JPH08201363A - 分析用試料濃縮装置 - Google Patents
分析用試料濃縮装置Info
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- JPH08201363A JPH08201363A JP5351685A JP35168593A JPH08201363A JP H08201363 A JPH08201363 A JP H08201363A JP 5351685 A JP5351685 A JP 5351685A JP 35168593 A JP35168593 A JP 35168593A JP H08201363 A JPH08201363 A JP H08201363A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 水や気体に含まれている微量成分を選択的に
濃縮して分析装置に供給すること。 【構成】 高分子材料により形成された中空糸２を、そ
の両端を外部管路と接続可能に容器３に収容するととも
に、中空糸２の温度を制御するヒータ８を備えたガス選
択手段１と、容器３に被濃縮流体を供給するポンプ２０
と、中空糸２に接続するコンデンサ１２とを備える。中
空糸２の壁面が化学的親和力を有する分子ふるいや、中
空糸２が多孔質である場合には細孔がふるいとして機能
するため、中空糸２の隔壁を透過する際、挟雑物は中空
糸に吸着されて通過することができず、目的成分だけが
透過してコンデンサ１２に吸着して濃縮される。そして
このようなふるいの機能は、中空糸２の温度に依存する
ので、中空糸２の温度を制御することにより、対象とな
る成分を選択したり、また再現性良く透過率を制御する
ことが可能となる。
濃縮して分析装置に供給すること。 【構成】 高分子材料により形成された中空糸２を、そ
の両端を外部管路と接続可能に容器３に収容するととも
に、中空糸２の温度を制御するヒータ８を備えたガス選
択手段１と、容器３に被濃縮流体を供給するポンプ２０
と、中空糸２に接続するコンデンサ１２とを備える。中
空糸２の壁面が化学的親和力を有する分子ふるいや、中
空糸２が多孔質である場合には細孔がふるいとして機能
するため、中空糸２の隔壁を透過する際、挟雑物は中空
糸に吸着されて通過することができず、目的成分だけが
透過してコンデンサ１２に吸着して濃縮される。そして
このようなふるいの機能は、中空糸２の温度に依存する
ので、中空糸２の温度を制御することにより、対象とな
る成分を選択したり、また再現性良く透過率を制御する
ことが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気体や液体に含まれて
いる微量な成分を濃縮するための分析用試料濃縮装置に
関する。
いる微量な成分を濃縮するための分析用試料濃縮装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】気体や液体に含まれているｐｐｂオーダ
の微量なガス成分を分析する場合には、サンプルガスを
液体窒素等により冷却して目的成分を液化させて濃縮す
る方法が、また水に含まれている成分を対象とする場合
には空間領域を確保した密閉容器に試料を収容して一定
条件下で気液平衡状態を維持させ、容器の空間の気体を
試料として採取するヘッドスペース法等が常用されてい
る。
の微量なガス成分を分析する場合には、サンプルガスを
液体窒素等により冷却して目的成分を液化させて濃縮す
る方法が、また水に含まれている成分を対象とする場合
には空間領域を確保した密閉容器に試料を収容して一定
条件下で気液平衡状態を維持させ、容器の空間の気体を
試料として採取するヘッドスペース法等が常用されてい
る。
【０００３】しかしながら、サンプルに比較的大量に含
まれている目的物以外の妨害成分も同時に濃縮されてし
まい、分析対象とする成分よりも極めて高い濃度の成分
として分析手段に流入して妨害成分となるため、特に環
境測定のように規制対象成分だけを選択的に検出したい
場合等には、目的とする微量な成分の検出が困難になる
という問題がある。
まれている目的物以外の妨害成分も同時に濃縮されてし
まい、分析対象とする成分よりも極めて高い濃度の成分
として分析手段に流入して妨害成分となるため、特に環
境測定のように規制対象成分だけを選択的に検出したい
場合等には、目的とする微量な成分の検出が困難になる
という問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは環境測定の対象となる成分を再現性良く、しかも確
実に濃縮することができる新規な分析用試料濃縮装置を
提供することである。
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは環境測定の対象となる成分を再現性良く、しかも確
実に濃縮することができる新規な分析用試料濃縮装置を
提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、高分子材料により形成され
た中空糸を、その両端を外部管路と接続可能に容器に収
容するとともに、前記中空糸の温度を制御する手段を備
えたガス選択手段と、前記容器に被濃縮流体を供給する
ポンプ手段と、前記中空糸に接続するコンデンサとを備
えてなる分析用試料濃縮装置を備えるようにした。
るために本発明においては、高分子材料により形成され
た中空糸を、その両端を外部管路と接続可能に容器に収
容するとともに、前記中空糸の温度を制御する手段を備
えたガス選択手段と、前記容器に被濃縮流体を供給する
ポンプ手段と、前記中空糸に接続するコンデンサとを備
えてなる分析用試料濃縮装置を備えるようにした。
【０００６】
【作用】中空糸の壁面が化学的親和力を有する分子ふる
いや、中空糸が多孔質である場合には細孔がふるいとし
て機能するため、中空糸の隔壁を透過する際、挟雑物は
中空糸に吸着されて通過することができず、目的成分だ
けが透過してコンデンサに吸着して濃縮される。そして
