光吸収分析装置
【課題】試料の出し入れが面倒で、コンタミネーションの発生を阻止するための作業が多く、非常に多くの労力を必要とする。
【解決手段】試料液体の表面張力によって液膜を形成する液膜形成手段と、前記液膜形成手段により形成された液膜に対し光を投光する投光手段と、投光された光量の液膜による光吸収量を測定する光吸収量測定器を備えたものである。
上記液膜形成手段としては、比較的小形な環状枠体が代表的に挙げられるが、外にも容器を分断可能に構成した容器であって表面張力を作用させつつ分断させることによって両分断間に液膜を形成させる形成手段を挙げることができる。
【解決手段】試料液体の表面張力によって液膜を形成する液膜形成手段と、前記液膜形成手段により形成された液膜に対し光を投光する投光手段と、投光された光量の液膜による光吸収量を測定する光吸収量測定器を備えたものである。
上記液膜形成手段としては、比較的小形な環状枠体が代表的に挙げられるが、外にも容器を分断可能に構成した容器であって表面張力を作用させつつ分断させることによって両分断間に液膜を形成させる形成手段を挙げることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体の試料に光を透過させ、試料による光の吸収量から試料の成分を測定する光吸収分析装置(たとえば分光計)に関する。
【背景技術】
【0002】
従来におけるこの種の測定では微量の試料液に光を透過させ、その光吸収量から試料の成分を測定する。具体的には、二枚の光透過ウインドウの間にスペーサを挟み、その間に液体試料を入れてセル(水平方向に走る光軸に対し垂直に配置した容器)を測定している(特許文献1参照)。
たとえば、水平方向でなく、垂直方向に光を透過させて測る先行例としては、セルのウインドウを一枚だけ水平に保持してその上に液体試料を載置させる方法等が採用されている(特許文献1参照)。さらにはセルを2枚のガラス板を対向配置して試料セルを構成する方式も採用されている(特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2004−354342号公報
【特許文献2】特開2007−3335号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来から使用されている一般のセルの構造では、試料の出し入れが面倒で特に、多くの試料を測定する場合、コンタミネーションの発生を阻止するために念入りな洗浄が必要で、非常に多くの労力を必要とする。セルを利用する方法では薄い膜状態の液膜を形成することは非常に困難である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明が提供する光吸収分析装置は、上記課題を解決するために、試料液体の表面張力によって液膜を形成する液膜形成手段と、この液膜形成手段に形成された液膜に投光させる投光手段と、投光による液膜の光吸収量を測定する光吸収量測定手段を備えたもので液膜の両面が気体と接することを特徴とするものである。この現象は換言すれば液膜が空間を部分的に仕切るものである。
【0006】
特に本発明が提供する光吸収分析装置における液膜形成手段は、容器に収容された試料液体を浸漬後静かに容器から離脱させるとき、試料液体の表面張力にて液膜を形成するもので、環状の枠体が構成の主体となる。そして環状の枠体には1枚の液膜が形成され、かつ液膜の両面が気体に接しているものである。
【0007】
環状枠体としては、筒状体の形式を採用するものである。筒の断面形状は円形のみならず矩形、四角等種々の形が含まれる。
【0008】
さらに、本発明が提供する光吸収分析装置に主要な構成要素である液膜形成手段としての環状枠体は、開孔板で構成することができる。
さらに環状枠体としては、第一にリング状の枠体を挙げることができる。リング状の枠体は針金でもよく、あるいは針金より断面が大きい枠材とすることもできる。
さらに本発明が提供する光吸収分析装置における環状の枠体として、円筒体を挙げることができる。円筒体としては中空のパイプあるいは鼓状の円筒体を挙げることができる。
さらには、円孔や多角形の孔が穿設された開孔板とすることもできる。
【0009】
さらに本発明が提供する光吸収分析装置としての液膜形成手段は浅い容器に試料液体を充墳し、その状態から試料液体の表面張力を生起させつつ容器を静かに分断させて分断間に液膜を形成させるもので分断形容器が構成の主体となるものである。
【0010】
本発明が提供する光吸収分析装置は特に光吸収量測定手段に特徴を有するもので、すなわちこの光吸収測定は原理的には液膜形成手段と投光器と受光測定器との組み合わせにて構成されるものだからである。この場合液膜形成手段を手動形のハンドタイプとして構成することもできる。また、本発明の光吸収分析装置は、本発明における液膜形成手段を採用することで構成も簡略化できるとともに液膜も薄く測定が精度良く行われる。前記枠体を一体的に光吸収量測定器に組み込むこともできる。この光吸収量の測定手段は、光吸収分析装置においては液膜形成手段と一体的に結合させることもできる。
【発明の効果】
【0011】
リング状の枠体を利用する光吸収分析装置の場合は、リング状の枠体を測定する試料の液中に浸漬させ、ゆっくり引き上げるだけで、薄液膜が容易に形成でき、しかも用具の構成が簡単で経済的にも有利である。しかもリング状の枠体は多量生産でき、洗浄も容易でコンタミネーションの問題が解決できる。リング状の枠体以外の液膜形成手段による測定も測定の容易化が図られる。しかも従来例のごとくガラスプレートを使用するセルなどは不要となりシンプルな構成で且つ測定操作が容易である。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明が提供する光吸収分析用のための試料液膜形成器に試料液体による液膜が形成された状態を斜視的に示す図である。
【図2】本発明が提供する光吸収分析用のための試料液膜形成器と光吸収量測定器との組合せを斜視的に示す図である。
