が形成されており、
上記ガス導入部が、その外面から上記ガス通路に至るガス導入孔を有し、
上記ガス導入部の外面が円周面部を有し、
この円周面部が、少なくとも、上記ガス導入孔よりも軸方向一方側の位置及び上記ガス導入孔よりも軸方向他方側の位置に設けられており、
上記円周面部の中心軸線と、上記管状部の中心軸線とが、実質的に一致しているガスフロー測定用キャピラリー。
【請求項２】
上記管状部の他端側を塞ぐ通気性部材が設けられている請求項１に記載のガスフロー測定用キャピラリー。
【請求項３】
キャピラリー挿通孔を有するカバー部と、
上記カバー部の外面から上記キャピラリー挿通孔の内部に至るガス孔と、
上記キャピラリー挿通孔の一端側及び他端側にそれぞれ設けられ、上記カバー部に挿通されたキャピラリーの外面と接触しうる接触部とを備え、
これらの接触部の間に上記ガス孔が配置されており、
上記接触部の最小内径が調整可能とされているキャピラリー用のガス供給装置。
【請求項４】
上記キャピラリー挿通孔が、その両端部に形成された雌ねじ部と、この雌ねじ部の奥側に設けられた斜面とを有し、
上記接触部が雄ねじ部を有し、この雄ねじ部と上記雌ねじ部とが螺合しており、
上記接触部が、その中心軸線に沿って形成された貫通孔を有し、
上記斜面は、上記雌ねじ部のねじ込み方向にいくにつれて縮径するように傾斜しており、
上記接触部を奥側にねじ込むことにより、上記接触部の先端部が上記斜面に当接して弾性変形し、この弾性変形により、上記先端部の内径が調整されうる請求項３に記載のガス供給装置。
【請求項１】
試料を配置するための管状部と、この管状部の一端側に設けられたガス導入部とを備え、
上記管状部の両端が開放されており、
上記ガス導入部の内部から上記管状部の内部にまで至るガス通路が形成されており、
上記ガス導入部が、その外面から上記ガス通路に至るガス導入孔を有し、
上記ガス導入部の外面が円周面部を有し、
この円周面部が、少なくとも、上記ガス導入孔よりも軸方向一方側の位置及び上記ガス導入孔よりも軸方向他方側の位置に設けられており、
上記円周面部の中心軸線と、上記管状部の中心軸線とが、実質的に一致しているガスフロー測定用キャピラリー。
【請求項２】
上記管状部の他端側を塞ぐ通気性部材が設けられている請求項１に記載のガスフロー測定用キャピラリー。
【請求項３】
キャピラリー挿通孔を有するカバー部と、
上記カバー部の外面から上記キャピラリー挿通孔の内部に至るガス孔と、
上記キャピラリー挿通孔の一端側及び他端側にそれぞれ設けられ、上記カバー部に挿通されたキャピラリーの外面と接触しうる接触部とを備え、
これらの接触部の間に上記ガス孔が配置されており、
上記接触部の最小内径が調整可能とされているキャピラリー用のガス供給装置。
【請求項４】
上記キャピラリー挿通孔が、その両端部に形成された雌ねじ部と、この雌ねじ部の奥側に設けられた斜面とを有し、
上記接触部が雄ねじ部を有し、この雄ねじ部と上記雌ねじ部とが螺合しており、
上記接触部が、その中心軸線に沿って形成された貫通孔を有し、
上記斜面は、上記雌ねじ部のねじ込み方向にいくにつれて縮径するように傾斜しており、
上記接触部を奥側にねじ込むことにより、上記接触部の先端部が上記斜面に当接して弾性変形し、この弾性変形により、上記先端部の内径が調整されうる請求項３に記載のガス供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１９８８５（Ｐ２００９−１９８８５Ａ）
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１８０５６８（Ｐ２００７−１８０５６８）
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（５０７１８０８４７）ＳＡＩ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２９日（２００９．１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月１０日（２００７．７．１０）
【出願人】（５０７１８０８４７）ＳＡＩ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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