このようなふるいの機能は、中空糸の温度に依存するの
で、中空糸の温度を制御することにより、対象となる成
分を選択したり、また再現性良く透過率を制御すること
が可能となる。
いや、中空糸が多孔質である場合には細孔がふるいとし
て機能するため、中空糸の隔壁を透過する際、挟雑物は
中空糸に吸着されて通過することができず、目的成分だ
けが透過してコンデンサに吸着して濃縮される。そして
このようなふるいの機能は、中空糸の温度に依存するの
で、中空糸の温度を制御することにより、対象となる成
分を選択したり、また再現性良く透過率を制御すること
が可能となる。
【０００７】
【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は本発明の実施例を示すもの
であって、図中符号１は、ガス選択手段で、高分子材
料、例えばシリコンやポリエステル、弗素樹脂等からな
る細い糸に一端から他端に貫通する直径１乃至１００μ
ｍの通孔を形成してパイプ状の隔壁として機能する中空
糸２を、円筒状容器３の内部空間７に収容し、その両端
２ａ、２ｂを外部の管路との接続が可能なように円筒容
器３の両端で封止するともに、中空糸２を常温以上、例
えば４０°Ｃ乃至１５０°Ｃに加熱するヒータ８を設け
て構成されている。円筒状容器３の端部近傍には外部管
路と接続するための接続口４、５が設けられている。
に基づいて説明する。図１は本発明の実施例を示すもの
であって、図中符号１は、ガス選択手段で、高分子材
料、例えばシリコンやポリエステル、弗素樹脂等からな
る細い糸に一端から他端に貫通する直径１乃至１００μ
ｍの通孔を形成してパイプ状の隔壁として機能する中空
糸２を、円筒状容器３の内部空間７に収容し、その両端
２ａ、２ｂを外部の管路との接続が可能なように円筒容
器３の両端で封止するともに、中空糸２を常温以上、例
えば４０°Ｃ乃至１５０°Ｃに加熱するヒータ８を設け
て構成されている。円筒状容器３の端部近傍には外部管
路と接続するための接続口４、５が設けられている。
【０００８】１２は、コンデンサで、室温程度の低温状
態では分析対象となる気体を吸着し、また２００°Ｃ程
度では吸着している気体を脱離する吸着剤をカラムに収
容して構成されている。コンデンサ１２は、その周囲に
フラッシュヒータ１３を備え、一端がガス選択手段１の
中空糸２の一端２ａに接続され、また他端が切換弁１４
を介して分析用カラム１５と、キャリアガス源１６に選
択的に接続可能になっている。分析用カラム１５の他端
にはガスクロマトグラフ用検出器１７が接続されてい
る。これら分析用カラム１５、及び検出器１７は、恒温
槽１８に収容されてガスクロマトグラフを構成してい
る。
態では分析対象となる気体を吸着し、また２００°Ｃ程
度では吸着している気体を脱離する吸着剤をカラムに収
容して構成されている。コンデンサ１２は、その周囲に
フラッシュヒータ１３を備え、一端がガス選択手段１の
中空糸２の一端２ａに接続され、また他端が切換弁１４
を介して分析用カラム１５と、キャリアガス源１６に選
択的に接続可能になっている。分析用カラム１５の他端
にはガスクロマトグラフ用検出器１７が接続されてい
る。これら分析用カラム１５、及び検出器１７は、恒温
槽１８に収容されてガスクロマトグラフを構成してい
る。
【０００９】１４は、切換弁で、キャリアガス源１６−
中空糸２−コンデンサ１２−排出口２３、及びキャリア
ガス源１６−分析用カラム１５とを連通させる第１の流
路（図中、切換弁の点線で示す流路）と、キャリアガス
源１６−中空糸２−コンデンサ１２−分析用カラム１５
とを接続する第２の流路（図中、切換弁の実線で示す流
路）とを切換えるものである。
中空糸２−コンデンサ１２−排出口２３、及びキャリア
ガス源１６−分析用カラム１５とを連通させる第１の流
路（図中、切換弁の点線で示す流路）と、キャリアガス
源１６−中空糸２−コンデンサ１２−分析用カラム１５
とを接続する第２の流路（図中、切換弁の実線で示す流
路）とを切換えるものである。
【００１０】１９は、試料計量手段をなすシリンダで、
一端がプランジャポンプ２０を介してガス選別手段１の
円筒状容器３の接続口５に、また他端が円筒状容器３の
他方の接続口４に接続され、内部の試料をプランジャポ
ンプ２０により中空糸２の外周、つまり円筒状容器３の
空間７を循環させるように接続されている。なお、図中
符号２１は、試料計量手段１９の試料注入口を、また２
２はガスクロマトグラフの試料注入機構を示す。
一端がプランジャポンプ２０を介してガス選別手段１の
円筒状容器３の接続口５に、また他端が円筒状容器３の
他方の接続口４に接続され、内部の試料をプランジャポ
ンプ２０により中空糸２の外周、つまり円筒状容器３の
空間７を循環させるように接続されている。なお、図中
符号２１は、試料計量手段１９の試料注入口を、また２
２はガスクロマトグラフの試料注入機構を示す。
【００１１】この実施例において、ヒータ８により中空
糸２の温度を、目的成分を選択的に通過させることがで
きる温度、例えば８０°Ｃに設定するとともに、試料注
入口２１から試料計量手段１９に試料、例えば水を充填
する。
糸２の温度を、目的成分を選択的に通過させることがで
きる温度、例えば８０°Ｃに設定するとともに、試料注
入口２１から試料計量手段１９に試料、例えば水を充填
する。
【００１２】この状態で、切換弁１４を第１の流路（図
中、点線により示す流路）に切換えて、プランジャポン
プ２０を作動させると、試料計量手段１９内の試料はガ
ス選択手段１の円筒状容器３の接続口５から空間７に流
れ込み、他方の接続口４から再び計量手段１９に戻ると
いうルートを循環する。またキャリアガス源１６からの
キャリアガスが中空糸２の一端２ｂから流れ込み、他端
２ａからコンデンサ１２を経由して排出口２３より排出
される。
中、点線により示す流路）に切換えて、プランジャポン
プ２０を作動させると、試料計量手段１９内の試料はガ
ス選択手段１の円筒状容器３の接続口５から空間７に流
れ込み、他方の接続口４から再び計量手段１９に戻ると