【図3】本発明が提供する光吸収分析装置の試料液膜形成器を斜視的に示す図である。
【図4】本発明が提供する光吸収分析用の試料液膜形成器で試料液膜形成器としてのリングが揺動可変形の例を示す図である。
【図5】本発明における光吸収分析用の試料液膜形成器が揺動可変形の構成と作動を示す図である。
【図6】本発明が提供する光吸収分析装置の構成を概略的に示す図である。
【図7】本発明が提供する試料液膜形成器として円筒体を採用する実施例を示す図である。
【図8】本発明が提供する試料液膜形成器用の円筒体の端面を液膜の形成が容易になる加工を施した例を示す図である。
【図9】本発明が提供する試料液収容容器と液膜の光吸収量測定器の両者を組み合わせた全体を示す図である。
【図10】本発明が提供する試料液膜形成手段として円孔板を利用する光吸収分析装置の構成を示す図である。
【図11】本発明が提供する容器分断式の液膜形成手段による光吸収分析装置の構成を示す図である。
【図12】本発明が提供する容器分断式の液膜形成手段による光吸収分析装置の構成を示す縦断面図である。
【図13】本発明が提供する容器分断式の光吸収分析装置の変形例を示す図である。
【図14】本発明が提供する容器分断式の光吸収分析装置の他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、従来の試料液セルを利用する方式を採用せず、液体の表面張力により液膜を枠体に形成させ、環状枠体に形成された液膜はその両面に気体が接している。本発明はこの液膜による光吸収分析を行なわせる測定装置を、光吸収分析装置として提供するものである。
試料液膜形成手段については、第一に環状の枠体を挙げることができる。この環状の枠体は構成がきわめて簡略であり、且つ扱いや液膜の形成も容易である。しかも光吸収分析装置に組み込むことも容易である。この環状の枠体については具体的にはリング状枠体と円筒体を挙げることができる。
円筒体の枠体は、円筒軸方光に一定の長さを有し外乱光を避け得る効果があり、また光吸収分析装置に組み込むことも可能である。
さらに本発明が第二に提供する液膜形成手段は、試料液を収容する容器を二分割形にした容器を採用し液体の表面張力を作用させつつ容器を静かに二分させ液膜を形成する二分断式試料容器方式を提供する。この二分断式試料容器方式では、広域の液膜を形成でき、測定精度を高めることができる。本発明はこれら各種の液膜形成装置を提供する。
【実施例1】
【0014】
本発明が提供する光吸収分析装置としての液膜形成手段は上記のとおりであり、各実施例について以下図面に従って説明する。
図1は、試料液膜形成の基本となる試料液膜形成器1Bを示す図でたとえば図6等に示される光吸収分析装置SMの主要な構成要素として構成に組み込まれるものである。まず試料液膜形成器1Bは、支持棒1Hの下端にリング1Rが付設されたもので、支持棒1Hの他端には把持具1Sが取付けられ、液膜の形成の容易化が図られている。
【0015】
このリング1Rに試料液膜を形成する場合は、図1に示されているとおり試料液収容容器SB、あるいは薄皿等(図示せず)における試料液Lにリング1Rを浸漬させる。その後ゆっくりと引き上げることで、表面張力を発生させつつ、リング1Rに試料液の液膜LMを形成させるものである。なお、本発明においては、リング1Rの形状は円形状に限定されるものではなく、矩形状、三角形などの細い枠体からなる環状体、あるいは一定の断面積を有する枠体等で構成されるものである。これらの構成からなるものであっても、液膜の両面は気体に接しているものである。
【0016】
図2は試料液膜形成器1Bにおける液膜LMに対して光吸収量の測定を手動式光吸収量測定器MAにて手動式に測定している例を斜視的に示しているが、手動式の場合は、手動式光吸収量測定器MAを利用し、図2に示すとおり、測定するに際して、リング1Rに形成された液膜LMを両側から挟み測定する。もちろん手動式光吸収量測定器MAの構造が異なる場合は別である。光吸収量測定の手動式光吸収量測定器MAには、上方に発光器LSが設置され、下方には光吸収量を測定する検出器LDが設置されている。
【0017】
図3から図5は、試料液膜形成器1BをブロックBと一体的にしたもので、ブロックBは磁力にて固定部に吸着できる形式に構成され、図1の実施例に示すハンド形と異なり、試料液膜形成器1Bを、光吸収分析装置SMに着脱可能に設置できる形式のものである。リング1Rを光吸収分析装置SMに取付けるときはブロックBが付設手段となる。このブロックBは磁性材料で形成することにより、光吸収分析装置SMにおける鉄材や磁性部材に容易に吸着そして離脱できる。ただし、光吸収分析装置SMは上記のとおり磁性部材を有する構成に限定されるものではない。
【0018】
図4と図5に示す試料液膜形成器はリング1Rが揺動する揺動式試料液膜形成器1BKで後述のとおり光吸収量測定を容易にする。図4のリング1Rは、支軸SSに支持され、リング1RとブロックBが揺動可能に構成されている。図5の例も同様であるが、リング1RがブロックBに近接され、手動式光吸収量測定器MA(図2)の測定位置に容易に取付け可能に構成され、したがって前記光吸収分析装置SMにおいても取付け可能である。図4と図5に示す揺動式試料液膜形成器1BKに付設されたブロックBを介して後述する図6に示す光吸収分析装置SMの保持枠UDに着脱可能に取付けることができる。
【0019】
したがって、図6に示す光吸収分析装置SMにおいては、保持枠UDの上下動により試料液収容容器SBに充填されている試料液に対して、進退し、浸漬した後静かに引き上げることで、液膜LMが自動的に形成される。しかも形成された液膜LMが引き上げられるとき揺動式試料液膜形成器1BKはそのまま引き上げられる。リング1Rを揺動させることで、発光器LSと検出器LDとの光軸上に液膜LMを介在させることができ、その時点で光吸収量の測定が行われる。なおこの実施例においても揺動式試料液膜形成器1BKの枠体の形状は円形に限定されない。