いうルートを循環する。またキャリアガス源１６からの
キャリアガスが中空糸２の一端２ｂから流れ込み、他端
２ａからコンデンサ１２を経由して排出口２３より排出
される。
【００１３】この循環の過程で分析対象となる試料に含
まれているガス成分は、中空糸２を構成している材料に
より決まる選択機能、例えばシリコンの場合には材料中
の浸透により、また弗素樹脂の場合には細孔の通過によ
り中空糸２の通孔に侵入し、キャリアガスによりコンデ
ンサ１２に運ばれる。
まれているガス成分は、中空糸２を構成している材料に
より決まる選択機能、例えばシリコンの場合には材料中
の浸透により、また弗素樹脂の場合には細孔の通過によ
り中空糸２の通孔に侵入し、キャリアガスによりコンデ
ンサ１２に運ばれる。
【００１４】一方、妨害成分は中空糸２の隔壁を通過す
る過程で中空糸２を構成している材料の親和力により吸
着されたり、また弗素樹脂の場合には細孔によりはばま
れて中空糸２の細孔に侵入することができない。
る過程で中空糸２を構成している材料の親和力により吸
着されたり、また弗素樹脂の場合には細孔によりはばま
れて中空糸２の細孔に侵入することができない。
【００１５】中空糸２を透過した成分は、ここに流れ込
んでくるキャリアガスによりコンデンサ１２に運ばれて
コンデンサ１２の吸着剤に吸着されて順次濃縮されてい
く。
んでくるキャリアガスによりコンデンサ１２に運ばれて
コンデンサ１２の吸着剤に吸着されて順次濃縮されてい
く。
【００１６】ところで、ガス成分が、中空糸２等の高分
子膜を透過する際のガス透過係数Ｐは、ガスの溶解度を
Ｋ、拡散係数をＤとすると、一般的に Ｐ＝Ｋ×Ｄ なる関係で表すことができる。一方、ガスの溶解度は、
中空糸２の温度に依存しているから、ガス選択手段１の
ヒータ８の温度を制御して中空糸２の温度を変えると、
ガスの溶解度Ｋが変化するため、中空糸２を透過する対
象ガスの透過率を調整することが可能となる。すなわ
ち、ヒータ８の温度により透過させたいガスの種類を選
択することが可能となるばかりでなく、透過率が一定と
なるように制御することが可能となる。
子膜を透過する際のガス透過係数Ｐは、ガスの溶解度を
Ｋ、拡散係数をＤとすると、一般的に Ｐ＝Ｋ×Ｄ なる関係で表すことができる。一方、ガスの溶解度は、
中空糸２の温度に依存しているから、ガス選択手段１の
ヒータ８の温度を制御して中空糸２の温度を変えると、
ガスの溶解度Ｋが変化するため、中空糸２を透過する対
象ガスの透過率を調整することが可能となる。すなわ
ち、ヒータ８の温度により透過させたいガスの種類を選
択することが可能となるばかりでなく、透過率が一定と
なるように制御することが可能となる。
【００１７】このようにして所定時間が経過した時点で
切換弁１４を第２の流路（図中、切換弁１４の実線によ
り示す流路）に切換えると、キャリアガス源１６−中空
糸２−コンデンサ１２−分析用カラム１５−検出手段１
７という流路が形成される。この段階でフラッシュヒ−
タ１３に電流を供給すると、コンデンサ１２に吸着され
ている成分が吸着剤から脱離し、ここに流れ込んで来る
キャリアガスにより極めて短時間で分析用カラム１５に
追い出される。分析用カラム１５に流れ込んだ試料は、
分析カラム１５で成分毎に分離され、カラム充填剤によ
り決まる溶出時間の経過後に検出器１７に流れ込み、そ
の濃度が検出される。
切換弁１４を第２の流路（図中、切換弁１４の実線によ
り示す流路）に切換えると、キャリアガス源１６−中空
糸２−コンデンサ１２−分析用カラム１５−検出手段１
７という流路が形成される。この段階でフラッシュヒ−
タ１３に電流を供給すると、コンデンサ１２に吸着され
ている成分が吸着剤から脱離し、ここに流れ込んで来る
キャリアガスにより極めて短時間で分析用カラム１５に
追い出される。分析用カラム１５に流れ込んだ試料は、
分析カラム１５で成分毎に分離され、カラム充填剤によ
り決まる溶出時間の経過後に検出器１７に流れ込み、そ
の濃度が検出される。
【００１８】このように中空糸２は、表１に示したよう
にエタノール、アセトニトリル等の有機溶媒や酢酸を選
択的に排除するばかりでなく、試料を構成している水の
透過も阻止するから、特に水に溶解している気体成分を
濃縮した場合には、ガス成分だけを選択的に取り出すこ
とができ、操作が比較的簡単なガス分析装置により分析
することができる。
にエタノール、アセトニトリル等の有機溶媒や酢酸を選
択的に排除するばかりでなく、試料を構成している水の
透過も阻止するから、特に水に溶解している気体成分を
濃縮した場合には、ガス成分だけを選択的に取り出すこ
とができ、操作が比較的簡単なガス分析装置により分析
することができる。
【表１】
【００１９】（比較例）純水にメタノール２００ｐｐ
ｂ、クロロホルム５０ｐｐｂ、ベンゼン１００ｐｐｂを
溶解したサンプルを用いて、上述の分析装置により分析
したところ、図２（イ）に示したように挟雑物となる
水、及びメタノールを完全に排除してクロロホルム（Ｐ
１）とベンゼン（Ｐ２）だけのピークを得ることができ
た。
ｂ、クロロホルム５０ｐｐｂ、ベンゼン１００ｐｐｂを
溶解したサンプルを用いて、上述の分析装置により分析
したところ、図２（イ）に示したように挟雑物となる
水、及びメタノールを完全に排除してクロロホルム（Ｐ
１）とベンゼン（Ｐ２）だけのピークを得ることができ
た。
【００２０】一方、比較のために従来のパージ・トラッ
プ法により試料を濃縮して同一の分析手段で分析したと
ころ、図２（ロ）に示したように通常、環境測定におい
ては挟雑物として扱われているメタノールの大きなピー
ク（Ｐ３）を伴ってクロロホルム（Ｐ１）、ベンゼン
（Ｐ２）とが検出された。このように分析対象となる成
分よりも極めて高い濃度の試料が流入すると、ピークの
テールエンドが長くなり、目的成分のピークがこのテー
ルエンド領域に位置すると分析誤差を含むことになる。
プ法により試料を濃縮して同一の分析手段で分析したと
ころ、図２（ロ）に示したように通常、環境測定におい
ては挟雑物として扱われているメタノールの大きなピー
ク（Ｐ３）を伴ってクロロホルム（Ｐ１）、ベンゼン
（Ｐ２）とが検出された。このように分析対象となる成
分よりも極めて高い濃度の試料が流入すると、ピークの
テールエンドが長くなり、目的成分のピークがこのテー
ルエンド領域に位置すると分析誤差を含むことになる。
【００２１】このことから本発明は、環境中に比較的高
い濃度で存在する有機溶媒等を排除して、分析対象とな
るガスを選択的に濃縮するため、高濃度挟雑物に起因す
るピークやテールエンドと目的成分のピークとの重なり
を防止することができて、微量成分を高い濃度で分析で
きることが判明した。
い濃度で存在する有機溶媒等を排除して、分析対象とな
るガスを選択的に濃縮するため、高濃度挟雑物に起因す
るピークやテールエンドと目的成分のピークとの重なり
を防止することができて、微量成分を高い濃度で分析で
きることが判明した。
【００２２】もとより、上述したように中空糸２は、そ
の温度により成分の透過率が変化するので、中空糸の温
度を制御することによりサンプル中から目的成分を選択
的に濃縮して取り出すことができる。
の温度により成分の透過率が変化するので、中空糸の温
度を制御することによりサンプル中から目的成分を選択
的に濃縮して取り出すことができる。
【００２３】なお、この実施例においては、ガス選択手
段に独立のヒータ８を設けているが、円筒状容器、及び
中空糸からなるモジュールとして構成して、分析用カラ
ム１５や検出器１７を収容している恒温槽１８に収容す
ることもできる。
段に独立のヒータ８を設けているが、円筒状容器、及び
中空糸からなるモジュールとして構成して、分析用カラ
ム１５や検出器１７を収容している恒温槽１８に収容す
ることもできる。
【００２４】また、上述の実施例においては、円筒状容
器に中空糸を１本だけ収容した場合について説明した
が、複数本の中空糸を同一の容器に収容しても同様の作
用を奏することは明らかである。
器に中空糸を１本だけ収容した場合について説明した
が、複数本の中空糸を同一の容器に収容しても同様の作
用を奏することは明らかである。
【００２５】さらに上述の実施例においてはガスの成分
をガスクロマトグラフにより分析するようにしている
が、分離手段を必要としないスペクトル分析装置や、質
量分析装置等を用いて検出するようにしても同様の作用
を奏することは明らかである。
をガスクロマトグラフにより分析するようにしている
が、分離手段を必要としないスペクトル分析装置や、質
量分析装置等を用いて検出するようにしても同様の作用
を奏することは明らかである。
【００２６】
【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、高分子材料により形成された中空糸を、その両端を
外部管路と接続可能に容器に収容するとともに、中空糸
の温度を制御する手段を備えたガス選択手段と、容器に
被濃縮流体を供給するポンプ手段と、中空糸に接続する
コンデンサとを備えるようにしたので、試料が水の場合
にはこれ排除しながら、中空糸の温度を制御することに
より妨害成分を排除して分析対象となる微量な成分だけ
を選択的に濃縮することができるばかりでなく、液体試
料の分析に比較して操作の簡単なガス分析手段により分
析することができる。
は、高分子材料により形成された中空糸を、その両端を
外部管路と接続可能に容器に収容するとともに、中空糸
の温度を制御する手段を備えたガス選択手段と、容器に
被濃縮流体を供給するポンプ手段と、中空糸に接続する
コンデンサとを備えるようにしたので、試料が水の場合
にはこれ排除しながら、中空糸の温度を制御することに
より妨害成分を排除して分析対象となる微量な成分だけ
を選択的に濃縮することができるばかりでなく、液体試
料の分析に比較して操作の簡単なガス分析手段により分
析することができる。
【図１】本発明の試料濃縮装置を使用したガスクロマト
グラフの一実施例を示す構成図である。
グラフの一実施例を示す構成図である。
【図２】図（イ）（ロ）は、それぞれ本発明の装置によ
る分析結果を示すクロマトグラム、及び従来の試料濃縮
法により得たサンプルのクロマトグラムである。
る分析結果を示すクロマトグラム、及び従来の試料濃縮
法により得たサンプルのクロマトグラムである。
１ ガス選択手段 ２ 高分子中空糸 ３ 容器 ７ 空間 １２ コンデンサ １３ フラッシュヒータ １４ 切換弁 １５ 分析用カラム １６ キャリアガス源 １９ 試料計量手段 ２０ ポンプ
【手続補正書】
【提出日】平成８年３月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正内容】
【書類名】 明細書
【発明の名称】 分析用試料濃縮装置
【特許請求の範囲】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、気体や液体に含まれて
いる微量な成分を濃縮するための分析用試料濃縮装置に
関する。
いる微量な成分を濃縮するための分析用試料濃縮装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】気体や液体に含まれているｐｐｂオーダ
の微量なガス成分を分析する場合には、サンプルガスを
液体窒素等により冷却して目的成分を液化させて濃縮す
る方法が、また水に含まれている成分を対象とする場合
には空間領域を確保した密閉容器に試料を収容して一定
条件下で気液平衡状態を維持させ、容器の空間の気体を
試料として採取するヘッドスペース法等が常用されてい
る。
の微量なガス成分を分析する場合には、サンプルガスを
液体窒素等により冷却して目的成分を液化させて濃縮す
る方法が、また水に含まれている成分を対象とする場合
には空間領域を確保した密閉容器に試料を収容して一定
条件下で気液平衡状態を維持させ、容器の空間の気体を
試料として採取するヘッドスペース法等が常用されてい
る。
【０００３】しかしながら、サンプルに比較的大量に含
まれている目的物以外の妨害成分も同時に濃縮されてし