【0020】
図6は、以上説明した図3〜図5に示す実施例の各試料液膜形成器1B、1BKを取付けることによって測定が行われる光吸収分析装置SMを示している。この光吸収分析装置SMもネジ送り機構NKで上下動する保持枠UDにて試料液膜形成器1Bを上下動させ、その過程で試料液膜形成器1Bに試料液膜を自動的に形成させ、かつ上下動にて光吸収量測定位置に試料液膜を位置させる機構を備えたものである。
【0021】
すなわち、保持枠UDに取付けられたアームAの先端に試料液膜形成器1Bが取付けられ、ネジ送り機構NKで保持枠UDが上下動すると、試料液膜形成器1Bが試料液収容容器SBに浸漬され、静かに引き上げられることで試料液膜形成器1Bに試料の液膜LMが形成され、さらに保持枠UDが上方に移動すると、光吸収量測定の位置に至って光吸収量測定が行われる。Mは保持枠UDの上下駆動用のモータである。
【0022】
上記のとおり光吸収分析装置SMは、試料液収容容器SBに試料液膜形成器1Bを自動的に浸漬させ、そして引き上げも自動的に行われる例を示している。
光吸収分析装置SMは、図6に示すとおり、試料液収容容器SBのみならず、試料液膜形成器1Bについてその取付け用のブロックBを介して保持枠UDに取付けられる。
【0023】
したがって、試料液収容容器SBに対して試料液膜形成器1Bが自動的に浸漬され、試料液の液膜が形成される。
しかも、液膜LMが自動的に引き上げられると、発光器LSと検出器LDとの光軸上に液膜LMが自動的に介在され、その時点で測定が行われる。なお、光吸収分析装置SMにおいて、保持枠UDはモータMにて正逆回転されるネジ送り機構NKの正逆回転にて上下動され、保持枠UDにアームAを介して設置された試料液膜形成器1Bの液膜LMが自動的に形成される。
【0024】
本発明が提供する光吸収分析装置SMにおける第一の実施例においては、さらに図4に示す実施例を挙げることができる。すなわち、リング1Rが、支持棒1Hに対して支軸SSを中心に回転(曲折を含む)または揺動可能にできる実施例を示すものである。したがって、揺動式試料液膜形成器1BKの設置位置によっては、リング1Rを揺動させることにより、揺動式試料液膜形成器1BKを光軸上に容易に設定できる。
【実施例2】
【0025】
本発明が提供する第2の実施例は、試料液膜の形成を円筒体Tで形成する方式の実施例である。図7、図8はこの円筒体方式の実施例を斜視的に示す実施例で、Uは円筒体Tを測定装置に取付ける取付けアームを示している。
この第2の実施例を示す図8は、試料液中に浸漬される円筒体Tの端面TFに特殊加工が施された例を示している。図示例では多数の凹凸加工が施され、液膜形成を良好ならしめた例である。もちろん本発明は前記特殊加工を条件とするものではない。
【0026】
本発明が提供する第2の実施例は上記のとおり円筒体Tを利用する試料液膜形成手段であるが、図9はこの円筒体Tを光吸収分析装置SMに設置した例を示している。光吸収分析装置SMは、台D上に試料液収容容器SBが載置されその上方部位に円筒体Tが取付けアームUを介して設置されている。取付けアームUはネジ送り機構NKに螺合されモータMの回転にて昇降する保持枠UDに支持されている。
【0027】
光吸収量測定器MDは矢印方向に移動する台で、左方位置に変位したとき円筒体Tが変移可能となる。この状態において、モータMを作動させてネジ送り機構NKを回転させると、円筒体Tを保持する取付けアームUの保持枠UDがネジ送り機構NKの回転によるネジ送り機構の原理で上下動作する。したがって下方変移するとき円筒体Tが降下して、その下端面が試料液収容容器SBの試料液中に浸漬し、その後静かに、モータMを逆転させて、円筒体Tを静かに上昇させると、円筒体Tの下端面に液膜LM(図示せず)が形成される。
【0028】
そして、円筒体Tが図示の位置に上昇したとき、光吸収量測定器MDを右方に変移させて図示した状態を再現する。この状態における光吸収分析装置SMにおいては、発光器LSからの光が検出器LDに投光され、液膜による光吸収量が測定される。なお、本発明においては、円筒体Tのみならず、三角形の筒状体であってもよく、円筒体に限定されない。
【実施例3】
【0029】
本発明が提供する第3の実施例は、図10に示すとおり開孔板Pによる試料液の液膜LMを形成する方式の光吸収分析装置SMである。図においてKは可動枠KWを上下動させる駆動機で可動枠KWの左方端には、吊杆LRを介して開孔板Pが吊持されている。したがって、可動枠KWの上下動で開孔板Pに穿設された円孔Hが試料液収容容器SBに浸漬され、その後上方へ静かに持ち上げられると、この作動過程で開孔板Pの円孔Hに液膜LMが形成される。開孔板Pにおける穿孔の形状は円のみならず三角、四角であっても良い。
【0030】
この開孔板Pが上昇すると、円孔Hに対してアームAに設置された発光器LSからの光が照射され、検出器(図示していない)が発光器と対向される位置に設置されていて光吸収量測定が行われる。上記のとおり本発明が提供する第3の実施例は、円孔(または丸孔)が穿設された板を試料液SLに浸漬することで液膜を形成する点に特徴を有するものである。
【実施例4】
【0031】
本発明が第4に提供する光吸収分析装置SMは試料液を収容した容器をその中心ラインで分断できる構成とし試料液体の表面張力を生起させつつ容器をゆっくり分断させ、その間隔を拡張させることによって試料液の液膜を形成する容器分断方式による光吸収分析装置SMを提供するものである。この容器分断方式については、次の2個の実施例を挙げることができる。
すなわち、第一の分断方式は、分断面が互いに並行な状態で分断される方式のものであり、第二の分断方式は、分断面が円弧状すなわち扇の開閉形式で拡縮する方式の例である。
【0032】
図11は上記第4に提供する実施例(第一の分断方式)を斜視的に示している。試料液SLを収容する容器FBは、容器断面がL字型の容器片K1、K2を組み合わせることにより構成されるもので、図11に示す状態は両容器片K1、K2を合致させ容器FBを形成して試料液SLを収容している状態を示している。この状態から両方の容器片K1、K2を分断させると図12に示すとおり、それぞれの容器片K1、K2間に試料液SLの液膜LMが形成される。
【0033】
つぎに、上記の分断作動についての分断駆動機構SKを図11、図12において説明する。
この分断駆動機構SKは両側のL字型の容器片K1とK2に貫設された2本のネジN1、N2とこの各ネジN1、N2の端部に取付けられ互いに噛み合う歯車Gが取付けられている。さらにネジN1の端部には、ネジN1を回転駆動させるためのハンドルHRが取付けられている。なお両ネジN1、N2のネジ方向は逆向きに設定されていて、互いに逆方向に正逆回転されこの回転にて両容器片K1とK2の間隔が拡縮する構成となっている。両ネジN1、N2のネジ方向を逆向きに設定しないで、図示の両方の歯車の間に、中間歯車を介在させても同様の機構の構成が可能である。図12に示されるLKは発光器でありKLは光吸収量測定器を示している。
【0034】
図11は両L字型の容器片K1とK2が互いに接して容器FBを形成している状態であり、試料液SLが供給パイプKPから流入されている。そしてハンドルHRを静かに操作して両L字型の容器片K1、K2を互いに平行状態で分断離反させると、図12に示す状態となり両L字型の容器片K1とK2との間に試料液SLの表面張力による液膜LMが形成される。この液膜LMに対して投光することによって光吸収分析を行うことができる。
【0035】
つぎに第二の分断方式の構成を図13、図14に従って説明する。図14に示す実施例は、両L字型の容器片K1、K2を円弧状に分断していく過程で表面張力による作用を働かせ試料液膜を形成させる実施例である。この場合の円弧状の分断駆動機構EKも、ナットNTとネジN3の協働によるネジ送り機構を採用するが、間隔を離反させるために支点棒Qを両L字型の容器片K1、K2間に介在させたものである。すなわちネジN3は両L字型容器片K1、K2を貫設しており、その両外側にナットNTがねじ込まれていてネジN3がハンドルHRの操作により回転して両ナットNTが互いに近接されると支点棒Qの両端を中心に両L字型容器片K1、K2が図14に示すごとく扇状に分断拡張される。
【0036】
なお図13において、KPは試料を供給する供給パイプ、YKは収容容器を構成する壁枠、STは受器の底で柔軟性材で構成されている。壁枠YKの両端にL字型の容器片K1、K2の軸枠M1、M2の中心軸S1、S2を構成している。したがって中心軸S1、S2を中心にL字型の容器片K1、K2が回動(揺動)可能に構成されている。軸枠M1、M2は柔軟な容器底面に配設されていてL字型容器片K1、K2が拡縮するとき互いに近接、離反する。DLは分断ラインである。
【0037】
この容器分断方式により得られた液膜は円弧の外周になるにしたがって液膜が薄く、液膜厚さが異なる液膜を作成でき必要とする液膜厚さでの分析が可能となる。
【0038】
したがって、両L字型の容器片K1、K2についてハンドルHRを回転させることにより両L字型の容器片K1、K2が回転扉式に拡張される。この拡張によって両L字型容器片K1、K2間には試料液SLの表面張力による液膜LMが形成される。
【0039】
LPは両L字型の容器片K1、K2の先端間に掛け渡されたロープで液膜の形成をより確実にするために設けられたものである。分断駆動機構EKをネジ送り方式で行う実施例を提示したが、手動で締め付けネジを調整しながら分断量を調整する手動式の機構とすることも可能である。容器片K1、K2の形も図示例のように長細い形でなく、円形に近い形とすることもできる。上記分断方式の液膜形成機による液膜も両面が気体に接しているものであり、光吸収量測定が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0040】
液体試料を分光光度計にて測定して試料の分析を行なう場合、光を透過させ光の吸収量を測定する方式が採用されているが、本発明はその測定技術に利用可能である。
【符号の説明】
【0041】
1B 試料液膜形成器
1BK 揺動式試料液膜形成器
1H 支持棒
1R リング
1S 把持具
A アーム
B ブロック
D 台
DL 分断ライン
EK 分断駆動機構
FB 容器
G 歯車
H 円孔
HR ハンドル
K 駆動機
K1 容器片
K2 容器片
KL 光吸収量測定器
KP 供給パイプ
KW 可動枠
L、SL 試料液
LD 検出器
LK、LS 発光器
LM 液膜
LP ロープ
LR 吊杆
M モータ
M1、M2 軸枠
MA 手動式光吸収量測定器
MD 光吸収量測定器
N1、N2、N3 ネジ
NK ネジ送り機構
NT ナット
P 開孔板
Q 支点棒
SB 試料液収容容器
SK 分断駆動機構
SM 光吸収分析装置
SS 支軸
ST 底
T 円筒体
TF 端面
U 取付けアーム
UD 保持枠
YK 壁枠
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体の試料に光を透過させ、試料による光の吸収量から試料の成分を測定する光吸収分析装置(たとえば分光計)に関する。
【背景技術】
【0002】
従来におけるこの種の測定では微量の試料液に光を透過させ、その光吸収量から試料の成分を測定する。具体的には、二枚の光透過ウインドウの間にスペーサを挟み、その間に液体試料を入れてセル(水平方向に走る光軸に対し垂直に配置した容器)を測定している(特許文献1参照)。
たとえば、水平方向でなく、垂直方向に光を透過させて測る先行例としては、セルのウインドウを一枚だけ水平に保持してその上に液体試料を載置させる方法等が採用されている(特許文献1参照)。さらにはセルを2枚のガラス板を対向配置して試料セルを構成する方式も採用されている(特許文献2参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2004−354342号公報