まい、分析対象とする成分よりも極めて高い濃度の成分
として分析手段に流入して妨害成分となるため、特に環
境測定のように規制対象成分だけを選択的に検出したい
場合等には、目的とする微量な成分の検出が困難になる
という問題がある。
まれている目的物以外の妨害成分も同時に濃縮されてし
まい、分析対象とする成分よりも極めて高い濃度の成分
として分析手段に流入して妨害成分となるため、特に環
境測定のように規制対象成分だけを選択的に検出したい
場合等には、目的とする微量な成分の検出が困難になる
という問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは環境測定の対象となる成分を再現性良く、しかも確
実に濃縮することができる新規な分析用試料濃縮装置を
提供することである。
題に鑑みてなされたものであって、その目的とするとこ
ろは環境測定の対象となる成分を再現性良く、しかも確
実に濃縮することができる新規な分析用試料濃縮装置を
提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような問題を解消す
るために本発明においては、高分子材料により形成され
た中空糸を、その両端を外部管路と接続可能に容器に収
容するとともに、前記中空糸の温度を制御する手段を備
えたガス選択手段と、前記容器に被濃縮流体を供給する
ポンプ手段と、前記中空糸に接続するコンデンサとを備
えてなる分析用試料濃縮装置を備えるようにした。
るために本発明においては、高分子材料により形成され
た中空糸を、その両端を外部管路と接続可能に容器に収
容するとともに、前記中空糸の温度を制御する手段を備
えたガス選択手段と、前記容器に被濃縮流体を供給する
ポンプ手段と、前記中空糸に接続するコンデンサとを備
えてなる分析用試料濃縮装置を備えるようにした。
【０００６】
【作用】中空糸の壁面が化学的親和力を有する分子ふる
いや、中空糸が多孔質である場合には細孔がふるいとし
て機能するため、中空糸の隔壁を透過する際、挟雑物は
中空糸に吸着されて通過することができず、目的成分だ
けが透過してコンデンサに吸着して濃縮される。そして
このようなふるいの機能は、中空糸の温度に依存するの
で、中空糸の温度を制御することにより、対象となる成
分を選択したり、また再現性良く透過率を制御すること
が可能となる。
いや、中空糸が多孔質である場合には細孔がふるいとし
て機能するため、中空糸の隔壁を透過する際、挟雑物は
中空糸に吸着されて通過することができず、目的成分だ
けが透過してコンデンサに吸着して濃縮される。そして
このようなふるいの機能は、中空糸の温度に依存するの
で、中空糸の温度を制御することにより、対象となる成
分を選択したり、また再現性良く透過率を制御すること
が可能となる。
【０００７】
【実施例】そこで以下に本発明の詳細を図示した実施例
に基づいて説明する。図１は本発明の実施例を示すもの
であって、図中符号１は、ガス選択手段で、高分子材
料、例えばシリコンやポリエステル、弗素樹脂等からな
る細い糸に一端から他端に貫通する直径１乃至１００μ
ｍの通孔を形成してパイプ状の隔壁として機能する中空
糸２を、円筒状容器３の内部空間７に収容し、その両端
２ａ、２ｂを外部の管路との接続が可能なように円筒容
器３の両端で封止するともに、中空糸２を常温以上、例
えば４０°Ｃ乃至１５０°Ｃに加熱するヒータ８を設け
て構成されている。円筒状容器３の端部近傍には外部管
路と接続するための接続口４、５が設けられている。
に基づいて説明する。図１は本発明の実施例を示すもの
であって、図中符号１は、ガス選択手段で、高分子材
料、例えばシリコンやポリエステル、弗素樹脂等からな
る細い糸に一端から他端に貫通する直径１乃至１００μ
ｍの通孔を形成してパイプ状の隔壁として機能する中空
糸２を、円筒状容器３の内部空間７に収容し、その両端
２ａ、２ｂを外部の管路との接続が可能なように円筒容
器３の両端で封止するともに、中空糸２を常温以上、例
えば４０°Ｃ乃至１５０°Ｃに加熱するヒータ８を設け
て構成されている。円筒状容器３の端部近傍には外部管
路と接続するための接続口４、５が設けられている。
【０００８】１２は、コンデンサで、室温程度の低温状
態では分析対象となる気体を吸着し、また２００°Ｃ程
度では吸着している気体を脱離する吸着剤をカラムに収
容して構成されている。コンデンサ１２は、その周囲に
フラッシュヒータ１３を備え、一端がガス選択手段１の
中空糸２の一端２ａに接続され、また他端が切換弁１４
を介して分析用カラム１５と、キャリアガス源１６に選
択的に接続可能になっている。分析用カラム１５の他端
にはガスクロマトグラフ用検出器１７が接続されてい
る。これら分析用カラム１５、及び検出器１７は、恒温
槽１８に収容されてガスクロマトグラフを構成してい
る。
態では分析対象となる気体を吸着し、また２００°Ｃ程
度では吸着している気体を脱離する吸着剤をカラムに収
容して構成されている。コンデンサ１２は、その周囲に
フラッシュヒータ１３を備え、一端がガス選択手段１の
中空糸２の一端２ａに接続され、また他端が切換弁１４
を介して分析用カラム１５と、キャリアガス源１６に選
択的に接続可能になっている。分析用カラム１５の他端
にはガスクロマトグラフ用検出器１７が接続されてい
る。これら分析用カラム１５、及び検出器１７は、恒温
槽１８に収容されてガスクロマトグラフを構成してい
る。
【０００９】１４は、切換弁で、キャリアガス源１６−
中空糸２−コンデンサ１２−排出口２３、及びキャリア
ガス源１６−分析用カラム１５とを連通させる第１の流
路（図中、切換弁の点線で示す流路）と、キャリアガス
源１６−中空糸２−コンデンサ１２−分析用カラム１５
とを接続する第２の流路（図中、切換弁の実線で示す流
路）とを切換えるものである。
中空糸２−コンデンサ１２−排出口２３、及びキャリア
ガス源１６−分析用カラム１５とを連通させる第１の流
路（図中、切換弁の点線で示す流路）と、キャリアガス
源１６−中空糸２−コンデンサ１２−分析用カラム１５