【特許文献2】特開2007−3335号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記従来から使用されている一般のセルの構造では、試料の出し入れが面倒で特に、多くの試料を測定する場合、コンタミネーションの発生を阻止するために念入りな洗浄が必要で、非常に多くの労力を必要とする。セルを利用する方法では薄い膜状態の液膜を形成することは非常に困難である。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明が提供する光吸収分析装置は、上記課題を解決するために、試料液体の表面張力によって液膜を形成する液膜形成手段と、この液膜形成手段に形成された液膜に投光させる投光手段と、投光による液膜の光吸収量を測定する光吸収量測定手段を備えたもので液膜の両面が気体と接することを特徴とするものである。この現象は換言すれば液膜が空間を部分的に仕切るものである。
【0006】
特に本発明が提供する光吸収分析装置における液膜形成手段は、容器に収容された試料液体を浸漬後静かに容器から離脱させるとき、試料液体の表面張力にて液膜を形成するもので、環状の枠体が構成の主体となる。そして環状の枠体には1枚の液膜が形成され、かつ液膜の両面が気体に接しているものである。
【0007】
環状枠体としては、筒状体の形式を採用するものである。筒の断面形状は円形のみならず矩形、四角等種々の形が含まれる。
【0008】
さらに、本発明が提供する光吸収分析装置に主要な構成要素である液膜形成手段としての環状枠体は、開孔板で構成することができる。
さらに環状枠体としては、第一にリング状の枠体を挙げることができる。リング状の枠体は針金でもよく、あるいは針金より断面が大きい枠材とすることもできる。
さらに本発明が提供する光吸収分析装置における環状の枠体として、円筒体を挙げることができる。円筒体としては中空のパイプあるいは鼓状の円筒体を挙げることができる。
さらには、円孔や多角形の孔が穿設された開孔板とすることもできる。
【0009】
さらに本発明が提供する光吸収分析装置としての液膜形成手段は浅い容器に試料液体を充墳し、その状態から試料液体の表面張力を生起させつつ容器を静かに分断させて分断間に液膜を形成させるもので分断形容器が構成の主体となるものである。
【0010】
本発明が提供する光吸収分析装置は特に光吸収量測定手段に特徴を有するもので、すなわちこの光吸収測定は原理的には液膜形成手段と投光器と受光測定器との組み合わせにて構成されるものだからである。この場合液膜形成手段を手動形のハンドタイプとして構成することもできる。また、本発明の光吸収分析装置は、本発明における液膜形成手段を採用することで構成も簡略化できるとともに液膜も薄く測定が精度良く行われる。前記枠体を一体的に光吸収量測定器に組み込むこともできる。この光吸収量の測定手段は、光吸収分析装置においては液膜形成手段と一体的に結合させることもできる。
【発明の効果】
【0011】
リング状の枠体を利用する光吸収分析装置の場合は、リング状の枠体を測定する試料の液中に浸漬させ、ゆっくり引き上げるだけで、薄液膜が容易に形成でき、しかも用具の構成が簡単で経済的にも有利である。しかもリング状の枠体は多量生産でき、洗浄も容易でコンタミネーションの問題が解決できる。リング状の枠体以外の液膜形成手段による測定も測定の容易化が図られる。しかも従来例のごとくガラスプレートを使用するセルなどは不要となりシンプルな構成で且つ測定操作が容易である。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明が提供する光吸収分析用のための試料液膜形成器に試料液体による液膜が形成された状態を斜視的に示す図である。
【図2】本発明が提供する光吸収分析用のための試料液膜形成器と光吸収量測定器との組合せを斜視的に示す図である。
【図3】本発明が提供する光吸収分析装置の試料液膜形成器を斜視的に示す図である。
【図4】本発明が提供する光吸収分析用の試料液膜形成器で試料液膜形成器としてのリングが揺動可変形の例を示す図である。
【図5】本発明における光吸収分析用の試料液膜形成器が揺動可変形の構成と作動を示す図である。
【図6】本発明が提供する光吸収分析装置の構成を概略的に示す図である。
【図7】本発明が提供する試料液膜形成器として円筒体を採用する実施例を示す図である。
【図8】本発明が提供する試料液膜形成器用の円筒体の端面を液膜の形成が容易になる加工を施した例を示す図である。
【図9】本発明が提供する試料液収容容器と液膜の光吸収量測定器の両者を組み合わせた全体を示す図である。
【図10】本発明が提供する試料液膜形成手段として円孔板を利用する光吸収分析装置の構成を示す図である。
【図11】本発明が提供する容器分断式の液膜形成手段による光吸収分析装置の構成を示す図である。
【図12】本発明が提供する容器分断式の液膜形成手段による光吸収分析装置の構成を示す縦断面図である。
【図13】本発明が提供する容器分断式の光吸収分析装置の変形例を示す図である。
【図14】本発明が提供する容器分断式の光吸収分析装置の他の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明は、従来の試料液セルを利用する方式を採用せず、液体の表面張力により液膜を枠体に形成させ、環状枠体に形成された液膜はその両面に気体が接している。本発明はこの液膜による光吸収分析を行なわせる測定装置を、光吸収分析装置として提供するものである。
試料液膜形成手段については、第一に環状の枠体を挙げることができる。この環状の枠体は構成がきわめて簡略であり、且つ扱いや液膜の形成も容易である。しかも光吸収分析装置に組み込むことも容易である。この環状の枠体については具体的にはリング状枠体と円筒体を挙げることができる。
円筒体の枠体は、円筒軸方光に一定の長さを有し外乱光を避け得る効果があり、また光吸収分析装置に組み込むことも可能である。
さらに本発明が第二に提供する液膜形成手段は、試料液を収容する容器を二分割形にした容器を採用し液体の表面張力を作用させつつ容器を静かに二分させ液膜を形成する二分断式試料容器方式を提供する。この二分断式試料容器方式では、広域の液膜を形成でき、測定精度を高めることができる。本発明はこれら各種の液膜形成装置を提供する。
【実施例1】
【0014】
本発明が提供する光吸収分析装置としての液膜形成手段は上記のとおりであり、各実施例について以下図面に従って説明する。
図1は、試料液膜形成の基本となる試料液膜形成器1Bを示す図でたとえば図6等に示される光吸収分析装置SMの主要な構成要素として構成に組み込まれるものである。まず試料液膜形成器1Bは、支持棒1Hの下端にリング1Rが付設されたもので、支持棒1Hの他端には把持具1Sが取付けられ、液膜の形成の容易化が図られている。
【0015】
このリング1Rに試料液膜を形成する場合は、図1に示されているとおり試料液収容容器SB、あるいは薄皿等(図示せず)における試料液Lにリング1Rを浸漬させる。その後ゆっくりと引き上げることで、表面張力を発生させつつ、リング1Rに試料液の液膜LMを形成させるものである。なお、本発明においては、リング1Rの形状は円形状に限定されるものではなく、矩形状、三角形などの細い枠体からなる環状体、あるいは一定の断面積を有する枠体等で構成されるものである。これらの構成からなるものであっても、液膜の両面は気体に接しているものである。
【0016】
図2は試料液膜形成器1Bにおける液膜LMに対して光吸収量の測定を手動式光吸収量測定器MAにて手動式に測定している例を斜視的に示しているが、手動式の場合は、手動式光吸収量測定器MAを利用し、図2に示すとおり、測定するに際して、リング1Rに形成された液膜LMを両側から挟み測定する。もちろん手動式光吸収量測定器MAの構造が異なる場合は別である。光吸収量測定の手動式光吸収量測定器MAには、上方に発光器LSが設置され、下方には光吸収量を測定する検出器LDが設置されている。
【0017】
図3から図5は、試料液膜形成器1BをブロックBと一体的にしたもので、ブロックBは磁力にて固定部に吸着できる形式に構成され、図1の実施例に示すハンド形と異なり、試料液膜形成器1Bを、光吸収分析装置SMに着脱可能に設置できる形式のものである。リング1Rを光吸収分析装置SMに取付けるときはブロックBが付設手段となる。このブロックBは磁性材料で形成することにより、光吸収分析装置SMにおける鉄材や磁性部材に容易に吸着そして離脱できる。ただし、光吸収分析装置SMは上記のとおり磁性部材を有する構成に限定されるものではない。
【0018】
図4と図5に示す試料液膜形成器はリング1Rが揺動する揺動式試料液膜形成器1BKで後述のとおり光吸収量測定を容易にする。図4のリング1Rは、支軸SSに支持され、リング1RとブロックBが揺動可能に構成されている。図5の例も同様であるが、リング1RがブロックBに近接され、手動式光吸収量測定器MA(図2)の測定位置に容易に取付け可能に構成され、したがって前記光吸収分析装置SMにおいても取付け可能である。図4と図5に示す揺動式試料液膜形成器1BKに付設されたブロックBを介して後述する図6に示す光吸収分析装置SMの保持枠UDに着脱可能に取付けることができる。
【0019】
したがって、図6に示す光吸収分析装置SMにおいては、保持枠UDの上下動により試料液収容容器SBに充填されている試料液に対して、進退し、浸漬した後静かに引き上げることで、液膜LMが自動的に形成される。しかも形成された液膜LMが引き上げられるとき揺動式試料液膜形成器1BKはそのまま引き上げられる。リング1Rを揺動させることで、発光器LSと検出器LDとの光軸上に液膜LMを介在させることができ、その時点で光吸収量の測定が行われる。なおこの実施例においても揺動式試料液膜形成器1BKの枠体の形状は円形に限定されない。
【0020】
図6は、以上説明した図3〜図5に示す実施例の各試料液膜形成器1B、1BKを取付けることによって測定が行われる光吸収分析装置SMを示している。この光吸収分析装置SMもネジ送り機構NKで上下動する保持枠UDにて試料液膜形成器1Bを上下動させ、その過程で試料液膜形成器1Bに試料液膜を自動的に形成させ、かつ上下動にて光吸収量測定位置に試料液膜を位置させる機構を備えたものである。
【0021】
すなわち、保持枠UDに取付けられたアームAの先端に試料液膜形成器1Bが取付けられ、ネジ送り機構NKで保持枠UDが上下動すると、試料液膜形成器1Bが試料液収容容器SBに浸漬され、静かに引き上げられることで試料液膜形成器1Bに試料の液膜LMが形成され、さらに保持枠UDが上方に移動すると、光吸収量測定の位置に至って光吸収量測定が行われる。Mは保持枠UDの上下駆動用のモータである。
【0022】
上記のとおり光吸収分析装置SMは、試料液収容容器SBに試料液膜形成器1Bを自動的に浸漬させ、そして引き上げも自動的に行われる例を示している。
光吸収分析装置SMは、図6に示すとおり、試料液収容容器SBのみならず、試料液膜形成器1Bについてその取付け用のブロックBを介して保持枠UDに取付けられる。
【0023】
したがって、試料液収容容器SBに対して試料液膜形成器1Bが自動的に浸漬され、試料液の液膜が形成される。
しかも、液膜LMが自動的に引き上げられると、発光器LSと検出器LDとの光軸上に液膜LMが自動的に介在され、その時点で測定が行われる。なお、光吸収分析装置SMにおいて、保持枠UDはモータMにて正逆回転されるネジ送り機構NKの正逆回転にて上下動され、保持枠UDにアームAを介して設置された試料液膜形成器1Bの液膜LMが自動的に形成される。
【0024】
本発明が提供する光吸収分析装置SMにおける第一の実施例においては、さらに図4に示す実施例を挙げることができる。すなわち、リング1Rが、支持棒1Hに対して支軸SSを中心に回転(曲折を含む)または揺動可能にできる実施例を示すものである。したがって、揺動式試料液膜形成器1BKの設置位置によっては、リング1Rを揺動させることにより、揺動式試料液膜形成器1BKを光軸上に容易に設定できる。