とを接続する第２の流路（図中、切換弁の実線で示す流
路）とを切換えるものである。
【００１０】１９は、試料計量手段をなすシリンダで、
一端がプランジャポンプ２０を介してガス選別手段１の
円筒状容器３の接続口５に、また他端が円筒状容器３の
他方の接続口４に接続され、内部の試料をプランジャポ
ンプ２０により中空糸２の外周、つまり円筒状容器３の
空間７を循環させるように接続されている。なお、図中
符号２１は、試料計量手段１９の試料注入口を、また２
２はガスクロマトグラフの試料注入機構を示す。
一端がプランジャポンプ２０を介してガス選別手段１の
円筒状容器３の接続口５に、また他端が円筒状容器３の
他方の接続口４に接続され、内部の試料をプランジャポ
ンプ２０により中空糸２の外周、つまり円筒状容器３の
空間７を循環させるように接続されている。なお、図中
符号２１は、試料計量手段１９の試料注入口を、また２
２はガスクロマトグラフの試料注入機構を示す。
【００１１】この実施例において、ヒータ８により中空
糸２の温度を、目的成分を選択的に通過させることがで
きる温度、例えば８０°Ｃに設定するとともに、試料注
入口２１から試料計量手段１９に試料、例えば水を充填
する。
糸２の温度を、目的成分を選択的に通過させることがで
きる温度、例えば８０°Ｃに設定するとともに、試料注
入口２１から試料計量手段１９に試料、例えば水を充填
する。
【００１２】この状態で、切換弁１４を第１の流路（図
中、点線により示す流路）に切換えて、プランジャポン
プ２０を作動させると、試料計量手段１９内の試料はガ
ス選択手段１の円筒状容器３の接続口５から空間７に流
れ込み、他方の接続口４から再び計量手段１９に戻ると
いうルートを循環する。またキャリアガス源１６からの
キャリアガスが中空糸２の一端２ｂから流れ込み、他端
２ａからコンデンサ１２を経由して排出口２３より排出
される。
中、点線により示す流路）に切換えて、プランジャポン
プ２０を作動させると、試料計量手段１９内の試料はガ
ス選択手段１の円筒状容器３の接続口５から空間７に流
れ込み、他方の接続口４から再び計量手段１９に戻ると
いうルートを循環する。またキャリアガス源１６からの
キャリアガスが中空糸２の一端２ｂから流れ込み、他端
２ａからコンデンサ１２を経由して排出口２３より排出
される。
【００１３】この循環の過程で分析対象となる試料に含
まれているガス成分は、中空糸２を構成している材料に
より決まる選択機能、例えばシリコンの場合には材料中
の浸透により、また弗素樹脂の場合には細孔の通過によ
り中空糸２の通孔に侵入し、キャリアガスによりコンデ
ンサ１２に運ばれる。
まれているガス成分は、中空糸２を構成している材料に
より決まる選択機能、例えばシリコンの場合には材料中
の浸透により、また弗素樹脂の場合には細孔の通過によ
り中空糸２の通孔に侵入し、キャリアガスによりコンデ
ンサ１２に運ばれる。
【００１４】一方、妨害成分は中空糸２の隔壁を通過す
る過程で中空糸２を構成している材料の親和力により吸
着されたり、また弗素樹脂の場合には細孔によりはばま
れて中空糸２の細孔に侵入することができない。
る過程で中空糸２を構成している材料の親和力により吸
着されたり、また弗素樹脂の場合には細孔によりはばま
れて中空糸２の細孔に侵入することができない。
【００１５】中空糸２を透過した成分は、ここに流れ込
んでくるキャリアガスによりコンデンサ１２に運ばれて
コンデンサ１２の吸着剤に吸着されて順次濃縮されてい
く。
んでくるキャリアガスによりコンデンサ１２に運ばれて
コンデンサ１２の吸着剤に吸着されて順次濃縮されてい
く。
【００１６】ところで、ガス成分が、中空糸２等の高分
子膜を透過する際のガス透過係数Ｐは、ガスの溶解度を
Ｋ、拡散係数をＤとすると、一般的に Ｐ＝Ｋ×Ｄ なる関係で表すことができる。一方、ガスの溶解度は、
中空糸２の温度に依存しているから、ガス選択手段１の
ヒータ８の温度を制御して中空糸２の温度を変えると、
ガスの溶解度Ｋが変化するため、中空糸２を透過する対
象ガスの透過率を調整することが可能となる。すなわ
ち、ヒータ８の温度により透過させたいガスの種類を選
択することが可能となるばかりでなく、透過率が一定と
なるように制御することが可能となる。
子膜を透過する際のガス透過係数Ｐは、ガスの溶解度を
Ｋ、拡散係数をＤとすると、一般的に Ｐ＝Ｋ×Ｄ なる関係で表すことができる。一方、ガスの溶解度は、
中空糸２の温度に依存しているから、ガス選択手段１の
ヒータ８の温度を制御して中空糸２の温度を変えると、
ガスの溶解度Ｋが変化するため、中空糸２を透過する対
象ガスの透過率を調整することが可能となる。すなわ
ち、ヒータ８の温度により透過させたいガスの種類を選
択することが可能となるばかりでなく、透過率が一定と
なるように制御することが可能となる。
【００１７】このようにして所定時間が経過した時点で
切換弁１４を第２の流路（図中、切換弁１４の実線によ
り示す流路）に切換えると、キャリアガス源１６−中空
糸２−コンデンサ１２−分析用カラム１５−検出手段１
７という流路が形成される。この段階でフラッシュヒ−
タ１３に電流を供給すると、コンデンサ１２に吸着され
ている成分が吸着剤から脱離し、ここに流れ込んで来る
キャリアガスにより極めて短時間で分析用カラム１５に
追い出される。分析用カラム１５に流れ込んだ試料は、
分析カラム１５で成分毎に分離され、カラム充填剤によ
り決まる溶出時間の経過後に検出器１７に流れ込み、そ
の濃度が検出される。
切換弁１４を第２の流路（図中、切換弁１４の実線によ
り示す流路）に切換えると、キャリアガス源１６−中空
糸２−コンデンサ１２−分析用カラム１５−検出手段１
７という流路が形成される。この段階でフラッシュヒ−
タ１３に電流を供給すると、コンデンサ１２に吸着され
ている成分が吸着剤から脱離し、ここに流れ込んで来る
キャリアガスにより極めて短時間で分析用カラム１５に
追い出される。分析用カラム１５に流れ込んだ試料は、
分析カラム１５で成分毎に分離され、カラム充填剤によ
り決まる溶出時間の経過後に検出器１７に流れ込み、そ