【実施例2】
【0025】
本発明が提供する第2の実施例は、試料液膜の形成を円筒体Tで形成する方式の実施例である。図7、図8はこの円筒体方式の実施例を斜視的に示す実施例で、Uは円筒体Tを測定装置に取付ける取付けアームを示している。
この第2の実施例を示す図8は、試料液中に浸漬される円筒体Tの端面TFに特殊加工が施された例を示している。図示例では多数の凹凸加工が施され、液膜形成を良好ならしめた例である。もちろん本発明は前記特殊加工を条件とするものではない。
【0026】
本発明が提供する第2の実施例は上記のとおり円筒体Tを利用する試料液膜形成手段であるが、図9はこの円筒体Tを光吸収分析装置SMに設置した例を示している。光吸収分析装置SMは、台D上に試料液収容容器SBが載置されその上方部位に円筒体Tが取付けアームUを介して設置されている。取付けアームUはネジ送り機構NKに螺合されモータMの回転にて昇降する保持枠UDに支持されている。
【0027】
光吸収量測定器MDは矢印方向に移動する台で、左方位置に変位したとき円筒体Tが変移可能となる。この状態において、モータMを作動させてネジ送り機構NKを回転させると、円筒体Tを保持する取付けアームUの保持枠UDがネジ送り機構NKの回転によるネジ送り機構の原理で上下動作する。したがって下方変移するとき円筒体Tが降下して、その下端面が試料液収容容器SBの試料液中に浸漬し、その後静かに、モータMを逆転させて、円筒体Tを静かに上昇させると、円筒体Tの下端面に液膜LM(図示せず)が形成される。
【0028】
そして、円筒体Tが図示の位置に上昇したとき、光吸収量測定器MDを右方に変移させて図示した状態を再現する。この状態における光吸収分析装置SMにおいては、発光器LSからの光が検出器LDに投光され、液膜による光吸収量が測定される。なお、本発明においては、円筒体Tのみならず、三角形の筒状体であってもよく、円筒体に限定されない。
【実施例3】
【0029】
本発明が提供する第3の実施例は、図10に示すとおり開孔板Pによる試料液の液膜LMを形成する方式の光吸収分析装置SMである。図においてKは可動枠KWを上下動させる駆動機で可動枠KWの左方端には、吊杆LRを介して開孔板Pが吊持されている。したがって、可動枠KWの上下動で開孔板Pに穿設された円孔Hが試料液収容容器SBに浸漬され、その後上方へ静かに持ち上げられると、この作動過程で開孔板Pの円孔Hに液膜LMが形成される。開孔板Pにおける穿孔の形状は円のみならず三角、四角であっても良い。
【0030】
この開孔板Pが上昇すると、円孔Hに対してアームAに設置された発光器LSからの光が照射され、検出器(図示していない)が発光器と対向される位置に設置されていて光吸収量測定が行われる。上記のとおり本発明が提供する第3の実施例は、円孔(または丸孔)が穿設された板を試料液SLに浸漬することで液膜を形成する点に特徴を有するものである。
【実施例4】
【0031】
本発明が第4に提供する光吸収分析装置SMは試料液を収容した容器をその中心ラインで分断できる構成とし試料液体の表面張力を生起させつつ容器をゆっくり分断させ、その間隔を拡張させることによって試料液の液膜を形成する容器分断方式による光吸収分析装置SMを提供するものである。この容器分断方式については、次の2個の実施例を挙げることができる。
すなわち、第一の分断方式は、分断面が互いに並行な状態で分断される方式のものであり、第二の分断方式は、分断面が円弧状すなわち扇の開閉形式で拡縮する方式の例である。
【0032】
図11は上記第4に提供する実施例(第一の分断方式)を斜視的に示している。試料液SLを収容する容器FBは、容器断面がL字型の容器片K1、K2を組み合わせることにより構成されるもので、図11に示す状態は両容器片K1、K2を合致させ容器FBを形成して試料液SLを収容している状態を示している。この状態から両方の容器片K1、K2を分断させると図12に示すとおり、それぞれの容器片K1、K2間に試料液SLの液膜LMが形成される。
【0033】
つぎに、上記の分断作動についての分断駆動機構SKを図11、図12において説明する。
この分断駆動機構SKは両側のL字型の容器片K1とK2に貫設された2本のネジN1、N2とこの各ネジN1、N2の端部に取付けられ互いに噛み合う歯車Gが取付けられている。さらにネジN1の端部には、ネジN1を回転駆動させるためのハンドルHRが取付けられている。なお両ネジN1、N2のネジ方向は逆向きに設定されていて、互いに逆方向に正逆回転されこの回転にて両容器片K1とK2の間隔が拡縮する構成となっている。両ネジN1、N2のネジ方向を逆向きに設定しないで、図示の両方の歯車の間に、中間歯車を介在させても同様の機構の構成が可能である。図12に示されるLKは発光器でありKLは光吸収量測定器を示している。
【0034】
図11は両L字型の容器片K1とK2が互いに接して容器FBを形成している状態であり、試料液SLが供給パイプKPから流入されている。そしてハンドルHRを静かに操作して両L字型の容器片K1、K2を互いに平行状態で分断離反させると、図12に示す状態となり両L字型の容器片K1とK2との間に試料液SLの表面張力による液膜LMが形成される。この液膜LMに対して投光することによって光吸収分析を行うことができる。
【0035】
つぎに第二の分断方式の構成を図13、図14に従って説明する。図14に示す実施例は、両L字型の容器片K1、K2を円弧状に分断していく過程で表面張力による作用を働かせ試料液膜を形成させる実施例である。この場合の円弧状の分断駆動機構EKも、ナットNTとネジN3の協働によるネジ送り機構を採用するが、間隔を離反させるために支点棒Qを両L字型の容器片K1、K2間に介在させたものである。すなわちネジN3は両L字型容器片K1、K2を貫設しており、その両外側にナットNTがねじ込まれていてネジN3がハンドルHRの操作により回転して両ナットNTが互いに近接されると支点棒Qの両端を中心に両L字型容器片K1、K2が図14に示すごとく扇状に分断拡張される。
【0036】
なお図13において、KPは試料を供給する供給パイプ、YKは収容容器を構成する壁枠、STは受器の底で柔軟性材で構成されている。壁枠YKの両端にL字型の容器片K1、K2の軸枠M1、M2の中心軸S1、S2を構成している。したがって中心軸S1、S2を中心にL字型の容器片K1、K2が回動(揺動)可能に構成されている。軸枠M1、M2は柔軟な容器底面に配設されていてL字型容器片K1、K2が拡縮するとき互いに近接、離反する。DLは分断ラインである。
【0037】
この容器分断方式により得られた液膜は円弧の外周になるにしたがって液膜が薄く、液膜厚さが異なる液膜を作成でき必要とする液膜厚さでの分析が可能となる。
【0038】
したがって、両L字型の容器片K1、K2についてハンドルHRを回転させることにより両L字型の容器片K1、K2が回転扉式に拡張される。この拡張によって両L字型容器片K1、K2間には試料液SLの表面張力による液膜LMが形成される。
【0039】
LPは両L字型の容器片K1、K2の先端間に掛け渡されたロープで液膜の形成をより確実にするために設けられたものである。分断駆動機構EKをネジ送り方式で行う実施例を提示したが、手動で締め付けネジを調整しながら分断量を調整する手動式の機構とすることも可能である。容器片K1、K2の形も図示例のように長細い形でなく、円形に近い形とすることもできる。上記分断方式の液膜形成機による液膜も両面が気体に接しているものであり、光吸収量測定が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0040】
液体試料を分光光度計にて測定して試料の分析を行なう場合、光を透過させ光の吸収量を測定する方式が採用されているが、本発明はその測定技術に利用可能である。
【符号の説明】
【0041】
1B 試料液膜形成器
1BK 揺動式試料液膜形成器
1H 支持棒
1R リング
1S 把持具
A アーム
B ブロック
D 台
DL 分断ライン
EK 分断駆動機構
FB 容器
G 歯車
H 円孔
HR ハンドル
K 駆動機
K1 容器片
K2 容器片
KL 光吸収量測定器
KP 供給パイプ
KW 可動枠
L、SL 試料液
LD 検出器
LK、LS 発光器
LM 液膜
LP ロープ
LR 吊杆
M モータ
M1、M2 軸枠
MA 手動式光吸収量測定器
MD 光吸収量測定器
N1、N2、N3 ネジ
NK ネジ送り機構
NT ナット
P 開孔板
Q 支点棒
SB 試料液収容容器
SK 分断駆動機構
SM 光吸収分析装置
SS 支軸
ST 底
T 円筒体
TF 端面
U 取付けアーム
UD 保持枠
YK 壁枠
【特許請求の範囲】
【請求項1】
試料液体の表面張力によって液膜を形成し、前記液膜の両面が気体と接する液膜形成手段と、この液膜形成手段により形成された液膜に対して投光する手段と投光された光量の液膜による光吸収量を測定する吸収光量測定器を備えたことを特徴とする光吸収分析装置。
【請求項2】
液膜形成手段が環状の枠体で構成されていることを特徴とする請求項1記載の光吸収分析装置。
【請求項3】
環状の枠体が筒状体であることを特徴とする請求項2記載の光吸収分析装置。
【請求項4】
筒状体が円筒体であることを特徴とする請求項2記載の光吸収分析装置。
【請求項5】
環状の枠体に孔が穿設された開孔板であることを特徴とする請求項2記載の光吸収分析装置。
【請求項6】
試料液が収容可能であり、且つ容器が分断可能に構成された容器であって表面張力を作用させつつ分断させることによって両分断容器間に液膜を形成させる液膜形成手段と、前記液膜に対して投光し投光による液膜の光吸収量を測定する手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の光吸収分析装置。
【請求項1】
試料液体の表面張力によって液膜を形成し、前記液膜の両面が気体と接する液膜形成手段と、この液膜形成手段により形成された液膜に対して投光する手段と投光された光量の液膜による光吸収量を測定する吸収光量測定器を備えたことを特徴とする光吸収分析装置。
【請求項2】
液膜形成手段が環状の枠体で構成されていることを特徴とする請求項1記載の光吸収分析装置。
【請求項3】
環状の枠体が筒状体であることを特徴とする請求項2記載の光吸収分析装置。
【請求項4】
筒状体が円筒体であることを特徴とする請求項2記載の光吸収分析装置。
【請求項5】
環状の枠体に孔が穿設された開孔板であることを特徴とする請求項2記載の光吸収分析装置。
【請求項6】
試料液が収容可能であり、且つ容器が分断可能に構成された容器であって表面張力を作用させつつ分断させることによって両分断容器間に液膜を形成させる液膜形成手段と、前記液膜に対して投光し投光による液膜の光吸収量を測定する手段を備えたことを特徴とする請求項1記載の光吸収分析装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【公開番号】特開2011−112597(P2011−112597A)
【公開日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−271407(P2009−271407)
【出願日】平成21年11月30日(2009.11.30)
【出願人】(000001993)株式会社島津製作所 (3,708)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年6月9日(2011.6.9)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年11月30日(2009.11.30)
【出願人】(000001993)株式会社島津製作所 (3,708)
【Fターム(参考)】
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