の濃度が検出される。
【００１８】このように中空糸２は、表１に示したよう
にエタノール、アセトニトリル等の有機溶媒や酢酸を選
択的に排除するばかりでなく、試料を構成している水の
透過も阻止するから、特に水に溶解している気体成分を
濃縮した場合には、ガス成分だけを選択的に取り出すこ
とができ、操作が比較的簡単なガス分析装置により分析
することができる。
にエタノール、アセトニトリル等の有機溶媒や酢酸を選
択的に排除するばかりでなく、試料を構成している水の
透過も阻止するから、特に水に溶解している気体成分を
濃縮した場合には、ガス成分だけを選択的に取り出すこ
とができ、操作が比較的簡単なガス分析装置により分析
することができる。
【表１】
【００１９】（比較例）純水にメタノール２００ｐｐ
ｂ、クロロホルム５０ｐｐｂ、ベンゼン１００ｐｐｂを
溶解したサンプルを用いて、上述の分析装置により分析
したところ、図２（イ）に示したように挟雑物となる
水、及びメタノールを完全に排除してクロロホルム（Ｐ
１）とベンゼン（Ｐ２）だけのピークを得ることができ
た。
ｂ、クロロホルム５０ｐｐｂ、ベンゼン１００ｐｐｂを
溶解したサンプルを用いて、上述の分析装置により分析
したところ、図２（イ）に示したように挟雑物となる
水、及びメタノールを完全に排除してクロロホルム（Ｐ
１）とベンゼン（Ｐ２）だけのピークを得ることができ
た。
【００２０】一方、比較のために従来のパージ・トラッ
プ法により試料を濃縮して同一の分析手段で分析したと
ころ、図２（ロ）に示したように通常、環境測定におい
ては挟雑物として扱われているメタノールの大きなピー
ク（Ｐ３）を伴ってクロロホルム（Ｐ１）、ベンゼン
（Ｐ２）とが検出された。このように分析対象となる成
分よりも極めて高い濃度の試料が流入すると、ピークの
テールエンドが長くなり、目的成分のピークがこのテー
ルエンド領域に位置すると分析誤差を含むことになる。
プ法により試料を濃縮して同一の分析手段で分析したと
ころ、図２（ロ）に示したように通常、環境測定におい
ては挟雑物として扱われているメタノールの大きなピー
ク（Ｐ３）を伴ってクロロホルム（Ｐ１）、ベンゼン
（Ｐ２）とが検出された。このように分析対象となる成
分よりも極めて高い濃度の試料が流入すると、ピークの
テールエンドが長くなり、目的成分のピークがこのテー
ルエンド領域に位置すると分析誤差を含むことになる。
【００２１】このことから本発明は、環境中に比較的高
い濃度で存在する有機溶媒等を排除して、分析対象とな
るガスを選択的に濃縮するため、高濃度挟雑物に起因す
るピークやテールエンドと目的成分のピークとの重なり
を防止することができて、微量成分を高い濃度で分析で
きることが判明した。
い濃度で存在する有機溶媒等を排除して、分析対象とな
るガスを選択的に濃縮するため、高濃度挟雑物に起因す
るピークやテールエンドと目的成分のピークとの重なり
を防止することができて、微量成分を高い濃度で分析で
きることが判明した。
【００２２】もとより、上述したように中空糸２は、そ
の温度により成分の透過率が変化するので、中空糸の温
度を制御することによりサンプル中から目的成分を選択
的に濃縮して取り出すことができる。
の温度により成分の透過率が変化するので、中空糸の温
度を制御することによりサンプル中から目的成分を選択
的に濃縮して取り出すことができる。
【００２３】なお、この実施例においては、ガス選択手
段に独立のヒータ８を設けているが、円筒状容器、及び
中空糸からなるモジュールとして構成して、分析用カラ
ム１５や検出器１７を収容している恒温槽１８に収容す
ることもできる。
段に独立のヒータ８を設けているが、円筒状容器、及び
中空糸からなるモジュールとして構成して、分析用カラ
ム１５や検出器１７を収容している恒温槽１８に収容す
ることもできる。
【００２４】また、上述の実施例においては、円筒状容
器に中空糸を１本だけ収容した場合について説明した
が、複数本の中空糸を同一の容器に収容しても同様の作
用を奏することは明らかである。
器に中空糸を１本だけ収容した場合について説明した
が、複数本の中空糸を同一の容器に収容しても同様の作
用を奏することは明らかである。
【００２５】さらに上述の実施例においてはガスの成分
をガスクロマトグラフにより分析するようにしている
が、分離手段を必要としないスペクトル分析装置や、質
量分析装置等を用いて検出するようにしても同様の作用
を奏することは明らかである。
をガスクロマトグラフにより分析するようにしている
が、分離手段を必要としないスペクトル分析装置や、質
量分析装置等を用いて検出するようにしても同様の作用
を奏することは明らかである。
【００２６】
【発明の効果】以上、説明したように本発明において
は、高分子材料により形成された中空糸を、その両端を
外部管路と接続可能に容器に収容するとともに、中空糸
の温度を制御する手段を備えたガス選択手段と、容器に
被濃縮流体を供給するポンプ手段と、中空糸に接続する
コンデンサとを備えるようにしたので、試料が水の場合
にはこれ排除しながら、中空糸の温度を制御することに
より妨害成分を排除して分析対象となる微量な成分だけ
を選択的に濃縮することができるばかりでなく、液体試
料の分析に比較して操作の簡単なガス分析手段により分
析することができる。
は、高分子材料により形成された中空糸を、その両端を
外部管路と接続可能に容器に収容するとともに、中空糸
の温度を制御する手段を備えたガス選択手段と、容器に
被濃縮流体を供給するポンプ手段と、中空糸に接続する
コンデンサとを備えるようにしたので、試料が水の場合
にはこれ排除しながら、中空糸の温度を制御することに
より妨害成分を排除して分析対象となる微量な成分だけ
を選択的に濃縮することができるばかりでなく、液体試
料の分析に比較して操作の簡単なガス分析手段により分
析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の試料濃縮装置を使用したガスクロマト
グラフの一実施例を示す構成図である。
グラフの一実施例を示す構成図である。
【図２】図（イ）（ロ）は、それぞれ本発明の装置によ
る分析結果を示すクロマトグラム、及び従来の試料濃縮
法により得たサンプルのクロマトグラムである。
る分析結果を示すクロマトグラム、及び従来の試料濃縮
法により得たサンプルのクロマトグラムである。
【符号の説明】 １ ガス選択手段 ２ 高分子中空糸 ３ 容器 ７ 空間 １２ コンデンサ １３ フラッシュヒータ １４ 切換弁 １５ 分析用カラム １６ キャリアガス源 １９ 試料計量手段 ２０ ポンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増岡 登志夫 茨城県つくば市東１丁目１番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 溝口 健作 茨城県つくば市東１丁目１番 工業技術院 物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 松居 正己 茨城県つくば市吾妻３丁目17−１ 株式会 社島津製作所つくば分析センター内
Claims (2)
- 【請求項１】 高分子材料により形成された中空糸を、
その両端を外部管路と接続可能に容器に収容するととも
に、前記中空糸の温度を制御する手段を備えたガス選択
手段と、前記容器に被濃縮流体を供給するポンプ手段
と、前記中空糸に接続するコンデンサとを備えてなる分
析用試料濃縮装置。 - 【請求項２】 前記中空糸は高分子材料で構成されてい
る請求項１の分析用試料濃縮装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35168593A JP3322325B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 分析用試料濃縮装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35168593A JP3322325B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 分析用試料濃縮装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08201363A true JPH08201363A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3322325B2 JP3322325B2 (ja) | 2002-09-09 |
Family
ID=18418932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35168593A Expired - Lifetime JP3322325B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 分析用試料濃縮装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3322325B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007518997A (ja) * | 2004-01-23 | 2007-07-12 | エンバイロニクス、オケサ、ユキチュア | ガスクロマトグラフ |
| JP2008002916A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Okayama Univ | サンプル液中の特定成分をインラインで除去する成分除去システム |
| JP2011007758A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ガス分離装置及びガス分離方法、並びにガス測定装置 |
| CN102175507A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-09-07 | 国家海洋环境监测中心 | 适用于大流量富集仪的在线浓缩系统 |
| CN114053984A (zh) * | 2020-07-30 | 2022-02-18 | 深圳市帝迈生物技术有限公司 | 反应装置、样本分析装置和加液方法 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP35168593A patent/JP3322325B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007518997A (ja) * | 2004-01-23 | 2007-07-12 | エンバイロニクス、オケサ、ユキチュア | ガスクロマトグラフ |
| JP2008002916A (ja) * | 2006-06-21 | 2008-01-10 | Okayama Univ | サンプル液中の特定成分をインラインで除去する成分除去システム |
| JP2011007758A (ja) * | 2009-06-29 | 2011-01-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | ガス分離装置及びガス分離方法、並びにガス測定装置 |
| CN102175507A (zh) * | 2010-12-31 | 2011-09-07 | 国家海洋环境监测中心 | 适用于大流量富集仪的在线浓缩系统 |
| CN114053984A (zh) * | 2020-07-30 | 2022-02-18 | 深圳市帝迈生物技术有限公司 | 反应装置、样本分析装置和加液方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3322325B2 (ja) | 2002-09-09 |
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